«Заочно­вечерний Институт / Факультет _ Общеобразовательных дисциплин Кафедра _ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (рабочая учебная программа дисциплины) ЭКОЛОГИЯ Направление подготовки 140100 Теплоэнергетика и ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Заочно­вечерний

Институт / Факультет

_

Общеобразовательных дисциплин

Кафедра _

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

(рабочая учебная программа дисциплины)

ЭКОЛОГИЯ

Направление подготовки 140100 Теплоэнергетика и теплотехника Профиль подготовки Тепловые электрические станции Квалификация (степень) _ бакалавр Форма обучения _ заочная Составители программы:

Голодкова А.В., ст. преподаватель кафедры общеобразовательных дисциплин Иркутск, 2013 г.

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает курс вопросов, относящихся к производственно­технологической деятельности выпускника.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

­ контроль соблюдения экологической безопасности на производстве.

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:

способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

способностью и готовностью к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичному выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики;

владение основными методами защиты производственного персонала и населения от последствий возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий;

готовностью к контролю соблюдения экологической безопасности на производстве, к участию в разработке и осуществлении экозащитных мероприятий и мероприятий по энерго­ и ресурсосбережению на производстве.

1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС После освоения программы настоящей дисциплины студент должен:

уметь: строить математические модели физических явлений, химических процессов, экологических систем.

знать: основные законы физики, химии, законы функционирования биологических систем, проблемы взаимодействия мировой цивилизации с природой и пути их разумного решения.

владеть: основными методами теоретического и экспериментального исследования физических и химических явлений.

2. Цель и задачи освоения программы дисциплины Ознакомление студентов с концептуальными основами экологии, как фундаментальной науки; формирование экологического мировоззрения на основе знания особенностей живых систем; воспитание экологической культуры; обучение грамотному восприятию явлений и процессов, связанных с жизнью человека в природной среде и его профессиональной деятельностью.

3. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин: химия, физики, математики.

Знания и умения, приобретенные студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в практической деятельности при решении вопросов и задач экологии.

4. Основная структура дисциплины Вид учебной работы Трудоемкость, часов Всего Семестр 2 Общая трудоемкость дисциплины 72 2 Аудиторные занятия, в том числе:

(итогового контроля по дисциплине) 5. Содержание дисциплины 5.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины 1. Биосфера и человек 1.1 Введение. Место экологии в системе естественных наук.

1.2 Общие сведения о строении Земли.

1.3 Биосфера: структура и функционирование.

1.4 Живое вещество. Биологическое разнообразие организмов.

1.5 Взаимоотношения организма и среды.

1.6 Биоценозы, их состав и функциональная структура. Экосистемы.

1.7 Энергетический баланс биосферы, круговорот биогенных элементов.

1.8 Экология и здоровье человека 2. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы 2.1 Природные ресурсы.

2.2 Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с размещением производства.

2.3 Эколого­экономическая сбалансированность регионов как государственная задача 2.4 Основные принципы охраны окружающей природной среды и рационального природопользования.

2.5 Нормирование качества природной среды 3. Глобальные проблемы окружающей среды.

3.1 Рост народонаселения, научно­технический прогресс и урбанизация, их влияние на биосферу.

3.2 Антропогенное загрязнение окружающей среды и его последствия.

3.3 Основные особенности экологических проблем России 4. Основы экономики природопользования.

4.1 Экономическое стимулирование природоохранной деятельности.

4.2 Юридические и экономические санкции к производствам, загрязняющим окружающую среду.

5. Экозащитная техника и технологии.

5.1 Мероприятия по охране воздуха, воды, почвы и сохранению биоразнообразия в условиях современного промышленного производства, агроэкосистем, урбоэкосистем.

5.2 Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация.

5.3 Бытовые отходы: проблемы их уничтожения и реутилизации 6. Основы экологического права. Профессиональная ответственность.

6.1 Правовые аспекты охраны природы.

6.2 Закон Российской Федерации "Об охране окружающей природной 6.3 Государственные органы охраны окружающей природной среды.

6.4 Экологическая стандартизация и паспортизация.

6.5 Экологическая экспертиза.

6.6 Понятие об экологическом риске.

6.7 Юридическая ответственность за экологические правонарушения.

7. Международное сотрудничество в области экологии.

7.1 Международные соглашения об охране биосферы.

7.2 Международные объекты охраны окружающей природной среды 5.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины 1.1 Введение. Место экологии в системе естественных наук Термин «экология» переводят как искусство ведения домашнего хозяйства, дословно же он переводится как учение о доме («ойкос» – дом, «логос» – учение, греч.).

В современной экологии большое значение уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой, и связано это прежде всего с резким усилением взаимного отрицательного влияния человека и среды. В связи с резко негативными последствиями научно­ технического прогресса.

Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, т.к. только в союзе с ними возможно выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.

В истории становления экологии как любой науки выделяется несколько этапов:

1. Древняя цивилизация – эпоха Возрождения Гиппократ (460 –377 до н.э.) впервые выдвинул идею о влиянии факторов окружающей среды на здоровье человека.

2. XVIII столетие – Это накопительный этап знаний по экологии и биологии в целом.

Англ. физик Роберт Бойль­установил влияние низкого атм. давл. на поведение различных животных.

Впервые Ламарком и Мальтусом (англ., 1766­1834) высказываются идеи – предупреждения о возможных негативных последствиях воздействия чел. на природу.

возникновение учения Ч. Дарвина. Его работа показывает взаимозависимость и взаимовлияние форм живой и неживой природы. То, что он называл борьбой за существование, с позиций экологии расценивается как взаимоотношения живых организмов с окружающей средой.

1866г. ­ Э.Геккель ­ в фундаментальном труде «Всеобщая морфология», ­ появление термина “экология”. «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего – его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

3. Начало ХХ столетия – В.И. Вернадский (1863 – 1945) – создатель биохимии и учения о биосфере. Он убедительно доказал, что все живое на Земле не только влияет, но и создает неживую природу, а развитие человеческой цивилизации является следствием планетарного процесса. В.И. Вернадский сформулировал закон о неизбежности перехода биосферы в высшую стадию – носферу. Носфера – сфера разума, человеческая "оболочка" Земли, высший результат взаимного развития природы и общества А.Л. Чижевский (1897 – 1964) впервые убедительно и обоснованно указал на связь всех явлений на Земле с возмущающими воздействиями извне, в частности со стороны Солнца. Он научно обосновал, что представление о внешней среде и связи с ней живой природы должно быть расширено за земные рамки, учитывая весь Космос как постоянный фактор биологической эволюции.

4. Вторая половина ХХ века – современная экология характеризуется угрозой экологического кризиса.

В настоящее время под экологией понимается междисциплинарная область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи.

Первоначально экология развивалась как наука, изучающая изменения в живых организмах, возникающие под воздействием окружающей природной среды. Однако постепенно экология переключилась на изучение искусственных изменений в окружающей среде, то есть возникающих вследствие деятельности человека.

В настоящее время могут быть выделены несколько разделов экологии:

теоретическая экология ­ посвящена объединению разнообразных экологических знаний на едином научном фундаменте.

прикладная экология – изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.

Выделяют следующие разделы прикладной экологии:

сельскохозяйственная экология;

биоресурсная и промысловая экология;

коммунальная экология;

Было бы несправедливым строить всю экологию «вокруг» только человека. Уничтожение природной среды влечет за собой пагубные последствия для жизни человека. Экологические знания позволяют ему понять, что человек и природа – единое целое и представления о господстве его над природой довольно призрачны и примитивны.

Земля одна из планет Солнечной системы, которая принадлежит Галактике, содержащей около 100 млрд. звезд. Земля находится на расстоянии порядка 150 млн. км от Солнца. Средний радиус Земли равен 6371,032 км, что примерно в 109 раз меньше, чем диаметр Солнца. Солнце состоит в основном из газообразного водорода (72 %) и гелия (28 %), что в принципе представляет собой непрерывный процесс термоядерного синтеза водорода в гелий с выделением огромного количества энергии в космос в виде различного рода излучений (гамма­излучение, инфракрасное и световое излучение, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, космические лучи, радиоволны).

Земля представляет собой сложное сочетание различных веществ.

Составляющие ее вещества находятся в различных агрегатных состояниях.

Земля имеет четыре взаимосвязанные оболочки: атмосфера, литосфера, гидросфера и биосфера. Взаимосвязанные оболочки Земли составляют природу (природную среду) Земли.

Гидросфера – водная оболочка Земли. Включает в себя поверхностные воды, а также воду, находящуюся в литосфере и атмосфере (океаны, моря, озера, реки, ручьи, снежный покров).

Основная часть поверхностных вод сосредоточена в Мировом океане.

Мировой океан занимает 71 % поверхности земного шара и содержит около 98% общего запаса свободной воды. В океанических водах растворено значительное количество различных солей, которые составляют около 3,5 % общей массы океанической воды или примерно 4,8 · 106 т. Большую часть составляют хлористый натрий и магний. Из газов, растворенных в океанической воде, наиболее значимыми являются кислород и углекислый газ. Например, общая масса углекислого газа примерно в 60 раз выше его содержания в атмосфере. Углекислый газ в процессе фотосинтеза усваивается растениями.

Значительную роль в обеспечении планеты пресной водой играют болота (сильно увлажненные участки поверхности земли), которые вбирают в себя избыток воды во влажные периоды и отдают в сухие. Болота являются мощными естественными фильтрами для родников, рек и озер.

Большое значение имеют атмосферные осадки, т.е. вода, содержащаяся в атмосфере. На поверхность планеты в среднем за год выпадает около 1 м осадков. Наибольшее количество приходится на тропики.

В южном полушарии, где много морей и океанов, осадков больше, чем в северном.

Вода играет огромную роль в жизненных и других процессах природы. Живые организмы состоят в основном из воды. Вода способна растворить многие вещества. Преобразование энергии, круговорот воды и углекислого газа и других составляющих осуществляется в гидросфере и атмосфере как в единой системе.

Атмосфера – газообразная оболочка Земли. Атмосфера делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Атмосфера состоит из смеси различных газов: азота ­ 78,09 %, кислорода ­ 20,95 %, аргона ­ 0,93 %, углекислого газа ­ 0,03 %, гелия неона, водорода, озона, аммиака, йода и других, а также содержит пары воды и мелкие механические частицы (пыль). Плотность и состав по мере удаления от поверхности Земли изменяются.

Часть атмосферы, где имеет место снижение температуры с высотой, принято называть тропосферой – это слой атмосферы, непосредственно прилегающий к поверхности Земли.

Физические процессы в тропосфере (поглощение солнечной радиации, влагооборот, образование облаков, выпадение осадков, формирование потоков длинноволнового излучения в направлении космического пространства и др.) оказывают глубокое влияние на климатические условия планеты, жизнедеятельность организмов и другие процессы в природе.

Второй слой атмосферы назван стратосферой. В этом слое наблюдается повышение температуры с высотой.

На высоте 10 – 25 км (над уровнем океана) имеется слой озона – трехатомного кислорода, который с уменьшенной плотностью достигает высоты 60 км. Озон в верхних слоях атмосферы ("озоновый экран") препятствует прохождению к поверхности Земли коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца.

Литосфера – твердая оболочка Земли. Включает земную кору и часть мантии Земли. Глубина литосферы под океанами составляет от 5 до км, под континентами от 25 до 200 км. Земной шар включает в себя внешнюю оболочку – земную кору, промежуточная часть – мантию и внутреннюю – ядро. Мощность земной коры под океанами 5 –7 км, максимальная под континентами 70 – 75 км. Мантия земли имеет мощность порядка 2900 км. В центральной части Земли расположена магма – ядро планеты.

На поверхностном слое земной коры образуется почва. Почва является продуктом воздействия атмосферных явлений (осадки, выветривание и др.), взаимодействия воды, воздуха и жизнедеятельности живых организмов.

Поверхностный слой почвы состоит в основном из растительных остатков и продуктов разложения органических остатков, составляющих основу гумуса – смеси высокомолекулярных органических веществ. Именно в результате разложения органического вещества, главных образом растений, в почве создаются запасы углерода, азота, фосфора, калия, магния и других элементов, доступных для использования высшими растениями. Почва насыщена различными живыми организмами (черви, водоросли, грибы, бактерии и др.). Внутрипоровое пространство почвы заполнено почвенным воздухом с повышенным содержанием азота, углекислого газа и кислорода, а также капиллярной водой. Важнейшее свойство почвы – плодородие, т.е.

способность обеспечить растения водой и питательными веществами.

1.3 Биосфера: структура и функционирование.

Термин "биосфера" введен впервые австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 г. Русский ученый В.И. Вернадский (1863 – 1945) использовал этот термин и создал учение о биосфере. По Э. Зюссу с понятием "биосфера" связывалось только наличие живых организмов в трех сферах земной оболочки (атмосфера, гидросфера, литосфера). По учению В.И. Вернадского биосфера охватывает то пространство, в котором живые организмы действуют как геологическая сила, формирующая облик Земли. При этом в понятие "биосфера" включается формирующая деятельность организмов не только в границах распространения живых организмов в настоящее время, но и в прошлом.

Живой организм – это любая форма жизнедеятельности. Она включает в себя с определенной степенью условности три группы: растения;

животные; деструкторы (от бактерий до грибов).

Считается, что в биосфере представлено более 2 млн. видов живых организмов, каждый из которых включает в себя миллионы и миллиарды особей.

В.И. Вернадский в своих работах дал несколько определений биосферы, подчеркивая всегда ее отличительные признаки: "Биосфера может рассматриваться как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию – электрическую, химическую, механическую, тепловую". Именно биосфера осуществляет активную связь планеты Земля с Космосом.

В современном представлении биосфера – это оболочка Земли, где существует или когда­либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Границы биосферы определяются пределами жизни, которые можно определить точками превращения воды в пар и сворачивания белков. По современным представлениям биосфера в атмосфере простирается до озонового слоя (экрана) от 8 – 10 км (у полюсов) до 20 – 25 км (под остальной поверхностью Земли). За пределами озонового слоя жизнь невозможна по причине наличия губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Гидросфера, в том числе и самая глубокая впадина (Мариинская глубиной 11022 м), включая донные отложения, занята жизнью. В литосферу жизнь проникает на несколько метров (в основном это почвенный слой). По трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров.

Границы биосферы определяются либо наличием живых организмов или "следами" их жизнедеятельности. В качестве примера к последним можно отнести залежи угля, нефти и других безжизненных в настоящее время органических веществ и запасы различных соединений в виде мела, рудных образований и других, образовавшихся при участии живых организмов.

В пределах современной биосферы насыщенность жизни неравномерна. Основная масса живых организмов, а, следовательно, и естественные условия их обитания, сосредоточена в биогеосфере, называемой также пленкой жизни. Вертикальная граница биогеосферы примерно составляет в атмосфере – 25 км, литосфере – 3 км, гидросфере – 10 км.

Функционирование (существование), саморегулирование и другие параметры биосферы обеспечиваются определенными ее свойствами.

Основными свойствами являются:

Биосфера – централизованная система. Центральным звеном системы является живое вещество.

Биосфера – открытая система. Ее "вход" – это поток солнечной энергии, "выход" – те образованные в процессе жизнедеятельности организмов вещества, которые в силу каких­либо причин вышли из биогеохимического круговорота, иногда на миллионы лет, например, запасы угля, нефти, сланцев и т.д.

Впервые представление о влиянии солнечной активности на живые организмы разработаны А.Л. Чижевским (1897 – 1964). Было доказано, что многие явления в биосфере тесно связаны с активностью Солнца.

Высказываются мнения, что солнечная активность оказывает воздействие на геологические процессы (катастрофы), социальную активность человеческого общества, увеличение численности отдельных живых организмов.

Биосфера – саморегулирующая система. В настоящее время это свойство принято называть гомеостазом, под ним понимается способность возвращаться в исходное состояние и гасить возникающие возмущения. Этот принцип в рамках биосферы значительно нарушен современным человеком.

Результатом этого является, например, расширение площади опустыненных земель (распад экосистем). Пример саморегулирующейся системы представляет собой Мировой океан. Реки ежегодно вносят в него 2,5 млн. т карбоната кальция, а солевой состав океанской воды не меняется. Это связано с тем, что морские обитатели используют большую часть растворенных карбонатов для построения своих скелетов, а после отмирания организмов карбонаты в нерастворимой форме осаждаются на дно. Так, в результате созданных кальциевых покровов нашей планеты стабилизируется состав океанических вод.

разнообразием. Разнообразие обусловлено наличием разных сред жизни (водная, наземно­водная, почвенная, организменная), разнообразием природных и климатические зон и другими факторами. В настоящее время только описано свыше 2 млн. живых организмов (примерно 1,5 млн.

животных, 0,5 млн. растений), полагают, что их больше описанного.

Разнообразие – основное условие устойчивости биосферы.

Важнейшее свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ. Только благодаря наличию круговоротов и неисчерпаемой солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере, а значит ее бесконечное функционирование (существование). При отсутствии круговорота, например, давно был бы исчерпан основной составляющий компонент всего живого – углерод.

Итак, биосфера, как глобальная открытая система, обладает совокупностью свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры, целостность которой поддерживается в результате постоянного круговорота вещества и энергии.

1.4 Живое вещество. Биологическое разнообразие организмов Термин "живое вещество" ввел в научную литературу В.И.

Вернадский.

Живое вещество – это совокупность живых организмов, существовавших или существующих в определенный отрезок времени и являющихся мощным геологическим фактором.

Живое вещество биосферы по химическому составу состоит в основном из кислорода (70 %), углерода (18 %), водорода (10 %), кальция (0, %), азота (0,3%), калия (0,3 %), марганца (0,001 %), фосфора (0,07 %), серы (0,05 %), хлора (0,02 %), натрия (0,02 %) и железа (0,01 %).

Масса живого вещества континентов в 800 раз превышает массу Мирового океана. На поверхности континентов растения резко преобладают по своей массе над животными, в океане – наоборот. Общая биомасса организмов Земли составляет 2,4232 · 1012 т (по данным 1965 г.). Живое вещество – основа биосферы. Если выделить его в чистом виде и распределить равномерно по поверхности Земли, то будет слой толщиной около 2 см, что составляет малую долю от общего объема всей биосферы.

Живое вещество как биохимический фактор характеризуется составом, массой и энергией.

В непрерывном химическом обмене с окружающей его средой живое вещество аккумулирует космическую энергию Солнца, трансформирует её в другие виды энергии (химическую, механическую, тепловую и пр.) и, тем самым, обеспечивает образование другого живого вещества.

Ж.В. вовлекает неорганические вещества в непрерывный круговорот.

Через живое вещество прошли практически все химические элементы. В конечном итоге живое вещество определило состав атмосферы, гидросферы и литосферы и в значительной мере осадочных пород планеты Земля.

В.И. Вернадский убедительно доказал, что оболочки планеты связаны воедино и приобрели современный облик благодаря беспрерывной работе живых организмов. В состав биосферы входит:

биогенное вещество – остатки живых организмов на разных стадиях разложения;

биокосное вещество – образование и сложение которого обусловлено живыми и косными составляющими (например, почва и вода, продукты переработки горных пород живыми организмами).

косные вещества – это вещества неживой природы, например, минералы.

Основные свойства живого вещества:

Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. Например, площадь листьев растений, произрастающих на га, равна 8 – 10 га.

Движение не только пассивное, но и активное (против течения воды, движения воздуха).

Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям. Например, некоторые организмы встречаются в среде с температурами до 140о С, в водах атомных реакторов, в бескислородной среде и др.

Высокая скорость протекания реакций. В.И. Вернадский в связи с этим назвал его чрезвычайно активизированной материей. Например, углекислота проходит через живые организмы в процессе фотосинтеза каждые 6 – 7 лет.

Высокая скорость обновления живого вещества. Например, подсчитано, что для биосферы в среднем она составляет 6 – 8 лет, при этом для суши – 14 лет, океана – 33 дня.

Все вышеперечисленные свойства являются причиной высокой химической активности живого вещества и концентрации в нем больших запасов энергии.

Среда обитания живого организма – это его природное окружение. Живыми организмами освоено три основные среды обитания:

водная, воздушная и твердая (почва и горные породы). Кроме этого выделяют еще четвертую среду жизни – сами животные организмы, заселенные паразитами.

Важные для жизни организма компоненты окружающей среды экологическими факторами.

подразделяются на биотические, абиотические и антропогенные.

Абиотические факторы – это совокупность важных для организма свойств неживой природы. Эти факторы в свою очередь можно разделить на химические (состав воды, атмосферы, почвы и т.д.) и физические (температура, влажность, давление и т.д.). Наиболее важное значение из абиотических факторов имеют:

Климатические (свет, температура, влажность) Географические (рельеф, продолжительность дня и ночи) Гидрологические (течение, волнение) Эдафические (состав и свойства почв).

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности живых организмов на жизнедеятельность других.

Все многообразие взаимоотношений можно квалифицировать по различным основаниям. Во­первых, это два типа взаимоотношений:

антагонистические и неантагонистические, во­вторых, внутривидовые и межвидовые взаимоотношения Антропогенные факторы – это совокупность воздействий человека на окружающую среду. Только своим физическим существованием люди оказывают заметное влияние на среду обитания, так как в процессе дыхания они поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

Следует отметить, что большинство экологических факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические факторы (температура, освещенность) изменяются в течение суток, сезона и года. Факторы, изменение которых во времени повторяется регулярно, называют периодическими. Факторы, возникающие неожиданно называют непериодическими или изменяющимися без закономерностей.

Абиотические факторы, классификация и роль в жизни организмов Температура – это важнейший из лимитирующих (ограничивающих) факторов. Любые виды организмов, популяций и сообществ приспособлены к существованию лишь в определенном интервале температур. Диапазон колебаний температуры в воде меньше, чем на суше.

Верхним пределом жизни, вероятно, является температура, при которой разрушаются белки и ферменты. Однако отдельные организмы могут существовать и при более высоких температурах. Так в горячих источниках Камчатки и Америки обнаружены водоросли, живущие при температуре +82С. Нижний предел температуры, при котором возможна жизнь, около – 70С, хотя в анабиозе некоторые организмы сохраняются и при абсолютном нуле 273С.

Адаптационные процессы у животных по отношению к to привели к появлению пойкилотермных животных ­ toтела меняется с изменением toокр.

среды /земноводные, пресмыкающиеся, насекомые/ гомойтермных животных ­ toтела постоянная /млекопитающие, человек/. Могут вести активную жизнь при to ниже Свет – это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле, так как он участвует в фотосинтезе. Обеспечивает создание органических соединений из неорганических.

В фотосинтезе участвует лишь видимая область спектра от 380 до нм, которую называют физиологически активной радиацией (ФАР). За пределами видимого спектра остается ультрафиолетовая (УФ) и инфракрасная (ИК) области. УФ излучение несет много энергии, и организмы к нему чувствительны. ИК излучение обладает значительно меньшей энергией, но некоторые сухопутные организмы используют его для поднятия температуры тела выше окружающей.

Важное значение для организмов имеет интенсивность освещения. По отношению к освещенности растения подразделяются на светолюбивые и теневыносливые.

Свет имеет большое сигнальное значение для организмов и вызывает регуляторные адаптации организмов. Например, одним из самых надежных сигналов является длина дня. Фотопериодизм ­ реакция организма на сезонные изменения длины дня. Фотопериодизм закреплен наследственно, но проявляется в сочетании с другими факторами. Например, если днем холодно, то растение зацветет позднее.

Развитие живой природы по сезонам года происходит в соответствии с биоклиматическим законом (закон Хопкинса): сроки наступления различных сезонных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря. Значит, чем севернее, восточнее и выше местность, тем позже наступает весна и раньше осень. Для Европы на каждый градус широты сроки сезонных событий наступают через 3 дня, в Северной Америке – в среднем через 4 дня на каждый градус широты, на градусов долготы и на 120 м высоты над уровнем моря.

Вода необходима любой клетке организма, и поэтому с экологической точки зрения, является лимитирующим фактором, как в надземных, так и водных средах обитания.

характеризуется величиной количества осадков, доступной площадью водного запаса.

географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре.

Особо важным для организмов является распределение осадков по сезонам года. Оно неравномерно (засуха, переувлажнение) и в критических случаях приводит к гибели растений.

По способности переносить недостаток воды растения делят на три группы: ксерофиты (растения с высокой выносливостью), мезофиты (со средней выносливостью) и гидрофиты (приспособленные к избытку воды).

Проблемы, связанные с водой есть и у водных организмов. Эти организмы подразделяют на два типа: пресноводные и морские.

Сравнительно немногие растения могут выдержать большие колебания солености.

Основными экологическими факторами в водной среде является течение и волнение. Они могут оказывать как косвенное (изменение состава воды), так и прямое (адаптация к течению) влияние на организм. Например, в спокойных реках рыба имеет сплюснутое тело (лещ), а в быстрых – округлое (форель). Водоросли, приспосабливаясь к течению, прикрепляются к субстрату.

Вода ­ достаточно плотная среда, она оказывает ощутимое давление на животных, поэтому для них характерна обтекаемая форма тела (акула, дельфин).

В атмосферной среде постоянно происходит циркуляция, движение воздушных масс либо в виде пассивного перемещения, либо в виде ветра. Это приводит к перераспределению водяных паров, промышленных загрязнений.

Ветер в ряде случаев может влиять на развитие растительности, приводить к задержке роста, искривлению с наветренной стороны. Ветер играет большую роль в распространении семян, спор, расширяет возможности передвижения микроорганизмов.

Еще одна важная переменная – атмосферное давление, которое оказывает существенное экологическое воздействие на животных, которые не могут жить из­за этого выше 6000 м над уровнем моря.

Главным топографическим фактором является высота.

снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад температур, уменьшается атмосферное давление, возрастает скорость ветра возрастает количество осадков.

В результате обычным фактором стала вертикальная зональность.

Еще один важный фактор – экспозиция склона. Склоны, обращенные на 10 градусов, получают больше солнечного света, что оказывает существенное влияние на растительность.

И, наконец, важным фактором является крутизна склона. Для крутых склонов характерен быстрый дренаж и смывание почв. Поэтому крутые склоны имеют маломощные почвы и соответственно – растительность.

Биогенные элементы это: азот, фосфор, железо, марганец, цинк, кремний, молибден, ванадий, кобальт, нередко бывают лимитирующими факторами, так как при их недостатке нарушается обмен веществ живых организмов.

Эдафические факторы – это почвенные условия произрастания растений.

физические (водный, воздушный и тепловой режим почвы, плотность почвы) Доступная влажность для растений зависит от сосущей корневой силы растений и от физического состояния самой воды.

Доступность влаги зависит от водоудерживающей способности Температура почвы зависит от внешней температуры, но благодаря низкой теплопроводности почвы температурный режим довольно стабилен. Суточные колебания ощутимы до Структура и пористость определяют доступность для растений и животных питательных веществ Пористость – доля объема пор в объеме почвы (может достигать химические (реакция, химический состав и солевой режим почвы) реакция среды рН очень важный фактор для многих растений. В сухом климате преобладают нейтральные (рН =7) и щелочные почвы, во влажных районах – кислые.

населяющие почву).

Исследованием почв занимался выдающийся русский ученый В.В.

Докучаев (1846­1903). Он впервые представил почву не как инертную среду, а как динамическую и выделил главные почвообразующие факторы:

материнская основа (геологическая основа) Таким образом, почвообразование – это результат физического, химического и биологического преобразования горных пород.

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента:

минеральная основа (50­60%), органическое вещество (до 10%), воздух (15­ 22%), вода (25­35%).

Главное отличие почвы от похожих на нее глинистых и песчаных образований это ­ плодородие. Плодородные почвы – это способность ее удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе.

Плодородие может быть искусственное (агрономическое воздействие на почву) и естественное.

Биотические факторы, их характеристика и роль в жизни организмов Все биотические воздействия делят на два основных типа:

Внутривидовые взаимодействия это взаимодействия между особями одного и того же вида которые складываются из группового эффекта и внутривидовой конкуренции Групповой эффект – это объединение особей в группы по две или более.

территориальном поведении животных, которые защищают места своих обитаний.

Межвидовые взаимодействия наиболее разнообразны.

Нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают никакого влияния друг на друга.

Конкуренция – каждый вид оказывает на другой вид неблагоприятное воздействие, борются за пищу, условия существования, подавляя друг друга. Побеждает именно тот вид, который будет быстрее размножаться и переводить доступные элементы питания в биомассу.

Мутуализм – взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов. Например, опыление насекомыми растений: у растений вырабатывается специфический запах, у насекомых хоботок.

Например, отношения тли и муравьев. Иногда такие отношения называют симбиозом (сожительством).

Симбиоз – это обоюдовыгодные, но не обязательные отношения разных видов организмов.

Аменсализм это пример одностороннего угнетения (антибиотики и микроорганизмы).

Коменсализм – взаимоотношения, когда один из организмов извлекает выгоду, а другому они безразличны. Например, квартирование (птица и Хищничество – форма взаимоотношений организмов разных трофических уровней (волк­заяц) или при которой один вид организмов живет за счет другого или поселяется внутри (внутренние паразиты в процессе адаптации остались только прочные кожные покровы (чтоб хозяин не переварил) и органы размножения. Им не нужны ни органы слуха и зрения, ни сложная пищеварительная система) или на поверхности тела (внешние паразиты хорошо оснащены крючками, щетинками и прочими органами, позволяющими им хорошо держаться на поверхности или коже хозяина. (клещи или блохи, гельминты) Антропогенные факторы, их воздействие на природную среду В процессе своей эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий планетарная система стала испытывать влияние новых мощных разнообразных воздействий. Вызваны они человеком и поэтому называются антропогенными.

Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую среду.

Подавляющее большинство антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, то есть осуществляется во имя конкретных целей. Существуют и стихийные непроизвольные. Например, процессы потепления, возникающие после застройки территории.

Анализ экологических воздействий позволяет разделить их положительные и отрицательные.

К положительным воздействиям относят воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение и т.д. Отрицательное воздействие проявляется в акциях различного масштаба: вырубке леса, истощении запасов подземных вод, сокращение численности животных и растений. Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение.

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Источником антропогенного загрязнения являются промышленные предприятия, теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и ряд других технологий. Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки.

Законы влияния экологических факторов на живые организмы Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ, можно выявить ряд закономерностей.

Закон оптимума. Он гласит: каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организм.

­ зона оптимума (диапазон благоприятного воздействия экологического фактора).

­ зона экологического пессимума. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного ­ зона критического состояния (возникающие нарушения обратимы и сохраняется способность к самовосстановлению после прекращения негативного воздействия). Возрастает вероятность нарушений отдельных функций и нормальной жизнедеятельности в целом.

­ зона экологического максимума и экологического минимума.

(наступает гибель организма) Каждый живой организм имеет уникальную способность приспосабливаться к условиям окружающей среды. Это свойство носит название адаптация. Свойство организмов адаптироваться к существованию в том или ином диапазоне экологических факторов называется экологической пластичностью. По степени пластичности выделяют два типа организмов:

стенобионтные и эврибионтные.

Стенобионтные или узкоприспособленные виды способны существовать лишь при небольших отклонениях фактора от оптимального значения Эврибионтные организмы выдерживают большую амплитуду экологического фактора.

В середине прошлого века немецкий химик Ю.Либих, изучая влияние разнообразных питательных веществ на рост растений, обнаружил, что урожай зависит не от тех элементов, которые требуются в больших количествах и присутствуют в изобилии, а от тех, которые нужны растению в меньших количествах и отсутствуют в почве или являются недоступными.

Эту закономерность сейчас называют законом Либиха: «Рост и развитие организмов зависят, в первую очередь от тех факторов природной среды, значения которых приближается к экологическому минимуму».

Этот закон имеет два ограничения. Первое состоит в том, что он применим только в условиях стационарного состояния системы. Второе ограничение связано с взаимодействием нескольких факторов. Иногда организм способен заместить один дефицитный элемент другим. Например, потребность растений в цинке снижается в тени. Следовательно, низкая концентрация цинка в тени будет меньше лимитировать рост растений.

Этот закон был открыт английским биологом Шелфордом в 1913 г. Он обратил внимание на тот факт, что ограничивать развитие живых организмов могут не только экологические факторы, значения которых минимальны, но и те, значения которых максимальны. «Рост и развитие организмов зависит в первую очередь от тех факторов среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму или экологическому максимуму» (пределы толерантности).

Взаимодействие факторов.

В природе экологические факторы действуют не независимо друг от друга, они взаимодействуют. Рассмотрим совместное влияние факторов на примере температуры и влажности.

Температура и влажность – это самые важные климатические факторы, взаимодействие которых формирует два типа климата морской и континентальный. Каждому известно, что высокие и низкие температуры переносятся хуже при высокой влажности, чем при умеренной.

Компенсация экологических факторов – это стремление организмов ослабить лимитирующее действие физических, биологических и антропогенных влияний. Компенсация факторов возможна на уровне вида, организма, но наиболее эффективна на уровне сообщества.

Например, у животных уши, хвосты, лапы тем короче, чем холоднее климат. Основная задача анализа условий среды заключается не в том, чтобы составить необъятный перечень экологических факторов, а в том, чтобы обнаружить функционально важные лимитирующие факторы и оценить в какой степени состав и структура экосистемы зависят от их взаимодействия.

1.6 Биоценозы, их состав и функциональная структура. Экосистемы Термин "экосистема" введен в употребление А. Тенсли 1935 г., т.е.

спустя полвека после выделения экологии как науки (1866 г.).

Экосистема – это любая система, состоящая из живых организмов и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.

Экосистема представлена двумя группами компонентов:

Абиотические компоненты включают в себя элементы неживой природы:

неорганические вещества и химические элементы, участвующие в обмене. К ним относятся CO2, H2O, O2, Ca, Mg, K, Na, N, S, P и др.;

органические вещества, связывающие биотическую и абиотическую части экосистем (углеводы, жиры, белки и др.);

среда обитания (воздушная, водная, твердая и др.);

климат.

Биотические компоненты – это совокупность живых организмов.

К понятию экосистема относят биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания. Например, от аквариума и пруда до Мирового океана; от пня в лесу до обширного лесного массива. В связи с этим выделяют:

микроэкосистемы (лишайник);

мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь);

макроэкосистемы (континент, океан);

глобальная экосистема (биосфера Земли).

Совокупность всех совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных называют биоценозом.

Пространство, на котором обитают все организмы, включая условия окружающей среды называют биотопом.

Все эти компоненты не просто существуют, а активно взаимодействуют между собой, создавая определенную биологическую систему, которую академик В.А. Сукачев назвал биогеоценозом.

Биоценоз и биотоп объединяются под названием биогеоценоза.

В определенном смысле биогеоценоз и экосистема близки по понятию и смыслу, но биогеоценоз связан с определенной частью земли, а экосистемой является любая совокупность единого целого живых и неживых компонентов.

СХЕМА БИОГЕОЦИНОЗА по Новикову (Сукачеву)

БИОТОП = КЛИМАТ + ПОЧВА + РЕЛЬЕФ + ВОДА

БИОЦЕНОЗ = РАСТЕНИЯ + ЖИВОТНЫЕ + МИКРООРГАНИЗМЫ

Экосистема – может не иметь фитоценоз Биогеоценоз – обязательно содержит растительность (фитоценоз), из этого следует, что любой биогеоценоз ­ бессмертен Любой биогеоценоз – это экосистема, но не любая экосистема – это бигеоценоз.

Основные характеристики экосистемы:

Размер экосистемы – пространство, в котором возможно самовосстановление и самоочищение системы.

Самовосстановление – самостоятельный возврат экосистемы к состоянию равновесия, из которого она была выведена под воздействием внешних факторов.

Самоочищение – естественное разрушение загрязнителей в экосистеме за счет ее внутренних процессов.

Самоочистительная способность атмосферы связана, прежде всего, с ее большой подвижностью, которая в конечном счете обуславливает попадание посторонних веществ в воду и почву.

Самоочистительная способность почвенной и водной среды обусловлена деятельностью живых организмов. Они разлагают загрязняющие вещества до более простых соединений или химических элементов, аккумулируют их в своем теле и далее включают их кругообороты.

Это саморегулирующаяся система ­ для управления экосистемами не требуется регуляции извне.

Способность биологических систем таких как, например, организм, популяция, экосистема противостоять изменениям окружающей среды и сохранять равновесие называют гомеостазом. Наиболее устойчивы крупные экосистемы, а самая стабильная из них – биосфера Функционирование экосистем осуществляется за счет трех источников: сообщества; потока энергии; круговорота веществ.

Связи и взаимоотношения организмов в экосистеме Все организмы в природе существуют только при наличии связей со средой и другими организмами. Взаимосвязи обычно определяются «интересами» :

Пищевые или трофические связи – базируются на интересах питания (растительноядные животные питаются растениями) Топические связи – использование местообитания (между животными и растениями, которые представляют им убежище) Форические связи – когда одни организмы участвуют в распространении других Фабрические связи – когда одни организмы используют другие или продукты их жизнедеятельности Взаимосвязи определяют взаимоотношения организмов.

Взаимоотношения в экосистеме характеризуются:

межвидовой конкуренцией мутуализмом (взаимовыгодные отношения, например, пчелы­цветы) комменсализмом (одни организмы извлекают пользу за счет других, не причиняя им вреда и не принося пользы) аменсализмом (отрицательные для одного и безразличные для другого) нейтрализмом ( не оказывают влияние друг на друга) Таким образом, не один организм в природе не может существовать без связей с другим и средой обитания.

Сохранение связей и их разнообразие – основное условие устойчивости экосистем.

Вместе с тем при определенных внешних воздействиях экосистема разрушается, либо переходит в новое качество. По этой причине любые нарушения экосистем не остаются бесследными и необходимо длительное время для их восстановления.

Важнейшим свойством экосистем в целом и живых организмов является способность создавать в процессе фотосинтеза органическое вещество, которое называется продукцией. Ежегодно продуцентами на Земле создается около 100 млрд.т органического вещества, что определяет глобальную продукцию биосферы. Образование продукции в единицу времени на единице площади либо объема – продуктивность экосистемы.

Продукцию растений называют первичной, животных – вторичной.

Биомасса – масса живого вещества, содержащаяся в экосистеме. При этом мелкие организмы создают меньшую биомассу, чем крупные. Например, биомасса бактерий, имеющихся в данный момент времени в экосистеме, всегда ниже биомассы млекопитающих. Эта закономерность получила название правило Одума. Практическое значение правила состоит в том, что при воздействии человека на природу может происходить измельчение организмов, которое в свою очередь приводит к снижению продуктивности экосистемы.

Экологические сукцессии.

Экологическая система, как и любой другой живой организм, испытывает динамические процессы: смену популяций, биоценозов.

Экологическая сукцессия – это последовательная смена биоценозов возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных или антропогенных факторов.

Экологическая сукцессия проходит в определенный период времени, в который изменяется видовая структура сообщества, вплоть до кульминации его развития – возникновения стабилизированной системы, которую называют климаксной.

взаимоотношений, поддерживающих его стабильное состояние

ЗЕМЛЯ – ЛИШАЙНИКИ ­ МХИ, ПАПОРОТНИКИ – ТРАВА ­

КУСТАРНИКИ ­ ДЕРЕВЬЯ (ЛЕС) Если сукцессия начинается на участке, прежде не занятом, ее называют первичной. Если сообщество развивается на месте уже ранее существовавшего, то ее называют вторичной. Например, эти изменения происходят после вырубки леса, раскорчевки, устройства водохранилища.

Скорость сукцессий различна. для первичных – требуются сотни, тысячи лет, вторичные ­ протекают быстрее от 30 до 250 лет.

Для любой суксекции характерны следующие общие закономерности суксекционного процесса:

• Видовой состав живых организмов непрерывно меняется • Зеленые растения достигают наибольшего разнообразия на ранних стадиях суксекции, создавая благоприятные условия для развития других видов живых организмов.

• В процессе суксекции идет увеличение биомассы и накопление мертвого органического вещества характеризуется замедлением роста первичной продукции (продукция растений)и увеличением затрат фитоценоза на обеспечение своих жизненных функций.

Состав биотического компонента Все живые организмы классифицируются по способу питания и тому трофическому уровню, на котором они находятся в общей цепи питания на две группы:

автотрофные (автотрофы);

гетеротрофные (гетеротрофы).

в зависимости от вида пищи 2-ый трофический уровень 3-ый трофический уровень 4-ый трофический уровень животные, потребляющие в пищу грибы и одноклеточные бактерии, которые мертвые организмы, например, разлагают мертвые организмы (древесину, шакалы, грифы, дожд. черви и др листья) на простые органические соединения Перенос энергии от растений через последовательный ряд животных от организма к организму называют пищевой или трофической цепью. Пищевая цепь представлена звеньями или трофическими уровнями.

1.7 Энергетический баланс биосферы, круговорот биогенных элементов Различают два вида круговоротов веществ на Земле:

• Большой или геологический • Малый или биогеохимический (биологический, биотический) Большой геологический круговорот веществ на планете Земля осуществляется в результате действия абиотических факторов (климатические, атмосферные, почвенные, гидрологические и др.) В процессе геологического круговорота веществ осуществляется перенос минеральных соединений с одного места на другое в масштабах всей планеты, а также происходит перенос воды и изменение ее агрегатного состояний. Горные породы разрушаются и в конечном итоге в виде песка и минеральных солей и другого сносятся в Мировой океан. Происходит напластование пород и их перемещение. Опускаются и поднимаются целые материки, огромные участки морского дна и т.д. Большой круговорот длится веками и даже миллионами лет.

Малый биотический круговорот веществ происходит при участии биотических факторов (живые организма – растения, животные, микроорганизмы). Разлагается фотохимическим путем около 130 млрд.т воды и выделяется в среду 115 млрд.т кислорода. В круговороте участвует азот, кремний, кальций, сера, фосфор, углерод и многие др. вещества. Всего в биологическом круговороте участвует около 60 элементов, при этом в круговорот вовлекаются практически одни и те же массы веществ и химических элементов.

В атмосфере углерод существует в газообразном виде, в основном, в виде диоксида углерода, оксида углерода и метана, а также в виде гидрокарбонатов. Циркуляция углерода в биосфере основана на поступлении диоксида углерода в атмосферу и его потреблении.

Поступление его в атмосферу происходит в результате • дыхания всех организмов СnН2nО2=nСО2+nН2О • выделение по трещинам земной коры из осадочных пород • выделение из мантии Земли при вулканических извержениях Потребление углекислого газа происходит главным образом:

• в процессе фотосинтеза • в реакциях его с карбонатами в океане СО2+Н2О+CaCO3= Ca(HCO3) • при выветривании горных пород Таким образом, “зеленый пояс” Земли и карбонатная система океана поддерживают относительно стабильное содержание СО2 в атмосфере.

С развитием индустрии и с/х стало расти поступление углекислого газа в атмосферу за счет антропогенных воздействий. Главная причина увеличения его содержания в атмосфере – это сжигание горючих ископаемых. К тому же свой вклад вносят и транспорт, и уничтожение лесов.

При уничтожении леса содержание СО2 в атмосфере увеличивается за счет:

непосредственного сжигания, снижения фотосинтеза, при окислении гумуса почвы.

Сера имеет основной резервный фонд в горных породах. Это минералов. В почвах сера содержится преимущественно в виде сульфатов. В газообразной фазе сера содержится в виде сероводорода (Н2S) или сернистого газа (SО3). В некоторых организмах сера накапливается в чистом виде (S2) и при отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы. Сера – важный элемент всего живого. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Сера входит в состав биологически активных веществ: витаминов, ферментов.

В круговороте серы ключевую роль играют бактерии. Бактерии цикла серы очень разнообразны и составляют целое сообщество, получившее название сульфуреты, в котором существует четкое разделение труда между микроорганизмами – каждый вид выполняет определенную реакцию окисления или восстановления.

Круговорот серы, хотя ее требуется организмам небольшое количество, является ключевым в общем процессе продукции и разложения.

Круговорот азота.

Воздух по объему почти на 80% состоит из молекул азота.

Поступление азота в атмосферу происходит:

• в процессе денитрификации, то есть восстановления оксидов азота до молекулярного азота;

• с вулканическими газами;

• в водоемы соединения азота попадают с подземн. водами, сточн.

водами с/х производств.

Поглощение азота из воздуха происходит:

азотфиксирующих бактерий;

• в результате фиксации в атмосфере (электрические разряды при грозе);

• процессе промышленного синтеза аммиака.

Биотический круговорот азота включает ряд сложных процессов, основную роль в которых играют микроорганизмы.

Фиксирующей способностью обладают бактерии, содержащиеся в клубеньках бобовых растений, в клубеньках ольхи и некоторых других деревьев (около 160 видов), сине­зеленые водоросли, некоторые виды почвенных и водных бактерий. Растения предоставляют бактериям квартиры (клубеньки), которые защищают от избытка кислорода и поставляют необходимую энергию (органические вещества).

Влияние человека на круговорот азота очень велико. Он выращивает на обширных площадях бобовые растения, а также промышленным способом связывает азот. Из азота, поступившего с удобрениями, очень небольшая часть вовлекается в круговорот повторно. В США, напр., с 1950 г. количество азот.удобр.возросло в 12 раз, а урожай не более чем в 2 раза Закономерности передачи и рассеивания энергии в экосистеме.

Энергия – это источник жизни, это средство управления всеми природными системами. Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии.

Свет – это единственный пищевой ресурс на Земле, энергия которого используется в реакции углекислого газа с водой, рождая процесс фотосинтеза.

взаимопревращающихся форм: механическая, тепловая, электрическая.

Переход одной формы энергии в другую подчиняется законам термодинамики. Эти законы термодинамики имеют универсальное значение в природе. Поэтому, знание закономерностей энергетических потоков в экосистемах поможет предсказать их будущее.

Рассмотрим эти законы на примере фотосинтеза, происходящего в зеленом листе.

Первый закон термодинамики гласит:

энергия не создается и не исчезает, она из одной формы переходит в другую. Количество энергии при этом остается постоянным.

Исходя из первого закона солнечная энергия ­ Qсолнца, получаемая концентрированной формами энергии:

При этом доля световой энергии, преобразованная живыми растениями в энергию их биомассы намного меньше поступившей (qконц Qсолнца). Основная часть энергии превращается в теплоту, покидающую растения, экосистему, биосферу. (qконц1­3%). Qсолнца (100%) = qрассеяная (3%) + q конц (97%).

Второй закон термодинамики гласит, что любой вид энергии, в конечном счете, переходит в форму рассеивающуюся. ( Часть энергии при любых ее превращениях рассеивается (теряется) в виде тепла) Растения способны запасать энергию в химических связях в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза связывается лишь небольшая часть солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. На долю фотосинтеза приходится всего лишь 1­3 %, остальная расходится на ветер, волны испарения воды (около 23 %), на нагревание атмосферы и земной поверхности (примерно 42 %).

Мерой необратимого рассеивания энергии является энтропия.

Энтропия – мера количества энергии, недоступной для использования.

Показатель, противоположный энтропии, принято называть негэнтропией.

Нормально функционирующие природные экосистемы способны создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е.

состояние с низкой энтропией и значительной негэнтропией.

Итак, живые организмы экосистемы могут существовать только при наличии энергии. Главным источником энергии на Земле является Солнце.

Растения являются первичными источниками энергии для всех других организмов экосистемы.

Несмотря на конкуренцию и другие типы антагонистических отношений в природе многие виды могут спокойно уживаться. В таких случаях говорят, что каждый вид обладает собственной экологической нишей.

Экологическая ниша – это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида: пища, условия размножения и т.д.

Данный термин был предложен в начале двадцатого века американским натуралистом Джоном Гриннелом. Позднее английский эколог Чарльз Элтон определил экологическую нишу как «статус организма в обществе» или его «профессию».

Например, в разных сообществах одну и туже профессию могут иметь разные люди. Так нишу крупных травоядных в Африке занимают антилопы, в Австралии – кенгуру, а в России – лоси.

Но наиболее полное представление об экологической нише дает модель Дж. Эвелина Хатчинсона. Он предложил под экологической нишей понимать весь диапазон факторов, в котором данный вид в течении длительного времени живет и размножается.

Наблюдения показывают, что два вида, существующие на одной территории, не могут иметь совершенно одинаковые требования к условиям жизни. Иначе один из них вытесняет другой. Эта закономерность получила название правила Гаузе.

Экологической нишей для человека является вся Земля, а в настоящее время и космическое пространство. Неограниченная экологическая ниша, созданная разумом человека, позволила ему стать уникальным биологическим видом. Уникальность обуславливается тем, что человек способен подчинить себе другие виды, уничтожать их и предельно расширять пищевые цепи. Такое свойство чуждо другим видам, занимающим постоянное место в пищевых цепях, поскольку уничтожение других равносильно самоуничтожению Окружающая человека среда – это среда его обитания (среда жизни) и является результатом деятельности человека и действия антропогенных факторов. О.ч.с. состоит из четырех неразрывно взаимосвязанных компонентов. Три из них представляют в разной степени измененную природную среду. Четвертый является присущей только человеку средой.

Природная среда, неизмененная человеком (собственно природная среда – «первая природа») или слабо измененная, но сохранившая свойства самовосстановления и саморегуляции и занимает около1/3 суши (ледники, высокогорные районы, местности севера и т.д.) Антарктида – 100%, Европа – 2,8 %, Азия – 13,6 % Природная среда, измененная человеком («вторая природа»). Это среда, неспособная к самоподдержанию в течение длительного времени ( пашни, сады, дороги и т.д.). Такая среда существует только при участии человека, иначе она разрушается. В среде нарушены круговороты, накапливаются отходы, идет загрязнение среды….

Искусственно созданная среда («третья природа») – большая часть людей живет в третьей природе, которую принято называть техносферой, она вытесняет природные экосистемы и занимает все больше и больше объема биосферы. В ней нет места многим живым организмам, другие (мухи, тараканы бактерии) получили исключительно благоприятные условия для своего существования. В то же время в этой среде искажены или полностью заменены течения различных процессов природы.

Социально­экономическая среда (социальная среда) – Она включает взаимоотношение людей, уровень материальной жизни, здравоохранение, культурные и духовные ценности и т.п.

«Загрязнение» социальной среды не менее опасно, чем загрязнение природной.

2. Экологические принципы рационального использования Природные ресурсы – это совокупность естественных тел и явлений, которые общество использует в своих целях в настоящее время или сможет использовать в будущем.

Природные ресурсы – источники потребления природы человеком.

Существует множество классификаций природных ресурсов, основанных на различных целевых подходах к их эксплуатации. Ресурсы классифицируют с точки зрения:

допустимости: реальные и потенциальные;

происхождения: природные и антропогенные;

химической природы: органические и минеральные;

по принадлежности к тем или иным компонентам природы:

земельные, водные, ископаемые, растительные, животные;

по назначению: производственные, научные, эстетические, рекреационные (лечебные природные ресурсы, ресурсы отдыха);

по сфере использования: энергетические, сырьевые, пищевые.

Ресурсы делят также на первичные, добываемые непосредственно в природе, вторичные, образующиеся как побочные продукты в различных отраслях промышленности, и экологические, определяющие качество среды обитания человека.

Постоянное изъятие ресурсов, рассеивание их на поверхности Земли привело к возникновению проблемы исчерпаемости и возобновимости природных ресурсов, поэтому все ресурсы делят на неисчерпаемые и исчерпаемые.

К неисчерпаемым относят прежде всего ресурсы космического происхождения: энергия солнечного излучения, энергия движущегося воздуха, падающей воды, морских волн, приливов и отливов.

Общепроизводной от космических ресурсов являются ресурсы климатические, к числу которых, кроме названных выше солнечного излучения и ветра, относят атмосерные осадки. Разумеется, эти ресурсы являются неисчерпаемыми лишь пока и поскольку существует Солнечная система.

К исчерпаемым ресурсам относят все природные тела (живые и косные), находящиеся в пределах Земного шара (животный и растительный мир, минеральные и органические вещества, содержащиеся в недрах Земли, полезные ископаемые).

Все исчерпаемые ресурсы могут быть далее классифицированы по их способности к самовосстановлению. Ресурсы растительного и животного происхождения являются возобновляемыми, а ресурсы недр планеты, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, песок, мрамор и т.п.), а также энергоносители (уголь, нефть, газ) – невозобновляемыми.

2.2 Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с размещением производства.

Для создания необходимых продуктов, развития искусственной среды обитания человек вовлекает естественные природные богатства в ресурсный цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и перемещений определенного вещества или групп веществ на всех этапах использования его человеком (выявление, извлечение из природной среды, переработку, использование, возвращение в природу). Но если природные циклы веществ замкнутые, то ресурсный цикл как круговорот практически не замкнут, т.е. использованные вещества не возвращаются в места их изъятия.

На рисунке видно:

что значительная доля добытого ископаемого теряется при транспортировке к месту переработки, при его перегрузке и при его чем ниже уровень технологии получения продукта, тем больше отходов образуется при этой технологии;

ресурсный цикл, иногда называемый антропогенным круговоротом вещества, фактически не замкнут.

Природный ресурс в местах его естественного нахождения Транспортировка Первичная обработка Транспортировка Получение полуфабриката Транспортировка Промежуточный продукт Транспортировка Конечный продукт При экологически безопасной технологии роль замыкающего звена возлагается на переработку побочных продуктов и отходов производства, что позволяет расширить сырьевую базу комплексного производства, замкнуть цепь и обеспечить его саморегулирование.

В основе рационального природопользования лежит ряд экологических законов, в том числе ограниченности природных ресурсов Земли, т.к. наша планета представляет собой естественно ограниченное целое, на ней не могут существовать бесконечные части. Категорию неисчерпаемых ресурсов следует рассматривать как условно исчерпаемые, т.к. не учитываются ограничения, накладываемые самой энергетикой биосферы.

Правило одного процента – изменение энергетики природной системы в пределах 1% выводит ее из равновесия (квазистационарного состояния) Правило десяти процентов – среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% энергии или вещества – не ведет к неблагоприятным для экосистемы последствиям.

Таким образом, рациональное природопользование основывается на экологических законах и необходимо при создании технологических процессов исходить прежде всего из экологической и экономической целесообразности.

2.3 Эколого­экономическая сбалансированность регионов как Совокупность выявленных и пригодных для использования природных ресурсов при данном уровне развития производства называют природно­ресурсным потенциалом. По всем показателям Россия является страной, высоко обеспеченной ресурсами на десятки лет вперед. Ценность ПРП значительно повышается, если его главные источники располагаются близко к центрам хозяйственной деятельности и районам потребления, если месторождение сырья и топлива размещаются близко друг к другу. С этих позиций ПРП России имеет недостатки., т.к. главные запасы промышленного сырья располагается в Европейском регионе, а ресурсы топлива и энергии – в Восточном и Азиатском регионе РФ.

Значимым для России является то, что в структуре ПРП присутствуют ресурсы и промышленного и сельскохозяйственного использования. В России имеются районы с равной обеспеченностью этими ресурсами Структура ПРП экономических районов России % Итак, природные богатства России огромны – около 25 % мирового ресурсного потенциала, но безрассудное их использование не может быть оправдано и безнаказанно не только для России, но и человечества в целом.

2.4 Основные принципы охраны окружающей природной среды и рационального природопользования.

В статье 3. закона "Об охране окружающей среды" говорится, что хозяйственная и иная деятельность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц, оказывающая воздействие на окружающую среду, должна осуществляться на основе следующих принципов:

соблюдение права человека на благоприятную окружающую среду;

обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;

научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;

охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности;

ответственность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления за обеспечение благоприятной окружающей среды и экологической безопасности на соответствующих территориях;

платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде;

независимость государственного экологического надзора;

презумпция экологической опасности планируемой хозяйственной и иной деятельности;

обязательность оценки воздействия на окружающую среду при принятии решений об осуществлении хозяйственной и иной деятельности;

обязательность проведения в соответствии с законодательством Российской Федерации проверки проектов и иной документации, обосновывающих хозяйственную и иную деятельность, которая может оказать негативное воздействие на окружающую среду, создать угрозу жизни, здоровью и имуществу граждан, на соответствие требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды;

учет природных и социально­экономических особенностей территорий при планировании и осуществлении хозяйственной и иной деятельности;

приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов;

допустимость воздействия хозяйственной и иной деятельности на природную среду исходя из требований в области охраны окружающей среды;

обеспечение снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды, которого можно достигнуть на основе использования наилучших существующих технологий с учетом экономических и социальных факторов;

обязательность участия в деятельности по охране окружающей среды органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, общественных и иных некоммерческих объединений, юридических и физических лиц;

сохранение биологического разнообразия;

обеспечение интегрированного и индивидуального подходов к установлению требований в области охраны окружающей среды к субъектам хозяйственной и иной деятельности, осуществляющим такую деятельность или планирующим осуществление такой деятельности;

запрещение хозяйственной и иной деятельности, последствия воздействия которой непредсказуемы для окружающей среды, а также реализации проектов, которые могут привести к деградации естественных экологических систем, изменению и (или) уничтожению генетического фонда растений, животных и других организмов, истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды;

соблюдение права каждого на получение достоверной информации о состоянии окружающей среды, а также участие граждан в принятии решений, касающихся их прав на благоприятную окружающую среду, в соответствии с законодательством;

ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды;

организация и развитие системы экологического образования, воспитание и формирование экологической культуры;

участие граждан, общественных и иных некоммерческих объединений в решении задач охраны окружающей среды;

международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды.

Природопользование – совокупность разнообразных форм использования и сохранения природного ресурса.

Природопользование включает извлечение и переработку природных ресурсов, их возобновление или воспроизводство;

использование и охрану природных условий жизни;

сохранение (поддержание), воспроизводство (восстановление) и рациональное изменение экологического баланса природных систем, что служит основой сохранения природно­ресурсного потенциала 2.5 Нормирование качества природной среды Качество окружающей природной среды ­ степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей природной среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую природную среду.

Согласно природоохранному закону Российской Федерации (1991) соблюдение экологических нормативов, т. е. нормативов, которые определяют качество природной среды, обеспечивает:

экологическую безопасность населения;

сохранение генетического фонда человека, растений и животных;

рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития.

Чем меньше пороговая величина экологических нормативов, тем выше качество окружающей природной среды. Однако более высокое качество требует соответственно больших затрат, эффективных технологий и высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества окружающей природной среды по мере подъема уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению.

Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду:

санитарно-гигиенические: предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК); допустимый уровень физических воздействий (шума, вибрации, ионизирующих излучений и др.) производственно-хозяйственные: допустимый выброс вредных веществ; допустимый сброс вредных веществ; — допустимое изъятие компонентов природной среды; норматив образования отходов производства и потребления;

комплексные показатели: допустимая антропогенная нагрузка на окружающую природную среду.

Предельно допустимые концентрации ­ нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Основные виды ПДК:

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз)­ концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего cтажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) ­ концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) ­ концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) ­ концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) ­ концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь, промысловых.

Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) ­ концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДКпр) ­ концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Предельно допустимая доза ионизирующего излучения (ПДД) ­ количество излучения, которое при систематическом воздействии в течение неограниченного времени не вызывает каких­либо болезненных изменений организма, обнаруживаемых современными методами (установленная величина ПДД соответствует 0.017 бэр за один рабочий день или 5 бэр в год).

В настоящее время отработано долее 2000 ПДК вредных веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.

Методологической основой для разработки ПДК послужили данные, полученные в медицинской и ветеринарной токсикологии.

Критерии качества атмосферного воздуха Чистый и сухой атмосферный воздух представляет собой смесь нескольких газов (азот ­ 78,08 %, кислород ­ 20,95 %, аргон ­ 0,93 %, углекислый газ ­ 0,03 %). Кроме них в воздухе есть другие газы, но в очень незначительном количестве (неон, гелий, ксенон, аммиак, водород и др.). В атмосферном воздухе всегда имеются физические примеси и химические вещества, присутствие которых обусловлено естественными процессами (извержение вулканов, пыльные бури и пр.), т.е. может существовать фоновая концентрация. Вещества, поступающие в атмосферу в результате деятельности человека, являются для атмосферного воздуха загрязняющими веществами. Возрастание содержания загрязняющих веществ выше определенного (допустимого) уровня вызывает в живых организмах внутренние или внешние отклонения, изменяют характер функционирования.

Определяющим фактором являются концентрация веществ.

Концентрация – масса (мг) вещества в единице объема (м3) воздуха при его нормальном состоянии. Концентрация является основным параметром при нормировании примесей в атмосферном воздухе. Основной критерий качества атмосферного воздуха – предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества для атмосферного воздуха населенных мест. Единица измерения – мг/м3.

ПДК – это максимальная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на его, ни на окружающую среду в целом вредного действия, включая отдаленные последствия.

ПДК в атмосферном воздухе населенных мест могут максимально разовыми или среднесуточными. В настоящее время установлены ПДК для 348 веществ, а также ориентировочно безопасные уровни воздействия на здоровье (ОБУВ) для 537 веществ, для которых не определены ПДК.

В зависимости от степени токсичности все химические соединения делят на четыре класса опасности:

1­чрезвычайно опасные 2­очень опасные 3­умеренно опасные 4­малоопасные Показатели качества природных и сточных вод Поверхностные природные водные объекты разделяются на водоемы, водотоки, моря и океаны.

Также выделяют сточные воды, которые отводятся за пределы производственных помещений, предприятий, поселков и городов после их использования для производственных и бытовых нужд.

Качество природных и сточных вод определяется их составом и свойствами.

• Содержание взвешенных веществ.

• Плавающие примеси (пленка, пятна, скопления).

• Минеральный состав.

• Растворенный в воде кислород (ХПК).

• Биохимическая потребность в кислороде (БПК).

• Возбудители заболеваний.

• Состав и содержание ядовитых веществ.

• Состав и содержание вредных веществ.

Санитарные правила охраны поверхностных вод устанавливают нормируемые значения показателей качества воды, водных объектов в зависимости от категории водоема (или их участков). Существует три типа водопользования: хозяйственно­бытовое, культурно­бытовое и водоемы рыбохозяйственного назначения. Вода последней категории делится на три типа:

Высшая категория – места нерестилищ, обитания ценных видов рыб Первая категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода.

Вторая категория – водные объекты, используемые для рыбохозяйственных целей.

Под ПДК природных вод понимают такое содержание веществ в воде, при превышении которого она не пригодна для установленного вида водопользования.

Предельно допустимые сбросы (ПДС) в водный объект – это масса загрязняющего вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения качества воды. ПДС устанавливаются для предприятий, имеющих самостоятельные выпуски сточных вод.

3. Глобальные проблемы окружающей среды 3.1 Рост народонаселения, научно­технический прогресс и Рост населения в значительной мере определяет будущее планеты:

растет население – растут потребности, иссякают природные ресурсы, повышается нагрузка на биосферу. Сегодня прирост населения занимает одно из первых мест в списке глобальных опасностей. Если не произойдет снижение численности населения в странах третьего мира, то катастрофические последствия неизбежны.

С введением в 50­60­х гг. программ по контролю над рождаемостью казалось, что людскую лавину удастся остановить. Однако этот путь оказался весьма длинным. Дело в том, что бум рождаемости в прошлые десятилетия способствовал резкому омолаживанию населения развивающихся стран – 40% населения составляют жители младше 15 лет. В Европе этот показатель составляет 9­10%. Следовательно, численность населения будет расти, так как стало больше людей, способных стать родителями. Этот эффект называют «эффектом эха». Согласно прогнозам весь достигнутый прогресс в уровне жизни сводится на нет ростом населения.

Урбанизация (от лат. urbanus — городской) — процесс повышения роли городов в развитии общества. Предпосылки урбанизации — рост в городах промышленности, развитие их культурных и политических функций, углубление территориального разделения труда. Для урбанизации характерны приток в города сельского населения и возрастающее маятниковое движение населения из сельского окружения и ближайших малых городов в крупные города (на работу, по культурно­бытовым надобностям и пр.).

Процесс урбанизации идёт за счёт:

преобразования сельских населённых пунктов в городские;

формирования широких пригородных зон;

миграции из сельской местности (провинции) в городскую.

Явление трансформации естественных природных ландшафтов в искусственные под влиянием застройки обозначают понятием «урбанизация природы».

3.2 Антропогенное загрязнение окружающей среды и его последствия.

Загрязнение – любые изменения атмосферы, гидросферы и литосферы, которые выводят экосистему из равновесия.

По существу, загрязнение – все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, которое естественно для природы.

Загрязнения классифицируются по ряду признаков:

По происхождению: естественное (природное), антропогенное (обусловленное любой деятельностью человека) По объектам воздействия: водоемы, почвы, атмосфера, ландшафты, растения. животные, люди, регионы и т.д.

национальные, континентальные, глобальные, катастрофические По месту действия: сельская среда, городская среда, территория предприятий и т.д.

По виду воздействия: механическое, физическое, химическое, физико­химическое, биологические и их различные сочетания По характеру загрязнения: изъятие природных ресурсов, изменение ландшафтов, преобразование территорий, исчезновение видов, загрязнение окружающей среды По количественным показателям: В пределах нормы, ниже или выше их, в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами, степени риска и т.п.

По временным параметрам: кратковременные, длительные, постоянные По периодичности действия: первичное, вторичное Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой оборудование продукция Топливно-энергетический комплекс и его влияние на природную среду Топливно­энергетический комплекс (ТЭК) включает добычу, переработку и использование в качестве топлива нефти, природного газа и торфа, а также собственно электро­ и тепловые станции.

Добыча и переработка пригодных для использования в качестве топлива нефти, угля, природного газа сопровождается образованием пустот, выводом огромных площадей земель из использования, загрязнением водоемов и атмосферы, засорением отходами, распугиванием и уничтожением животных.

Электроэнергия вырабатывается на электростанциях (ГЭС, ТЭЦ, ГРЭС, АЭС). Каждая из них имеет свои характерные воздействия на природную среду.

ГЭС требует создания искусственных водохранилищ, которые меняют климат, нарушают жизненные циклы рыб и других водных организмов, безвозвратно заливают поля, леса и поселки.

ТЭЦ выбрасывает в атмосферу различные вредные вещества, создаются отвалы золы и шлака.

АЭС требует большого количества воды, порождает проблему захоронения отработанного топлива.

Транспортно-дорожный комплекс. Транспорт воздействует на природу, занимает земельные территории, нарушает ландшафты техническим сооружениями (автодороги, железные дороги, инженерные сооружения, насыпи, выемки и другое), загрязняет атмосферу и водные объекты.

Автомобильный транспорт – практически повсеместен, интенсивно развивается, создаёт большие концентрации автомобилей. Выбросы в атмосферу отработавших газов содержат десятки химических и металлических веществ (последние используются в качестве присадок, катализаторов и т.п.), среди которых соединения углерода, азота, бенз(а)пирен, свинец и другие. Работа автотранспорта сопровождается повышенным уровнем шума и содержанием пыли (от покрытия дорог, тормозных колодок и износа).

Авиационный транспорт создаёт существенные нагрузки на природу в местах своего сосредоточения (районы аэропортов, испытательные полигоны, основные трассы движения). Значительные шумовые нагрузки и выбросы отходов сгорания углеводородного топлива, Крупные аэропорты – значительные потребители земельных ресурсов.

Речной и морской транспорт оказывает загрязняющее воздействие на свои водные пути, сбрасывая в реки и моря отходы топлива, бытовые и иные отходы, обмывочную воду и т. п. Источниками загрязнения атмосферы являются энергетические установки судов, работающие на углеводородном топливе. Крупные морские и речные порты, занимая километры береговой линии, создают большие ареалы нарушения и загрязнения прибрежной территории и акватории порта.

Железнодорожный транспорт воздействует на природную среду своим присутствием в ней, занимая тысячекилометровые полосы земли, разрушая целостность природных комплексов, затрудняет миграцию и распугивает животных. Площади крупных железнодорожных узлов представляют собой техногенную территорию, загромождённую путями, транспортными, складскими, погрузочно­разгрузочными сооружениями, отходами. Эксплуатация подвижного состава сопровождается значительными уровнями производственного шума, загрязнением атмосферы отходами сжигания топлива.

функционирования и прокладки с соблюдением природоохранных норм не представляет большой опасности для природы. Однако при авариях трубопроводы становятся источниками повышенной экологической опасности.

Автомобильные дороги не значатся среди объектов, наиболее загрязняющих природную среду. Тем не менее, при эксплуатации дороги загрязнение почвы, воды и воздуха начинается на проезжей части дороги и затем распространяется на придорожные территории. Для придорожных полос характерны повышенные уровни шума и вибрации Для строительства дороги и предприятий дорожного хозяйства требуются значительные площади земли. В зоне строительства нарушается экологическое равновесие природных систем, затрудняется миграция животных.

Экологически опасные виды производства и объектов Перечень экологически опасных видов производств и объектов определён международной конвенцией об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном масштабе (1991 г.):

Атомная промышленность Черная и цветная металлургия Металлообрабатывающие и машиностроительные предприятия Нефтехимия, нефтепереработка, газопереработка Химическая промышленность Добыча полезных ископаемых Транспортировка нефти и газа Производство целлюлозы, бумаги Транспортировка, утилизация и хранения токсичных отходов Производство, хранение и уничтожение боеприпасов и ракетного топлива Крупные склады вредных веществ и материалов (нефть, ядохимикаты, пестициды и т.п.) Строительство дорог, аэродромов животноводческие комплексы, мелиоративные системы) Крупные плотины и водохранилища Предприятия по очистке шерсти, кожевенные заводы, красильные и другие предприятия легкой промышленности Таким образом, оценивая воздействие человека на природную среду, можно сделать следующие общие выводы:

По мере развития цивилизации и научно­технического прогресса человек всё больше отделяет себя от природной среды.

Абсолютно неизменённой человеком природной среды практически не осталось.

Нет, и не может быть экологически чистого производства.

Любое производство в той или иной мере загрязняет природную среду. При этом любое воздействие на природу возвращается к человеку в виде негативного фактора, т.е. работает принцип «экологического равновесия».

Разум человека позволил ему перейти в ранг уникального вида, способного подчинять себе другие виды и уничтожать их. Уничтожение других видов равносильно самоуничтожению.

Масштабы воздействия на природу имеют глобальный характер, а, значит, влияют не только на глобальные и конкретные экосистемы, но и на все аспекты жизни на Земле.

Изменение климата, потепление, парниковый эффект Начиная с 20­х годов 20 века, наблюдается изменения климата, которое выражается в повышении среднегодовой температуры.

Большинство ученых связывают этот эффект с накоплением в атмосфере «парниковых газов». Задержка тепла атмосферой – это нормальный процесс, происходивший еще до появления человека. До 30 % УФ энергии солнца отражается облаками, а 70 % поглощается поверхностью Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает большую часть солнечного излучения, а, с другой – почти не пропускает наружу ИК – тепло, переизлучаемое Землей.

Парниковые газы – диоксида углерода, оксид углерода, метан, оксидов азота, тропосферный озон. В первую очередь длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли препятствуют диоксид углерода.

В связи со сжиганием человеком большого количества топлива, концентрация СО2 в атмосфере постоянно увеличивается. В последнее время у оксида углерода появился значительный конкурент – метан. Он является более эффективным поглотителем ИК­излучения, а концентрация его растет значительно быстрее со скоростью 1% в год.

Последствие парникового эффекта, которое вызывает наибольшее опасение – это подъем уровня Мирового океана, вследствие таяния льдов.

Ученые предполагают, что таяние ледников приведет к повышению уровня мирового океана на 66 метров. Однако ряд ученых видят в глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия.

Предполагается, что повышение концентрации СО2 в атмосфере может привести к увеличению продуктивности фитоценозов (лугов, саваны и т.д.) и агроценозов (садов, виноградников). К вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата так же нет единого мнения. Предполагается, что потепление, наблюдающееся в последнее столетие на 0,3 ­ 0,6 С, могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

Озоновый слой и основная проблема сокращения озонового слоя.

Озоновый слой охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км, с максимумом концентрации озона на высоте 20­ км.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание общественности в 1985 году, когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным содержанием озона (до 50%), получившее название озоновой дыры. В настоящее время установлено, что в России концентрация озонового слоя снизилась на 4­6 % в зимнее время и на 3 % в летнее время.

Причины появления озоновых дыр ученые объясняют по­разному.

Предполагается их как естественное, так и антропогенное происхождение.

1. По мнению большинства ученых, появление озоновых дыр связано с повышением содержания фреонов. Эти химические вещества, созданные человеком, широко используются в качестве аэрозолей, хладогентов и растворителей.

2. При использовании сверхзвуковых самолетов.

3. Предполагается, что большие количества таких промышленных ядохимикатов, как четыреххлористый углерод, хлороформ могут выделять значительные количества хлора.