основные термины и понятия экологии -
реклама
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» Кафедра инженерной экологии и химии ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ Учебное пособие для студентов механических, строительных, экономических направлений и специальностей Омск СибАДИ 2012 1 УДК 502.3:7Н:577.4 ББК 28.081:38.711 С 91 Рецензенты: канд. хим. наук, доц. Л.Н.Котова (ОмГТУ); канд. хим. наук, доц. В.Л.Штабнова (ОГИС) Авторы: В.А.Хомич, О.В.Плешакова, С.А.Эмралиева, О.И.Корниенко Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия по экологии для студентов. Хомич В.А. С 91 Основные термины и понятия экологии: учебное пособие для студентов механических, строительных, экономических направлений и специальностей / В.А.Хомич, О.В.Плешакова, С.А.Эмралиева, О.И.Корниенко. – Омск: СибАДИ, 2012. – 168 с. В учебном пособии изложены теоретические основы дисциплины «Экология» по разделам: «Биосфера», «Экосистемы», «Организм и среда», «Рациональное природопользование и охрана окружающей среды», «Социальноэкономические аспекты экологии» в виде терминов, понятий, формулировок законов. По каждому разделу даны тестовые задания; приведен пример задания интернет-тестирования. Пособие включает методические указания для проведения практического занятия по терминам и понятиям всего курса экологии. Рекомендуется студентам всех направлений и специальностей СибАДИ. Табл. 7. Рис. 47. Библиогр.: 5 назв. ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012 2 ВВЕДЕНИЕ В учебном пособии в краткой форме излагаются теоретические основы дисциплины «Экология» в виде терминов, понятий, формулировок законов, а также примеров их действия. Обобщение теоретического материала проведено авторами пособия по учебникам и словарям [1…3]. Материал пособия охватывает основные разделы дисциплины: «Биосфера», «Экосистемы», «Организм и среда», «Рациональное природопользование и охрана окружающей среды», «Социально-экономические аспекты экологии». После теоретической части каждого из разделов приводятся тестовые задания, выполнение которых необходимо для подготовки студентов к аттестации знаний по контрольным неделям, а также для подготовки к интернеттестированию. Дан пример задания интернет-тестирования. Заключительная часть пособия содержит методические указания для проведения практического занятия по терминам и понятиям экологии. Занятие проводится в игровой форме, включает разгадывание студентами кроссвордов, составленных в виде вопросов по всему курсу. Разгадывание кроссвордов позволяет студентам вникнуть в суть поставленных вопросов, найти правильные ответы на них, а также сопоставляя вопросы, обобщить материал всех разделов дисциплины. 3 1. БИОСФЕРА 1.1. Экология как наука Термин «экология» (греч. oikos – дом и logos – учение) был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. В современном понимании экология – это наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Возникшая как раздел биологии к 1970 г. экология превращается в новую интегрированную дисциплину, которая объединяет все естественные науки, связывает их с общественными. Экология использует законы, методы, понятия и термины всех естественных наук: биологии, физики, химии, геологии, географии и др. Подразделения современной экологии представлены на рис. 1. Теоретическая экология изучает деятельность живых организмов на разных уровнях организации. Аутэкология (от греч. autos – сам) – раздел экологии, изучающий взаимоотношения отдельных особей (организмов) с окружающей средой. Демоэкология (от греч. demos – народ) – раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций (особей одного вида) с окружающей средой. Синэкология (от греч. syn – вместе) –раздел экологии, изучающий взаимоотношение групп организмов разных видов (разных популяций) и среды их обитания. Биоэкология– раздел экологии, изучающий отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и окружающей средой. Моделированием экологических процессов занимается математическая экология. Один из процессов экологии, изучающий биосферу Земли, называется глобальной экологией. По отношению к предметам изучения подразделяют: экологию человека, животных, растений, микроорганизмов. По средам и компонентам различают: экологию водоёмов, суши, воздушной среды, экологию тропиков, умеренной зоны, полярной зоны. Прикладная экология учитывает влияние человека на закономерности взаимодействия «человек – общество – природа» в выбранной сфере жизнедеятельности: промышленная, сельскохозяйственная, транспортная и т.д. Раздел экологии, исследующий общие закономерности взаимоотношений общества и природы, называется социальной экологией. 4 Теоретическая экология ЭКОЛОГИЯ Прикладная экология Глобальная экология Социальная экология Системная экология Сельскохозяйственная экология Факториальная экология Математическая экология Промышленная (инженерная) экология Биоэкология Медицинская экология Промысловая и биоресурсная экология Аутэкология Демоэкология Рекреационная экология Синэкология Строительная экология Учение о биосфере Экология человека Транспортная экология Экология растений Социальная экология Экология животных Экология семьи Экология микроорганизмов Экология народов Геоэкология Урбоэкология Экология городской среды Экология водоемов Экология суши Экология города Экология воздушной среды Экология ландшафтов Экология тропиков Архитектурная экология Экология умеренной зоны Видеоэкология Экология полярной зоны Рис. 1. Подразделения современной экологии 5 Процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знаний и практики получил название экологизации. 1.2. Понятие биосферы, её структура Биосфера от греч. bios – жизнь, sphaira – шар. Термин «биосфера» предложил австрийский учёный Э.Зюсс. Автор учения о биосфере В.И.Вернадский – советский учёный. По Вернадскому: биосфера – это область распространения живого вещества на Земле (и само живое вещество), рис. 2. Первичным источником энергии для биосферы служит солнечная энергия. Биотическая эволюция (возникновение жизни) как естественноисторический процесс началась около 3,4…4,5 млрд лет назад. Биосфера прошла сложный путь эволюции (лат. evolution – развитие): от простых органических соединений, возникших из неорганических веществ, через полужидкие (коллоидные) органические сгущения и простейших (одноклеточные жизненные формы) до современных сложных многоклеточных организмов: высших растений, животных и человека. Гипотеза о возникновении биосферы на Земле, основанная на принципе, что жизнь была занесена из космоса, получила название концепции панспермии. В состав биосферы входят следующие участки геологической сферы: атмосфера, литосфера и гидросфера. • Атмосфера (греч. atmos – пар) – воздушная (газовая) оболочка Земли. Строение атмосферы показано на рис. 3. • Литосфера (греч. lithos – камень) – твердая оболочка Земли, или земная кора. • Гидросфера (греч. hydor – вода) – водная оболочка Земли. На высоте 20…30 км от земной поверхности находится озоносфера (или озоновый экран) – область с наибольшей концентрацией озона. Она располагается в стратосфере (оболочке атмосферы) и является верхней границей биосферы. Основное значение озонового слоя атмосферы для живых существ, обитающих на Земле, заключается в том, что он задерживает космическое излучение и жесткие ультрафиолетовые лучи Солнца. Жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, проникая в ткани живых организмов, вызывает мутации. Нижним пределом существования жизни в биосфере является дно океана и изотерма + 100 °С в литосфере. 6 1 2 3 4 5 Рис. 2. Распространение организмов в биосфере: 1 – озоновый слой; 2 – граница снегов; 3 – почва; 4 – животные, обитающие в пещерах; 5 – бактерии в нефтяных водах 7 Р, гПа Н, км 1000 Экзосфера 800 2,5∙10-8 600 -8 5,1∙10 1,9∙10-7 Ионосферный слой F 2,9∙10-7 400 300 250 4,0∙10-7 200 9,3∙10-7 Термосфера 180 2,7∙10-6 9,3∙10-6 5,3∙10-5 5,0∙10-4 140 Ионосферный слой F 100 0,01 90 Мезосфера 0,08 0,3 1,1 60 3,2 13 56 Стратосфера 20 280 Тропосфера Уровень моря 1013 120 40 -60 0 60 120 180 240 300 Рис. 3. Строение атмосферы 8 0 360 420 t, ˚C Человеческая цивилизация привела к появлению на планете новой глобальной материальной системы в виде среды искусственно созданных объектов. На суше это города, железные дороги, аэродромы, карьеры, шахты, рудники, нефте- и газопроводы; в воздухе – тысячи летательных аппаратов, в океанах и морях – танкеры, авианосцы, подводные лодки. Поэтому в современной биосфере, в отличие от первичной, выделяют новое состояние природы – техносфера. Техносфера – это глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественного производства, пространство геосфер Земли, находящееся под воздействием производственной деятельности человека и занятое его продуктами (часть биосферы, преобразованная человеком в техногенные объекты). Понятие «техносфера» отражает материальную сущность изменения состояния биосферы. Философская сущность данного этапа развития биосферы выражена в учении В.И.Вернадского, согласно которому биосфера должна постепенно перейти в ноосферу (греч. noos – разум, sphaira – шар) – сферу разума или высшая стадия развития биосферы. Переход возникшей на Земле биосферы в ноосферу – это закономерный и неизбежный этап её развития, этап разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. В.И.Вернадский рассматривал человеческую деятельность как геологический фактор, во многом определяющий дальнейшее развитие биосферы. Человек – это носитель разума. В.И.Вернадский верил, что разум будет господствовать на планете и преобразовывать её разумно, предусмотрительно, без ущерба природе и людям: «…Все человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с материей, но с его мозгом, с его разумом и направленным этим разумом его трудом… Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни…». Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором её развития, называется ноосферой. Исходя из учения В.И.Вернадского, в биосфере можно выделить 6 типов веществ, которые геологически связаны между собой: 1) живое вещество планеты – образовано совокупностью живых организмов. Масса живого вещества ≈ 2420 млрд т., и 99 % от нее составляет фитомасса; 9 2) биогенное вещество – создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности живого вещества (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, известняки и пр.); 3) косное вещество – образуется без участия живого вещества (продукты тектонической деятельности, минеральные вещества); 4) биокосное вещество – образуется в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов, (почва, природные воды); 5) радиоактивное вещество и рассеянные атомы; 6) вещество космического происхождения (метеориты и др.). 1.3. Живое вещество биосферы, его функции и свойства Совокупность всех живых организмов, в данный момент времени существующих и являющихся огромной геологической силой, Вернадский характеризовал как живое вещество. «Стремление» живого вещества заполнить собой всё возможное пространство Вернадский назвал «давлением жизни». Живое вещество в биосфере выполняет определённые функции. Газовая функция живого вещества состоит в обмене кислородом и углекислым газом с окружающей средой. Этот обмен происходит в процессе фотосинтеза и дыхания растений и животных. Основные атмосферные газы – кислород и азот – являются результатом функционирования живого вещества. Космическая роль зелёных растений заключается в выделении кислорода. Концентрационная функция живого вещества заключается в способности концентрировать химические элементы и их соединения, пропуская через своё тело большие объёмы воздуха и природных растворов. Благодаря этой функции в природе образуются различные органические и неорганические образования (раковины, скелеты, месторождения некоторых металлов, толщи осадочных известняков). Живые организмы «захватывают» из окружающей среды и накапливают в себе биогенные элементы – жизненно важные элементы, из которых состоят белковые молекулы: углерод, азот, кислород, фосфор, сера. Морские водоросли (ламинарии) накапливают йод. Организмы совместно с абиотическими процессами участвуют в образовании биокосного вещества. Энергетическая функция живого вещества заключается в аккумулировании и трансформировании солнечной энергии в 10 энергию земных процессов. Связывание и запасание солнечной энергии является его основной планетарной функцией. Окислительно-восстановительная функция живого вещества заключается в способности его клеток осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции со скоростью, значительно превышающей скорость этих реакций в абиотической среде. Информационная функция живого вещества связана с его способностью воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию (генетическую, информацию обмена веществ и др.). Совокупность перечисленных функций живого вещества образует средообразующую функцию. Она заключается в создании условий жизни (преобразовании физико-химических параметров). Окружающая среда создается работой огромного количества живых организмов. Кроме средообразующей функции биота выполняет средорегулирующую функцию, с помощью которой поддерживаются на постоянном уровне основные параметры окружающей среды. Живые организмы характеризуются следующими свойствами: 1. Живые организмы являются аккумуляторами и трансформаторами солнечной энергии – создают запасы свободной энергии в биосфере. Процессом накопления энергии является фотосинтез. 2. Живые организмы содержат вещества, которые не встречаются в минеральном царстве. Нигде больше не встречаются вместе углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и вода. Одни и те же атомные структуры существуют во всех организмах, но в разных комбинациях (все белки построены из 20 аминокислот). 3. Живые организмы имеют клеточное строение. Это создает структурную упорядоченность. В каждой клетке закодирована полная генетическая (наследственная) информация о развитии, и она обладает относительной самостоятельностью. В результате развертывания этой информации каждый живой организм развивается и завершает естественный жизненный цикл. Онтогенез – индивидуальное развитие организма с момента образования до завершения естественного жизненного цикла. 4. В клетках живых организмов все биохимические процессы протекают под действием особых катализаторов – ферментов, которые ускоряют в 103…106 раз избирательные реакции. 11 5. Живые организмы способны к саморегуляции. Они являются открытыми термодинамическими системами, в которых жизненные процессы реализуются за счет резупорядочивания химической энергии. Химическую энергию живые организмы получают с пищей и используют для совершения работы. Способность системы концентрировать энергию, получаемою с пищей, называется негэнтропией. 6. Живые организмы способны к метаболизму – внутреннему и внешнему обмену веществом и энергией. Благодаря этому они обеспечивают сохранение постоянства внутренней среды – внутренний гомеостаз. 7. Живые организмы способны к размножению. Скорость размножения обратно пропорциональна массе. 8. Живые организмы способны к развитию – качественному изменению в различные периоды жизни. Генетический ход развития может нарушаться в результате мутации под влиянием внешних факторов (ионизирующая радиация, химические вещества, температурные и другие факторы). Мутация – это изменение наследственных свойств организма при нарушении процесса передачи генетической информации. 9. Живые организмы способны приспосабливаться к изменению внешних условий среды. 1.4. Круговороты веществ в биосфере Вещества могут использоваться в биосфере многократно, вступая в круговорот веществ. Движущей силой круговоротов веществ в биосфере является солнечная энергия. В процессе эволюции биосферы исторически первым возник большой, или геологический, круговорот веществ. Он обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляется между биосферой и более глубокими горизонтами среды. В процессе большого круговорота минеральные соединения переносятся из одного места в другое в масштабе планеты (поднятие и опускание материков, циркуляция воздушных масс, круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу). Геологический круговорот углерода представлен на рис. 4. Малый круговорот в отличие от большого совершается лишь в пределах биосферы. Сущность малого круговорота состоит в 12 образовании живого вещества зеленых растений из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в последующем превращении органического вещества при разложении микроорганизмами вновь в неорганические соединения. Растения считают главным элементом в круговороте веществ, т.к. они включают в круговорот энергию Солнца. Главная роль микроорганизмов в круговороте веществ состоит в разрушении органических веществ до минеральных. Углерод атмосферы, литосферы, биосферы Выделение СОх и частью СО Химическое выветривание Углерод изверженных пород, карбонатов Вынос в океан Отложения карбонатов в океанах и морях Метаморфоз Метаморфические породы Рис. 4. Большой (геологический) круговорот углерода Круговорот биогенных элементов через синтез и распад органического вещества, совершающийся в пределах биосферы, называется биологическим (биотическим, биогеохимическим). В отличие от геологического, биологический круговорот характеризуется малыми затратами энергии. На создание органического вещества расходуется около 1 % солнечной энергии, поступающей на Землю. Круговороты отдельных веществ (элементов) Вернадский назвал биогеохимическим циклом – это обмен веществом и энергией, осуществляющийся между различными структурными частями биосферы и определяющийся жизнедеятельностью микроорганизмов. Суть цикла состоит в следующем: химические элементы, поглощённые организмом из абиотической среды (атмосферы, 13 гидросферы, литосферы), впоследствии её покидают, уходя в абиотическую среду, затем снова попадают в живой организм. В биогеохимическом цикле выделяют резервный и обменный фонды. 1) Резервный фонд – это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами. 2) Обменный фонд – это значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. Биогеохимические циклы углерода, азота, кислорода наиболее совершенны (рис. 5 и 6). Выпадение с атмосферными осадками NO3NH3 N2 Микроорганизмыазотфиксаторы Зеленые растения Животные Другие микроорганизмы Мертвый белок Гумус Жидкие выделения NO3- NH4+ NO2 Вымывается в грунтовые воды, водоемы Рис. 5. Схема биогеохимического цикла азота 14 О2 в атмосфере (21 %) Фотосинтез в зеленых растениях и фототрофных бактериях Дыхание аэробных организмов СО2 в атмосфере Рис. 6. Круговорот кислорода в биосфере Скорость круговорота кислорода составляет 2000 лет, именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество, рис. 7. Скорость оборота СО2 как наиболее подвижной формы круговорота углерода составляет порядка 300 лет. Рис. 7. Темпы циркуляции веществ в биосфере Главная роль биологического круговорота азота и фосфора заключается в том, что эти элементы входят в состав белков и нуклеиновых кислот, рис. 8 и 9. 15 N2в атмосфере (78 %) Пополнение атмосферы N2 Биофиксация (азотфиксирующие почвенные бактерии) Атмосферная фиксация (гроза и др.) Белки растений Белки животных Соединения аммиака, нитриты, нитраты Хемосинтезирующие бактерии Мертвые остатки и продукты выделения Денитрифицирующие бактерии Подземные воды (растворы нитратов, нитритов) Рис. 8. Круговорот азота в биосфере Фосфат-ионы (РО4)3- Ассимиляция Фосфор в организмах Минерализация органических веществ Фосфатредуцирующие бактерии Фосфаты Водные экосистемы Высвобождение человеком (удобрения), вынос животными Тела организмов Рис. 9. Круговорот фосфора 16 Осадки (уход в геологию) В процессе круговорота углерода в биосфере образуется нефть, которая является энергетическим ресурсом, рис. 10. Свет Фотосинтез, органическое вещество растений Вулканическая деятельность Углерод Органическое вещество животных Высвобождение углерода человеком Океан Органическое вещество почв Известняки, коралловые рифы и др. Захоронение (уход в геологию) Рис. 10. Круговорот углерода Биогеохимические циклы фосфора и серы менее совершенны (легко нарушаются), т.к. основная их масса в резервном фонде земной коры, то есть в «недоступном» фонде, рис.11 и 12. Круговороты фосфора и серы – это типичные осадочные биогеохимические фонды. 17 Автрофикация (накопление в водоемах) Потери в осадках Животные (нуклеиновые кислоты, кости, зубы) Морские животные Минералы Эрозия (РО4)3- Растворение Переход в ископаемое состояние Эпигенез диатомитовыми водорослями Пена на воде Растения (нуклеиновые кислоты, мембраны) Фосфор удобрений Апатиты Рис. 11. Схема биогеохимического цикла фосфора Серобактерии НЕОРГАНИЧЕСКАЯ СРЕДА Споровые десульфоредуцирующие бактерии II. Окисление серы Тиобактерии Анаэробные серобактерии АЭРОБЫ SO42- H2S АНАЭРОБЫ I. Восстановление серы Животные, бактерии ОРГАНИЧЕСКАЯ СРЕДА Растения, бактерии Рис. 12. Схема биогеохимического цикла серы 18 Тесты к разделу 1 1. Экология возникла как часть: 1) химии; 2) математики; 3) физики; 4) биологии. 2. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения (организмов) с окружающей средой, называется: 1) социальной экологией; 2) популяционной экологией; 3) аутэкологией; 4) глобальной экологией. особей 3. Биосфера – это: 1) область существования живого вещества; 2) почва и фотосфера; 3) совокупность сфер планеты Земля; 4) тропосфера. 4. Нижним пределом существования жизни в биосфере является: 1) почва мощностью 1,5…2 м; 2) дно океана и изотерма +100 °С; 3) поверхность суши; 4) пахотный слой глубиной 20…30 см. 5. Новое состояние биосферы, возникшее в результате изменения природной среды человеком: 1) биосфера; 2) ноосфера; 3) техносфера; 4) литосфера. 6. Накопление йода морскими водорослями (ламинариями) – это проявление … функции живого вещества. 1) концентрационной; 2) деструктивной; 3) газовой; 4) окислительно-восстановительной. 19 7. Равновесие в биосфере сохраняется благодаря: 1) деятельности человека; 2) приливам и отливам; 3) круговороту веществ; 4) деятельности ветра. 8. К биогенным элементам, участвующим в осадочном цикле, относятся: 1) кислород; 2) фосфор; 3) азот; 4) водород. 9. Планетарная роль зеленых растений заключается в том, что они выделяют: 1) водород; 2) азот; 3) углекислый газ; 4) кислород. 10. В биогеохимическом цикле выделяют … и … фонды (возможно несколько вариантов ответа): 1) резервный; 2) обменный; 3) земельный; 4) заповедный. 20 2. ЭКОСИСТЕМЫ 2.1. Экосистема: состав, структура, разнообразие Основной функциональной единицей в экологии является экологическая система (экосистема). Экосистема – это безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, в которой между живой и неживой частями осуществляется переход энергии, круговорот веществ, обмен информацией. Экосистемы – это открытые системы, которые могут обмениваться энергией, веществом и информацией с внешней средой. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А.Тенсли, но само представление об экосистеме (единстве организмов и среды) возникло значительно раньше. В любой экосистеме можно выделить две составные части: 1. Биота (греч. bios – жизнь, topos – место) – совокупность живых организмов, присутствующих в данной экосистеме. 2. Экотоп (греч. oikos – дом, topos – место) – неживая составляющая экосистемы, т.е. пространство, в котором обитают живые организмы, а также условия среды, влияющие на их жизнедеятельность (живое пространство), рис. 13. Гидросфера Атмосфера (климатоп) Экотоп Почвогрунт (эдафотоп) Растительность (фитоценоз) Биота Животные (зооценоз) Микроорганизмы (микробоценоз) Рис. 13. Структура экосистемы 21 Самая крупная экосистема, экосистема высшего уровня – биосфера. В составе биосферы выделяют экосистемы макроуровня – биогеоценозы (греч. bios – жизнь, geо – Земля, koinos – сообщество). Биогеоценоз – это экосистема на определенном участке земной поверхности (луг, озеро, лес). В биогеоценозе, как и в любой экосистеме, можно выделить две составные части, рис. 14, 15: 1. Биоценоз (греч. bios – жизнь, koiтos – сообщество) – это совокупность групп (популяций) различных видов растений, животных и микроорганизмов, присутствующих в данной экосистеме. 2. Биотоп (греч. bios – жизнь, topos – сообщество) – относительно однородное жизненное пространство, занятое одним биоценозом. Биогеоценоз Атмосфера (климатоп) Биотоп (клима топ) Почвогрунт (эдафотоп) Биоценоз Растительность (фитоценоз) Животное население (зооценоз) Микроорганизмы (микробоценоз) Рис. 14. Структура биогеоценоза 22 Рис. 15. Экологические и антропогенные компоненты биогеоценоза (по Н. Реймерсу) Совокупность биогеоценозов образует биом. Биом – это крупная региональная или субконтинентальная система, включающая множество биогеоценозов, тесно связанных между собой потоками вещества и энергии, и характеризующаяся основным типом климата, растительности или особенностью ландшафта. На территории России выделяют следующие биомы: арктические пустыни, тундру, тайгу, степи, полустепи и т.д. Биогеоценоз и биом являются структурными единицами биосферы. Функциональную структуру экосистемы составляют автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (греч. autos – сам, trophe – пища) – организмы, способные синтезировать необходимые для их существования органические вещества из неорганических в процессе реакций фото- или хемосинтеза. Гетеротрофы (греч. heteros – другой, trophe – пища) – организмы, не способные создавать собственное вещество из неорганических компонентов и использующие для своего питания вещество, произведенное другими видами. 23 Миксотрофы (англ. mix – смесь, греч. trophe – пища) – организмы, которые в зависимости от условий среды способны быть и автотрофами, и гетеротрофами. Зеленые растения являются автотрофами, животные – гетеротрофами. Примером миксотрофных организмов могут быть сине-зеленые водоросли и растения-паразиты. К антропогенным экосистемам, т.е. системам, созданным человеком, относится агроэкосистема и урбоэкосистема. Агроэкосистемы – это сельскохозяйственные ландшафты. Для агроэкосистем характерна упрощённая структура. Урбоэкосистема (лат. urbanis – городская) представляет собой городской ландшафт. Процесс преобразования естественных ландшафтов в искусственные (антропогенные), развивающиеся под влиянием городской застройки, называется урбанизацией (лат. urbanis – городской) территории. Ландшафт (лат. lahdschаft – вид местности) – это относительно однородная территория, на которой наблюдается закономерное повторение участков, тождественных по геологическому строению, форме рельефа, микроклимату, биоценозам и почве. 2.2. Популяция в экосистеме Все живые организмы на Земле образуют две иерархии: 1) генетико - систематическую (вид, род, семейство); 2) системно - функциональную (особь, группа, популяция, сообщество). Видом называется совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических, биохимических особенностей; свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенный ареал (территорию). Вид, не находящийся под прямой угрозой исчезновения, но встречающийся в столь малом числе особей, на столь ограниченной территории и в столь специфических местах обитания, что может быстро исчезнуть, заносится в Красную книгу как редкий вид. Главнейшим критерием для определения ценности исчезающего вида считается величина возможности генетической потери. Приведём примеры некоторых видов организмов. Гербионты – организмы, весь жизненный цикл которых протекает в почвенной среде, например дождевой червь. 24 Гомойобионты – организмы, обладающие гомеостазом, то есть способных поддерживать относительное постоянство важных физиологических параметров при изменении внешних условий (например, гомойотермные (эндотермные) животные, сохраняющие постоянную температуру тела при изменениях температуры среды). Эврибионты (эвриэки) – организмы, существующие в широких пределах изменений экологических условий: температуры (эвритермы), влажности (эвригидридные организмы), выбора пищи (эврифаги), местообитаний (эвритопные) и т. п. Широко ареальные виды, как правило, характеризуются эврибионтностью. Организмы одного вида в природе всегда представлены не по отдельности, а определёнными организованными совокупностями популяциями. Популяция (лат. populous – народ, население) – это совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется обмен генетической (наследственной) информацией. Популяция – это форма существования и эволюции вида в природе. Место обитания популяции – стация. Популяция имеет общий генофонд – совокупность генов, характеризующих данный вид. Примеры популяций: стая глухарей, стадо оленей. Зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов животных, населяющих один биотоп. Микробоценоз – сообщество популяций разных видов микроорганизмов в биогеоценозе. В состав одного вида организмов могут входить несколько, иногда много популяций. Если представителей разных популяций одного вида поместить в одинаковые условия, они сохраняют свои различия. Однако принадлежность к одному виду обеспечивает возможность получения потомства от представителей разных популяций. Популяции, в которой все возрасты представлены относительно равномерно, называются нормальными, регрессивными, инвазионными. Свойства популяции: – численность, – плотность, – пространственное размещение организмов, – половой и возрастной состав, – характер взаимоотношений между особями, – контакты с другими популяциями этого вида. 25 Популяция должна обладать некоторой минимальной численностью и плотностью. Плотность популяции – это число особей, приходящихся в среднем на единицу площади или объема. Численность и плотность популяции колеблются во времени – по годам, сезонам, от поколения к поколению. Эти колебания называются «волнами жизни». Рост популяции, численность которой не зависит от её плотности, называется стабильным. Численность популяции определяется соотношением рождаемости и смертности. Общая рождаемость – это число новых особей ΔNn, добавляющихся за время Δt. Удельная рождаемость b = ΔNn/(Δt∙N), (1) где N – исходная численность популяции. Потенциальная способность организмов к размножению огромна – это выражается законом максимального давления жизни. Примеры: 1) Однолетний мак (растение) производит до миллиона семян. 2) Матка термитов (насекомых) кладёт по 1 яйцу в секунду на протяжении всей жизни (до 12 лет). 3) Треска откладывает до 4 млн икринок в год; сельдь – от 8 до 75 млрд. Общая смертность – это число особей, погибающих (ΔNm) в единицу времени. Удельная смертность m = ΔNm/(Δt∙N). (2) Вид, находящийся под угрозой полного вымирания, численность которого недостаточна для самоподдержания популяции в естественных условиях, называется исчезающим. Изменение численности популяций в какой-то период определяется разностью относительных величин рождаемости и смертности. Её называют биотическим, или репродуктивным потенциалом: r = b – m = (ΔNn–ΔNm) / (Δt∙N) = ΔN/ (Δt∙N). (3) 26 То есть способность вида увеличивать свою численность и область распространения при улучшении условий среды существования называется биотическим потенциалом. Повышение рождаемости над смертностью отмечается в растущих популяциях. При полном отсутствии «сопротивления» среды наблюдается экспонентальный рост популяции, рис. 16. Прирост числа особей ΔN/N пропорционален уже имеющемуся их числу N. Это выражается дифференциальным уравнением иначе dN/dT = r∙N, (4) Nt = N0∙ert , (5) Численность популяции, N где N0 – исходное количество особей. Время, ч Рис. 16. Экспонентальный рост популяции Для человека r составляет 0,02 в год, т.е. удвоение популяции происходит через 35 лет. То есть рост численности популяции в стабильных условиях при отсутствии лимитирующих факторов называется экспоненциальным. Неограниченный рост численности популяции сдерживается действием факторов внешней среды. Типы кривых выживания особей приведены на рис. 17. 27 Число выживающих особей Дрозофила Человек Гидра Устрица Время Рис. 17. Различные типы кривых выживания Резкое многократное, относительно внезапное увеличение численности особей какого-либо вида, связанное с выключением обычных механизмов её регуляции, наблюдающееся, например, при интродукции (акклиматизации) видов (кролики в Австралии), называется популяционным взрывом. Для человеческой популяции – это демографический взрыв. В природных условиях рост популяции прекращается из-за «сопротивления» среды, которое тем больше, чем больше численность популяции. Реальная кривая роста популяции (рис. 18) имеет сигмовидную форму, подчиняясь логической зависимости dN/dT = r ∙ N ∙ ((K-N)/K). (6) После начальной логарифмической фазы она асимптотически приближается к уровню максимальной численности и плотности насыщения, когда смертность равна рождаемости (b = m). Максимальная скорость прироста отвечает значению N = k/2, где k – это емкость среды. 28 (7) Численность популяции Время, ч Рис. 18. Реальная кривая роста популяции Рост популяции, численность которой вначале увеличивается, а затем из-за увеличения плотности популяции и действия факторов среды остается на одном уровне, называется логистическим. Тип кривой выживания, характеризующийся массовой гибелью особей в начальный период жизни, а затем низкой смертностью выживших особей (растения, беспозвоночные), отражается выгнутой кривой. 2.3. Биотические связи организмов в биоценозах Среди огромного многообразия взаимосвязей живых существ в биоценозе можно выделить наиболее характерные, имеющие много общего у организмов разных систематических групп. Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов приведена в табл. 1. Конкуренция – это тип взаимодействия, при котором организмы соперничают друг с другом, пытаясь лучше и быстрее достичь какойлибо цели. Отношения между хищниками и жертвами относятся к хищничеству (взаимодействие волка и зайца). Нейтрализмом называется тип взаимодействия, при котором ни одна популяция не оказывает влияния на другую (взаимодействие белки и лося). Межвидовые взаимодействия, при которых один вид использует других как среду жизни и как источник пищи, называется паразитизмом. Паразитизм характерен для представителей всех 29 царств организмов. Паразитический вид тормозит рост размножение своего хозяина и даже может вызывать его гибель. и Таблица 1 Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по Ю.Одуму) Тип взаимодействия 1. Нейтрализм 2. Конкуренция, непосредственное взаимодействие 3. Конкуренция, взаимодействие из-за ресурсов 4. Аменсализм Виды Общий характер взаимодействия 1 0 2 0 - - - - Ни одна популяция не влияет на другую Прямое взаимное подавление обоих видов Непрямое подавление дефиците внешнего ресурса при Популяция 2 подавляет популяцию 1, но сама не испытывает отрицательного воздействия 5. Паразитизм + Популяция паразит 1 состоит из меньших по величине особей, чем популяция 2 6. Хищничество + Особи хищника 1 обычно крупнее, чем особи жертвы 2 7. Комменсализм + 0 Популяция 1, комменсал, получает пользу от объединения; популяции 2 это объединение безразлично 8. Протокооперация + + Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но не обязательно 9. Мутуализм + + Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно Примечание. «0» означает, что на популяцию не оказывается никакое влияние при взаимодействии видов; «+» – что популяция получает пользу от взаимодействия видов; «-» – что популяция испытывает отрицательное влияние от такого взаимодействия. - 0 Комменсализм – тип межвидовых отношений, сожительства, при котором в совместной среде организмы одного вида односторонне получают пользу от присутствия организмов другого вида (например, «картирование», «транспортировка», «нахлебничество»). Мальки рыб, живущие среди щупалец актиний, питающиеся остатками их пищи, являются комменсалами. 30 Симбиоз (гр. symbiosis– сожительство) – тесное сожительство двух и более видов, полезное для партнёров (симбионтов). Взаимодействие бобовых растений и клубневых бактерий является примером симбиоза. Аллелопатией называется взаимодействие растений путем введения во внешнюю среду биологически активных веществ (фитонцидов, антибиотиков и др.). Аменсализм – один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения. Протокооперация (содружество) оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу. Мутуализм – виды не могут существовать друг без друга. 2.4. Трофические взаимодействия в экосистемах Перенос энергии пищи от ее источника – автотрофов – через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется трофической (пищевой) цепью, рис. 19. Рис. 19. Простые пищевые цепи 31 По своему положению в трофической цепи организмы делятся на следующие классы, рис. 20 и 21. Продуценты (лат. producens – создающий, производящий) – автотрофные организмы, продуцирующие органическое вещество из неорганического при помощи реакций фотосинтеза и хемосинтеза. Зеленые растения, водоросли, цианобактерии и пурпурные бактерии по типу питания являются продуцентами. То есть группа организмов, представители которой в биогеоценозе начинают преобразование солнечной энергии, называется продуцентами. Консументы (лат. consume – потреблять) – гетеротрофные организмы, питающиеся готовым органическим веществом, созданным продуцентом, но не доводящие разложения поглощенных органических веществ до простых минеральных (неорганических). Выделяют: консументы 1-го порядка – растительноядные животные; консументы 2-го порядка – плотоядные животные (хищники). Бурый медведь, использующий пищу растительного и животного происхождения, является консументом 1-го и 2-го порядка. Редуценты (лат. reducens – возвращающий) – гетеротрофные организмы, перерабатывающие отходы жизнедеятельности продуцентов и консументов в простые минеральные компоненты (бактерии, грибы). Пример трофической цепи: трава – корова – человек, рис. 19. Поступление солнечной энергии Неорганические вещества (из почвы, воды, воздуха) ПРОДУЦЕНТЫ Рассеивание энергии в окружающую среду РЕДУЦЕНТЫ КОНСУМЕНТЫ Растительноядные Плотоядные Рис. 20. Превращение энергии по трофической цепи: сплошные стрелки – круговорот веществ; прерывистые – поток энергии 32 Рис. 21. Сравнение наземной и водной экосистем (по Ю.Одуму): 1 – продуценты; 2 – консументы «первого порядка»; 3 – консументы – детритофаги; 4 – консументы – хищники; 5 – редуценты Продуценты, редуценты, консументы – основные компоненты функциональной группы экосистемы. Передача энергии в экосистемах происходит последовательно от продуцентов через консументы к редуцентам, рис. 22 и 23. Трофической структурой биоценоза называется совокупность пищевых связей между видами . Отдельные звенья пищевой цепи называются трофическим уровнем. В водных экосистемах 1-й трофический уровень занимают водоросли. Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными цепями. Пастбищная и детритная пищевые цепи переплетаются. Детрит – мертвое органическое вещество (растительные остатки), продукты выделения и распада организмов. Трофические цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, называются цепями разложения. Организмы, питающиеся растениями и занимающие второй трофический уровень пищевой цепи, называются фитофагами. 33 Рис. 22. Структура экосистемы, включающая поток энергии (волнистая стрелка) и два круговорота веществ: твердых (толстая стрелка) и газообразных (тонкая стрелка) Автотрофные растения Растительноядные животные Плотоядные животные Сапрофаги – разрушители органических остатков Органические остатки Рис. 23. Цепь питания биотической части биогеоценоза 34 2.5. Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды Биосфера получает энергию от Солнца. Световая энергия Солнца может переходить в тепловую энергию земной поверхности и потенциальную энергии пищи организмов. Зелёные растения и некоторые бактерии непосредственно усваивают солнечную энергию и используют её для получения органического вещества (биомассы) из неорганических веществ. Процесс превращения солнечной энергии в химическую (т.е. в энергию химических связей) путём синтеза органических соединений из неорганических веществ называется фотосинтезом (от греч. photos – свет, synthesis – соединения). Зеленые растения поглощают углекислый газ и воду и преобразуют их путём фотосинтеза в органическую массу и кислород. На Земле в год продуцируется (мат. producti – создание, производство) зелёными растениями 100 млрд т биомассы, что соответствует 18∙1017 кДж энергии. Поглощается 17∙107 т углекислого газа, выделяется 12∙107 т кислорода. Явление, приводящее к активизации процесса фотосинтеза в результате действия антропогенного фактора, называется «парниковым эффектом». Некоторые бактерии способны к синтезу органического вещества из неорганического, но используют для этого не солнечную энергию, а энергию окислительно-восстановительных реакций. Процесс преобразования бактериями химической энергии реакций окисления в энергию синтеза органических веществ называется хемосинтезом. В зависимости от вида химического элемента, энергия реакции окисления которого используется бактериями при хемосинтезе, выделяют нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии и т.д. (табл. 2). Железобактерии и серобактерии относятся к группе бактерий, которые получили название «хемосинтетики». 35 Таблица 2 Группы хемосинтезирующих бактерий и их роль в природе Группа бактерий Роль в природе 1. Нитрифицирующие бактерии Нитрификация происходит в почве и воде. Это основной путь образования нитрата в природе, играет первостепенную роль в круговороте азота в биосфере. Чрезмерное накопление нитратов в почве нежелательно, т.к. они легко вымываются и загрязняют воду Используют соединения серы как источники энергии и роста в автотрофных условиях. Они широко распространены в воде и грунтах морей, озер, серных источников и других водоемов, содержащих сероводород, встречаются в почвах, месторождениях серы и сульфидных минералов. Серные бактерии участвуют в образовании в почве доступных для растений сульфатов Используются для получения из органических отходов сельского хозяйства биогаза (утилизация этих отходов предотвращает также загрязнение ими окружающей среды). Эффективно применение удобрений, получаемых после метанового брожения навоза Жизнедеятельность некоторых железобактерий может создавать серьезные проблемы. В протоплазме своих клеток они превращают Fe2+ в нерастворимый Fe(OH)3, который выделяется на поверхности их клеток и затрудняет обмен веществ, поэтому у железобактерий время от времени происходит «линька» - сбрасывание Fe(OH)3, который превращается в ржавчину, нанося вред трубопроводам водоснабжения и канализации. Например, бактерии рода Лептотрикс (нитчатые бактерии, обычно встречаются в ручьях выхода железистых источников на болотах, образуя скопления в виде ржавых пятен) 2. Серобактерии 3. Метанобразующие бактерии 4. Железобактерии В процессе жизнедеятельности живых организмов в экосистеме создаётся и расходуется живое (органическое) вещество. Поэтому каждая экосистема обладает определённой продуктивностью. Продуктивностью (лат. production – создание, производство) экосистемы называется общее количество органического вещества (биомассы), производимое популяцией или сообществом за единицу 36 времени на единицу площади. Продуктивность – это скорость образования биомассы в экосистеме. Продуктивность различных экологических систем неодинакова. Наиболее продуктивны прибрежные мелководные зоны, коралловые рифы, заливные луга и плодородные поля. Высокой продуктивностью характеризуются тропические леса (леса умеренной зоны, пустыни, степи). Органическое вещество, создаваемое в экосистемах в единицу времени, называют биологической продуктивностью или скоростью образования органического вещества. Продукция экосистемы при переходе от низших трофических уровней к высшим резко убывает. Количество живого вещества, приходящееся на единицу площади или объема пространства, выраженное в единицах массы, называется биомассой. Продукцию растений (продуцентов) называют первичной. Скорость образования продукции гетеротрофами обозначается как вторичная продуктивность. То есть вторичная продуктивность – это скорость продуцирования биомассы гетеротрофами, продукцию животных (консументов) называют вторичной. Графическое изображение структуры трофической цепи, показывающее численное, массовое или энергетическое соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами, называется экологической пирамидой. Виды пирамид приведены на рис. 24. Пирамиды биомассы – выраженные в единицах массы. Пирамиды численности – показывающие соотношение числа особей. Пирамиды энергии – учитывающие соотношение заключенной в особях энергии. Согласно правилу пирамиды энергии, с предшествующего трофического уровня экологической пирамиды на последующий передается в среднем 10 % энергии (правило 10 %). 37 Рис. 24. Экологические пирамиды: А – пирамида чисел: Р – продуценты, Сi – консументы соответствующего уровня; Б – сравнение пирамид чисел, биомассы и энергии для гипотетической пищевой цепи люцерна – скот – человек (на 4 га). Масштаб логарифмический 2.6. Динамика экосистем Природные экосистемы являются самоуправляемыми. Самоуправление (саморегуляция) осуществляется с помощью гомеостатических механизмов, или гомеостаза (греч. homos – подобный, одинаковый, stasis – состояние), поддерживающих одинаковое, равновесное состояние. Гомеостазом называется состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы. Это способность экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменившихся условиях среды. 38 На рис. 25 и 26 приведены схемы гомеостатического механизма поддержания в экосистеме определенного соотношения численности популяций хищника и растительноядного животного, служащего ему основной пищей. Так, численность совместно обитающих популяций волков и оленей будет поддерживаться на определенном уровне. При увеличении численности популяции оленей увеличивается и численность популяции волков. Снижение численности популяции хищников (волков) Снижение численности популяции жертвы (оленей) Рост численности популяции хищника (волков) РАВНОВЕСИЕ ЭКОСИСТЕМЫ Рост численности популяции жертвы (оленей) Рис. 25. Схема гомеостаза экосистемы на примере хищник–жертва Устойчивостью экосистемы называется способность противостоять внешним воздействиям и сохранять свою структуру и функциональные особенности. Различают резистентную и упругую устойчивость. Резистентная устойчивость (лат. resistentia – сопротивляемость) – это способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функцию. Упругая устойчивость – способность экосистемы быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции. Системе трудно одновременно развить оба типа устойчивости. Например, калифорнийский лес из секвойи устойчив к пожарам (высокая резистентная устойчивость), но если сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается (низкая упругая устойчивость). Наоборот, заросли вереска очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость). Луг более устойчивая экосистема, чем пшеничное поле, так как в нём большое биоразнообразие видов. С увеличением размеров и сложности строения устойчивость экосистемы повышается. 39 а Рост популяции хищника + Рост популяции жертвы б Гибель Переменная системы Верхний предел положительной обратной связи Гомеостатическое плато Область отрицательной обратной связи Нижний предел положительной обратной связи Гибель (-) 0 (+) Рис. 26. Элементы кибернетики гомеостаза экосистемы: а – взаимодействие положительной (+) и отрицательной (-) обратной связи в системе «хищник – жертва»; б – представление о гомеостатическом плато, в пределах которого поддерживается относительное постоянство вопреки условиям, вызывающим отклонения 40 Деградация окружающей природной среды сказывается в первую очередь на состоянии растений. Природные экосистемы по сравнению с искусственными более устойчивы. Молодые экосистемы по сравнению к климаксовыми (зрелыми) неустойчивы. Со временем экосистемы испытывают медленные, но постоянные изменения, в первую очередь затрагивающие биоценозы. Последовательная необратимая смена биоценозов под действием природных и антропогенных факторов называется сукцессией (лат. succesio – преемственность, последовательность). То есть процесс развития экосистем от неустойчивого состояния к устойчивому называется сукцессией. Например, на заброшенных полях сначала появляется трава, затем кустарник, позже деревья, рис. 27. Рис. 27. Сукцессия (смена биоценозов) на заброшенных полях Сукцессия, вызванная деятельностью человека, называется антропогенной (изменение лесных экосистем после вырубки леса). Различают сукцессии: – первичные – начинающиеся на незатронутых процессами почвообразования субстратах (скальных породах, песчаных дюнах, вулканической лаве); – вторичные – происходящие на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения (после лесных пожаров, вырубки леса, засухи, эрозии и др.). 41 Тесты к разделу 2 1. Биотический компонент экосистемы – это: 1) климатоп; 2) почвогрунт; 3) биоценоз; 4) экотоп. 2. Организмы, питающиеся растениями и занимающие трофический уровень пищевой цепи, называются: 1) фитофагами; 2) зоофагами; 3) продуцентами; 4) автотрофами. второй 3. Сообществом популяций разных видов микроорганизмов в биогеоценозе называется: 1) фауной; 2) фитозенозом; 3) микробоценозом; 4) флорой. 4. Конкуренция – это отношение между: 1) хищниками и жертвами; 2) растениями и животными; 3) видами со сходными потребностями; 4) паразитами и хозяевами. 5. Если два вида не взаимодействуют друг с другом и не зависят друг от друга, то такой тип взаимодействия называется: 1) протокооперацией; 2) нейтрализмом; 3) аменсализмом; 4) комменсализмом. 42 6. Продуценты, редуценты, консументы – основные компоненты функциональной группы: 1) экосистемы; 2) семейства; 3) вида; 4) популяции. 7. Природные экосистемы по сравнению с искусственными: 1) более устойчивы; 2) нуждаются в регуляции со стороны человека; 3) менее устойчивы; 4) не имеют механизмов защиты от внешних воздействий. 8. В процессе фотосинтеза растениями используется … % солнечной энергии. 1) 100; 2) 1; 3) 50; 4) 0,1. 9. Состояние подвижно-стабильного называется: 1) толерантностью; 2) гомеостазом; 3) стрессом; 4) сукцессией. равновесия экосистемы 10. В зависимости от первоначального состояния субстрата различают … и … сукцессии (несколько вариантов ответов). 1) третичную; 2) первичную; 3) вторичную; 4) нулевую. 43 3. ОРГАНИЗМ И СРЕДА 3.1. Основные среды жизни Среда обитания – это часть природы, непосредственно окружающая организм и представляющая естественные условия его жизни. Среда обитания организма – это совокупность абиотических и биотических условий жизни организма; определенный набор абиотических и биотических факторов (условий и ресурсов) существования организмов. Для земной биоты существует три основные среды обитания: 1) наземно-воздушная, 2) водная, 3) почвенная. Каждая из сред характеризуется определённым химическим составом и свойствами. В каждой среде содержится множество компонентов (органических и неорганических веществ, физических полей). Некоторые из них необходимы организму, другие не оказывают на неё существенного влияния. Воздушная среда представляет собой атмосферный воздух, состоит из азота (79,09 %), кислорода (20,93 %), аргона (0,93 %), углекислого газа (0,03 %), водорода, гелия и т.д. Воздушная среда характеризуется определёнными значениями температуры и интенсивностью солнечной радиации, которые зависят от географического расположения местности и времени года. Среда обитания человека – воздушная. Применительно к человеку обычно используется понятие «окружающая среда», т.е. среда, с которой он контактирует в данное время и прямо или косвенно взаимодействует. Водная среда жизни занимает до 71 % площади земного шара. Для водной среды характерны: плотность, вязкость, течение и волнение. В водной среде жизни при увеличении глубины давление увеличивается. Водная среда пополняется кислородом за счёт фотосинтеза водорослей. Почвенная среда. В сообществах почва играет роль источника минеральных ресурсов. Организмы, обитающие в почвенной среде жизни, как правило, лишены зрения. 44 Организменная среда жизни – это среда обитания, в которой организмы осуществляют связь с внешней средой через хозяина. Организм, в теле которого происходит размножение паразита, называется основным хозяином, то есть средой жизни для паразитов служит живой организм. 3.2. Экологические факторы Среда обитания оказывает влияние на организмы посредством экологических факторов. Экологические факторы – это определенные свойства среды и её компонентов, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. Классификации экологических факторов приведены в табл. 3. Они подразделяются: на абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – это совокупность свойств неживой природы. К ним относятся: климатические, эдафогенные, орографические, химические и др. Климатические факторы характеризуют метеорологические условия данной местности (солнечное излучение, направление ветра, влажность, температура, давление, интенсивность солнечной радиации, лунные ритмы и т.п.). То есть ветер, свет, влажность, температура – это климатические экологические факторы. Отношение к интенсивности освещения лежит в основе деления растений на экологические группы светолюбивые (гелиофилы), тенелюбивые и теневыносливые. Экологический фактор, ограничивающий распространение многих животных и растений к северу, – это недостаток света. Эдафогенные (гр. edаphos – почва) или почвенные факторы характеризуют состав почвы, её структуру, плотность, влагоёмкость, воздухопроницаемость и другие свойства. Орографические факторы связаны с рельефом местности, высотой над уровнем моря и т.п. То есть такие условия среды обитания, как рельеф местности, крутизна и ориентация склона относительно сторон света, относятся к орографическим экологическим факторам. 45 Таблица 3 Классификация экологических факторов Экологические факторы Абиотические Биотические Климатический: свет, температура, влага, ветер, воздух, давление, течения, долгота дня и т.д. Эдафогенный: механический состав почвы, ее проницаемость, влагоемкость Орографический: особенности рельефа местности, высота над уровнем моря, экспозиция склонов Химический: содержание в почве или воде элементов питания, газовый состав, соленость воды По времени Эволюционный Исторический Фитогенный: влияние растений на других членов биоценоза Зоогенный: влияние животных на других членов биоценоза Микробогенный: влияние микроорганизмов на других членов биоценоза Антропогенный: все формы деятельности человеческого общества По периодичности Периодический Непериодический По происхождению Космический Абиотический (абиогенный) Биогенный Биотический Биологический Природно-антропогенный Антропогенный (в том числе техногенный, загрязнение среды, в том числе беспокойство) По очередности Первичный Вторичный По среде возникновения Атмосферный Водный (влажностный) Геоморфологический Эдафический Физиологический Генетический Популяционный Биоценотический Экосистемный Биосферный Химические характеризуют химический состав окружающей среды: химический состав воздуха, солевой состав воды, кислотность почвы и др. Абиотическими факторами являются также физические поля (электромагнитные, гравитационные, ионизирующее излучение), движение сред (волны, течения, приливы). Экологические факторы, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и т.п.), называются физическими. 46 Факторы, изменение которых регулярно повторяется во времени, называются периодическими (суточные изменения климата, некоторые гидрологические изменения – приливы, отливы). Вода является незаменимым экологическим фактором для организмов биосферы. Сигнальным (информационным) фактором для перелёта птиц в тёплые страны является изменение продолжительности дня. Любое условие или элемент среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями, называется экологическим фактором. Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на среду обитания. Различают: – фитогенные (греч. phyton – растение) – факторы влияния растений; – зоогенные (греч. zoon – животное) – факторы влияния животных; – микробогенные факторы – влияние микроорганизмов. Сами организмы способны влиять на среду обитания. Например, растительность леса создает микроклимат, отличающийся от климата открытой местности особым температурно-влажностным режимом. Зимой в лесу теплее, летом прохладнее, а воздух более увлажнён. Прямое или косвенное влияние растений на другие организмы относится к группе фитогенных экологических факторов. Эпидемия птичьего гриппа в Юго-Восточной Азии – это проявление микробогенного экологического фактора. Биотические факторы отражают: – внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида. Они складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции; – межвидовые взаимоотношения (нейтрализм, конкуренция, мутуализм, протокооперация, комменсализм, аменализм, паразитизм, хищничество). Группа факторов, к которой относятся такие явления, как забота животных о потомстве, ухаживание самцов за самками, называется экологическими факторами. Например, к биотическим экологическим факторам относится нейтрализм, конкуренция, но экологическим фактором не является пресс хищников. Закономерность, демонстрирующая зависимость величины урожая от всей совокупности действующих факторов одновременно, называется законом совокупного действия факторов. 47 Антропогенный (греч. antropos – человек) фактор – характеризует воздействие жизнедеятельности человека. Например, к антропогенным экологическим факторам относится разрушение озонового слоя. Жизнедеятельность организма ограничена лимитирующими факторами. Условие среды, которое может замедлять потенциальный рост и развитие как отдельного организма, так и экосистемы в целом, называется ограничивающим или лимитирующим фактором. Согласно закону минимума, жизненные возможности лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к минимуму, необходимому организму или экосистеме, и дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. То есть жизнедеятельность организма в большой степени зависит от тех факторов, которых ему не хватает. Закон минимума открыл Ю.Либих в 1840 г. Например, при нехватке йода в организме человека у него развивается базедова болезнь. Обзор лимитирующих факторов: – температура (жизнь существует от –200 до +100 °С); – свет; – вода; – минеральные вещества; – давление, течение и т.д. При формировании ярусности в лесном сообществе лимитирующим фактором является свет. Лимитирующим фактором, препятствующим расселение лося на север Сибири, является низкая зимняя температура. Согласно закону максимума, при избыточных количествах какого-либо фактора, значительно превышающих потребности живого организма, жизнеспособность организма не увеличивается и даже возможно ее резкое снижение. Например, избыток витаминов так же вреден, как и их недостаток. На основании этих двух законов сформулирован закон толерантности (лат. tolerantia – терпение). Закон толерантности открыл В.Шелфорд в 1913 г. Согласно закону лимитирующим фактором существования организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору, рис. 28 и 29. 48 Рис. 28. Зависимость жизнедеятельности организма от интенсивности экологического фактора: 1, 3 – зоны угнетения жизни; 2 – зона нормальной жизнедеятельности Рис. 29. Зависимость количества особей рыб от количества кислорода в воде 49 К лимитирующим экологическим факторам относятся те, которые находятся в окружающей среде выше верхнего и ниже нижнего пределов выживания. За нижним и верхним пределом экологической выносливости организм попадает в зону гибели. Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма (популяции), называется зоной оптимума. Для зоны оптимума не характерна высокая жизненная активность. Любому живому организму нужны не только температура, влажность, минеральные вещества и другие факторы, но и некоторая амплитуда их допустимых колебаний. Чем больше амплитуда колебаний (шире предел) какого-либо фактора, тем выше выносливость, т.е. толерантность данного организма. 3.3. Адаптация организмов к факторам В ходе эволюции живые организмы приспосабливаются к изменению уровня воздействия экологических факторов, т.е. происходит адаптация особей. В экологии адаптация (лат. adaption – приспособление) – это эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность при изменении уровня экологических факторов. Адаптации закрепляются в процессе эволюции на генетическом уровне, образуя генетический фонд наследственной информации (генофонд). Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу называется экологической валентностью, или пластичностью. Анабиоз (гр. anabiosis – оживление) – способность организма пережить неблагоприятные условия в состоянии снижения обмена веществ при отсутствии видимых признаков жизни; при наступлении благоприятных условий организм оживает (например, семена). То есть анабиоз – это практически полная остановка метаболизма. Метаболизм (гр. metabole – перемена) – совокупность процессов биохимических превращений веществ и энергии в живых организмах и экосистемах (обмен веществ). Скорпион в состоянии опасности, например в случае пожара, впадает в особое состояние и выглядит мертвым. Такое состояние называется мимикрией. 50 Самопроизвольная ампутация (рефлекторное отбрасывание) той или иной части тела животными, являющаяся защитной реакцией по отношению к хищникам и обеспечивающая выживание, называется авторегуляцией. Каждый организм имеет свое место обитания – место, где он живет или где его обычно можно найти. Среда обитания определяет не только положение организмов в пространстве, но и их функциональную роль в сообществе и положение относительно абиотических факторов существования. Совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида: пищи, условий размножения, отношений с конкурентами и т.д., называется экологической нишей (фр. Niche – гнездо). «Местообитание» – это адрес организма, «экологическая ниша» – его профессия. Местообитание у разных видов может быть одним и тем же, но ниша – у каждого своя. Ниши различных видов могут пересекаться, в этом случае может начаться жесткая конкурентная борьба вплоть до вытеснения более слабого вида, рис. 30. Так, в экосистеме озера часть животных, чтобы избежать конкуренции, живет в поверхностном слое, другая часть – в глубинных водах. Пример: местообитание рыб – река, но нишей для карасей являются заводи, а для щук – проточная часть. Трёхиглая корюшка (мелкая рыба) может жить как в пресных, так и в солёных водах, поскольку ей свойственна большая экологическая пластичность по отношению к солёности воды. 51 МУХОЛОВКА-ПЕСТРУШКА КЛЕСТ-ЕЛОВИК Использует концы веток как наблюдательный пост, ловит насекомых на лету Питается семенами шишек (имеет специально устроенный клюв) ПЕСТРЫЙ ДЯТЕЛ КОРОЛЕК Обладает незначительным весом, может собирать насекомых с самых кончиков веток Энтомограф долбит ходы, пробуренные насекомыми в стволах деревьев ЧЕРНЫЙ ДРОЗД ПИЩУХА Добывает насекомых из трещин коры деревьев Пищу (червей, улиток) добывает в основном в земле Рис. 30. Экологические ниши некоторых птиц, населяющих хвойный лес 52 Тесты к разделу 3 1. Характерной особенностью водной среды жизни является: 1) незначительная опорность; 2) течение и волнение; 3) низкая плотность; 4) незначительное давление. 2. Среда, в которой животные способны развивать наибольшую скорость при движении, – это: 1) водная; 2) наземно-воздушная; 3) почвенная; 4) организменная. 3. Совокупность абиотических и биотических условий жизни организма – это: 1) экологические факторы; 2) среда обитания; 3) трофическая цепь; 4) земная биота. 4. К антропогенным экологическим факторам относится: 1) конкуренция; 2) разрушение озонового слоя; 3) хищничество; 4) свет. 5. Экологическим фактором не является: 1) соленость воды; 2) пресс хищников; 3) влажность воздуха; 4) высота над уровнем моря. 6. К лимитирующим экологическим факторам относятся те, которые находятся в окружающей среде: 1) выше верхнего и ниже нижнего пределов выживаемости; 2) в постоянном количестве; 3) непродолжительно; 4) в наибольшем количестве. 53 7. За нижним и верхним пределом экологической выносливости организм попадает в зону: 1) стресса; 2) гибели; 3) оптимума; 4) пессимума. 8. Организмы, способные жить в узком диапазоне экологической валентности (пластичности), называются: 1) стенобионтами; 2) эврибионтами; 3) мезобионтами; 4) космополитами. 9. Процесс приспособления организмов к изменениям факторов среды жизни называется: 1) фотосинтезом; 2) адаптацией; 3) сукцессией; 4) толерантностью. 10. Основным ресурсом, представляющим собой конкуренции у растительных организмов, является: 1) содержание углекислого газа; 2) содержание кислорода; 3) свет; 4) температура. 54 предмет 4. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 4.1. Природные ресурсы и природопользование Развитие человеческого общества сопровождается интенсивным потреблением природных ресурсов. Природные ресурсы – это средства существования людей, которые они не создают, а находят в природе. Природными ресурсами могут быть природные объекты и природные явления: полезные ископаемые, источники энергии, почва, водные пути и водоемы, минералы, растительный и животный мир и т.д. С позиции быстроты исчерпания в обозримом будущем природные ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. К неисчерпаемым относятся космические, климатические, воздушные и водные ресурсы. Воздушные и водные ресурсы неисчерпаемы количественно, но исчерпаемы качественно. Исчерпаемыми природными ресурсами являются те, количество которых по мере их изъятия неуклонно уменьшается. С позиции способности к самовосстановлению исчерпаемые природные ресурсы подразделяются на следующие группы: • возобновимые – ресурсы, темп расхода которых соответствует темпу их восстановления (растительность, животный мир, некоторые полезные ископаемые осадочного происхождения); • относительно возобновимые – ресурсы, темп воспроизводства которых отстает от темпа их потребления (почва, ценные виды древесины); • невозобновимые – ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование человеком (нефть, уголь, другие природные ископаемые). Природопользование – это общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных ресурсов и природных условий. По Н.Ф.Реймерсу, природопользование включает в себя: а) охрану, возобновление и воспроизводство природных ресурсов, их извлечение и переработку; 55 б) использование и охрану природных условий среды жизни человека; в) сохранение, восстановление и рациональное изменение экологического равновесия природных систем; г) регуляцию воспроизводства человека и численности людей. Рациональное природопользование означает комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природноресурсного потенциала при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению. Основные принципы рационального природопользования приведены на рис. 31. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ Изучение Охрана Освоение Преобразование Учет и оценка, прогноз развития, разработка системы управления и использования Обеспечение качества Эффективность Улучшение и оптимизация Поддержание продуктивности (воспроизводство) Комплексность и Обогащение экономичность (количественное и добычи и качественное) переработки Различные типы ресурсов окружающей природной среды Рис. 31. Основные принципы рационального природопользования Кадастр (фр. cadastre – перечень, список) – это совокупность данных о качественном и количественном состоянии природных ресурсов и их эколого-социально-экологическая оценка. В кадастре сведены все данные о количестве и местонахождении природных ресурсов, их качестве, дана оценка их экологического состояния и определены параметры их потребления. В настоящее время ведутся следующие кадастры: земельный, лесной, водный, запасов полезных ископаемых и др. Рассмотрим некоторые из них: 56 Земельный кадастр включает сведения о природном и хозяйственном использовании земель, их состоянии, учет их количества и качества, данные регистрации землепользователей (собственников, пользователей, арендаторов), рекомендации по эффективному использованию и охране земель и т.д. Водный кадастр – это свод сведений о водах региона или бассейна, содержащий данные о реках, озерах, прудах, болотах, морях, ледниках, включающий также сведения о режиме, качестве и использовании вод и водопользователях. Он состоит из трех разделов: 1) поверхностные воды; 2) подземные воды; 3) использование вод. Лесной кадастр – свод данных о лесах, их качественном составе, запасах древесины и ежегодном ее приросте, степени вовлечения лесов в эксплуатацию. 4.2. Виды и классификация загрязнений Производственная и другие виды деятельности человека сопровождаются загрязнением окружающей среды. Загрязнение – это внесение в среду новых, обычно нехарактерных для нее физических, химических, информационных и биологических компонентов, а также превышение естественного уровня этих компонентов в среде. Загрязнения делятся на природные (вызванные естественными, часто катастрофическими причинами) и антропогенные (обусловленные деятельностью человека). Загрязнения можно классифицировать по типу загрязнителей на следующие виды: 1) механическое загрязнение вызвано компонентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий; 2) химическое загрязнение ведет к изменению естественных химических свойств среды; 3) биологическое загрязнение вызвано появлением необычно большого количества микроорганизмов (вирусов, простейших); 4) физическое загрязнение ведет к изменению физических параметров среды, оно подразделяется на тепловое, шумовое, вибрационное, световое, электромагнитное. 57 Cреди химических загрязнителей наиболее распространены следующие: • детергенты (лат. detergeo – стирать) – синтетические поверхностноактивные вещества, употребляемые как моющие средства и эмульгаторы (мыла, стиральные порошки и т.д.); • инсектициды (лат. insectum – насекомые, caedo – убивать) – вещества, используемые для уничтожения насекомых-вредителей; • гербициды (лат. herba – трава, caedo – убивать) вещества, применяемые для уничтожения сорняков; • пестициды (лат. pestis – зараза, caedo – убивать) – химические препараты для борьбы с сорняками, «вредителями» болезнями сельскохозяйственных растений; • фреоны – галогеносодержащие высоколетучие вещества, разрушающие озоновый слой Земли. Загрязняющее вещество иначе называют токсичное, опасное, вредное вещество, примесь, поллютант (от англ. pollution – загрязнение). По степени опасности химического воздействия на организм человека все загрязняющие вещества разделяются на классы опасности. В зависимости от токсичности, кумулятивности (от лат. comulo – накапливаю), способности вызывать отдаленные эффекты лимитирующего показателя вредности в России выделены четыре класса опасности загрязняющих веществ: 1) чрезвычайно опасные, 2) высокоопасные, 3) опасные, 4) умеренно опасные. Классификация загрязняющих веществ в разных странах различна. Воздействие на организм человека большинства загрязняющих веществ известно и описано. Энергетическими или физическими загрязнениями являются все виды энергии, оказывающие негативное влияние на человека и другие организмы: тепло, вибрация, шум, электромагнитные поля, ионизирующее излучение. Некоторые загрязняющие вещества и физические факторы вызывают изменения в организме на клеточном уровне. К ним относятся: • канцерогены – вещества или физические агенты, вызывающие и развивающие злокачественные образования; • мутагены – вещества или факторы, вызывающие мутацию, то есть изменение наследственных свойств организма; • тератогены – вещества или физические факторы, воздействующие на плод и вызывающие у организмов в процессе их развития уродства. 58 К особо ядовитым веществам (суперэкотоксикантам) относятся диоксины и фураны. Они обладают канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием (вызывают образования опухолей, врожденные аномалии, внутриутробные смерти детей). Диоксины и фураны – две большие группы полихлорированных дибензодиоксинов и полихлорированных дибензофуранов (всего 210 изомеров). Эти вещества весьма стойки, период их полураспада 25 лет. Они выделяются в процессе разложения пластических масс и полимерных материалов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами и фуранами являются мусоросжигательные установки, печи сжигания ТЭЦ и т.п. По характеру вносимых помех загрязнения подразделяются: 1) на ингредиентное загрязнение – это внесение в окружающую среду веществ, чуждых естественным биоценозам (выхлопные газы, отходы промышленности, бытовой мусор, ядохимикаты и т.п.); 2) параметрическое загрязнение – изменение параметров окружающей среды (тепловое, световое, шумовое, радиационное и электромагнитное); 3) биоценотическое загрязнение – воздействие на состав и структуру популяций живых организмов (внесение новых популяций, перепромысел); 4) стациально-деструкционное загрязнение – изменение ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (эрозия почв, вырубка лесных насаждений, карьерная разработка ископаемых, строительство автомагистралей), рис. 32. 59 ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ Ингредиентное НОЕ Минеральное Твердые отходы различных отраслей промышленности Параметрическое (физическое) Биоценотическое Стациальнодеструкционное Эстетическое (визуальное) Органическое Вещества, образующиеся при работе двигателей внутреннего сгорания 60 Отходы коммунального хозяйства Ядохимикаты и удобрения Твердые отходы потребления Аварийные сбросы в акваториях Прочие Нефтедобыча и нефтепереработка Бытовые стоки и ТБО Шумовое Микробиологические препараты Световое Тепловое Радиационное Комплексный фактор беспокойства Нарушение баланса популярности Отходы пищевой промышленности Случайная и Электро- направленная магнитное интродукция и акклиматизация видов Отходы животноводческих ферм Нерегулируемый сбор, отлов, отстрел, браконьерство Вырубка лесов Эрозия почв Зарегулирование водостоков Осушение земель Карьерная разработка Урбанизация Дорожное строительство Лесные и степные пожары Прочие формы, связанные с разрушением и преобразованием экосистемы Перепромысел Прочие Рис. 32. Классификация загрязнений среды по характеру вносимых помех 60 Возведение немасштабных ландшафту зданий Возведение невыразительных объектов Однообразная архитектура Объекты, не гармонирующие с природой Основные химические загрязнители биосферы приведены в табл. 4. Таблица 4 Основные химические загрязнители биосферы (по данным ЮНЕСКО) Химические вещества Диоксид углерода Характеристика воздействия на биосферу Образуется при сгорании всех видов топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению ее температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями Оксид Образуется при полном сгорании топлива. Может нарушить углерода тепловой баланс верхней атмосферы Сернистый газ Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает обострение респираторных заболеваний, наносит вред растениям. Разъедает известняк и другие горные породы Оксиды азота Создают смог, вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорожденных. Способствуют чрезмерному разрастанию водной растительности Фосфаты Содержатся в удобрениях. Являются главным загрязнителем поверхностных вод в реках и озерах Ртуть Один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Накапливается в организме и поражает нервную систему Свинец Является добавкой при этилировании бензина. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках Нефть и Приводят к пагубным экологическим последствиям, вызывают нефтепродукты гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих Пестициды Очень токсичны для ракообразных. Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами Радиация Выше допустимых доз приводит к злокачественным новообразованиям и генетическим мутациям 61 4.3. Антропогенное воздействие на биосферу. Отходы Антропогенное воздействие на биосферу можно классифицировать по масштабу, длительности, силе воздействия, а также по типу загрязнителей, рис. 33. Антропогенные воздействия Площадные Точечные Динамические Длительные Кратковременные Глубинные Биосфера Целенаправленные воздействия Статические Приповерхностные Прямые Косвенные Механические, физические, химические, биологические Рис. 33. Классификация целенаправленных антропогенных воздействий на биосферу Загрязнители географических оболочек биосферы отдельными отраслями промышленности указаны в табл. 5. Рассмотрим антропогенное воздействие на атмосферу, гидросферу и литосферу. 62 Таблица 5 Загрязнители атмосферы, гидросферы, литосферы по отраслям производственной и хозяйственной деятельности Загрязнители Отрасль производственной и хозяйственной деятельности, для которой характерен загрязнитель АТМОСФЕРА Теплоэнергетика, металлургия, транспорт СО2, SO2, NOx, углеводороды Металлические и Металлургия, горнодобывающая промышленность пылевые частицы Галогенсодержащие Химическая, холодильная промышленность соединения ЛИТОСФЕРА Мусор Коммунально-бытовое, городское хозяйство Активный ил Городские станции биологической очистки сточных вод Целлюлоза, бумага Целлюлозно-бумажная промышленность Зола, шлак, шлам Энергетика, металлургия Пластмассы, органи- Химическая промышленность ческие вещества Металлы и их Металлургия, химическая промышленность соединения Радиоактивные АЭС, предприятия переработки отходов АЭС, предприятия вещества ВПК ГИДРОСФЕРА Тепловая энергия Энергетика (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС), металлургия Радиоактивные АЭС, предприятия ВПК вещества Минеральные соли Химическая промышленность Взвешенные частицы Коммунально-бытовое хозяйство Легкоусвояемые и Сельское, городское хозяйство биогенные вещества Нефтепродукты Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая промышленность, горнодобывающая промышленность, металлургия, машиностроение Пестициды Сельское хозяйство Ионы тяжелых Металлургия, машиностроение металлов Красители, фенолы Текстильная промышленность Органические Химическая промышленность растворители Синтетические по- Городские стоки верхностно-активные вещества (СПАВ) 63 Антропогенное воздействие на атмосферу. По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные – диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.; 2) жидкие (аэрозоли) – кислоты, щелочи, растворы солей и др.; 3) твёрдые – свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др. Главные загрязнители атмосферы: диоксид серы, оксиды азота, оксид и диоксид углерода, твердые вещества. На долю этих загрязнителей приходится около 98 % в общем объеме выбросов загрязняющих веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов наблюдается ещё более 70 наименований вредных веществ, среди которых формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол и др. Основными источниками загрязнения являются: 1) выбросы автотранспорта (диоксид углерода, оксиды серы, азота, углерода, углеводороды, твёрдые частицы и др.); 2) тепловые и атомные электростанции, котельные установки (диоксид углерода, оксиды серы, азота, углерода, углеводороды, радиоактивные инертные газы, аэрозоли, пыль, сажа, зола); 3) чёрная и цветная металлургия (твёрдые частицы, оксиды серы, углерода, марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и другие токсичные вещества); 4) химическое производство (оксиды серы, соединения фтора, аммиак, хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и другие). При накоплении в атмосфере углекислого газа (диоксида углерода), содержащегося в выбросах промышленных предприятий, теплоэлектростанций и выхлопных газах автотранспорта, возникает парниковый эффект. Парниковый эффект – это повышение средней температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней углекислого газа и некоторых других веществ, препятствующих тепловому излучению с поверхности Земли. Видимые загрязнения воздуха, обусловленные присутствием в нем мельчайших твердых и (или) жидких частиц, называются смогом (англ. smoke – дым, fog – туман). 64 Антропогенное воздействие на гидросферу. Схема антропогенного воздействия на гидросферу приведена на рис. 34. Атмосфера воды с загрязнителями Испарение с поверхности моря Испарения с поверхности пресных вод Атмосферные воды (осадки) с загрязнениями Испарение с поверхности грунтовых вод, растений, транспирация ГИДРОСФЕРА Использование на бытовые нужды Использование на промышленные нужды Промышленные сточные воды Промышленные сточные воды Фекалии Реакционные Детергенты Воды из сырья Микроорганизмы Промывные Экстрагенты, абсорбенты Охлаждающие Бытовые Атмосферные воды с загрязнениями Рис. 34. Схема загрязнения гидросферы и круговорота воды 65 Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжёлых металлов, сокращении растворённого в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое (оно бывает органическим и неорганическим, токсичным и нетоксичным) и бактериальное загрязнение вод (появление в воде патогенных бактерий, вирусов – до 700 видов, простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер). Значительно реже: радиоактивное (радиоактивными веществами), механическое (попадание в воду различных механических примесей – песок, шлам, мусор и др.) и тепловое загрязнение (связано с повышением температуры вод, это ведёт к изменению газового и химического состава, размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов, выделению ядовитых газов – сероводород, метан). Загрязняющие вещества в морской воде могут переноситься, концентрироваться или разбавляться и диспергироваться, рис. 35. Основными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод являются: промышленные стоки, коммунальнобытовые (СПАВ, жиры и т.д.), коллекторно-дренажные, сельскохозяйственные и др. Преобладающие загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности представлены в табл. 6. Таблица 6 Загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности Отрасль Преобладающие виды загрязнителей промышленности 1 2 Целлюлозно-бумажная, Органические вещества (лигнины, смолистые и деревообрабатывающая жирные вещества, фенол, метилмеркаптан и др.), аммонийный азот, сульфаты, взвешенные вещества Нефтегазодобывающая Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды Машиностроение Тяжелые металлы, взвешенные частицы, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, флотореагенты Химическая, Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические нефтехимическая ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, взвешенные вещества 66 Окончание табл. 6 1 Горнодобывающая, угольная Легкая, текстильная, пищевая 2 Флотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества, пластмассы, в том числе в виде механических взвесей ЗАГРЯЗНЕНИЯ Разбавляются и диспергируются При турбулентном перемешивании Переносятся Морская среда Океаническими течениями Океаническим течением Мигрирующими организмами Концентрируются Биологические процессы Химические и физические процессы Усваиваются Усваиваются Усваиваются Адсорбция Осаждение фитопланкто- водорослями рыбой ном Беспозвоночные Зоопланктон Ионный обмен Накопление на дне Рыбы и млекопитающие Рис. 35. Распределение загрязнений морской воды (по Дж.О.М.Боркису) 67 Антропогенное воздействие на литосферу. Схема загрязнения литосферы представлена на рис. 36. Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие: 1) эрозия, 2) загрязнение, 3) вторичное засоление и заболачивание, 4) опустынивание, 5) отчуждение земель. Эрозия почв и земель – это разрушение и снос верхних наиболее плодородных и подстилающих пород ветром или потоками воды. К эрозионным процессам относят: промышленную (разрушение земель при строительстве и разработке карьеров), военную (воронки, траншеи), пастбищную, ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др. Загрязнение почв. Большие концентрации в почве различных химических соединений – токсикантов – пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов, при этом теряется способность почвы к самоочищению. Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохимикаты), 2) минеральные удобрения, 3) отходы производства, 4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, 5) нефть и нефтепродукты. Вторичное засоление. В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв – это явление называется вторичным засолением и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажнённых районах, например в нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который может привести к превращению территории в пустыню. Отчуждение земель. Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительство промышленных объектов, городов, поселков, прокладка дорог, трубопроводов, линий связи, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т.д. Антропогенное воздействие приводит к деградации почв –постепенному ухудшению её свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия. 68 Рост населения Естественные вредители, сорняки Естественная эрозия ЕСТЕСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗЕМЛЯ ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ Жилищное строительство Промышленное Отвод под строительство Транспортное Гидротехническое Промышленное Бытовое Загрязнение Сельскохозяйственное Транспортное Теплоэнергетическое Истребление лесов Выжигание растительности Неправильное хозяйствование Неправильное с/х производство Изменение режима воды Осушение болот Эрозия Добыча ископаемых Технические преобразования Подземное строительство Рис. 36. Схема загрязнения литосферы и изъятия земли 69 Антропогенным воздействием на биосферу является загрязнение отходами. Отходы – это непригодные для производства данной продукции компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещество и энергия, не использующиеся в данном производстве. Отходы подразделяются на бытовые (пластмасса, стекло, бумага, сточные воды) и промышленные (остатки сырья и материалов, производственные сточные воды, отработанные органические растворители и др.). Опасные отходы – отходы, содержащие вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, инфекционностью и т.д.) в опасных для здоровья людей и окружающей среды дозах. Большую угрозу для всех животных и растительных организмов представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности – радиоактивные изотопы, пестициды и некоторые металлы. ТБО – твёрдые бытовые отходы, накапливаемые в городах и посёлках от жилых многоэтажных зданий и индивидуальных домов, хозяйственных учреждений, магазинов, культурных заведений (театров, клубов, концертных залов), магазинов, предприятий общественного питания (столовых, кафе, ресторанов), коммунальных служб (уборка улиц, парков, пляжей), учреждений (вузы, школы, детские сады, больницы, тюрьмы). Радиоактивные отходы представляют собой жидкие, твердые и газообразные продукты ядерной энергетики, военной и других отраслей промышленности, содержащие радиоактивные изотопы в концентрациях, превышающих нормы. Антропогенные воздействия приводят к изменению среды обитания человека и других организмов. Качество среды – это совокупность параметров окружающей среды, которая удовлетворяет экологической нише человека. Выделяют фоновый, допустимый и критический уровни качества среды. Фоновый уровень – это значение показателей качества среды, не подвергавшейся антропогенным воздействиям. Критическим называется такой минимальный или максимальный предельный уровень качества среды, при выходе за который начинаются необратимые изменения в экосистемах. 70 Возможность неблагоприятных последствий для природной среды при антропогенных воздействиях оценивается экологическим риском. Экологический риск – вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды и вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера. 4.4. Мониторинг окружающей среды Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) – комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Цели и задачи мониторинга окружающей среды представлены на рис. 37. Мониторинг состояния окружающей среды Задачи Наблюдение за изменением состояния окружающей среды Цели Выявление Оценка причин, наблюдавызывающих емых измеизменение нений и состояния выявление окружающей эффекта среды, деятельсвязанных с ности деятельностью человека человека Прогноз Принятие Разработка предпорешений стратегии лагаемых для предот- оптимальных изменений вращения отношений состояния отрицатель общества и окружаю- ных послед- окружающей среды щей среды ствий деятельности человека Рис. 37. Цели и задачи мониторинга окружающей среды 71 По территориальному признаку выделяют локальный, региональный и глобальный (биосферный) мониторинг. По используемым методам наблюдения – наземный, авиационный и космический. В качестве примера на рис. 38 приведена одна из классификаций видов мониторинга окружающей среды. Мониторинг окружающей среды Мониторинг окружающей природной среды Мониторинг преобразований и искусственной окружающей среды Мониторинг антропосферы Геофизи- Геохими- Биологи- Физико – Монито- Демограческий ческий ческий географиринг фический монито- монито- мониточеский антропо- монитомонитогенных ринг ринг ринг ринг изменеринг ний Мониторинг загрязнения биоты Мониторинг продуктивности биосферы Санитарно -гигиенический мониторинг Мониторинг Мониторинг исчезающих и важнейших видов находящихся на популяций, сообществ грани исчезновения и экосистем видов (генофонд) Рис. 38. Виды мониторинга окружающей среды Государственный мониторинг окружающей среды (государственный экологический мониторинг) – мониторинг окружающей среды, осуществляемый органами государственной власти Российской Федерации и органами государственной власти субъектов Российской Федерации. 72 Система наблюдений мониторинга включает следующие подсистемы: 1) слежения за загрязнением воздуха в городах и промышленных районах; 2) слежения за загрязнением почв; 3) слежения за загрязнением пресных и морских вод; 4) слежения за трансграничным (межгосударственным) переносом веществ, загрязняющих атмосферу; 5) слежения за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова; 6) слежения за фоновым загрязнением атмосферы; 7) комплексных наблюдений за загрязнением природной среды и состоянием растительности. При этом выполняются три вида работ: 1) режимные наблюдения; 2) оперативные; 3) специальные работы. Режимные наблюдения проводятся систематически на основе ежегодно составляемых программ на специально организованных пунктах наблюдения (постах, станциях, центрах). Необходимость выполнения оперативных (срочных) работ обусловлена случаями аварийного загрязнения природной среды или стихийных бедствий. В результате должна появиться экстренная информация о фактических и прогнозируемых изменениях загрязнения окружающей среды, опасных природных явлениях, могущих серьезно угрожать жизни и здоровью населения и нанести ущерб окружающей среде. Специальные работы обычно являются ответом на увеличение уровня воздействия того или иного антропогенного фактора на развитие природных экосистем. К ним относится, например, мониторинг загрязнения почв пестицидами. В результате сбора, обработки, учета, хранения и распространения информации о состоянии окружающей среды и ее загрязнении формируется единый государственный фонд данных, которым пользуются компетентные органы в процессе принятия решений. В настоящее время в России сформирована Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). 73 4.5. Водные ресурсы и их охрана Защита поверхностных вод от загрязнения включает следующие мероприятия: 1) развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения; 2) очистка сточных вод (промышленных и коммунальнобытовых); 3) очистка и обеззараживание поверхностных и подземных вод, используемых для водоснабжения и водопользования. При организации системы оборотного водоснабжения в неё включают ряд очистных сооружений и установок. Это позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, рис. 39. Производство Очистные сооружения Насосная станция Шлам Подпитка Рис. 39.Замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод Методы очистки сточных вод указаны на рис. 40. Они включают очистку: 1) механическую, 2) физико-химическую, 3) химическую, 4) биологическую, 5) термическую. Механической очисткой является: процеживание и отстаивание, улавливание всплывающих материалов, фильтрование и центрифугирование. Удаляются механические примеси (песок, глинистые частицы, окалина и др.). В качестве аппаратурного 74 оформления используют: решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Плавающие вещества (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры) задерживают нефте- или маслоловушками либо выжигают. Методы очистки сточных вод Физико-химические Отстаивание Процеживание Фильтрование Центрифугирование Механические Коагуляция Флотация Ионный обмен Экстракция Адсорбция Ректификация Дистилляция Дезодорация Обратный осмос Электрохимические Химические Нейтрализация Аэрация Окисление Озонирование Хлорирование Биологические Биологическое разложение Биохимическое окисление Термические Выпаривание Сжигание Рис. 40. Классификация методов очистки сточных вод 75 Физико-химическая очистка включает: коагуляцию, сорбцию, флотацию и другие процессы очистки. Коагуляция, то есть слипание взвешенных частиц. Коагулянты: хлорид алюминия, соли аммония, железа, меди, а также шламовые отходы. В результате образуются хлопьевые осадки. Сорбция – это поглощение загрязнителей сорбентами: активированным углём, цеолитами, селикогелем, бентонитовой глиной. Флотация заключается в пропускании воздуха через сточные воды. Газовые пузырьки захватывают и перемещают на поверхность воды: ПАВ, нефть, масла. Химические методы очистки вод – это нейтрализация и окисление загрязнителей. Для нейтрализации кислот и щелочей используют в качестве реагентов известь, кальцинированную соду, аммиак. Биологический метод очистки основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов поглощать органические и неорганические соединения сточных вод (ПАВ, жиры, сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды). Активный ил – это сообщество микроорганизмов (плесень, дрожжи, водные грибки). Используют аэротенки, биофильтры, биологические пруды, метатенки. Обеззараживание вод производят хлором или соединениями хлора. Термический метод очистки – это выпаривание и сжигание. К новым эффективным методам относят: – электрохимические методы, электрокоагуляцию, электрофильтрацию, – мембранные процессы (ультрафильтрация, электродиализ), – магнитную обработку, – радиационную очистку, – озонирование. К методам защиты водных объектов (морей, рек, озер) относится создание водоохранных зон. Водоохранные зоны – это прибрежные территории шириной от 0,1 до 2,0 км, их назначение – предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. 76 Запрещается в пределах зон: 1) распашка земель, 2) выпас скота, 3) применение ядохимикатов и удобрений, 4) производство строительных работ. ЗОС – это территориальные зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения. Они содержат три пояса. 1 пояс – строгого режима: 30…50 м от водозабора. Предусматривает защиту от умышленного разрушения и загрязнения. 2 пояс защищает водозаборы от бактериального загрязнения. 3 пояс защищает водозаборы от химического загрязнения. 4.6. Охрана атмосферного воздуха и почвы Охрана атмосферного воздуха. Вредные вещества различных производств непосредственно выбрасываются в атмосферу или проходят через пылегазоочистительные установки, рис. 41. Отходящие вредные вещества Выбрасываемые в атмосферу без очистки Организованные Неорганизованные Поступающие на пылегазоочистку Неуловимые Уловимые Неиспользуемые Неограниченно выбрасываемые в атмосферу Общий сброс вредных веществ в атмосферу Рис. 41. Классификация отходящих вредных веществ 77 Используемые Кроме очистки газовых выбросов от вредных примесей к способам охраны атмосферного воздуха относятся: – экологизация технологических процессов (создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий); – рассеивание газовых примесей в атмосфере; – создание санитарно-защитных зон. Отходящие газы очищают от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO, SO2 и др.), рис. 42. Аппараты и методы очистки промышленных выбросов Очистка от туманов Сухие пылеуловители Методы очистки от газообразных примесей Абсорбционные Туманоуловители Адсорбционные Мокрые пылеуловители Термические Электрофильтры Каталитические Фильтры Очистка от пыли Хемосорбционные Рис. 42. Аппараты и методы очистки вредных выбросов в атмосферу Механические методы очистки газов. Аппараты механической очистки наиболее просты в изготовлении и эксплуатации. К ним относят: • сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры); • мокрые пылеуловители (скрубберы – требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель под действием инерции); • фильтры и электрофильтры (применяют главным образом на ТЭЦ). 78 Процессы физико-химических методов очистки газов: адсорбция, абсорбция, хемосорбция, катализ. Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой – активированный уголь. Метод абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. При каталитическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом – катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Термический метод, или высокотемпературное дожигание, который иногда называют термической нейтрализацией, требует поддержания высоких температур очищаемого газа и наличия достаточного количества кислорода. Комбинированные методы и аппаратура очистки газов весьма экономичны и наиболее эффективны. К градостроительным методам охраны атмосферного воздуха относится создание санитарно-защитных зон (СЗЗ). СЗЗ – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширину СЗЗ устанавливают в зависимости от класса опасности производства, степени вредности и количества вредных выделяющихся в атмосферу веществ и принимают равной 50 м – V класс, 100 м – IV класс, 300 м – III класс, 500 м – II класс, 1000 м – I класс. 79 Мероприятия по охране почв: – снятие и сохранение почвенного слоя при проведении всех работ, нарушающих его или снижающих его свойства (строительные работы, прокладка линий коммуникаций, добыча полезных ископаемых); – противоэрозионные мероприятия (организация стока поверхностных вод, создание устойчивого дернового покрова многолетних трав или кустарников, применение противоэрозионных материалов или конструкций – геосинтетических материалов, биоматов, геоматов; насаждение полос леса); – мелиорация загрязненных почв, т.е. очистка от загрязнителей или снижение степени загрязнения; – рекультивация земель. Представляет собой комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Согласно действующим стандартам, выделяются два этапа рекультивации земель: технический и биологический. По типу выполняемых работ они подразделяются на ландшафтновосстановительные и экоохранные. Качество рекультивируемых земель слагается из качества показателей его составных элементов. Если рекультивированные земли отвечают всем требованиям нормативно-технической документации, то они считаются годными для эксплуатации и могут быть переданы для освоения землепользователям. 4.7. Охрана животного и растительного мира Мероприятия по охране животного и растительного мира: – борьба с лесными пожарами; – защита растений от вредных болезней; – полезащитное лесоразведение; – повышение эффективности использования лесных ресурсов; – охрана отдельных видов растений и растительных сообществ. Важным мероприятием по охране животного и растительного мира является создание красных книг. Красные книги – официальные документы, содержащие систематизированные сведения о животных и растениях мира, отдельных регионов или стран, состояние которых вызывает опасение 80 за их будущее. Существуют несколько вариантов красных книг: международная, федеральная, республиканская (областная). Международный союз природы и природных ресурсов (МСОП), созданный в 1948 г., постоянно работает над Красной книгой. Тома международной красной книги: - млекопитающие (310 видов), - птицы (320 видов), - земноводные и пресмыкающиеся (162 видов), - рыбы (40 видов), - редкие растения. Красная книга России содержит те же разделы. В книгу включено 562 вида растений и 246 видов животных, в том числе уссурийский тигр, белый медведь, пятнистый олень, белобрюхий тюлень, дальневосточный аист и др. Виды, включенные в Международную красную книгу, подразделяются на пять категорий: 1. Исчезающие виды – находящиеся под серьезной угрозой исчезновения; их спасение невозможно без специальных мер охраны и восстановления (эти виды описаны на красных страницах). 2. Редкие виды – не находящиеся под прямой угрозой вымирания, но сохранившиеся в небольшом количестве или на ограниченных территориях; имеется опасность их исчезновения (белые страницы). 3. Виды, находящиеся под угрозой уничтожения, – их численность быстро и неуклонно падает (желтые страницы). 4. Неопределенные виды – очевидно, находящиеся под угрозой исчезновения, но достоверных фактов о состоянии их популяций нет (серые страницы). 5. Восстанавливающиеся виды – зеленые страницы. Занесение в Красную книгу того или иного вида животных и растений есть признание факта, что этот вид действительно нуждается в постоянной заботе. Более того, каждая страна, на территории которой обитает вид, занесенный в Красную книгу, несет моральную ответственность перед всем человечеством за сбережение этого природного сокровища. Первое издание Красной книги СССР вышло в 1978 г., второе – в 1984 г. В 1996 г. было принято правительственное постановление «О Красной книге Российской Федерации». 81 Красные книги республик, краев, областей призваны способствовать усилению охраны редких и исчезающих видов растений и животных непосредственно в регионах. 4.8. Особо охраняемые природные территории Особо охраняемые территории – это участки суши или водной поверхности, которые полностью или частично изъяты из хозяйственного пользования и для которых установлен режим особой охраны. Они позволяют сохранить эталоны (образцы) нетронутых биогеоценозов, причем не только в каких-либо экзотических, редких местах, но и во всех типичных природных зонах Земли. Основные категории особо охраняемых территорий: 1) государственные природные заповедники, в том числе биосферные; 2) национальные парки; 3) природные парки; 4) государственные природные заказники; 5) памятники природы; 6) дендрологические парки и ботанические сады. Государственные природные заповедники – это особо охраняемое законом пространство (территория или акватория), которое полностью изъято из обычного хозяйственного использования с целью сохранения в естественном состоянии природного комплекса. В заповедниках разрешена только научная, охранная и контрольная деятельность. В России (1997) насчитывается 95 заповедников с общей площадью 310 тыс. км2, что составляет около 1,5 % всей территории России. Самые крупные из них Таймырский, Усть-Ленский, Тебердинский, Алтайский, Кроноцкий (Камчатка), Воронежский. Биосферные заповедники представляют собой природный ландшафт, хорошо сохранивший свой первозданный вид. Они входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в целях комплексного изучения участков нетронутой 82 природы и сходных по природным условиям участков, эксплуатируемых человеком. Биосферные заповедники выполняют четыре функции: 1) сохранение генетического разнообразия нашей планеты; 2) проведение научных исследований; 3) слежение за фоновым состоянием биосферы; 4) экологическое образование и международное сотрудничество. Биосферные заповедники служат своеобразными международными стандартами, эталонами окружающей среды. На Земле ныне создана единая глобальная сеть из более чем 300 биосферных заповедников (в России – 11). Национальный парк – обширная территория (от нескольких тысяч до нескольких млн га), которая включает полностью заповедные зоны и зоны, предназначенные для отдельных видов хозяйственной деятельности. Целями создания национальных парков являются: 1) экологическая (поддержание экологического баланса и сохранение природных экосистем); 2) научная (разработка и внедрение методов сохранения природного комплекса в условиях массового допуска посетителей); 3) рекреационная (регулируемый туризм и отдых людей). В России насчитывается 33 национальных парка общей площадью около 66,5 тыс. км2. К самым крупным национальным паркам в России относятся «Лосиный остров» (район СанктПетербурга), «Валдайский», «Сочинский», «Русский север» и др. Природный парк – территория, обладающая особой экологической и эстетической ценностью, с относительно мягким охранным режимом и используемая преимущественно для организованного отдыха населения. По своей структуре они более просты, чем национальные парки. Заказники – это природный комплекс, который предназначен для сохранения одного или нескольких видов животных или растений при ограниченном использовании других. Существуют ландшафтные, лесные, ихтиологические (рыбы), орнитологические (птицы) и другие типы заказников. Обычно после восстановления плотности популяции охраняемых видов животных 83 или растений заказник закрывают и разрешают тот или иной вид хозяйственной деятельности. В России ныне насчитывается более 1600 государственных природных заказников с общей площадью свыше 600 тыс. км2. Памятники природы – отдельные природные объекты, отличающиеся уникальностью и невоспроизводимостью, имеющие научное, экологическую, культурную или эстетическую ценность. Это могут быть очень старые деревья, пещеры, скалы, водопады и др. Таковых в России имеется около 8 тыс., при этом на территории, где расположен памятник, запрещена любая деятельность, которая способна их разрушить. Дендрологические парки и ботанические сады – созданные человеком коллекции деревьев и кустарников в целях сохранения биоразнообразия и обогащения растительного мира и в интересах науки, учебы и культурно-просветительной работы. Ученые и специалисты настоятельно рекомендуют существенно увеличить площадь особо охраняемых территорий. Например, самые большие охраняемые территории мира – это Гренландский национальный парк площадью 7 млн га; «Врангеля – Св. Ильи» в США – 5 млн га; «Ворота Арктики» на Аляске – свыше 3 млн га. 84 Тесты к разделу 4 1. Территория, выполняющая функцию экологического барьера и пространственно разделяющая источники неблагоприятных воздействий и жилую зону, называется: 1) зоной отчуждения; 2) санитарно-защитной зоной; 3) лесозащитной полосой; 4) водоохранной зоной. 2. К объектам глобального мониторинга относятся: 1) агроэкосистемы; 2) грунтовые воды; 3) ливневые стоки; 4) животный и растительный мир. 3. Метод мониторинга окружающей среды с использованием в качестве индикаторов ее состояния живых организмов, называется: 1) экспертизой; 2) управлением; 3) биоиндикацией; 4) аудитом. 4. Для удаления нерастворимых механических примесей из сточных вод применяют: 1) окисление; 2) фильтрование; 3) выжигание; 4) нейтрализацию. 5. В среднем на одного жителя России расходуется в сутки до … л воды. 1) 200; 2) 500; 3) 50; 4) 1000. 85 6. Технологии, которые позволяют получать конечную продукцию с минимальным расходом веществ и энергии, называются: 1) ресурсосберегающими; 2) затратными; 3) выгодными; 4) альтернативными. 7. Значительная по площади особо охраняемая территория, где охрана природы сочетается с отдыхом и туризмом, называется: 1) национальным парком; 2) заповедником; 3) заказником; 4) памятником природы. 8. Виды (подвиды), биология которых изучена недостаточно, а их численность и состояние вызывают тревогу, в Красную книгу заносятся как: 1) неопределенные; 2) исчезающие; 3) восстанавливающиеся; 4) редкие. 9. К аппаратам для улавливания пыли сухим способом относятся: 1) электрофильтры; 2) циклоны; 3) отстойники; 4) скрубберы. 10. Наиболее эффективной, экологической и современной технологией очистки почвы от загрязнения нефтью является: 1) бактериальный препарат «Путидойл»; 2) боновые заграждения; 3) нефтесборщики; 4) сорбирующие рукава. 86 5. СОЦИАЛЬНО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ 5.1. Законодательство в области охраны окружающей среды Экологическое законодательство представлено федеральными законами, а также принимаемыми в соответствии с ними иными нормативными правовыми актами РФ и ее субъектов. В соответствии с Конституцией Российской Федерации вопросы природопользования, охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности находятся в совместном ведении с субъектами Российской Федерации. При этом законодательство субъектов Российской Федерации не может противоречить федеральному законодательству. Основными законами по регулированию и охране окружающей среды являются федеральные законы: «Об охране окружающей среды» (2002); «Об охране атмосферного воздуха» (1999); Водный кодекс РФ (1995); Земельный кодекс РФ (2001); «Об отходах производства и потребления» (1998); «Об экологической экспертизе» (1995). Заглавным актом экологического законодательства является федеральный закон «Об охране окружающей среды» (Закон ООС), вступивший в силу с 12 января 2002 г. Закон ООС определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды. Суть политики состоит в обеспечении сбалансированного решения социально-экономических задач, сохранении благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и рациональном использовании природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений. Вместе с этим целью Закона ООС является укрепление правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. Закон ООС предусматривает обеспечение конституционного права граждан на благоприятную окружающую среду. В Законе ООС даются юридические определения окружающей среды, благоприятной окружающей среды и экологической 87 безопасности. Окружающая среда – это совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов. Благоприятная окружающая среда – это окружающая среда, качество которой обеспечивает устойчивое функционирование естественных экологических систем, природных и природно-антропогенных объектов. При этом под качеством окружающей среды понимают ее состояние, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью. Экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий. При регулировании качества окружающей среды необходимо учитывать все виды негативного воздействия. Законом ООС определены пять основных направлений по регулированию качества окружающей среды. 1) Установление нормативов качества окружающей среды и нормативов допустимого воздействия на нее, гл. V. 2) Проведение государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга), гл. X. 3) Проведение контроля в области охраны окружающей среды (экологического контроля), гл. XI. 4) Осуществление мероприятий по охране окружающей среды, гл. IV. 5) Экономическое регулирование в области охраны окружающей среды, гл. IV. Санитарное законодательство по регулированию качества окружающей среды. Оно состоит из основного федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999), других федеральных законов, а также принимаемых в соответствии с ними законов и иных нормативных правовых актов РФ и ее субъектов. Основной Закон направлен на обеспечение санитарноэпидемиологического благополучия населения, на охрану здоровья граждан и благоприятной окружающей среды. При этом окружающая среда представляется Законом как среда обитания человека. Санитарно-эпидемиологические требования, обеспечивающие безопасность среды обитания для здоровья человека, приводятся в государственных санитарно-эпидемиологических правилах 88 (санитарных правилах – СП, санитарных правилах и нормах – СанПиН, санитарных нормах – СН, гигиенических нормативах – ГН). Эти нормативные правовые акты содержат нормы оптимальных и предельно допустимых уровней влияния факторов среды обитания на организм человека. Гигиенические нормативы используются для регламентации качества окружающей среды. 5.2. Основы экологического права и профессиональная ответственность Управление природопользованием, охраной окружающей среды и безопасностью в экологической сфере ведется на основе нормативно-правовой законодательной базы РФ. Экологическим правонарушением признается общественно вредное виновное действие или бездействие, нарушающее нормы законодательства об охране окружающей среды и причиняющее вред окружающей среде и здоровью человека. Они делятся на две группы – экологические проступки и экологические преступления. Экологические проступки – это проступки, не относящиеся к категории общественно опасных, их совершают работники предприятий при невыполнении природоохранных мероприятий. К ним применяют такие меры, как лишение премий или даже увольнение. Экологические преступления – преступления, которые посягают на экологическую безопасность, т.е. причиняют существенный вред окружающей среде и здоровью населения. За нарушение законодательства в области охраны окружающей среды устанавливается имущественная (гражданско-правовая), дисциплинарная, административная и уголовная ответственность в соответствии с законодательством. Гражданско-правовая ответственность применяется в случаях нарушения имущественных прав и причинения ущерба. Меры дисциплинарной ответственности предусмотрены Трудовым кодексом РФ, к ним относятся: замечание, выговор, увольнение по соответствующим основаниям. Административная ответственность наступает за совершение административного правонарушения, за которое предусмотрена 89 административная ответственность Кодексом об административных правонарушениях РФ, рис. 43. Административная ответственность Предупреждение Штраф Изъятие орудий нарушения Изъятие незаконно добытой продукции Обязанность устранить вред Лишение права на охоту Приостановление, прекращение деятельности Рис. 43. Виды административной ответственности Уголовная ответственность наступает за совершение преступления, которым признается виновно совершенное общественно опасное деяние, запрещенное Уголовным кодексом РФ под угрозой наказания. В 1997 г. в Уголовный кодекс РФ введен состав преступления экоцид (греч. oikos – дом, caedo – убивать) – это массовое уничтожение животного или растительного мира, отравление атмосферы или водных ресурсов, а также совершение иных действий, способных вызвать экологическую катастрофу. 5.3. Экологический менеджмент Стратегия устойчивого развития России опирается на экологическое законодательство и на организационные механизмы экологического управления (экологического менеджмента). Экологический менеджмент – это специальная область управления, регулирование сознательного воздействия человека на природные и социальные процессы, а также объекты окружающей среды, имеющая целью удовлетворение его экологических, экономических, культурных и других потребностей при условии устойчивого развития общества и сохранения природы. 90 Выделяют следующие функции экоменеджмента: техническую (например, экологически чистое безотходное производство, инженерные меры по охране окружающей среды), коммерческую, финансовую (привлечение капиталов в экологическую сферу и эффективное распоряжение ими), страховую (экологическое страхование), учетную (кадастры природных ресурсов), организационно-административную (регулирование природопользования и охраны окружающей среды, экологический контроль и др.). Классификация методов экологического управления. Все методы можно разделить на три группы: информационные, предупредительные и принудительные. К информационным методам относят мониторинг окружающей среды, экологический учёт, исследования, образование, экорекламу, пропаганду, прогнозирование, ГИС-технологии. Предупредительные методы включают административные и финансово-экономические стимулы: инвестиции, субсидии, дотации, кредиты, льготные займы, ускоренную амортизацию. Административные, в свою очередь, подразделяются на административно-правовые (норма права, экостандарты, планы, программы) и административно-контрольные (экологический контроль и надзор, инвентаризация, аудит, другие проверки). Такие методы, как экологическое лицензирование, экологическая сертификация, экологическая экспертиза, являются комплексными и содержат элементы административно-правовых и административноконтрольных. В принудительных методах выделяют экономические меры взыскания (налоги, платежи, штрафы, компенсации, обязательное страхование, облигации) и меры пресечения и ответственности (запреты работ, ограничения деятельности, приостановка лицензии, арест нарушителя, отстранение от работы, другие дисциплинарные и иные взыскания, изъятие и т.д.). В зависимости от форм взаимоотношений общества и природы различаются и формы экоменеджмента, к которым относятся «управление природопользованием», «управление охраной 91 окружающей средой» и «управление безопасностью в экологической сфере». Управление природопользованием определяется как управление деятельностью, связанной с извлечением полезных свойств из природных объектов (ресурсов) и их использованием для удовлетворения различных потребностей общества и человека, или, как иногда говорят, «управление природными ресурсами». Управление природопользованием часто использует следующие методы: учёт в основном статистический и кадастровый (например, земель или лесов); социально-экономическую оценку природных ресурсов; экологические налоги, платежи за пользование природными ресурсами и иные отчисления (например, за операции с землёй, на воспроизводство минерально-сырьевой базы, за пользование водами и др.); мониторинг (в том числе земель) и экспертиза запасов тех или иных природных ресурсов (в частности, недр); нормирование их количества (например, стоимости земельных участков), стандартизация и сертификация их качества (например, древесины «на корню»); лицензирование и выдача разрешений для осуществления работ в области использования природных ресурсов (недр, объектов животного мира и др.); а также применение различных санкций за нарушения (например, по землям) и другие меры, регулирующие недро-, водо-, лесопользование и иные виды природопользования. Управление охраной окружающей среды – это разработка и реализация комплекса мер (технических, административно-правовых, экономических и др.), направленных на рациональное использование, сохранение и воспроизводство природных объектов (в целом, а не только их полезных ресурсов), а также на улучшение качества окружающей человека среды. При управлении охраной окружающей среды применяются не только общие с природопользованием методы, но и особенные – «природоохранные»: статистический учёт (наблюдение) видов и источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду; платежи за загрязнение окружающей среды; экологический мониторинг (контроль) источников её загрязнения; оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС); экологическую экспертизу; 92 экологическое нормирование вредных воздействий; экологическую стандартизацию; экологическую паспортизацию; выдачу различных разрешений и лицензирование в области охраны окружающей среды; применение санкций за нарушение требований охраны окружающей среды. Управление безопасностью в экологической сфере – это управление состоянием (положением) объекта управления, при котором отсутствуют (нейтрализованы) угрозы жизненно важным интересам личности, общества и государства со стороны природных объектов, нарушенных (в т.ч. загрязненных) длительной техногенной деятельностью или в результате внезапной аварии (катастрофы) природного и техногенного характера. Управление безопасностью в экосфере является важнейшей задачей экоменеджмента. 5.4. Экологическое лицензирование Лицензирование природопользования – это выдача лицензий. Лицензия – разрешение компетентного государственного органа на осуществление определенной деятельности. Примером объектов экологического лицензирования является: – Деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов. – Недропользование. – Пользование животным миром. – Объекты животного и растительного мира. – Племенное животноводство, семеноводство, содержание и разведение животного мира, относящиеся к объектам охоты, водных биологических ресурсов в произвольных условиях и прочее. Экологическая лицензия выдается только после проведения экологической экспертизы. Деятельность может быть одновременной или повторяемой оговоренное количество раз в течение оговоренного в лицензии времени. Экологические лицензии выдаются на следующие виды деятельности: – утилизация или захоронение отходов; – выброс отдельных видов загрязняющих веществ в окружающую среду; 93 – проведение экологической паспортизации, сертификации; – выпуск продукции определенного рода; – осуществление видов деятельности, связанных с работами природоохранного назначения (отстрел дичи, отлов рыбы и т.д.). В случае, если владелец лицензии допускает какие-либо нарушения или ничего не делает, чтобы устранить их, действие лицензии может быть прекращено досрочно. 5.5. ОВОС, экологическая экспертиза и контроль Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) – вид деятельности по выявлению, анализу и учету прямых, косвенных и иных последствий воздействия на окружающую среду планируемой хозяйственной и иной деятельности в целях принятия решения о возможности или невозможности ее осуществления. ОВОС проводится при разработке всех альтернативных вариантов предпроектной, в том числе прединвестиционной, и проектной документации. Оценивается влияние объекта на все компоненты и объекты природной среды: атмосферный воздух, водные объекты, почвы и т.д. Процедура ОВОС сопровождает разработку раздела «Охрана окружающей среды», который входит в градостроительную документацию всех видов. Правильность выводов ОВОС проверяет государственная экологическая экспертиза. Экологическая экспертиза – установление соответствия документов и (или) документации, обосновывающих намечаемую в связи с реализацией объекта экологической экспертизы хозяйственную и иную деятельность, экологическим требованиям, установленным техническими регламентами и законодательством в области охраны окружающей среды, в целях предотвращения негативного воздействия такой деятельности на окружающую среду. Заявленная цель экологической экспертизы: экологическое обоснование как только намечаемых, так и уже принятых решений (для их корректировки и даже отмены, если реализация таковых может повлечь за собой негативные воздействия на здоровье населения и качество среды обитания). 94 Объекты экологической экспертизы: 1) проекты технико-экономических обоснований (ТЭО) строительства и эксплуатации хозяйственных сооружений, а также действующие предприятия-комплексы; 2) нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов, а также работающее оборудование; 3) проекты нормативных и административных актов, а также действующее законодательство. Виды экологической экспертизы: государственная, ведомственная, научная и общественная. Государственная экологическая экспертиза (ГЭЭ) представляет собой самостоятельный вид экологического контроля, который государство оставляет за собой. Объекты, которые подлежат ГЭЭ, это проекты комплексных федеральных социально-экономических, научно-технических и иных программ, при реализации которых может быть оказано серьезное воздействие на окружающую среду; проекты схем развития отраслей народного хозяйства РФ, в том числе промышленности; проекты международных договоров, проекты правовых актов РФ (законы, указы Президента), реализация которых может привести к негативным воздействиям на окружающую среду, и т.п. Ведомственная экологическая экспертиза осуществляется в соответствии с приказом руководства министерства, ведомства. Ее выводы имеют силу только внутри соответствующей ведомственной структуры и при условии, что они не входят в противоречие с выводами ГЭЭ. Научная экологическая экспертиза проводится по инициативе научных учреждений, вузов или по инициативе отдельных групп учёных. Общественная экологическая экспертиза осуществляется по инициативе общественных объединений и проводится негосударственными структурами. Законом запрещается препятствовать проведению общественной экологической экспертизы. Должностные лица, виновные в этом, а также отказывающиеся предоставить необходимую для работы общественных экспертов информацию, привлекаются к экологоправовой ответственности. 95 Экологический контроль (надзор) – система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны окружающей среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды. Система экологического контроля состоит из следующих подсистем: 1) государственная служба наблюдения за состоянием окружающей среды; 2) государственный экологический контроль; 3) производственный экологический контроль; 4) общественный экологический контроль. В настоящее время сложились две формы экологического контроля – предупредительная и карательная. Предупредительная форма экологического контроля включает в себя разработку и введение в действие нормативов качества окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, выдачу и аннулирование разрешений или лицензий на различные виды природопользования, установление лимитов сбросов и выбросов загрязняющих веществ, лимитов хранения твердых отходов и другие виды предупреждений о необходимости проведения обязательных или необходимых природоохранных мероприятий (например, рекультивации земель после проведения геологоразведочных работ, военных учений и др.). Карательная форма применяется в тех случаях, когда последствия правонарушения не позволяют ограничиваться только предупреждением (например, ограничение, приостановление или прекращение какого-либо производства, завода, цеха и др.). 5.6. Нормирование в области охраны окружающей среды Регламентация качества окружающей среды и воздействия на нее хозяйственной и иной деятельности осуществляется с помощью нормирования. Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды и нормативов допустимого воздействия на нее, рис. 44. 96 Нормативы в области охраны окружающей среды Нормативы качества окружающей среды Нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ и микроорганизмов (ПДК) Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду Нормативы уровней допустимых воздействий физических факторов (ПДУ) 97 Нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду Нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов (ПДВ, ПДС) Лимиты на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов (ВСВ, ВСС) Нормативы допустимых физических воздействий Нормативы Нормативы образования допустимого отходов изъятия производства и компонентов потребления природной среды Рис. 44. Схема нормативов в области охраны окружающей среды 97 Нормативы качества окружающей среды – это нормативы, которые установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими показателями для оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда. То есть нормативы качества окружающей среды – это предельно допустимые уровни антропогенных воздействий, превышение которых создает опасность для природной среды и здоровья человека. Норматив становится юридически обязательным с момента его утверждения органами государственной власти. В настоящее время для регламентации качества окружающей среды города используются санитарно-гигиенические нормативы. Санитарно-гигиеническим нормативом является предельно допустимая концентрация (ПДК). ПДК – это наибольшая концентрация вредного вещества в среде (воздухе, воде, почве), которая при более или менее длительном действии на организм – контакте, вдыхании, приеме внутрь – не оказывает влияния на здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у потомства. В зависимости от длительности действия вредного вещества, чувствительности организма, условий его жизнедеятельности и других обстоятельств различают ПДК среднесуточные (ПДКс.с), максимально разовые (ПДКм.р), ПДК рабочих зон (ПДКр.з), ПДК для человека, животных, растений. Одни и те же концентрации вредных веществ по-разному действуют на организмы в разных средах: воздухе, воде и почве. Поэтому ПДК вредных веществ в разных средах могут сильно различаться. Существуют несколько тысяч ПДК индивидуальных вредных веществ. Уровни допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду регламентируются действующими гигиеническими нормативами. К ним относятся, например, предельно допустимые уровни (ПДУ) электромагнитного излучения, допустимые уровни звука и др. Нормативы качества окружающей среды приведены в табл. 7. Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду установлены в соответствии с показателями воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и рассчитаны на соблюдение нормативов качества окружающей среды. К нормативам допустимого воздействия на окружающую среду относятся: 98 нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду; нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов; нормативы допустимых физических воздействий; нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение; нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды. Таблица 7 Некоторые нормативы качества окружающей среды Наименование нормативов 1 Обозна- Размерчение ность 2 3 Воздушная среда Предельно допустимая концентрация вредного вещества в ПДКрз воздухе рабочей зоны Предельно допустимая максимальная разовая кон- ПДКмр центрация вредного вещества в воздухе населенных мест Предельно допустимая среднесуточная концентрация ПДКсс вредного вещества в воздухе населенных мест Временно допустимая концентрация загрязняющего ВДКрз вещества в воздухе рабочей зоны Временно допустимая концентрация вредного вещества в ВДКвв атмосфере Предельно допустимый выброс загрязняющего вещества в ПДВ атмосфере Временно согласованный выброс ВСВ Предельно допустимое количество сжигаемого топлива ПДТ Водные ресурсы Предельно допустимая концентрация загрязняющего ПДКв вещества в воде водоемов Предельно допустимая концентрация загрязняющего ПДКрх вещества в воде водоемов, для рыбохозяйственных целей Временно допустимая концентрация загрязняющего ВДКв вещества в воде водоемов Нормативно допустимый сброс НДС Почва Предельно допустимая концентрация загрязняющего ПДКп вещества в пахотном слое почвы Временно допустимая концентрация загрязняющего ВДКп вещества в пахотном слое почвы 99 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 т/год т/год т/год мг/л мг/л мг/л т/год мг/кг мг/кг Окончание табл. 7 1 2 3 Шум Предельно допустимый уровень шума ПДУШ дБА Допустимый уровень шума ДУШ дБА Допустимый уровень ультразвука ДУУ дБ Допустимый уровень инфразвука ДУИ дБ Радиоактивное загрязнение Предельно допустимая доза радиации за год для ПДД Дж/(кг∙год) работающих с источниками радиоактивного излучения Предел дозы радиации за год для населения ПД Дж/(кг∙год) Предельно допустимое годовое поступление ПДП кБк/год радиоактивных веществ в организм работающих Предел годового поступления радиоактивных веществ в ПГП кБк/год организм человека Допустимое среднегодовое содержание радиоактивных ДС кБк веществ в организме Нормативами, ограничивающими выбросы (в атмосферу) и сбросы (в гидросферу) веществ и микроорганизмов, действующими в настоящее время, являются предельно допустимые выбросы ПДВ и нормативно (предельно) допустимые сбросы НДС (ПДС). Они устанавливаются расчетным путем с учетом технологических нормативов и фонового загрязнения окружающей среды. Конечная цель установления нормативов ПДВ – обеспечение концентраций вредных веществ и микроорганизмов в атмосферном воздухе, не превышающих нормативы качества атмосферного воздуха. В расчетах ПДВ используют условие, при котором концентрация вредных веществ С, выбрасываемых в атмосферный воздух за пределами санитарно-защитной зоны, не должна превышать значения ПДК, т.е. соблюдается соотношение: С 1 ПДК. Конечная цель установления нормативов НДС (ПДС) – обеспечение такой концентрации вредных веществ в водном объекте, которая не превышает значений ПДК. В случае если фактические выбросы и сбросы вредных веществ и микроорганизмов превышают нормативы ПДВ и ПДС, устанавливаются лимиты на выбросы и сбросы. Лимиты на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов – это ограничения выбросов и сбросов загрязняющих веществ и микроорганизмов в окружающую среду, установленные на основе 100 разрешений, действующих только в период проведения мероприятий по охране окружающей среды, в том числе внедрения наилучших существующих технологий. Лимиты устанавливаются в целях поэтапного достижения нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов. Лимитами на выбросы и сбросы, действующими в настоящее время, служат временно согласованные выбросы (ВСВ) и временно согласованные сбросы (ВСС). Они устанавливаются с одновременным утверждением плана предприятия по снижению объемов выбросов и сбросов до предельно допустимых значений. Нормативы допустимых физических воздействий установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды. Допустимое физическое воздействие определяется по количеству тепла, уровню шума, вибрации, ионизирующего излучения, напряженности электрических полей. Нормативы допустимых физических воздействий на окружающую среду определяются для каждого источника. 5.7. Экологическая стандартизация и сертификация Экологическая стандартизация предусматривает установление экологических стандартов – количественных и качественных показателей природных объектов, имеющих юридическую значимость. Стандарт – нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований, обязательных для исполнения. К основным стандартам относятся ГОСТы, СНиПы (строительные нормы и правила), СанПиНы (санитарные правила и нормы), ГНы (государственные нормативы) и др. Государственный стандарт – ГОСТ – документ, в котором определены и закреплены организационные, технические, методические, терминологические сведения. Генеральным стандартом для природоохранной деятельности является ГОСТ 17.0.0.01-76 «Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов», введён в действие в 1977 г. 101 Цифры стандарта обозначают: – первая – номер системы (17 – окружающая среда); – вторая – номер подсистемы (0 – основные положения, 1 – гидросфера, 2 – атмосфера, 3 – почва, 4 – земля, 5 – флора, 6 – фауна, 7 – недра); – третья – вид стандарта (1 – термины, определения и классификация; 2 – показатели качества природных сред, параметры и интенсивность антропогенных воздействий; 3 – правила охраны природы и рационального использования природных ресурсов; 4 – методы определения показателей качества компонентов окружающей среды; 5 – требования к средствам контроля и измерений состояния окружающей среды; 6 – требования техническим средствам защиты окружающей среды; 7 – прочие стандарты); – четвёртая – номер стандарта; – последняя – год издания. В соответствии с ГОСТ 17.0.0.06-2000 каждое предприятие в обязательном порядке разрабатывает экологический паспорт. Цель экологической паспортизации – прогноз экологической ситуации как на самом предприятии, так и вокруг него, а также контроль за выполнением природоохранных мероприятий. Экологическая сертификация – это проверка и документальное подтверждение соответствия технологических процессов, материалов и услуг необходимым требованиям. Сертификация существует добровольная и обязательная. 5.8. Экологический аудит Экологический аудит – независимая, комплексная, документированная оценка соблюдения субъектом хозяйственной и иной деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды, требований международных стандартов и подготовка рекомендаций по улучшению такой деятельности. Экологический аудит промышленных предприятий содержит производственный экоаудит, экоаудит финансовой деятельности, экоаудит на соответствие (рис. 45). 102 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ Производственный экоаудит структура, состав, техническое состояние основных производственных фондов; источники экологической опасности; пропускная способность очистных сооружений; прогрессивность методов очистки Экоаудит финансовой деятельности Экоаудит на соответствие текущие затраты на охрану окружающей среды; платежи на загрязнение в пределах лимитов; платежи за сверх лимитные загрязнения; платежи за природные ресурсы; капитальные затраты на охрану окружающей среды; финансирование научно-исследовательских работ природоохранного назначения действующее законодательство; международные требования; рациональность структуры природоохранной деятельности; информационная обеспеченность; техническая обеспеченность; уровень научноконтрольной работы Рис. 45. Содержание экологического аудита промышленных предприятий Выделяют несколько видов экологического аудита: 1) аудит процессов – проверка определенных процессов производства различными методами, осуществляющими безопасность окружающей среды; 2) контрольный аудит – проверка выполнения предписаний законодательства; 3) системный аудит – включает исследования организации конструкций и процессов предприятия в отношении их структурной и функциональной дееспособности; 4) аудит продукции – проверка отдельных производственных линий (например, количество необходимых на них ресурсов, процесса размещения отходов и др.); 5) аудит влияния производства на здоровье человека – проверке подвергаются условия работы персонала предприятия для выполнения степени вредности производства и др.; 103 6) аудит качества продукции – проверка продукции предприятия на соответствие действующей системы контроля качества, причем основанием для такой проверки может служить информация, полученная от потребителей (например, жалобы и др.); 7) аудит выбросов – проверка реальных выбросов предприятием в атмосферу и соответствия или несоответствия предельно допустимым нормам. Процесс экологического аудита осуществляется по схеме, представленной на рис. 46. Аудируемый (проверяемая организация) Аудитор Клиент заказчик Постановка целей аудита Разработка критериев аудита Разработка плана аудита Разработка программы аудита Сбор необходимой информации Оценка соответствия законам, подзаконным актам Оценка соответствия нормам, стандартам Выводы Отчет с рекомендациями Рис. 46. Схема процесса экологического аудита Аудит может быть внешним, он проводится по инициативе, исходящей извне предприятия и внутренним, проводимым по 104 решению самой проверяемой организации. С учетом национального законодательства возможно разграничение аудита на обязательный (т.е. проводимый в случаях, прямо установленных нормативноправовыми актами) и инициативный (проводимый по инициативе самого субъекта хозяйственной деятельности). Во всех случаях инициатор аудита заключает с аудиторской организацией соответствующий договор, где устанавливаются цели, объем аудиторской проверки, возможно, ее периодичность и т. п. 5.9. Основы экономики природопользования Оценкой воздействия загрязнения на окружающую среду является ущерб, наносимый здоровью человека и окружающей среде. Ущерб, наносимый природе, принято подразделять на экологический, социальный и экономический. Экологический ущерб – это вред, причиненный природной среде, который отражается на качественном состоянии природы и на здоровье человека. Этот вид ущерба возникает в результате антропогенного воздействия на природную среду. Вид экологического ущерба состоит из потерь в результате выключения из природного процесса отдельных элементов. Социальный ущерб – убытки, причиняемые загрязнением окружающей среды, и нарушающие физиологические, культурные, творческие и рекреационные условия жизни человека. Экономический ущерб (экономическая оценка ущерба), наносимый окружающей среде – выраженные в стоимостной форме фактические и возможные убытки, причиняемые загрязнением окружающей среды, или дополнительные затраты на компенсацию этих убытков. Мерой возмещения ущерба при проведении природоохранной деятельности является предотвращенный ущерб. Предотвращенный ущерб от загрязнения окружающей природной среды представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий, которые в рассматриваемый период времени удалось избежать (предотвратить, не допустить) в результате природоохранной деятельности, проведения комплекса мероприятий, реализации природоохранных программ. 105 Предотвращенный ущерб УПР рассчитывается по формуле УПР = Ууд Кэ МП , где МП – абсолютное сокращение приведенной массы загрязнения окружающей среды при реализации природоохранного мероприятия, определяемое как МП = МП МПn , где МП – приведенная масса загрязняющих веществ до проведения nго мероприятия; МПn – приведенная масса загрязняющих веществ после проведения n-го мероприятия. Предотвращенный ущерб является показателем эффективности проведения природоохранных мероприятий: УПР = УФ – УВп , где УФ – фактический ущерб; УВп – возможный ущерб, возникающий после реализации n-го мероприятия. Предварительная оценка предотвращенного ущерба способствует установлению очередности проведения мероприятий при составлении текущих и перспективных комплексных планов и природоохранных программ. Экологические платежи. Система платежей реализует принципы экономической ответственности за нарушение природоохранного законодательства и является одним из экономических методов управления в сфере природопользования. Цели введения платного природопользования: – рациональное и комплексное использование природных ресурсов; – улучшение охраны окружающей среды; – выравнивание социально-экономических условий хозяйствования при использовании природных ресурсов; – финансовые интересы государства. Плата за использование природных ресурсов (земля, вода, леса и др.) взимается: 1) за право использования природных ресурсов в пределах установленных лимитов. Право определения и применения 106 нормативов платы за использование природных ресурсов предоставлено Правительству России. Она является налогом за природопользование и включена в налоговую систему; 2) за сверхлимитное и нерациональное использование природных ресурсов – это форма экономической ответственности природопользователя за ущерб, причиненный в результате несоблюдения норм и правил охраны природных ресурсов и их рационального использования. Иначе – это штрафные санкции в повышенном размере за нерациональное использование ресурсов; 3) на воспроизводство и охрану – это компенсация затрат организаций и ведомств, осуществляющих воспроизводство и охрану отдельных видов природных ресурсов. Этот вид платежей включается в себестоимость продукции. Внесение платы за природные ресурсы, включая платежи за сверхлимитное природопользование, не освобождает природопользователя от необходимости выполнения мероприятий по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением, и выполнению мер по охране и воспроизводству природных ресурсов. Плата за негативное воздействие на окружающую среду – представляет собой возмещение части экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов загрязненных сточных вод в поверхностные и подземные объекты также размещения отходов (в соответствии с принципом «загрязнитель платит»). Предусматривается, что данный вид платы должен быть главным источником получения средств, которые необходимы для компенсации ущерба от загрязнения окружающей среды, выполнения работ по ликвидации последствий загрязнения, а также обеспечения повышения экономической заинтересованности и ответственности природопользователей в выполнении нормативов экологических требований. В соответствии с нормативными правовыми документами нормативы платы зависят от размера загрязнения и подразделяются на три вида: 1) в размерах, не превышающих нормативы предельно допустимых выбросов, сбросов загрязняющих веществ и размещения твердых отходов; 2) в пределах установленных лимитов (выбросов, сбросов, размещения отходов); 3) за сверхлимитное загрязнение окружающей среды. 107 В случае аварийного загрязнения, значительно превышающего негативные воздействия производства, работающего в штатном режиме, органы охраны природы и прокуратура могут предъявить соответствующие иски виновным. Определение платежей за загрязнение ОС выполняется по каждому загрязняющему ингредиенту (пыль, SO2, NO2 и т.д.), а затем результаты суммируются. Средства, полученные в виде платы за право пользования природными ресурсами, распределяются в следующем порядке: 10 % – в федеральный бюджет, 30 % – в бюджеты субъектов РФ и 60 % – в местные бюджеты (городского, районного значения). Экологическое страхование. Федеральным законом «Об охране окружающей среды» (2002) предусмотрен ввод добровольного и обязательного государственного страхования предприятий, организаций, граждан, объектов, собственности и доходов на случай экологического бедствия, аварий, катастроф. Порядок государственного экологического страхования и использования создаваемых при этом фондов в Российской Федерации устанавливает Правительство. В основном средства указанных фондов предназначены для финансирования работ по прогнозированию, предотвращению и ликвидации последствий экологических и стихийных бедствий, аварий, катастроф. Объектами экологического страхования являются: – риск гражданской ответственности страхователя (предприятия, организации, учреждения) за загрязнение окружающей среды, которая выражается в предъявлении ему третьими лицами (физическими или юридическими) имущественных претензий, которые удовлетворяются в соответствии с договором о страховании за счет страховых платежей; – подлежащие возмещению убытки, которые несет сам страхователь в связи с загрязнением окружающей среды на территории действия договора страхования; – жизнь, здоровье или имущество страхователя или других лиц, которые определены договором. Актуальным является страхование инвестиций в экологически рискованные проекты, выбор приоритетных объектов экологического страхования. Предприятие-страхователь может быть лишено права на страховое возмещение, если оно неоднократно предупреждалось о 108 возможности аварии, но не приняло надлежащих мер. Следовательно, экологическое страхование выполняет функции, стимулирующие действия предприятия к охране окружающей среды и сохранению природных ресурсов. Экологические фонды. Для реализации различных природоохранных задач была создана единая система внебюджетных государственных экологических фондов. Фонды функционировали за счёт отчислений с предприятий в виде плат за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ, реализации конфискованных орудий охоты и рыболовства и других источников. Большая часть средств экологических фондов направлялась на реализацию природоохранных мероприятий. Таким образом, в современных условиях экологические фонды являлись важным элементом поддержки инвестиций в охрану окружающей среды. Тем не менее в бюджете 2001 г. Федеральный экологический фонд Российской федерации был упразднён. Экологические налоги. Одним их эффективных способов решения проблемы охраны окружающей среды является экономическое стимулирование природоохранной деятельности. Государство оказывает поддержку любой предпринимательской деятельности, которая осуществляется в целях охраны окружающей среды или приводит к выпуску экологически чистой продукции. Одно из мер экономического стимулирования является установление налоговых и иных льгот предприятиям и организациям, обеспечивающим в своей работе природоохранный эффект. С другой стороны, экономическое стимулирование предполагает установление специального налога на экологически вредную продукцию, выпускаемую предприятием или организацией. Территориальные органы Минприроды России могут корректировать размеры платежей природопользователей с учётом освоения ими средств на выполнение природоохранных мероприятий. 109 5.10. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды и устойчивое развитие В 1945 г. был утвержден и подписан представителями 51 государства устав международной организации, созданной для поддержания и укрепления международного мира и безопасности, развития сотрудничества между государствами – организация объединенных наций (ООН). Совет безопасности ООН состоит из 15 членов: пять членов совета постоянные (Россия, США, Великобритания, Франция, Китай), остальные десять членов «не постоянные». Наиболее крупные подразделения Секретариата находятся в центральных учреждениях ООН в Нью-Йорке, Женеве и Вене. Среди международных объектов охраны окружающей среды выделяются две категории: 1) не входящие и 2) входящие в юрисдикцию отдельных государств, рис. 47. Первые — это воздушный бассейн, ближний Космос, Мировой океан, Антарктида, мигрирующие виды животных. Указанные объекты охраняются и используются в соответствии с нормами международного экологического права. Вне юрисдикции государств МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Входящие в юрисдикцию государств Космос Разделяемые природные ресурсы Мировой океан Памятники культуры Воздушный бассейн Редкие и исчезающие виды растений и животных Антарктида Уникальные ландшафты Рис. 47. Международные объекты охраны окружающей среды 110 Основные международные конференции. Основополагающие принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей среды были сформулированы в Декларации Стокгольмской конференции ООН 1972 г. по проблемам окружающей среды. Первый принцип (основной): государства вправе использовать собственные ресурсы в соответствии со своей национальной политикой в подходе к проблемам окружающей среды. Однако на них лежит ответственность за то, чтобы их деятельность не причиняла ущерба окружающей среде других государств или регионов, лежащих за пределами национальной территории. Второй принцип: природные ресурсы Земли, включая воздух, воду, землю, флору, фауну и особенно репрезентативные (характерные) образцы естественных экосистем, должны быть сохранены на благо нынешнего и будущих поколений путем тщательного планирования деятельности человека и управления ею по мере необходимости. Третий принцип: невозобновимые ресурсы должны разрабатываться таким образом, чтобы обеспечивалась их защита от истощения в будущем, и чтобы выгоды от их разработки в международных пространствах получало все человечество. Принципы международного взаимодействия в области охраны окружающей среды дополнены Всемирной хартией природы, которая была одобрена Генеральной Ассамблеей ООН и провозглашена в резолюции от 28 октября 1988 г.: 1) биологические ресурсы используются лишь в пределах их природной способности к восстановлению; 2) производительность почв поддерживается или улучшается благодаря мерам по сохранению их долгосрочного плодородия и процесса разложения органических веществ, по предотвращению эрозии и любых других форм саморазрушения; 3) ресурсы многократного пользования, включая воду, используются повторно или рециклируются; 4) невозобновляемые ресурсы однократного пользования эксплуатируются в меру, с учетом запасов, возможности рациональной переработки для потребления и совместимости их эксплуатации с функционированием естественных систем; 5) должны приниматься особые меры с целью недопущения сброса радиоактивных и токсичных отходов; 111 6) необходимо воздерживаться от деятельности, способной нанести непоправимый ущерб природе; 7) районы, пришедшие в результате деятельности человека в упадок, подлежат восстановлению в соответствии с их природным потенциалом и требованием поддержания благосостояния проживающего в этом районе населения. В июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро проходила на уровне глав государств и представительств Конференция ООН по окружающей среде и развитию, ставшая переломным этапом в международном экологическом движении. На ней было принято два документа: «Повестка дня на XXI век», где детально охарактеризованы экологические проблемы мира, пути их решения, возможности международного сотрудничества и «Декларация по окружающей среде и развитию». Одним из самых главных результатов ее работы стал вывод: нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде развитых стран, стремительно ведет к гибели всего человечества. Это модель неустойчивого развития, характеризующаяся экологически несбалансированной разработкой и потреблением природноэнергетических и сырьевых ресурсов биосферы, что делает нецелесообразным движение развивающихся стран (в том числе и России) по пути, которым пришли к благополучию развитые страны. Исходя их этого, провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на рельсы устойчивого развития. В основе концепции лежит утверждение, что окружающую среду и социально-экономическое развитие невозможно рассматривать как изолированные сферы. Поэтому лишь в мире со здоровой социально-экономической средой может быть здоровая окружающая среда. Должны быть предотвращены экологические проблемы, такие как изменение климата, опустынивание. Концепция также предполагает: развитие экологического образования, работу различных экологических объединений, развитие промышленных и сельскохозяйственных технологий, борьбу с бедностью, изменение структур потребления, развитие устойчивых поселений и другие вопросы. Провозгласив концепцию устойчивого развития, конференция ООН призвала правительства государств мира принять национальные концепции устойчивого развития. В соответствии с этим издан Указ Президента РФ от 1.04.1996 г. «О концепции перехода Российской 112 Федерации к устойчивому развитию». Документом намечены основные направления по реализации государственной экологической политики в России. Они включают следующие мероприятия: – разработку общих принципов природоохранного законодательства; – разработку общих принципов экологической этики; – сохранение общей системы экологического мониторинга; – разработку интегрированной системы мер для сохранения и рационального использования биологического разнообразия; – выполнение обязательств по международным договорам в области охраны окружающей среды. В 2002 г. В Йоханнесбурге (ЮАР) состоялся крупнейший всемирный саммит по устойчивому развитию – «РИО + 10», на котором были подведены итоги первого десятилетия движения мирового сообщества по пути устойчивого развития. Одним из инструментов эффективного сотрудничества государств являются международные организации, которые призваны решать актуальные экологические проблемы современности. Они, как правило, объединяют более сотни стран. Международные организации, занимающиеся охраной окружающей среды, делят на следующие категории: – специализированные учреждения ООН; – программы и комиссии ООН; – международные экологические организации. Специализированные учреждения ООН: – ЮНЕСКО (ООН по вопросам образования, науки и культуры) – специализированное учреждение ООН, созданное в 1946 г. с целью способствовать миру и безопасности, развитию сотрудничества стран в области науки, культуры и образования и др. Одним из главных направлений деятельности является охрана окружающей среды и памятников культуры. Штаб-квартира находится в Париже; – ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) – основана в 1946 г., главная цель – достижение всеми народами Земли наиболее высокого уровня здоровья. Штаб-квартира в Женеве; – МОТ (Международная организация труда) – её целью является предупреждение профессиональных заболеваний, уменьшение загрязнения среды и ликвидация других факторов, отрицательно сказывающихся на здоровье и благополучии работающих; 113 – ФАО (ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства) – специализированное учреждение ООН, созданное в 1945 г. с целью улучшения питания и повышения уровня жизни народов; – ИМО (Международная морская организация) – создана в 1948 г. для международного сотрудничества в области морского судоходства и охраны моря от загрязнения; – ВМО (Всемирная метеорологическая организация) – создана в 1947 г., действует в рамках глобальной системы мониторинга окружающей среды; – МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) – учреждено в 1957 г. Разрабатывает правила строительства и эксплуатации атомных электростанций, проводит экспертизу проектируемых и действующих АЭС и т.д.; – МЮО (Международная юридическая организация) – участвует в подготовке международно-правовых актов природоохранного характера. Программы и комиссии ООН: – ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) – специализированное учреждение ООН, созданное по рекомендации Стокгольмской конференции ООН 1972 г. по окружающей среде. Основная задача – координация усилий государств в борьбе с загрязнением и деградацией окружающей природной среды, с опустыниванием земель, потерей плодородия почв, ухудшением качества вод; – КУР (Комиссия ООН по устойчивому развитию) – создана в 1992 г. на конференции в Рио-де-Жанейро, участники 53 государства; – ИСАР (Международный центр оперативной связи и информации по проблемам экологии) – некоммерческая, неполитическая организация. Штаб-квартира в Вашингтоне; – Гринпис (зелёный мир) – международная неправительственная организация, созданная в 1971 г. Основная цель – добиться решения глобальных экологических проблем, в том числе путём привлечения к ним внимания общественности и властей; – ВХП (Всемирная хартия природы) – совокупность программных положений, принятых в 1982 г., отражающих основные принципы взаимоотношений человечества с окружающей средой и предлагающих меры по их осуществлению; 114 – Всемирный фонд дикой природы (WWF-International) – международная неправительственная организация, основная цель которой обеспечение охраны всех биологических ресурсов Земли в экосистемах; – МГП (Международная гидрологическая программа) – изучает водные ресурсы и гидрологические процессы на планете. В программе участвуют более130 стран. – МСОП (Международный союз охраны природы и природных ресурсов) – межправительственная научно-консультативная организация, созданная в 1948 г. по инициативе ЮНЕСКО. Основные цели деятельности – сохранение природных богатств и их рациональное использование; – ЮНИСЕФ (Чрезвычайный фонд помощи детям при ООН). Изучает влияние загрязнения окружающей среды на здоровье молодого поколения; – ВКП (Всемирная климатическая программа) – принята в 1979 г. Задачи: помогать народам в использовании имеющихся данных о климате при планировании и регулировании всех сторон человеческой деятельности; – ВСП (Всемирная служба погоды) – международная организация, целью которой является координация деятельности всех заинтересованных стран в области сбора и обмена метеорологической информации; – Конвенция о трансграничном загрязнении на большие расстояния. Реализация указанного документа направлена на выработку странами – участницами политики в области регулирования качества атмосферного воздуха, а также мер по борьбе с его загрязнением посредством применения экологически приемлемых малоотходных и безотходных технологий. Все это позволит установить контроль за выбросами диоксида серы, оксида азота, аммиака, летучих органических соединений; – Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением призвана регламентировать экспорт, импорт и транзит опасных отходов на территории России. К настоящему времени принят ряд поправок к Конвенции, согласно которым под запрет на ввоз опасных отходов попадают отходы, содержащие мышьяк, ртуть, свинец, асбест и другие вещества; 115 – Венская конвенция об охране озонового слоя и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В соответствии с данным документом в России происходит поэтапное сокращение производства озоноразрушающих веществ. Предполагается проведение широкомасштабной реконструкции ряда предприятий страны, направленной на перевод последних на производство озонобезопасных веществ, используемых в медицинской, химической и холодильной промышленности; – Рамочная конвенция ООН об изменении климата и Киотский протокол к Конвенции. В рамках данной Конвенции предусмотрено, что ведущие страны мира, ответственные за основное загрязнение природной среды, принимают на себя обязанность снизить выбросы тех веществ (в частности, диоксида углерода), которые способствуют изменению глобального климата. Модернизации экономики России может способствовать использование предусмотренных Киотским протоколом рыночных механизмов – торговли квотами на выбросы парниковых газов с переуступкой квот другим странам. Международные экологические организации: – РЕЦ (Региональный центр по окружающей среде для Центральной и Восточной Европы). Создан в 1990 г. Участниками являются 15 государств Центральной и Восточной Европы, США. Штаб-квартира в Будапеште. – Северный форум. Создан в 1991 г. Члены организации – 14 представителей от северных районов. Штаб-квартира находится на Аляске. – ЭСКОТО (Экономическая и социальная комиссия для Азии и Тихого океана). Создана в 1947 г. Включает в себя 59 государств. – Европейское агентство по окружающей среде – создано в 1990 г. при Европейском союзе. Штаб-квартира в Брюсселе. – МЭС (Международный экологический совет). Создан в 1992 г. Участвуют 11 государств СНГ. Вышеперечисленные международные организации и международные конвенции являются реальным отражением межгосударственного сотрудничества, которые можно назвать «инструментами» осуществления процесса глобальной экологизации мира. 116 Участие России в международном экологическом сотрудничестве. Международное сотрудничество России в области природопользования и охраны окружающей среды основывается на принципах и подходах, вытекающих из национальных задач страны. Охрана окружающей среды осуществляется на нескольких международных уровнях: с другими странами СНГ; со странами Балтии; с восточноевропейскими странами; с индустриально развитыми государствами; с развивающимися странами. Объекты охраны окружающей среды делятся: на находящиеся в пользовании всех государств (атмосфера, озоновый слой, Мировой океан); на используемые несколькими или многими государствами (Антарктида, Балтийское, Черное, Баренцево моря); на используемые двумя государствами (как правило, пограничные объекты – реки Дунай и Амур, мигрирующие животные). РФ явилась одним из инициаторов и стала участницей подписания исторических международных соглашений: Конвенции о защите Черного моря от загрязнения (1992), Конвенции о трансграничном воздействии промышленных аварий (1992), Конвенция о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения (1973). В настоящее время разрабатываются несколько соглашений между странами СНГ: об охране и использовании мигрирующих видов птиц и млекопитающих и мест их обитания; о редких, находящихся под угрозой исчезновения видах животных и растений. Активно развивается двустороннее сотрудничество России с США, Скандинавскими странами, Германией. На очередной сессии Российско-американской комиссии по экономическому и технологическому сотрудничеству подписано совместное заявление в области охраны окружающей природной среды. Правительство США выразило готовность оказать техническое содействие и поддержку конкретным российским природоохранным проектам – это сотрудничество по проблемам озера Байкал. Подписано соглашение между Правительством РФ и Правительством Финляндской Республики о реализации проектов 117 сотрудничества в области охраны окружающей среды по объектам, расположенным на территории Республики Карелия, Ленинградской, Мурманской, Новгородской, Псковской областей и г. СанктПетербурга. В перечень приоритетных проектов включены строительство водоочистных сооружений и завода по переработке сложных отходов; внедрение экологически безопасных процессов в деревообрабатывающей и машиностроительной промышленности. Основные направления сотрудничества с Норвегией связаны с исследованием проблем локального загрязнения окружающей среды комбинатом «Печенганикель», а также загрязнением Баренцева и Карского морей. В ходе сессии Российско-датской комиссии по охране окружающей среды намечена большая программа действий, определено для совместной реализации более 20 проектов. Развивается российско-германское сотрудничество, в частности, по решению экологических проблем в Тульской и Калининградской областях, в районе озера Байкал. Завершены работы по внедрению проекта ИРИС (создание системы радиологического мониторинга) в местах расположения объектов атомной энергетики. На Смоленской АЭС установлена и введена в действие аппаратура, налажен сбор информации о радиологической обстановке, ее обработка и обмен с Германией. Затем проект ИРИС будет введен на Курской и Ленинградской станциях. Продолжаются двусторонние контакты и сотрудничество с Нидерландами, Канадой, Великобританией и Китаем. Внутри России постоянно делаются какие-то усилия по регулированию охраны окружающей среды и интегрированию усилий России в международное сообщество. 118 Тесты к разделу 5 1. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) – это, прежде всего … норматив, ибо основная масса его показателей относится к здоровью человека. 1) санитарно-гигиенический; 2) биоиндикаторный; 3) флористический; 4) фаунистический. 2. Умышленное уничтожение леса путем поджога относится к … ответственности. 1) трудовой; 2) дисциплинарной; 3) материальной; 4) уголовной. 3. Земля, недра, леса, животный мир, атмосферный воздух, природнозаповедный фонд, континентальный шельф, а также окружающая среда в целом являются объектами: 1) государственного экологического контроля; 2) экологической сертификации; 3) экологической экспертизы; 4) экологического аудита. 4. Для регламентирования антропогенного загрязнения атмосферы при выбросе газообразных веществ из источника применяется такой экологический норматив, как: 1) предельно допустимый сброс (НДС); 2) предельно допустимый уровень (ПДУ); 3) предельно допустимый выброс (ПДВ); 4) предельно допустимая нагрузка (ПДН). 5. В основе международного сотрудничества в области охраны окружающей среды лежат общепризнанные принципы, одним из которых является: 1) от каждого по способности, каждому по потребностям; 2) недопустимость экологического благополучия одного государства за счет другого государства; 3) правильно и разрешено то, что полезно человеку; 4) экономический рост любым путем. 119 6. При осуществлении экологического контроля в качестве критериев оценки качества окружающей среды применяются экологические: 1) нормативы; 2) пределы выносливости; 3) факторы; 4) платежи и сборы. 7. Для поступления жидких загрязняющих веществ в водные экосистемы или водные объекты применяется такой экологический норматив, как: 1) предельно допустимый сброс (НДС); 2) предельно допустимый уровень (ПДУ); 3) предельно допустимый выброс (ПДВ); 4) предельно допустимая нагрузка (ПДН). 8. Основной международной неправительственной природоохранной организацией, стоящей во главе мирового природоохранного движения, является созданный(-ая) в 1948 г. по инициативе ЮНЕСКО: 1) Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП); 2) Международная комиссия ООН по окружающей среде и развитию (МКОРС); 3) Всемирная метеорологическая организация (ВМО); 4) Международный совет по охране птиц (СИПО). 9. Установление соответствия намечаемой хозяйственной или иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации проектируемого объекта, называется экологической(-им): 1) аудитом; 3) экспертизой; 2) сертификацией; 4) контролем. 10. Вид ответственности, который предусмотрен за несоблюдение стандартов и иных нормативов качества охраны окружающей среды, называется … ответственностью. 1) уголовной; 2) дисциплинарной; 3) административной; 4) материальной. 120 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Термины и понятия экологии Задание 1. Заполнить кроссворд, слова в котором являются терминами или понятиями. Номера слов в кроссворде соответствуют номерам контрольных вопросов. В тексте учебного пособия термины и понятия, вставляемые в кроссворд, выделены жирным курсивом. Слово, вставляемое в кроссворд, может быть существительным или прилагательным в именительном падеже в единственном или во множественном числе. Если термин или понятие является словосочетанием, в кроссворд вставляется выделенное слово. Задание 2. Дать определение каждому термину либо понятию, указанному в кроссворде. Пояснить, к какому разделу дисциплины «Экология» оно относится. Контрольные вопросы 1. Наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. 2. Область распространения живого вещества на Земле и само живое вещество. 3. Газовая оболочка Земли. 4. Водная оболочка Земли. 5. Твердая оболочка Земли, или земная кора. 6. Область с наибольшей концентрацией озона, защищающая все живое вещество Земли от ультрафиолетового излучения. 7. Часть биосферы, преобразованная человеком в техногенные объекты. 8. Сфера разума – высшая стадия развития биосферы. 9. Индивидуальное развитие организма с момента образования до завершения естественного жизненного цикла. 10. Изменение наследственных свойств организма при нарушении процесса передачи генетической информации. 11. Огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами. 12. Фонд, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. 13. Безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, связанных потоками вещества, энергии и информации. 121 14. Совокупность живых организмов, присутствующих в данной экосистеме. 15. Неживая составляющая экосистемы. 16. Экосистема на определенном участке земной поверхности. 17. Совокупность популяций, входящих в биогеоценоз. 18. Относительно однородное жизненное пространство, занятое одним биоценозом. 19. Крупная экосистема, включающая множество биогеоценозов. 20. Организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. 21. Организмы, не способные создавать собственное органическое вещество из неорганических компонентов. 22. Организмы, которые в зависимости от условий среды способны быть и автотрофами, и гетеротрофами. 23. Процесс преобразования естественных ландшафтов в искусственные под влиянием городской застройки. 24. Относительно однородная территория, на которой наблюдается закономерное повторение тождественных участков. 25. Совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого происходит обмен генетической информацией. 26. Место обитания популяции. 27. Совокупность генов, характеризующих данный вид организмов. 28. Тип взаимодействия, при котором организмы соперничают друг с другом, пытаясь лучше и быстрее достичь какой-либо цели. 29. Тип взаимодействия, при котором ни одна популяция не оказывает влияния на другую. 30. Межвидовые взаимодействия, при которых один вид использует других как среду жизни и как источник пищи. 31. Тип межвидовых отношений, сожительства, при котором в совместной среде организмы одного вида односторонне получают пользу от присутствия организмов другого вида. 32. Тесное сожительство двух и более видов, полезное для партнёров. 33. Взаимодействие растений путем введения во внешнюю среду биологически активных веществ. 34. Тип межвидовых отношений, когда один вид испытывает от другого угнетение роста и размножения. 122 35. Два вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу. 36. Перенос энергии пищи через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими. 37. Организмы в цепи питания, способные продуцировать органическое вещество из неорганического при помощи реакций фотосинтеза и хемосинтеза. 38. Организмы в цепи питания, питающиеся готовым органическим веществом, но не доводящие его разложение до простых минеральных соединений. 39. Организмы в цепи питания, перерабатывающие отходы жизнедеятельности других организмов в простые минеральные компоненты. 40. Процесс превращения солнечной энергии в химическую путем синтеза органических соединений из неорганических веществ. 41. Процесс преобразования бактериями химической энергии реакций окисления в энергию синтеза органических веществ. 42. Общее количество органического вещества, производимого популяцией или сообществом за единицу времени на единицу площади. 43. Графическое изображение структуры трофической цепи, показывающее соотношение между ее компонентами. 44. Способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменившихся условиях среды. 45. Способность экосистемы противостоять внешним воздействиям и сохранять свою структуру и функциональные особенности. 46. Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся способностью быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции. 47. Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся ее способностью сопротивляться нарушениям, оставаясь неизменной. 48. Последовательная необратимая смена биоценозов под действием природных и антропогенных факторов. 49. Любые условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. 50. Совокупность свойств неживой природы. 51. Совокупность природных метеорологических условий, присущих данной местности. 52. Факторы, представленные различными характеристиками почв. 123 53. Факторы, связанные с рельефом местности, высотой над уровнем моря и т.п. 54. Условия среды, характеризующие ее химический состав. 55. Совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других и на среду обитания. 56. Факторы, характеризующие влияние растений на другие живые организмы. 57. Факторы, характеризующие влияние животных на другие живые организмы. 58. Условия среды, характеризующие воздействие микроорганизмов на другие живые организмы. 59. Факторы, которые характеризуют воздействие жизнедеятельности человека на другие живые организмы. 60. Условие среды, которое может замедлять потенциальный рост и развитие как отдельного организма, так и экосистемы в целом. 61. Величина выносливости организма к данному фактору. 62. Наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность при изменении уровня экологических факторов. 63. Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу. 64. Совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного организма или вида. 65. Средства существования людей, которые они не создают, а находят в природе. 66. Совокупность космических, климатических, воздушных и водных ресурсов. 67. Средства существования людей, количество которых по мере их изъятия неуклонно уменьшается. 68. Ресурсы, темп расхода которых соответствует темпу их восстановления. 69. Ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование человеком. 70. Общественно-производственная деятельность человека с использованием различных видов природных ресурсов и природных условий. 124 71. Комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению. 72. Совокупность данных о качественном и количественном состоянии природных ресурсов и их эколого-социальноэкологическая оценка. 73. Внесение в среду нехарактерных для нее компонентов, а также превышение естественного уровня этих компонентов в среде. 74. Внесение в окружающую природную среду компонентов, оказывающих лишь механическое воздействие без изменения ее физикохимических свойств. 75. Введение в окружающую природную среду компонентов, вызывающих изменение ее химических свойств. 76. Синтетические поверхностно-активные вещества, употребляемые как моющие средства и эмульгаторы. 77. Вещества, используемые для уничтожения насекомых вредителей. 78. Вещества, применяемые для уничтожения сорняков. 79. Вещества, используемые для борьбы с сорняками, вредителями, болезнями сельскохозяйственных растений. 80. Галогеносодержащие высоколетучие вещества, разрушающие озоновый слой Земли. 81. Появление необычно большого количества микроорганизмов в экосистеме. 82. Изменение физических параметров окружающей среды. 83. Внесение в окружающую среду веществ, чуждых естественным биоценозам. 84. Изменение световых, шумовых, тепловых и других параметров окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия. 85. Воздействие на состав и структуру популяций живых организмов. 86. Повышение средней температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней углекислого газа и некоторых других веществ. 87. Видимые загрязнения воздуха, обусловленные присутствием в нем мельчайших частиц пыли, сажи, золы и т.д. 88. Непригодные для производства данной продукции компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещество и энергия, не использующиеся в данном производстве. 125 89. Совокупность параметров окружающей среды, удовлетворяющая экологической нише человека. 90. Значение показателей качества среды, не подвергавшейся антропогенным воздействиям. 91. Предельный уровень качества среды, при выходе за который начинаются необратимые изменения в экосистемах. 92. Система наблюдений за изменениями состояния окружающей среды и прогнозирование развития этих изменений. 93. Государственная система, являющаяся наиболее полным источником объективной информации об окружающей среде. 94. Полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. 95. Официальные документы, содержащие систематизированные сведения о животных и растениях мира, отдельных регионов или стран, состояние которых вызывает опасение за их будущее. 96. Особо охраняемое законом пространство (территория или акватория), которое полностью изъято из обычного хозяйственного использования с целью сохранения в естественном состоянии природного комплекса. 97. Природный комплекс, который предназначен для сохранения одного или нескольких видов животных или растений при ограниченном использовании других. 98. Противозаконное действие, основной составляющей которого является нанесение вреда природе. 99. Экологические …, не относящиеся к категории общественноопасных, их совершают работники предприятий при невыполнении природоохранных мероприятий. 100. Экологические …, которые посягают на экологическую безопасность, т.е. причиняют существенный вред ОС и здоровью населения. 101. К каким наказаниям относятся предупреждение, выговор, строгий выговор, понижение в должности и в окладе, увольнение с работы? 102. Ответственность за экологические правонарушения распространяется на организации, предприятия, должностные лица, отдельных граждан и устанавливается за невыполнение обязательств по проведению экологической экспертизы. 126 103. Ответственность предусмотрена за экологические преступления, касающиеся нарушения экологической безопасности общества и причинения вреда окружающей среде и здоровью человека. 104. Антропогенная деятельность, способная вызвать экологическую катастрофу. 105. Разрешение компетентного государственного органа на осуществление определенной природопользовательской или природоохранной деятельности. 106. Вид деятельности по выявлению, анализу и учету прямых, косвенных и иных последствий воздействия на окружающую среду планируемой хозяйственной и иной деятельности. 107. Установление соответствия документов, обосновывающих намечаемую хозяйственную и иную деятельность, экологическим требованиям, в целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду. 108. Проверка соблюдения предприятиями, организациями и гражданами экологических требований по охране ОС и обеспечению экологической безопасности общества. 109. Установление нормативов качества и нормативов допустимого воздействия на окружающую среду. 110. Наибольшая концентрация вредного вещества в среде (воздухе, воде, почве), которая при длительном действии на организм не оказывает отрицательного влияния на здоровье человека и его потомства. 111. Уровни допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду. 112. Нормативы, ограничивающие выбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в атмосферу. 113. Нормативы, ограничивающие сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в гидросферу. 114. Временно согласованные лимиты на выбросы. 115. Временно согласованные лимиты на сбросы. 116. Нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс мер, правил, требований, обязательных для выполнения. 117. Документ, в котором определены и закреплены организационные, технические, методические, терминологические сведения. 127 118. Проверка и документальное подтверждение соответствия технологических процессов, материалов, услуг необходимым требованиям. 119. Вневедомственная, независимая проверка и оценка документированной информации об объекте на предмет соответствия его хозяйственной деятельности определенным экологическим критериям. 120. Оценка воздействия загрязнения на окружающую среду, наносимая здоровью человека и окружающей среде. 121. Вред, причиненный природной среде, который отражается на качественном состоянии природы и на здоровье человека. 122. Убытки, причиняемые загрязнением окружающей среды и нарушающие физиологические, культурные, творческие и рекреационные условия жизни человека. 123. Система, реализующая принципы экономической ответственности за нарушение природоохранного законодательства. 124. Международная организация, созданная для поддержания и укрепления международного мира и безопасности, развития сотрудничества между государствами. 125. ООН по вопросам образования, науки и культуры. 126. ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства. 127. Всемирная организация здравоохранения, главной целью которой является забота о здоровье людей. 128. Всемирная метеорологическая организация — её функции связаны с глобальным мониторингом. 129. Международное агентство по атомной энергии. 130. Международный союз охраны природы и природных ресурсов. 131. Организация, основной целью которой является добиться решения глобальных экологических проблем, в том числе путём привлечения к ним внимания общественности и властей. 132. Международный экологический совет государств СНГ. 128 Пример заполнения кроссворда Вариант 0 22 С у 85 п г 17 о д к ц м е о с т а з с т е м а 80 3 б и и о о з с с 64 67 э к к о с и я о т б и о г е о ц е н м 93 19 и п о г 58 33 с м с ф ц р е о н ы е н о ф о 94 и н н с о е з к 46 е г р а б и о т 37 ф и т ч е с к и й и 82 з 24 е л т ц о и г д е н ы е н н ы й 129 ы д Интернет-тест Уровень 1 Блок 1 Тема 1. Предмет и задачи экологии как науки, методы экологических исследований 1. Основы математического моделирования в экологии были заложены …, которые разработали первые математические модели экологических систем. 1) Г.Одумом и Ю.Одумом; 2) А.Лоткой и В.Вольтеррой; 3) Ф.Клементсом и Ч.Элтоном; 4) Г.Гаузе и Т.Гильмановым. 2. Термин «экология» ввел в научное обращение в 1866 г.: 1) Ф.Клементс; 2) Э.Геккель; 3) А.Левенгук; 4) Ч.Элтон. 3. Начало биоценотическому направлению исследований в природе положил в конце 70-х гг. XIX века немецкий биолог: 1) Э.Геккель; 2) Э.Пианка; 3) Ф.Рамад; 4) К.Мебиус. 4. Наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают, называется: 1) экологией; 2) биогеографией; 3) биологией; 4) геоэкологией. 130 5. Система представлений, основанная на признании объективного существования единой системы, в которой все живые организмы планеты, включая человеческое общество с его техникой, технологиями, культурой, взаимодействуют между собой и окружающей средой, называется: 1) идеализмом; 2) биоцентризмом; 3) экоцентризмом; 4) материализмом. 6. Изучение механизмов антропогенных воздействий на природу является одной из основных задач … экологии. 1) теоретической; 2) социальной; 3) прикладной; 4) глобальной. Тема 2. Многообразие растительного и животного мира 1. Неизбежным последствием сокращения видового разнообразия сообщества является … экосистемы. 1) усложнение структуры; 2) повышение устойчивости; 3) стабилизация структуры; 4) снижение устойчивости. 2. Многообразие всего живого на Земле – от генов до экосистем – называется … биосферы. 1) биологическим разнообразием; 2) структурным разнообразием; 3) экологической структурой; 4) физическим разнообразием. 3. Нарушение среды обитания в результате прямого или косвенного воздействия человека приводит: 1) к оптимизации естественных местообитаний; 2) к сокращению биологического разнообразия; 3) к возникновению новых видов организмов; 4) к расширению экологических ниш. 131 Тема 3. Границы биосферы, ее структура и функции 1. Совокупность веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют, В.И.Вернадский относил к … веществу. 1) биокосному; 2) косному; 3) живому; 4) биогенному. 2. Вещество биосферы, которое создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов, В.И. Вернадский характеризовал как … вещество. 1) биогенное; 2) биокосное; 3) живое; 4) косное. 3. Понятие о «самостоятельной биосфере» как особой оболочке Земли впервые сформулировал: 1) Э.Зюсс; 2) А.Тенсли; 3) Ж.-Б.Ламарк; 4) В.Вернадский. 4. Нижняя граница биосферы, проходящая через литосферу, связана с таким жизненным фактором, как: 1) вода; 2) кислород; 3) температура; 4) свет. 5. Этап эволюции биосферы, на котором определяющим фактором развития становится разумная деятельность человека, называется: 1) ноосферой; 2) социосферой; 3) антропосферой; 4) техносферой. 132 Тема 4. Потоки энергии в биосфере 1. Пирамида биомасс отражает … на каждом трофическом уровне пищевой цепи. 1) величину потока энергии; 2) количество живого вещества; 3) число звеньев в цепи питания; 4) численность особей разных видов. 2. Энергия в экосистемы поступает: 1) от солнца в процессе фотосинтеза; 2) от растений при их размножении; 3) от воды в процессе круговорота; 4) от животных при гидролизе жиров. 3. Пирамида биомасс отражает … на каждом трофическом уровне пищевой цепи. 1) число звеньев в цепи питания; 2) количество живого вещества; 3) величину потока энергии; 4) численность особей разных видов. 4. Скорость возобновления биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав экосистемы, называется: 1) фитомассой биогеоценоза; 2) энергетическим потоком; 3) трофическим уровнем; 4) биологической продуктивностью. 5. Скорость накопления энергии в экосистеме в виде образованного органического вещества, оцениваемая величиной сухой биомассы либо энергии, производимых в единицу времени на единицу площади или объёма, называется … экосистемы. 1) стабильностю; 2) флуктуацией; 3) гомеостазом; 4) продуктивностью. 133 6. Экологическая пирамида Элтона, отражающая организмов на каждом трофическом уровне, пирамидой: 1) чисел; 2) продукции; 3) биомассы; 4) энергии. количество называется 7. Экологическая пирамида биомасс может быть перевернутой для экосистем: 1) степи; 2) луга; 3) поля; 4) океана. Тема 5. Аутэкология (экология особей) 1. В связи с особенностями водной среды для её обитателей характерны: 1) исчезновение пигментов, роющие конечности; 2) редукция органов пищеварения, паразитизм; 3) обтекаемая форма тела, развитие эхолокации; 4) малая толщина тела, появление легочного дыхания. 2. Для наземно-воздушной среды характерно: 1) система коммуникаций в сообществе; 2) жизненных форм организмов; 3) способов потребления солнечной энергии; 4) потомков у организмов. 3. Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счет: 1) биомассы фито- и зоопланктона; 2) фосфорных и азотных удобрений; 3) обильного полива и внесения пестицидов; 4) отмирающих растений и опадающей листвы. 134 4. Самой сложной по экологическим условиям обитания считается … среда обитания. 1) организменная; 2) почвенная; 3) наземно-воздушная; 4) водная. 5. Среда жизни, которая занимает промежуточное положение между атмосферой и гидросферой и представляет собой рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в процессе выветривания, деятельности живых организмов, разложения органических остатков перемешивания полученных веществ, называется: 1) организменной; 2) наземной; 3) водной; 4) почвенной. Тема 6. Экологические факторы среды и их классификация 1. Антропогенные факторы можно разделить на такие группы, как факторы: 1) прямого и косвенного воздействия; 2) фитогенных и зоогенных влияний; 3) трофических и топических отношений; 4) регулярной и нерегулярной периодичности. 2. Такие экологические факторы, как свет, влага, давление, температура, движение воздуха, называются: 1) климатическими; 2) почвенными; 3) химическими; 4) орографическими. 135 3. Совокупность физических и химических свойств почв, способных оказывать влияние на живые организмы, называется … факторами. 1) эдафическими; 2) антропогенными; 3) микробогенными; 4) климатическими. 4. К природным абиотическим факторам относится: 1) симбиоз; 2) интродукция; 3) пожар; 4) рекультивация. 5. Биотические факторы по происхождению делятся: 1) на климатические, почвенные, орографические; 2) на фитогенные, зоогенные, микробогенные; 3) на периодические, циклические, ритмические; 4) на химические, физические, космические. Тема 7. Лимитирующий фактор. Закон минимума Либиха и закон толерантности Шелфорда 1. Закон, согласно которому лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величина: 1) минимума Либиха; 2) толерантности Шелфорда; 3) экологии Коммонера; 4) ноосферы Вернадского. 2. Закон, согласно которому между живыми организмами и окружающей их средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие их диалектическое единство, называется законом единства: 1) «организм – факторы»; 2) «популяция – среда»; 3) «популяция – факторы»; 4) «организм – среда». 136 3. Функциональное место вида в экосистеме, определяемое его биотическим потенциалом и совокупностью факторов внешней среды, к которым он приспособлен, называется экологическим (-ой): 1) спектром; 2) группой; 3) нишей; 4) нормой. 4. Ю.Одум дополнил закон толерантности положениями, одно из которых гласит, что организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно: 1) крупнее по размерам; 2) наиболее распространены; 3) менее продуктивны; 4) наименее адаптированы. 5. Сочетание условий среды, наиболее благоприятное для жизни и размножения данного организма, называется его: 1) оптимумом; 2) континуумом; 3) социумом; 4) пессимумом. Тема 8. Биотоп. Экологические функции почв 1. Биотическое взаимодействие «ресурс – эксплуататор», которое реализуется как способ добывания пищи и питания животных, основанный на ловле, убивании и съедании добычи, называется: 1) конкуренцией; 2) протокооперацией; 3) хищничеством; 4) аменсализмом. 137 2. Биотическое взаимодействие бобовых растений бактерий из рода Rhizobium, живущих в клубеньках на их корнях, является примером: 1) нахлебничества; 2) симбиоза; 3) квартиранства; 4) сотрапезничества. 3. Эрозия почв приводит к снижению её: 1) загрязнения; 2) засоления; 3) разрушения; 4) плодородия. 4. Биотическое взаимодействие двух видов в сообществе, возникающее при использовании одних и тех же ресурсов окружающей среды при недостатке последних, называется: 1) комменсализмом; 2) аллелопатией; 3) конкуренцией; 4) аменсализмом. 5. Односторонний антибиоз, основанный на химическом угнетении потенциальных конкурентов, называется: 1) мутуализмом; 2) нейтрализмом; 3) аменсализмом; 4) паразитизмом. Тема 9. Особо охраняемые природные территории (заповедники, заказники, национальные парки) 1. Территории государственных природных заповедников и национальных парков относятся к особо охраняемым природным территориям … значения. 1) местного; 2) федерального; 3) регионального; 4) международного. 138 2. Осуществление демонстрационных проектов, образовательных программ в области охраны окружающей среды, научных исследований и мониторинга на местном, региональном и глобальном уровнях – одна из функций: 1) природного резервата; 2) биосферного заповедника; 3) национального парка; 4) дендрологического парка. 3. Строго охраняемые, наиболее характерные эталонные участки биосферы в различных географических зонах Земли называются: 1) географическими заповедниками; 2) биосферными заповедниками; 3) природными национальными парками; 4) зональными заповедниками. 4. Служить эталоном природы, быть местом познания хода естественных, не нарушенных человеком процессов, свойственных ландшафтам определенного географического региона, – основное назначение: 1) национальных парков; 2) заповедников; 3) памятников природы; 4) ботанических садов. Тема 10. Демоэкология (экология популяций) 1. Соотношение мужских и женских особей отражает … структуру популяции. 1) генетическую; 2) физиологическую; 3) половую; 4) экологическую. 2. Деление всей совокупности особей в популяции на группы по какому-либо принципу называется … популяции. 1) плотностью; 2) фенотипом; 3) структурой; 4) биопотенциалом. 139 3. Совокупность особей одного вида, занимающих небольшой однородный участок среды, обозначается как … популяция. 1) экологическая; 2) географическая; 3) континентальная; 4) элементарная. Тема 11. Синэкология (экология сообществ) 1. Совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп, является … компонентом экосистемы. 1) эдафическим; 2) географическим; 3) абиотическим; 4) биотическим. 2. Географическое распределение на земной поверхности основных наземных экосистем зависит от таких абиотических факторов, как: 1) атмосферное давление и ветер; 2) температура и количество осадков; 3) концентрация кислорода и азота в атмосфере; 4) физические и химические свойства почвы. 3. Экосистемы, измененные человеком в сельскохозяйственного производства, называются: 1) урбоэкосистемами; 2) социосистемами; 3) агроэкосистемами; 4) культурными ландшафтами. процессе 4. Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой: 1) популяцию; 2) геосферу; 3) сообщество; 4) экосистему. 140 5. Относительно однородное по факторам среды пространство, занятое сообществом, является … компонентом экосистемы. 1) биотическим; 2) фитоценотическим; 3) антропическим; 4) абиотическим. Тема 12. Пищевые цепи и сети 1. В трофической структуре сообществ выделяют виды живых существ, которые неспособны синтезировать органические вещества из неорганических, а потребляют их в готовом виде, питаясь телами автотрофных организмов – растений. Такие виды называются: 1) продуцентами; 2) редуцентами; 3) консументами 2-го порядка; 4) консументами 1-го порядка. 2. В экосистемах существуют микроорганизмы и грибы, которые потребляют отходы деятельности живых организмов, а также тела умерших организмов, при этом они разлагают сложные высокомолекулярные вещества до простейших минеральных соединений и углекислого газа, такие организмы называются: 1) редуцентами; 2) консументами 1-го порядка; 3) консументами 2-го порядка; 4) продуцентами. 3. Виды животных, специализирующиеся на растительной пище (например, тли, зайцеобразные, копытные), всегда занимают … трофический уровень. 1) третий; 2) четвертый; 3) первый; 4) второй. 141 4. В экосистемах продуценты занимают … трофический уровень. 1) первый; 2) третий; 3) четвертый; 4) второй. 5. Пастбищная цепь питания начинается: 1) с отмерших животных; 2) с мелких насекомых; 3) с крупных птиц; 4) с зеленых растений. Тема 13. Развитие экосистемы 1. Антропогенным фактором, вызывающим возникновение вторичных сукцессий, является: 1) сильное землетрясение; 2) сход ледника; 3) вырубка леса; 4) извержение вулкана. 2. Вторичные сукцессии могут возникать: 1) на скалах; 2) на пашнях; 3) на песках; 4) на камнях. 3. Заключительная фаза биоценотической сукцессии, находящаяся в наиболее полном единстве с биотопом данной местности, то есть финальная стадия развития биогеоценозов для данных условий существования, – это: 1) флуктуация; 2) чапараль; 3) климакс; 4) консорция. 142 4. Первичная сукцессия развивается: 1) на топких болотах; 2) на сыпучих песках; 3) на заброшенных полях; 4) на затопленных лугах. 5. В климатических условиях умеренных широт России последней, климаксной стадией развития северных лесных экосистем является: 1) осинник; 2) ивняк; 3) ельник; 4) березняк. 6. Восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной территории, которое начинается в том случае, если в сложившемся биоценозе нарушены установившиеся взаимосвязи организмов в результате пожара, вырубки, вспашки и т.п., называется: 1) стадией климакса; 2) первичной сукцессией; 3) вторичной сукцессией; 4) стадией эвтрофикации. Тема 14. Экология человека 1. В условиях городской среды по сравнению с сельской местностью в состоянии здоровья людей чаще отмечается: 1) аллергизация населения; 2) миграция населения; 3) увеличение продолжительности жизни; 4) снижение онкологических заболеваний. 2. Образ жизни современного человека – жизнь в городах, автоматизация труда и развитие средств коммуникации – привели к «болезни цивилизации», известной как: 1) адинамия; 2) гиперактивность; 3) акклиматизация; 4) гиподинамия. 143 3. Максимальный вклад в здоровье человека вносят факторы, составляющие: 1) генетику человека; 2) образ жизни; 3) уровень здравоохранения; 4) природную среду. Тема 15. Возможность перенаселения. Демографический переход и его причины 1. Снижение общей и детской смертности и увеличение продолжительности жизни при сохранении темпов рождаемости в развивающихся странах – основные факторы, вызвавшие в середине ХХ века: 1) депопуляцию населения Европы; 2) экономический кризис; 3) демографический переход; 4) «демографический взрыв». 2. Вторая половина ХХ века и начало ХХI века характеризуются процессом урбанизации и … в масштабах планеты. 1) быстрым темпом роста сельского населения; 2) ускоряющимся темпом роста городского населения; 3) высокой смертностью населения от эпидемий; 4) оттоком городского населения в сельскую местность. 3. Суть демографического перехода, характерного для современного населения высокоразвитых стран, состоит: 1) в снижении младенческой и детской смертности за счет достижений медицины; 2) в увеличении продолжительности жизни в постредуктивном периоде; 3) в поддержании стабильной численности населения за счет высокой рождаемости и высокой смертности; 4) в поддержании стабильной численности населения за счет низкой рождаемости и низкой смертности. 144 4. Наступление массового голода в середине XX века было предотвращено с помощью комплекса мер, получивших название: 1) «культурная революция»; 2) «зеленая революция»; 3) «научно-технический прогресс»; 4) «демографический переход». Тема 16. Возобновимые и невозобновимые природные ресурсы 1. Развитие человеческого общества и изменение отношений в системе «человек-природа» тесным образом связаны с использованием: 1) доступных источников энергии; 2) ресурсов животного мира; 3) ресурсов пространства и времени; 4) природных условий. 2. Суть принципа экологизации производства внедрении … технологий. 1) малоотходных и ресурсосберегающих; 2) материалоемких и многоотходных; 3) трудоемких и многоступенчатых; 4) ресурсоемких и энергоемких. заключается во 3. Основой развития палеолитической техники служило такое минеральное сырье, как: 1) медь; 2) кремень; 3) бронза; 4) железо. Тема 17. Пищевые ресурсы 1. Переход численности населения от «примитивной» (высокая рождаемость и высокая смертность) стабильности к «современной» (низкая смертность и низкая рождаемость) называется: 1) демографическим переходом; 2) социальным переходом; 145 3) промышленной революцией; 4) простым воспроизведением. 2. Решение продовольственной проблемы, связанной с быстрым ростом численности населения в развивающихся странах, возможно путем: 1) отказа от использования пестицидов и минеральных удобрений; 2) ограничения на потребление продуктов сельскохозяйственного производства; 3) увеличения закупок продовольственных товаров в других странах; 4) выращивания новых высокоурожайных сортов зерновых культур в самих странах. 3. Резкое увеличение темпов роста численности населения планеты в ХХ веке характеризуется как: 1) «количественная экспансия»; 2) «демографический взрыв»; 3) «демографическая стратегия»; 4) «социальный прогресс». Тема 18. Водные ресурсы 1. Пресные воды планеты составляют около … от общего объема гидросферы. 1) 0,2 %; 2) 2 %; 3) 20 %; 4) 0,02 %. 2. Минерализация органических загрязнителей при помощи аэробных биохимических процессов является основой метода … очистки сточных вод. 1) химической; 2) биологической; 3) физической; 4) сорбционной. 146 3. Основной объем водоснабжения в мире обеспечивается за счет … вод. 1) подземных; 2) речных; 3) озерных; 4) ледниковых. 4. Из общих запасов пресной воды планеты человечество использует: 1) 3 %; 2) 30 %; 3) 100 %; 4) 0,003 %. Тема 19. Минеральные ресурсы 1. Комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению называется … природопользованием. 1) альтернативным; 2) неистощительным; 3) рациональным; 4) территориальным. 2. По степени технической и экономической доступности и форме использования обществом выделяют … природные ресурсы. 1) реальные и потенциальные; 2) исчерпаемые и неисчерпаемые; 3) возобновимые и невозобновимые; 4) заменимые и незаменимые. 3. Природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных благ, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышению качества жизни, называются: 1) материальными объектами; 2) материальными благами; 3) природными ресурсами; 4) природными условиями. 147 4. Принятие наиболее целесообразных решений в использовании природных ресурсов и природных систем на основе одновременного экологического и экономического подхода предусматривается принципом: 1) обманчивого благополучия; 2) системой дополнительности; 3) оптимизации природопользования; 4) неполноты информации. Тема 20. Энергетические ресурсы 1. Доля использования ядерного топлива как источника энергии в мире составляет: 1) 6,3 %; 2) 25 %; 3) 8,7 %; 4) 34,5 %. 2. Разнообразные виды природных ресурсов, используемых на современном этапе развития науки и техники для производства энергии, называются … ресурсами. 1) непроизводственными; 2) ископаемыми; 3) энергетическими; 4) горючими. 3. Каменный и бурый угли как энергоресурсы относятся: 1) к альтернативным; 2) к нетрадиционным; 3) к незаменимым; 4) к традиционным. 4. В XXI веке главным направлением в решении энергетической проблемы является: 1) развитие гелиоэнергетики; 2) энергосбережение; 3) развитие ветроэнергетики; 4) отказ от электроэнергии. 148 5. Возобновляемым источником энергии, относительный вклад которого в общее мировое использование энергии составляет не более 2 %, является: 1) энергия воды; 2) биоэнергия; 3) энергия ветра; 4) гелиоэнергетика. 6. Среди возобновимых энергоресурсов техносферы наибольший вклад в производство энергии вносит: 1) гидроэнергия; 2) энергия ветра; 3) энергия приливов; 4) гелиоэнергия. 7. Энергетическая проблема современности связана с постоянным ростом спроса на энергию, неравномерным распределением и исчерпаемостью таких традиционных источников энергии, как: 1) энергия Солнца и Земли; 2) вода и ветер; 3) топливная древесина и торф; 4) уголь, нефть и газ. Тема 21. Особенности, виды, источники загрязнения воды 1. Загрязнение гидросферы нефтепродуктами может быть вызвано: 1) авариями на дорогах; 2) строительством городов; 3) лесными пожарами; 4) авариями на танкерах. 2. Одним из факторов загрязнения водоемов вследствие нерационального ведения сельского хозяйства является вымывание из почв: 1) формальдегидов; 2) карбонатов; 3) ядохимикатов; 4) диоксинов. 149 3. Бытовые сточные воды, являющиеся источником загрязнения гидросферы, в значительном количестве включают в себя такие загрязняющие вещества, как: 1) радиоактивные вещества; 2) моющие средства; 3) кислоты и щелочи; 4) нефть и нефтепродукты. 4. Тепловое загрязнение гидросферы может привести: 1) к радиационному заражению; 2) к развитию фитопланктона; 3) к перенасыщению кислородом; 4) к акустическому воздействию. 5. К источникам загрязнения гидросферы относятся: 1) канализационные стоки; 2) подземные воды; 3) водные растения; 4) климатические факторы. 6. Захоронение отходов в океанах и морях называется: 1) мониторингом; 2) рециклингом; 3) крекингом; 4) дампингом. Тема 22. Экономические и организационные методы уменьшения нежелательных последствий человеческой деятельности 1. В настоящее время существуют две такие основные концепции оценки ресурсов, как: 1) прямая и обратная; 2) затратная и рентная; 3) частная и общая; 4) учетная и стимулирующая. 2. Платежи за пользование землей взимаются в виде: 1) лесных податей; 2) страховых выплат; 150 3) платы за водопользование; 4) арендной платы. 3. Каждый природный ресурс обладает определенной ценностью для человека, которая отражается суммой … оценок. 1) социальной и культурной; 2) экономической и внеэкономической; 3) моральной и психологической; 4) бытовой и социологической. 4. Экономическая оценка предотвращенного экономического ущерба может определяться по таким видам ресурсов, как: 1) энергия ветра; 2) солнечное излучение; 3) атмосферный воздух; 4) геотермальная энергия. Тема 23. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) 1. Презумпция потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности; комплексная оценка воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности и его последствий – это принципы: 1) лицензирования природопользования; 2) экологической экспертизы; 3) рационального природопользования; 4) экологического мировоззрения. 2. При экологическом контроле существует процедура учета экологических требований законодательства Российской Федерации при подготовке и принятии решений о социальноэкономическом развитии общества, которая называется: 1) системой особо охраняемых территорий (ООПТ); 2) организацией санитарно-защитных зон предприятий; 3) оценкой воздействия на окружающую среду (ОВОС); 4) ратификацией международных конвенций и программ. 151 3. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) является стадией экологической: 1) паспортизации; 2) экспертизы; 3) сертификации; 4) аттестации. 4. Правовой основой экологической экспертизы является (-ются): 1) принципы международного экологического сотрудничества; 2) законодательство Российской Федерации и ее субъектов; 3) кадастры природных ресурсов; 4) государственная экологическая политика. 5. Объектами экологической экспертизы являются: 1) проекты строительства хозяйственных сооружений; 2) законодательные органы государственной власти; 3) международные природоохранные организации; 4) специализированные правительственные учреждения. Тема 24. Нормирование допустимого воздействия на окружающую среду и человека 1. К системе экологических нормативов и стандартов относятся нормативы: 1) экологического благополучия; 2) санитарных и защитных зон; 3) экономического ущерба; 4) оборотного водоснабжения. 2. При установлении нормативов предельно допустимых воздействий на окружающую среду учитывается её: 1) загрязнение; 2) самоочищение; 3) устойчивость; 4) продуктивность. 3. К нормативам качества окружающей среды относятся нормативы … показателей состояния среды. 1) химических, физических, биологических; 2) зоологических, ботанических, микологических; 152 3) краткосрочных, среднесрочных, долгосрочных; 4) локальных, национальных, региональных. 4. Цель разработки нормативов предельно-допустимых воздействий (ПДК, ПДУ) – это определение показателей качества окружающей среды применительно: 1) к биоразнообразию животных; 2) к устойчивости растений; 3) к здоровью человека; 4) к продуктивности экосистем. 5. Нормативы качества окружающей среды в России основаны в основном на … показателях. 1) природопользовательских; 2) санитарно-гигиенических; 3) социально-экономических; 4) административно-хозяйственных. Блок 2 Модуль 1. Загрязнение окружающей среды как результат интенсификации производства продуктов потребления 1. Установите соответствие между источником загрязнения и видом антропогенного воздействия на окружающую среду: 1) тепловые электростанции 2) цветная металлургия 3) генная инженерия физическое биологическое химическое природное 2. Исходя из возможного использования отходы могут быть: 1) прямыми; 2) безвозвратными; 3) возвратными; 4) косвенными. 153 3. Установите соответствие загрязнений. между 1) химическая промышленность 2) сельское хозяйство 3) военная промышленность источниками и видами радионуклиды бытовые отходы тяжелые металлы ядохимикаты 4. Как компонент биосферы почва выполняет такие важные функции, как (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) обеспечение существования жизни на Земле; 2) обеспечение взаимодействия малого и большого круговоротов; 3) образование минералов и горных пород; 4) определение светового режима Земли. 5. При сжигании промышленных и бытовых отходов образуются (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) кислоты; 2) фураны; 3) диоксины; 4) щелочи. 6. Электромагнитные поля являются одним из факторов, вызывающих (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) появление злокачественных новообразований; 2) нарушение состояния сердечно-сосудистой системы; 3) болезни органов дыхания и пищеварения; 4) утомляемость, психические расстройства. 7. Установите соответствие между геосферными оболочками планеты и их основными загрязнителями. 1) атмосфера 2) гидросфера 3) литосфера минеральные удобрения воздушные массы патогенные бактерии хлорфторуглеводороды 154 8. Значение почвы в биосфере и жизни общества определяется тем, что она представляет собой (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) место для размещения отходов производства; 2) сложное органоминеральное образование; 3) основной источник продовольствия; 4) основу наземных экосистем. 9. К твердым бытовым отходам относятся (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) пластмассы; 2) стекло; 3) диоксины; 4) кислоты. 10. Радиационная обстановка на территории России в значительной мере определяется загрязнением территорий вследствие аварий: 1) на ПО «Маяк»; 2) на Красноярской ГЭС; 3) на Чернобыльской АЭС; 4) на АО «Ростовуголь». 11. Установите соответствие загрязняющими агентами. между 1) механическое 2) физическое 3) биотическое видами загрязнения и шум экскременты пестициды мусор 12. Самоочищение атмосферы от загрязняющих веществ происходит при (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) вымывании аэрозолей осадками; 2) осаждении частиц под влиянием гравитации; 3) использовании пылеулавливающего оборудования; 4) трансграничном переносе загрязняющих веществ. 155 13. Параметрическими загрязнителями являются (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) минеральные удобрения; 2) электромагнитные поля; 3) радиационные излучения; 4) отходы металлургии. 14. Установите соответствие между биосферы и их характеристикой. масштабами загрязнения 1) локальное характерно для городов, крупных промышленных и транспортных предприятий 2) региональное связано с отклонениями физических параметров окружающей среды от нормы 3) глобальное охватывает значительные территории и акватории как результат влияния крупных промышленных районов распространяется на большие расстояния, вплоть до общепланетарного влияния 15. Экологическая защита почв от прогрессирующей деградации включает мероприятия по борьбе с (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) засолением; 2) эрозией; 3) сукцессией; 4) эвтрофикацией. 16. Почвенный покров в биосфере сформировался из верхних наружных уровней горных пород, преобразованных (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) вулканической деятельностью; 2) приливным воздействием океана; 3) влиянием климатических факторов; 4) деятельностью живых организмов. 156 17. К важнейшим проблемам, связанным с захоронением ТБО, относятся (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) загрязнение грунтовых вод; 2) накопление нитратов; 3) образование метана; 4) засоление почв. 18. Атмосферный воздух выполняет такие экологические функции, как (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) определение светового режима Земли; 2) формирование «кислотных дождей»; 3) разрушение озонового слоя; 4) регуляция теплового режима Земли. 19. При классификации отходов по их происхождению различают отходы … и … (укажите не менее двух вариантов ответа). 1) производства; 2) ресурсов; 3) материалов; 4) потребления. 20. Негативное воздействие электромагнитных полей на человека проявляется в нарушении функционирования (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) потовых желез; 2) выделительной системы; 3) головного мозга; 4) эндокринной системы. Модуль 2. Организационно-правовые меры обеспечения устойчивого развития (экологическая политика) 1. Согласно экологическому законодательству Российской Федерации, особой охране не подлежат такие объекты, как: 1) лечебно-оздоровительные местности; 2) государственные природные заповедники; 3) национальные парки; 4) промышленные предприятия. 157 2. За экологические правонарушения не предусмотрен такой вид ответственности, как: 1) моральная; 2) уголовная; 3) дисциплинарная; 4) административная. 3. Локальный мониторинг в промышленных городах осуществляется с помощью … и … постов (укажите не менее двух вариантов ответа). 1) подфакельных; 2) санитарных; 3) стационарных; 4) космических. 4. Источниками экологического права не является (-ются) … Российской Федерации. 1) Указы Президента; 2) законодательные акты; 3) Налоговый кодекс; 4) Конституция. 5. Объектами регионального мониторинга являются (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) отдельные промышленные предприятия; 2) животный и растительный мир биосферы; 3) крупные природно-территориальные комплексы; 4) географические системы (геосистемы). 6. В экологическом законодательстве Российской Федерации не существует … кодекса. 1) Земельного; 2) Лесного; 3) Степного; 4) Водного. 158 7. Для наблюдения за состоянием природной среды, оценки и прогноза возможных изменений её состояния в системе мониторинга выделяют подсистемы наблюдения за … и … частями (укажите не менее двух вариантов ответа). 1) абиотической; 2) энергетической; 3) биотической; 4) информационной. 8. Конституцией Российской Федерации не предусмотрены экологические права: 1) на возмещение ущерба, причиненного экологическим правонарушением; 2) на свободное посещение заповедников; 3) на благоприятную окружающую среду; 4) на достоверную информацию о состоянии окружающей среды. 9. Для оценки состояния природной среды и прогноза возможных изменений выделяют две подсистемы наблюдений: … и … мониторинг. 1) химический; 2) геофизический; 3) космический; 4) биологический. 10. Задачами глобального мониторинга являются (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) наблюдение за изменением содержания мутагенов в различных средах; 2) слежение за мировыми процессами и явлениями в биосфере; 3) составление прогноза возможных изменений на Земле; 4) непрерывная регистрация концентраций загрязняющих веществ в воздухе. 11. Основными процедурами системы экологического мониторинга являются (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) анализ и прогноз состояния природной среды; 2) наблюдение за природной средой; 3) экологический аудит промышленных предприятий; 4) экологическое нормирование качества природной среды. 159 Блок 3 Кейс-задания по дисциплине 1. Одним из самых знаковых и опасных действий человечества в деле разрушения окружающей среды в последние десятилетия считается выброс нефти или нефтепродуктов в водные объекты (например, в результате аварии танкера или нефтепровода). По подсчетам Национального исследовательского совета США (National Research Council), ежегодно в воду попадает почти 1,5 млн м3 нефти и нефтепродуктов. Так, в 1979 г. в Карибском море столкнулись два танкера: Atlantic Empress и Aegean Captain. В результате аварии в море попало почти 290 тыс. т нефти. Один из танкеров затонул. Крупнейшими авариями такого рода стала авария в Нигерии, когда в Атлантический океан вылилось более 14,3 тыс. т нефти (1998), и авария в заливе Гуанабара (Бразилия, 2000 г.), результатом которой стал выброс 1,3 тыс. т нефти. При разливе 1 тыс. т нефти нефтяное пятно покрывает площадь в 20 км2, а 1 кг нефти закрывает доступ кислорода к 40 м3 морской воды. 1а. В морских экосистемах разлив нефти может вызвать: 1) массовое размножение патогенных микроорганизмов; 2) увеличение численности морских животных; 3) гибель морских обитателей; 4) вспышку роста морских водорослей. 1б. Природными процессами, способствующими ликвидации разливов нефти, являются (укажите не менее двух вариантов ответов): 1) естественное окисление и разложение нефти под влиянием температуры воздуха, воды и света; 2) ликвидация разливов нефти возможна только с применением технологий пирогенного разложения (сжигание); 3) растворение в воде и испарение компонентов нефти с низким молекулярным весом; 4) использование и переработка нефти водными организмами (растениями и животными). 160 1в. Определите площадь нефтяного пятна (в км2), если в результате аварии танкера из пробоины в морской залив вытекло 40 тыс. т нефти (введите ответ с точностью до целых). 2. По мере исторического развития организмы начали заселять наземно-воздушную среду. В результате появились наземные растения и животные, которые эволюционировали, адаптируясь к новым условиям существования. Для наземно-воздушной среды характерны низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые амплитуда до 100 °С), высокая подвижность атмосферы, хорошая обеспеченность кислородом. 2а. Лимитирующим фактором наземно-воздушной среды является: 1) температура; 2) кислород; 3) плотность; 4) освещенность. 2б. Пойкилотермными являются: 1) заяц; 2) змея; 3) медведь; 4) бабочка. обитателями наземно-воздушной среды 2в. Семенам финиковой пальмы для начала развития нужно прогревание почвы до +30 °С. Рассчитайте сумму эффективных температур, если семена были высеяны в июле и температура окружающей среды составляла в среднем +35 °С. Сумму эффективных температур рассчитывают по формуле: Х = (Т – С)∙t, где Х – сумма эффективных температур; Т – температура окружающей среды; С – температура порога развития; t – число часов или дней с температурой, превышающей порог развития. Ответ запишите в виде целого числа. 161 3. На заводе по производству глинозема в окрестностях венгерского г. Айка произошел взрыв, не выдержала дамба, защищавшая окрестности от тысяч тонн химических отходов – красного шлама. В результате этой техногенной катастрофы погибло 10 человек и как минимум 150 получили ранения. 3а. Химическая авария в Венгрии, в результате которой ядовитыми отходами алюминиевого производства было частично затоплено несколько населенных пунктов, является примером: 1) техногенной катастрофы; 2) стихийных бедствий; 3) природных катаклизмов; 4) террористического акта. 3б. Основную опасность для окружающей среды составляют такие компоненты красного шлама, как (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) оксиды углерода; 2) пластмассы; 3) тяжелые металлы; 4) щелочь. 3в. Шлам, попавший в окружающую среду в результате аварии, содержал 110 мг/кг мышьяка, которого было выброшено около 55 т. Вычислите концентрацию хрома в шламе, если его было в 6 раз больше. Ответ введите в виде целого числа. 4. В процессе жизнедеятельности организмов на суше поверхностные слои литосферы постепенно преобразовались в почву, в своеобразное, по выражению В.И.Вернадского, «биокосное тело планеты» – вещество, возникающее в результате совместной деятельности живых организмов и среды их обитания. Биокосные тела – это переработанные благодаря жизнедеятельности растительных и животных организмов природные минеральные соединения. Почву стали заселять как водные, так и наземные организмы, создавая комплекс её обитателей. Для почвенной среды характерны небольшие колебания температуры, плотное сложение, наличие в порах свободной воды и воздуха, малое содержание кислорода. 162 4а. Свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на её обитателей, объединяют названием … факторы среды. 1) тератогенные; 2) антропогенные; 3) биотические; 4) эдафические. 4б. Эвтрофными растениями являются: 1) дуб черешчатый; 2) сосна обыкновенная; 3) хвощ полевой; 4) сныть обыкновенная. 4в. На 1 м2 почвенного слоя приходится около миллиона коловраток и тихоходок, в десять раз меньше нематод, в сто раз меньше клещей и коллембол и в тысячу раз меньше энхитреилд. Определите плотность коллембол на 1 дм2 почвенного слоя. Ответ запишите в виде целого числа. 5. В 70-х годах XX века в реках Скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени упала на землю. Вскоре подобные явления стали замечать в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30 %, а местами 50 % лесов. Так, гибнут хвойные леса Баварии, повреждены леса Австрии, Швеции, Финляндии, Норвегии и др. В настоящее время на Земле насчитывают тысячи озер, в значительной мере лишившихся своих обитателей. Все эти явления отмечаются вдали от городов и населенных пунктов. 5а. Причиной исчезновения рыбы в реках и озерах Скандинавских стран является (-ются): 1) озоновые дыры; 2) кислотные осадки; 3) парниковый эффект; 4) фотохимический смог. 163 5б. Появление в настоящее время тысяч мертвых озер обусловлено (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) засолением пресноводных экосистем, что приводит к гибели планктона, лягушек, рыбы; 2) закислением пресноводных озер под воздействием кислотных дождей, что приводит к деградации биоценоза; 3) увеличением количества хищников, питающихся рыбой, что приводит к гибели популяций в водоемах; 4) избытком кислоты, попавшей в озера с кислотными осадками, приводящей к гибели икры и молоди рыбы и нарушению воспроизводства популяции. 5в. В нейтральной воде концентрация Н+ составляет 10-7 моль/дм3, что соответствует рН = … Ответ запишите целым числом. 6. На Земле живые организмы освоили четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (живые организмы). По современным представлениям, первой средой жизни была вода, в которой возникла жизнь. В водной среде амплитуда значений температуры невелика – не превышает 50 ˚С, тогда как в наземно-воздушной среде – до 100 ˚С. Водной среде присуща высокая плотность, давление воды возрастает с глубиной примерно в среднем на 105 Па (1 атм) на каждые 10 м, содержание кислорода 1 % от объема. Свет в чистых водах проникает до глубины 50…60 м, в сильно загрязненных – на несколько сантиметров. 6а. Лимитирующим фактором водной среды жизни является: 1) водород; 2) свет; 3) климат; 4) влажность. 6б. Слабое насыщение воды кислородом могут вынести такие рыбы, как (укажите не менее двух вариантов ответа): 1) щука; 2) линь; 3) сазан; 4) форель. 164 6в. Используя данные ситуационной задачи, определите глубину обитания погонофор, если они выдерживают в опыте давление до 4∙107 Па. Ответ запишите в виде целого числа. Библиографический список 1. Экология: учеб. / Л.В.Передельский, В.И.Коробкин, О.Е.Приходченко. – М.: Проспект, 2008. – 512 с. 2. Хван, Т.А. Экология. Основы рационального природопользования: учеб.пособие /Т.А.Хван, М.В.Шишкина. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2011. – 319 с. – Серия: Основы наук. 3. Фадеев, С.В. Экологический словарь / С.В.Фадеев. – СПб., 2011. – 35 с. 4. Брюхань, Ф. Ф. Промышленная экология: учебник / Ф.Ф.Брюхань, М.В.Графкина, Е.Е.Сдобнякова . – М.: ФОРУМ, 2011. – 208 с. – (Высшее образование). 5. Экология: основные термины и понятия: учебное пособие / Ф.П.Туренко, В.А.Хомич, Л.Ф.Тихомирова. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. – 24 с. 165 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 3 1. БИОСФЕРА ............................................................................................. 4 1.1. Экология как наука ........................................................................... 4 1.2. Понятие биосферы, её структура .................................................... 6 1.3. Живое вещество биосферы, его функции и свойства .................. 10 1.4. Круговороты веществ в биосфере ................................................. 12 Тесты к разделу 1 ................................................................................... 19 2. ЭКОСИСТЕМЫ .................................................................................... 21 2.1. Экосистема: состав, структура, разнообразие ............................. 21 2.2. Популяция в экосистеме ................................................................ 24 2.3. Биотические связи организмов в биоценозах .............................. 29 2.4. Трофические взаимодействия в экосистемах .............................. 31 2.5. Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды ................................................................................................................. 35 2.6. Динамика экосистем ........................................................................ 38 Тесты к разделу 2 ................................................................................... 42 3. ОРГАНИЗМ И СРЕДА ......................................................................... 44 3.1. Основные среды жизни .................................................................. 44 3.2. Экологические факторы................................................................. 45 3.3. Адаптация организмов к факторам .............................................. 50 Тесты к разделу 3 ................................................................................... 53 4. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ .............................. 55 И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ................................................. 55 4.1. Природные ресурсы и природопользование ............................... 55 4.2. Виды и классификация загрязнений............................................. 57 4.3. Антропогенное воздействие на биосферу. Отходы........................... 62 4.4. Мониторинг окружающей среды .................................................. 71 4.5. Водные ресурсы и их охрана ......................................................... 74 4.6. Охрана атмосферного воздуха и почвы ....................................... 77 4.7. Охрана животного и растительного мира .................................... 80 4.8. Особо охраняемые природные территории ................................. 82 Тесты к разделу 4 ................................................................................... 85 166 5. СОЦИАЛЬНО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ .... 87 5.1. Законодательство в области охраны окружающей среды ......... 87 5.2. Основы экологического права и профессиональная ответственность ..................................................................................... 89 5.3. Экологический менеджмент .......................................................... 90 5.4 Экологическое лицензирование ..................................................... 93 5.5. ОВОС, экологическая экспертиза и контроль ............................. 94 5.6. Нормирование в области охраны окружающей среды ............... 96 5.7. Экологическая стандартизация и сертификация....................... 101 5.8. Экологический аудит ................................................................... 102 5.9. Основы экономики природопользования .................................. 105 5.10. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды и устойчивое развитие ..................................... 110 Тесты к разделу 5 ................................................................................. 119 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ ............................................................... 121 Термины и понятия экологии ................................................................ 121 Интернет-тест .......................................................................................... 130 Библиографический список ................................................................... 165 167 Учебно-практическое издание Вера Алексеевна Хомич Ольга Владимировна Плешакова Светлана Анатольевна Эмралиева Ольга Ивановна Корниенко ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ Учебное пособие для студентов механических, строительных, экономических направлений и специальностей Редактор Н.И.Косенкова Подписано к печати 08.08.2012 Формат 60x90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура TimesNewRoman Усл. п.л. 10,5 , уч. - изд. л. 7,63 Тираж 600 экз. Заказ № ___ Цена договорная Издательство СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10 Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ 168
