Современные проблемы экологии и

Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирский федеральный университет
«СОВРЕМЕННЫЕ
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ»
Ямских Г.Ю, Гренадерова А.В., Ямских А.А.,
Шарафутдинов Р.А., Борисова И.В.
Укрупненная группа 020000 – естественные науки
Направление 020200.68 «Биология»
Красноярск 2008
Модуль I. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ
ОСНОВЫ СОВРЕМЕННОЙ
ЭКОЛОГИИ И
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Лекция 1.1. Экология – теоретическая
основа охраны окружающей среды и
рационального использования
природных ресурсов.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
2
рационального использования природных ресурсов.
План лекции
1. Современная экология и природопользование.
2. Энергетический баланс Земли и биосферные
процессы, продуктивность биосферы.
3. Антропогенные факторы в жизни организмов и
сообществ.
4. Пределы устойчивости биологических структур.
Механизмы адаптации к стрессовым воздействиям
среды.
5. Восстановление естественных экосистем после их
разрушения.
6. Моделирование экологических процессов.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
3
рационального использования природных ресурсов.
Экология – (от греч. oikos – жилище, местопребывание и
logos - наука) – биологическая наука, изучающая
организацию и функционирование надорганизменных
систем различных уровней: популяций, биоценозов
(сообществ), экосистем и биосферы. Экологию
определяют также как науку, исследующую
закономерности жизнедеятельности организмов (в любых
ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их
естественной среде обитания, с учетом изменений,
вносимых в среду деятельностью человека.
объектом исследования экологии являются биологические
макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы),
предметом - взаимодействия и взаимосвязи живых
организмов между собой и с окружающей средой.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
4
рационального использования природных ресурсов.
Общая экология изучает основные принципы
строения и функционирования различных
надорганизменных систем, в которой можно выделить
ряд разделов:
- популяционная экология - исследование общих
закономерностей динамики численности и структуры
популяций, а также взаимодействий (конкуренция,
хищничество и др.) между популяциями различных
видов;
- экология сообществ (биогеоценология) –
закономерности организации сообществ, их
функционирование, проявляющееся прежде всего как
биотический круговорот веществ и трансформация
энергии в цепях питания;
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
5
рационального использования природных ресурсов.
• аутэкология - изучает действие различных факторов
среды на отдельные виды,
• синэкология - изучает взаимоотношения организмов, а
также различные их совокупности.
• Термин «экология» предложен в 1866 г. Геккелем для
обозначения «общей науки об отношениях организмов к
окружающей среде».
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
6
рационального использования природных ресурсов.
Первый закон термодинамики – закон сохранения
энергии – гласит, что энергия в природе не возникает из
нечего и не исчезает, она только переходит из одной
формы в другую. Количество энергии при этом остается
постоянным. Этому закону подчиняются все известные
процессы в природе.
Второй закон термодинамики: поскольку некоторая
часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной
для использования тепловой энергии, эффективность
самопроизвольного превращения кинетической энергии
(например, энергии солнечного излучения) в
потенциальную (энергию химических связей
синтезируемых органических веществ) всегда меньше
100%.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов.
Упорядоченность экосистемы, т.е. сложная структура
биомассы, поддерживается в результате дыхания всего
сообщества, которое можно представить как процесс,
обратный фотосинтезу:
[CH2О] + О2 = C О2+H О2 + Q
Отношение энергии, затрачиваемой в экосистеме на
дыхание, т.е. на поддержание ее жизнедеятельности
(R), к энергии, заключенной в структуре биомассы (В),
обозначают как
меру термодинамической упорядоченности
R / В.
Существование экосистемы возможно лишь при
притоке из окружающей среды не только энергии, но и
вещества, т.е. реальные экосистемы – энергетически и
структурно открытые системы.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов.
Продуктивность экосистем – это скорость, с которой
живые организмы производят полезную химическую
энергию, заключенную в их биомассе. Продуктивность
рассчитывается как количество энергии, аккумулированной
организмами за единицу времени на единице площади (для
наземных экосистем) или в единице объема (для водных
экосистем). Единицами измерения могут быть количество
сконцентрированной в биомассе энергии (ккал/м2 ×сут или
ккал/ м2 ×год) или количество связанного в биомассе
углерода (гС/ м2 ×сут или гС/ м2 ×год). Продуктивность
растений можно выражать в количестве выделенного
кислорода (гО2/ м2 × сут или г О2/м2 ×год). При этом 1 ккал
энергии эквивалентна 0,1068 г углерода С и 0,2849 г
кислорода О2.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
9
рационального использования природных ресурсов.
Пищевые цепи хищников идут от продуцентов к
растительноядным, поедаемым мелкими плотоядными, а они
служат пищей более крупным хищникам. По мере
продвижения по цепи хищников, животные увеличиваются в
размерах и уменьшаются в числе.
Относительно простая и короткая цепь хищников включает
консументов II порядка:
Трава (продуцент) >Зайцы (консумент I порядка) >
Лисица (консумент II порядка)
Более длинная и сложная цепь включает консументов V
порядка:
Сосна > Тли > Божьи коровки > Пауки >
Насекомоядные птицы > Хищные птицы
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов.
Рис.1 Первая интродукция растений (Ф. Вент, 1972).
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
11
Рис 2. Пример адаптации лошадей к стрессовым воздействиям среды. Исландия.
Лекция 1.1. Экология – теоретическая основа охраны окружающей среды и
12
рационального использования природных ресурсов.
Лекция 1.2.
Роль биосферы в развитии
Земли
и человеческого общества.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
13
План лекции
1. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ее эволюции.
2. Дальнейшее развитие учения о биосфере
отечественными и зарубежными учеными, роль экологии
в этом процессе.
3. Антропогенное воздействие на биосферу. Причинноследственные связи процессов, происходящих в биосфере
при хозяйственном освоении.
4. Учение о ноосфере.
5. Понятие о глобальной экологии. Значение учения о
биосфере для разработки путей оптимизации
взаимодействия общества и природы. Новая парадигма
отношения человека к окружающей его среде как основа
устойчивого развития человечества на планете.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
14
Биосфера – (от греч. bios – жизнь и sphaira – шар) –
область активной жизни организмов, охватывающая
нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть
литосферы, которые взаимосвязаны сложными
биогеохимическими процессами перераспределения энергии
и вещества.
Биосфера, по В.И. Вернадскому (1944), представляет
одну из геологических оболочек земного шара,
глобальную систему Земли, в которой геохимические и
энергетические превращения определяются суммарной
активностью всех живых организмов – живого вещества.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
15
В.И. Вернадский предложил выделять:
живое вещество - совокупность живых организмов;
косное вещество - все геологические образования, не
входящие в состав живых организмов и не созданные ими;
биокосное вещество, представляющее собой комплекс
взаимодействующих живых и косных веществ
(океанические воды, нефть, почва);
биогенное вещество – геологические породы, созданные
деятельностью живого вещества (известняки, каменный
уголь и т.п.).
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
16
Границы биосферы определяются возможностью
проникновения жизни во вмещающие ее геосферные
оболочки.
В состав биосферы входят нижняя часть атмосферы,
гидросфера и поверхностные слои литосферы.
Верхняя граница достигает в атмосфере высоты 8-10 км,
нижняя опускается на суше условно до глубины 3-4 км, в
Мировом океане – до дна самых глубоководных впадин – 1011 км.
Каждая из перечисленных геосфер имеет специфические
свойства, определяющие набор форм живых организмов,
обитающих в данной части биосферы, и их основные
морфофизиологические особенности.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
17
Рис. 3.Структура океанических экосистем
(по М.В. Гальперину, 2007)
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
18
Функциональная взаимосвязь составных частей биосферы
включает взаимодействия процессов, происходящих в
атмосфере, гидросфере и литосфере. Это, прежде всего,
круговороты вещества и энергии.
Круговорот веществ в геосистемах - повторяющиеся
процессы превращения и перемещения веществ,
совершающиеся в пределах отдельных геосфер и между
ними.
Геологический круговорот веществ (большой
круговорот веществ в природе) – процесс миграции веществ,
обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной
энергией Земли, осуществляет перераспределение вещества
между биосферой и более глубокими горизонтами Земли под
влиянием абиотических факторов: выветривания, эрозии,
движения вод, магматических процессов и т.д.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
19
Биогеохимический круговорот (экологический метаболизм)
– циклические перемещения и превращения химических
элементов через косную и органическую природу при
активном
участии
живого
вещества.
Основными
регуляторами биогеохимического круговорота являются
экосистемы, в которых значительная часть элементов
совершает многократные внутренние обращения (малые
циклы: биота–
биоценотическая среда). Особенно это
касается круговорота воды, углерода, кислорода, азота,
фосфора, серы, железа, магния и других веществ,
участвующих в процессах метаболизма.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
20
Согласно теории В.И. Вернадского, существует два
основных типа биогеохимических циклов: 1) круговорот
газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере
или гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным
фондом в земной коре.
В морских экосистемах круговороты веществ
происходят при поступлении в водную среду продуктов
обмена веществ; частичной трансформации детрита и
метаболитов.
Общий круговорот веществ складывается из частных
– круговорота воды, газов, химических элементов
(углерода, кальция, азота, фосфора, серы и др).
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
21
Рис.4. Круговорот азота в биосфере
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
22
Рис. 5. Круговорот серы
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
23
Рис.6. Мощный фреатомагматический взрыв извержения в
Крымском озере. Эндогенный источник газов (Фото Я.Д. Муравьева
из Глобальные изменения природной среды, 1998).
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
24
Рис.7. Вулкан Крымский. Эндогенный источник газов
включаемых в биогеохимический круговорот.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
25
Рис.8. Круговорот фосфора
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
26
Биологический круговорот веществ – постоянная
циркуляция веществ и энергии между почвой,
растительным и животным миром и микроорганизмами,
связанная с существованием и жизнедеятельностью живых
организмов.
В основе биологического круговорота лежит
образование первичной растительной продукции в
процессе фотосинтеза, превращение ее во вторичную
продукцию, и распад.
Активное движение органического вещества в
экологических системах осуществляется по пищевым
трофическим цепям.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
27
Рис.9. Биологический круговорот углерода.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
28
В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции
биосферы могут быть сформулированы следующим
образом:
1.Вначале сформировалась литосфера – предвестник
окружающей среды, а затем после появления жизни на
суше – биосфера.
2. В течение всей геологической истории Земли никогда
не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е.
лишенные жизни). Следовательно, современное живое
вещество генетически связано с живым веществом
прошлых геологических эпох.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
29
В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы
могут быть сформулированы следующим образом:
3. Живые организмы – главный фактор миграции
химических элементов в земной коре, «по крайней мере,
90% по весу массы ее вещества в своих существенных
чертах обусловлено жизнью».
4. Грандиозный геологический эффект деятельности
организмов обусловлен тем, что их количество
бесконечно велико и действуют они практически в
течение бесконечно большого промежутка времени.
5. Основным движущим фактором развития процессов в
биосфере является биохимическая энергия живого
вещества.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
30
Существование биотической регуляции окружающей среды
доказывается рядом факторов, важнейшими из которых
являются следующие:
• 1. Выбросы неорганического углерода из земных недр в
атмосферу с огромной точностью соответствуют
содержанию органического углерода в осадочных
породах, что обеспечивает практически постоянное
содержание неорганического углерода в атмосфере в
течение сотен миллионов лет.
• 2. Концентрации биогенных элементов (С, N, Р, О) в
океане сформированы и поддерживаются биотой, о чем
свидетельствует отношение C/N/P/О, совпадающее с
таковым при синтезе органического вещества.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
31
Существование биотической регуляции окружающей среды
доказывается рядом факторов, важнейшими из которых
являются следующие:
• 3. Круговорот воды на суше также определяется биотой,
так как 2/3 осадков связано с испарением воды на суше, в
котором доминирующая роль принадлежит биоте.
• 4. Незатронутая деятельностью человека биота океана
поглощает избыток диоксида углерода, выбрасываемого в
атмосферу человеком, т. е. действует в соответствии с
отрицательными обратными связями, в то время как
измененная человеком биота суши утратила эту
способность.
• 5. Биотой океана поддерживается концентрация диоксида
углерода в океане в три раза меньше, чем если бы ее
воздействие отсутствовало, так как потеря
неорганического углерода океаном в атмосферу
компенсируется поступлением в океан органического
углерода (Горшков и др., 1999).
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
32
Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его
мнению, основных видов вмешательства человека в
экологические процессы:
• – упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
• – концентрация рассеянной энергии в виде теплового
загрязнения;
• – рост числа ядовитых отходов от химических
производств;
• – введение в экосистему новых видов;
• – появление генетических изменений в организмах
растений и животных.
Лекция 1.2. Роль биосферы в развитии Земли и человеческого общества
33
Лекция 1.3.
Природопользование - как
совокупность всех форм
использования природноресурсного потенциала и мер по
управлению и охране природной
средой.
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования34
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
План лекции
1. Понятие о природопользовании как совокупности всех
форм использования природно-ресурсного потенциала и
мер по управлению и охране природной средой.
2. Пространственно-временная парадигма в
современном региональном природопользовании.
3. Междисциплинарный характер изучения
взаимодействия общества и природы.
4. Эколого-экономический подход к решению проблем
природопользования.
5.Тенденции в изменении отношения человека к природе.
Путь от покорения природы к пониманию концепции
устойчивого развития.
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования35
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Природные ресурсы – (от франц. ressource вспомогательные средства, запасы) - компоненты природной
среды, природные объекты и природно-антропогенные
объекты, которые используются или могут быть
использованы при осуществлении хозяйственной и иной
деятельности в качестве источников энергии, продуктов
производства и предметов потребления и имеют
потребительскую ценность (Федеральный закон от
10.01.2002 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды»).
В качестве конкретных субъектов природных ресурсов
могут выступать отрасли народного хозяйства (ресурсы
сельского хозяйства, черной металлургии, энергетики и т.д.),
федеральных округов, территориально-производственные
комплексы
и
отдельные
предприятия
(ресурсы
горнодобывающего комбината).
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования36
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Природопользование – деятельность по использованию ресурсного,
энергетического и информационного потенциала природы для
удовлетворения экономических, экологических, оздоровительных,
культурных интересов человека и его сохранению. Это такой вид
отношений общества и природы, при котором происходит процесс
извлечения полезных свойств природы, а точнее совокупность всех форм
эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его
сохранению.
В правовом отношении природопользование подразделяется на
землепользование, водопользование, пользование земными недрами,
лесопользование, пользование растительными ресурсами вне лесов,
животным миром, атмосферой; космическим пространством и
космическими объектами.
Природопользование представлено различными формами в
зависимости от типов природных ресурсов: расходуемых
(энергетические, сырьевые, пищевые, генофонд) и ресурсов среды
(условия труда, отдыха и здоровья).
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования37
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Нерациональное природопользование ведет к ухудшению
природной среды, которое сопровождается явлениями
загрязнения, истощения и деградации природных систем,
нарушением экологического баланса, разрушением
биоценозов. При этом происходит полная или частичная
потеря функций природной среды, ее экономического и
культурно-оздоровительного потенциала.
Адаптивное природопользование – общая стратегия
использования земель и естественных ресурсов, основанная
на системном представлении о ландшафте и имеющая своей
целью неистощительную эксплуатацию биологического
потенциала ландшафта.
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования38
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Ландшафт – природный географический комплекс, в котором
все основные компоненты (верхние горизонты литосферы,
рельеф, климат, воды, почвы, биота) находятся в сложном
взаимодействии, образуя однородную по условиям развития
единую систему.
Природный ландшафт формируется исключительно под
влиянием природных факторов и не преобразован
хозяйственной деятельностью человека (геохимический;
элементарный ландшафт; охраняемый ландшафт).
Антропогенный ландшафт – это бывший природный
ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью
настолько что изменена связь его природных компонентов.
(агрокультурный (сельскохозяйственный); техногенный,
индустриальный; городской (урбанистический)
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования39
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Для защиты воздушного бассейна от негативного
антропогенного воздействия в виде загрязнения
его вредными веществами используют следующие
меры:
– экологизацию технологических процессов;
– очистку газовых выбросов от вредных примесей;
– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;
– устройство санитарно-защитных зон,
архитектурно-планировочные решения и др.
Лекция 1.3. Природопользование – как совокупность всех форм использования
природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной среды.
Модуль 2. Природно-ресурсный
потенциал Земли. Региональные
системы природопользования.
Лекция 2.1. Природно-ресурсный
потенциал Земли.
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
41
План лекции
1. Понятие природно-ресурсного потенциала (ПРП) и методы
его исчисления. Структура ПРП; факторы, влияющие на
количественные и качественные параметры дифференциации
ПРП; его ландшафтная обусловленность.
2. Природная, экономическая и технологическая
лимитированность освоения ПРП. Понятие "ёмкость Земли
для человека« А.И. Воейкова и понятие "потенциальной
поддерживающей ёмкости территории (potential carrying
capacity) по работам ФАО, методы её определения.
3. Проблемы истощения ПРП в территориальном и
историческом аспектах.
4. Причинно-следственные связи между истощением ПРП и
возникновением кризисных ситуаций в природопользовании и
жизнеобеспечении общества.
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
42
Природные ресурсы – (от франц. ressource вспомогательные средства, запасы) - компоненты
при­родной среды, природные объекты и природноантропогенные объекты, которые используются или могут
быть использованы при осуществлении хозяйственной и
иной деятельности в качестве источников энергии,
продуктов производства и предметов потребления и имеют
по­требительскую ценность
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
43
По источникам происхождения ресурсы подразделяются
на биологические, минеральные и энергетические.
По использованию их в производстве: земельный фонд,
лесной фонд, водные ресурсы, гидроэнергетические
ресурсы, ресурсы фауны, полезные ископаемые.
По степени истощаемости: исчерпаемые, не исчерпаемые
Исчерпаемые ресурсы имеют количественные
ограничения, но одни из них могут возобновляться, если
есть к этому естественные возможности или даже с
помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха,
повышение плодородия почв, восстановление поголовья
диких животных и т. п). Однако очень важная группа
ресурсов не возобновляется.
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
44
Природно-ресурсный потенциал – совокупность природных
ресурсов территории, определяющая меру возможного пользования
(при данных технических и социально-экономических
возможностях и при условии соблюдения экологических
ограничений) компонентами природной среды с учетом их
способности к возобнов­лению.
Отражает степень участия компонентов природной среды в
удовлетворении разнообразных потребностей общества.
Региональное природопользование - деятельность по
использованию ресурсного, энергетического и информационного
потенциала природы определенного района, региона,
отличающегося от других территорий совокупностью естественных
(единообразием геологических, физико-химических,
климатических свойств, некоторой общностью био- и экосистем)
или исторически сложившихся экономико-географических и иных
особенностей, нередко дополняемых спецификой национального
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
состава населения.
Рис. 10. Ветряные ЭС на границе
Калифорнии и Аризоны
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
46
Рис. 11. Самый большой в мире
алмазный карьер находиться в
Якутии в городе Мирный.
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
47
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
48
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
49
Рис. 14. Badland (карьер
Первомайский)
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
50
Рис. 15. Обвалы заброшенных шахт
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
51
Обвалы заброшенных шахт
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
52
Встречаются россыпи
(месторождения):
Рулила
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
53
циркон
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
54
Титан (руда)
Лекция 2.1. Природно-ресурсный потенциал Земли.
55
Олово
Золото
56
Лекция 2.2.
Значение биоразнообразия для
сохранения природно-ресурсного
потенциала Земли.
57
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
План лекции
1. Значение биоразнообразия для устойчивости биосферы.
Ценность биоразнообразия для человечества.
2. Изменение биоразнообразия и его причины. Природные и
антропогенные факторы, воздействующие на состояние
биоразнообразия.
3. Нарушенность естественных экосистем в мире.
4. Формирование сети охраняемых территорий на
международном и национальном уровнях, пути ее
совершенствования.
5. Эколого-правовой режим охраны биоразнообразия. Охрана
биоразнообразия в России.
6. Проблемы сохранения биологического разнообразия. Задачи
научного обеспечения сохранения биоразнообразия для
устойчивого развития.
58
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ СТРАТЕГИИ
СОХРАНЕНИЯ РЕДКИХ ВИДОВ
Элементы стратегии сохранения редких видов
Основная задача стратегии сохранения и восстановления редких
видов
заключается
в
регламентации
механизма,
направленного на защиту биологических параметров вида от
негативных воздействий лимитирующих факторов и их
модификаций, на стабилизацию этих параметров на
оптимальном уровне.
В основе такого механизма должна быть заложена практическая
возможность полного или частичного блокирования
негативного воздействия всех лимитирующих факторов. Эта
задача решается путем реализации комплекса специальных
методических приемов, обозначаемых как элементы
стратегии сохранения редких видов
59
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
Элементы стратегии по их значимости для
сохранения вида в целом подразделяют на две
основные категории:
Первая категория. Базовые (основные) элементы
стратегии, которые в комплексе определяют
принципиальную защищенность вида на основных уровнях
организации жизни:
клеточном (половые и соматические клетки);
организменном (особь или группа особей);
популяционном (естественная популяция);
видовом (рассматриваемый биологический редкий вид);
экосистемном (вид как компонент экосистемы).
60
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
К первой категории элементов стратегии относятся
пять форм защиты: законодательная охрана, обеспечивающая
нормативно-правовую основу сохранения вида на всех
надклеточных уровнях организации жизни;
территориальная охрана, направленная на сохранение
экосистем, восстановление и в отдельных случаях расширение
ареала вида за счет совершенствования и оптимитизации сети
особо охраняемых природных территорий, включая создание
резервных зон и сети миграционных коридоров (сохранение на
экосистемном и видовом уровнях);
разведение «ex situ» на базе специальных питомников, зоопарков
с целью сохранения генофонда на уровне группы особей
(видовой уровень), накопления резерва особей для интродукции
в природу (репатриации) и снижения нагрузки (пресса)
комерческого использования на природные популяции;
61
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
К первой категории элементов стратегии относятся пять форм
защиты:
репатриация животных из питомников для поддержания
угасающих и восстановления исчезнувших, в отдельных
случаях для создания новых популяций (сохранение на
популяционном
и
видовом
уровнях)
сохранение генофонда в генетических банках (криобанках) в
виде глубокозамороженных в жидком азоте и другими
методами половых и соматических клеток животных, а также
банках семян растений, предназначенных для длительного
хранения (сохранение вида на клеточном уровне)
62
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
Вторая категория элементов стратегии:
- Дополнительные (факультативные) элементы стратегии,
используемые в качестве специальных механизмов или
мер, поддерживающих, оптимизирующих и усиливающих
результативность базовых элементов стратегии сохранения
редких видов.
-К факультативным элементам относят различные формы
экологического образования и просвещения всех категорий
граждан.
63
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
Охрана редких и находящихся под угрозой исчезновения
объектов животного мира регулируется ст. 24 Закона РФ «О
животном мире» (вступил в силу 24 апреля 1995 г.) и другими
нормативными актами.
Могут быть выделены следующие меры охраны:
- занесение редких и находящиеся под угрозой исчезновения
объектов животного мира в Красную книгу РФ и (или) Красные
книги субъектов РФ;
- запрещение действий, которые могут привести к гибели,
сокращению численности или нарушению среды обитания
объектов животного мира, занесенных в Красные книги;
64
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
- установление ответственности юридических лиц и
граждан, осуществляющих хозяйственную деятельность
на территориях и акваториях, где обитают животные,
занесенные в Красные книги, за сохранение и
воспроизводство этих объектов животного мира в
соответствии с законодательством РФ и субъектов РФ;
- обязанность органов исполнительной власти субъектов
РФ создавать необходимые условия для сохранения и
разведения редких и находящихся под угрозой
исчезновения объектов животного мира, в том числе
путем специализации зоопарков и организации
питомников.
65
Лекция 2.2 Значение биоразнообразия для сохранения природно-ресурсного потенциала Земли
Лекция 2.3.
Современные региональные
системы природопользования.
66
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
План лекции
1. Понятие о системах регионального природопользования
(РП).
2. Механизмы взаимодействия человека с окружающей
средой: миграционный, адаптационный и
трансформационный.
3. Дифференциация современных региональных систем
природопользования на основе учета природных подсистем
(например, РП умеренного, тропического или
экваториального поясов, РП горных или равнинных
территорий и др.), по уровню экономического развития (РП
стран экономически развитых, РП стран, с быстро
развивающейся или с медленно развивающейся
экономикой), по социальному устройству, по культурноисторическим традициям и т. д.
67
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
План лекции
4. Различия в наборе геоэкологических проблем в странах,
экономически развитых, и в странах, медленно развивающихся.
Примеры регионов, с резко выраженной спецификой
природопользования, - экологический кризис в бассейне Аральского
моря, утрата биоразнообразия на Амазонской низменности,
проблема кислотных осадков в Средней Европе, дезертификация
ландшафтов зоны сахеля в Африке и др.
5. Системы регионального природопользования в современную
постиндустриальную эпоху.
6. Принципы организации устойчивых систем природопользования
7. Национальные реабилитационные программы по восстановлению
продуктивности природных систем (примеры) и охране окружающей
среды. Международное сотрудничество в поисках путей
преодоления кризисных ситуаций: решения Рио-де-Жанейро, 1992 г.,
Йоханнесбурга, 2002 г.
68
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
Региональное природопользование - деятельность по
использованию
ресурсного,
энергетического
и
информационного потенциала природы определенного
района, региона, отличающегося от других территорий
совокупностью
естественных
(единообразием
геологических,
физико-химических,
климатических
свойств, некоторой общностью био- и экосистем) или
исторически сложившихся экономико-географических и
иных особенностей, нередко дополняемых спецификой
национального состава населения.
69
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
Исторически сложившиеся природопользование
(традиционное) – способы освоения окружающей природной
среды на основе долговременного, экологически
сбалансированного пользования главным образом
возобновляемыми природными ресурсами без подрыва
способности к устойчивому воспроизводству и снижению
разнообразия природных ресурсов. Обычные виды
традиционного природопользования – охота, рыболовство,
оленеводство.
70
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
Распространение живых организмов на Земле тесно связано с
географическими поясами и зонами.
На поверхности земного шара выделяют 13 географических поясов (в
широтном направлении), закономерно сменяющихся от экватора к
полюсам и от океанов в глубь континентов: арктический,
антарктический, субарктический, субантарктический, северный и
южный умеренные, северный и южный субтропические, северный и
южный тропические, северный и южный субэкваториальный и
экваториальный.
Внутри поясов выделяют географические зоны, где наравне с
радиационными условиями принимаются во внимание увлажнение
земной поверхности и соотношение тепла и влаги, свойственные
данной зоне.
71
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
• Биогеохимические провинции – это области на
поверхности Земли, различающиеся по содержанию (в
почвах, водах и т.д.) химических соединений, с которыми
связаны определенные биологические реакции со стороны
местной флоры и фауны.
• Наряду с горизонтальной зональностью в наземной среде
четко проявляется высотная, или вертикальная
поясность. При подъеме в горы повторяется та же
смена зон, что и от экватора к полюсам. Однако полной
аналогии все же нет.
72
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
• Потребление природных ресурсов во многом определяется
экономическим уровнем развития региона, страны.
• Среди ресурсов дикой природы, наиболее интенсивно
эксплуатируются леса, пастбища, рекреационные и
курортные зоны и ресурсы океана, что влечет за собой
исчезновение многих видов животных и растений.
• Сегодня ситуация такова, что наиболее беспощадной
эксплуатации подвергаются наименее устойчивые к
массовой рубке экосистемы тропических лесов.
73
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
•
•
•
•
Происходит это под давлением ряда экономических причин:
1) растущее население тропических стран не имеет средств для
интенсификации сельскохозяйственного производства, а потому
традиционно пытается наращивать производство продуктов питания
за счёт увеличения посевных площадей. Так как почвы тропических
лесов бедны и при оголении быстро деградируют, то освоенные
участки через несколько лет забрасываются и вырубаются новые.
Сукцессия на этих разорённых и ставших каменистыми почвах
протекает чрезвычайно медленно (порядка сотен лет). Фактически на
этих брошенных участках джунгли не восстанавливаются.
2) вырубленные тропические леса дают весьма ценную древесину. В
сочетании с дешёвой рабочей силой массовая промышленная рубка
приносит огромный доход.
3) многократно выросшее за последние годы население тропических
стран не имеет других видов топлива для бытовых нужд, кроме дров.
74
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
Поля орошаемого сахарного тростника на плодородных
равнинах гавайского острова Мауи (Ф. Вент, 1972).
75
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
•
•
•
•
•
Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли
городского населения в стране за счет сельской местности, процесс
повышения роли городов в развитии общества.
Рост численности населения и его плотности – характерная черта
городов. Исторически самым первым городом с миллионным
населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10 гг. до н. э.).
Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14
млн. человек по данным на 1990г..
К 2000 г. рубежа в 16 млн. человек должны были достигнуть и даже
превысить его такие города, как Бомбей, Каир, Джакарта и Карачи,
рубежа в 20 млн. и выше – Сан-Паулу, Калькутта, Сеул. Население
Москвы к концу в 2002 г. составляет более 10 млн. человек
Общая площадь урбанизированных территорий Земли в 1980 г.
составила 4,69 млн. км2, а к 2007 г. она достигнет 19 млн. км2 – 12,8%
всей и более 20% жизнепригодной территории суши. К 2030 г.
практически все население мира будет жить в поселках городского
типа.
76
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
• Наиболее велики территории нарушаемых земель при добыче
торфа (23%), причем половина торфоразработок находится в
Центральной России.
• Добыча и переработка руд цветных металлов вызывает
нарушение около 21% земель, 15% которых приходится на
Дальний Восток.
• Основная площадь земель, нарушенных при добыче угля,
располагается в Западной Сибири (5,4%), нефти и газа – в
Поволжье (0,6%).
• Горнодобывающие предприятия черной металлургии
ответственны лишь за 4,2% нарушенных земель. Из них около
половины находится на Урале.
• Добыча и переработка химического сырья и агроруд в
наименьшей степени сказываются на ландшафтах, нарушая
1,4% земель, из которых половина приходится на северные
районы Европейской России.
77
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
•
При подземной добыче полезных ископаемых образуются терриконы –
конусообразные высокие насыпи из пустой породы вблизи шахт. Терриконы
в Донбассе, Кузбассе, Кривом Роге, Мосбассе и Воркуте достигают высоты
60-100 м, некоторые терриконы в Великобритании – 300 м. В Донбассе
насчитывается более 1300 терриконов. Чаще всего они сложены из
токсичных, иногда возгорающихся пород и поэтому обычно не зарастают.
78
Лекция 2.3. Современные региональные проблемы природопользования
Модуль 3.
Глобальные экологические
проблемы
Лекция 3.1.
Современный этап развития
системы "общество-природа".
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
79
План лекции
1. Понятие о глобальных и крупнорегиональных
экологических проблемах. Возникающие в результате
нарушения структурной организации и устойчивого
функционирования природных геосистем (нарушение
газового и теплового баланса Земли, изменение
воднобалансовых элементов стока, деградация продуктивных
почв, утрата биоразнообразия живого вещества планеты и
др.). Антропогенные изменения природной организованности
ландшафтной оболочки.
2. Экономические и социальные причины развития
глобальных и крупнорегиональных геоэкологических
проблем (нехватка продовольствия, дефицит чистых
питьевых вод, ухудшение среды обитания в крупных
городских комплексах и др.).
80
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
План лекции
3. Экологическая оценка состояния современной
природной
среды. Понятие о "пределах роста" в работах
исследователей Римского клуба. Модели нагрузки на
окружающую среду и уровни потенциальной ёмкости Земли
Дж. Форрестера, Донеллы и Денниса Медоуза, М.
Вакернагеля.
4. Демографическая проблема и ее геоэкологическая роль.
Выход за пределы роста в современную эпоху. Последствия
вмешательства человека и продуктов его деятельности в
биогеохимические процессы биосферы.
5. Концепция устойчивого развития как комплексная
инновационная парадигма выживания человечества на
планете и альтернатива глобальному экологическому
кризису.
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
81
•
•
Глобальная экология рассматривает экологические процессы и
современные тенденции развития биосферы на глобальном уровне.
Изучает воздействия, которые имеют значение для выживания всего
сообщества людей, сохранения популяции вида Homo sapiens и
современной цивилизации. Все изменения в биосфере
рассматриваются именно с этой точки зрения и оцениваются как
позитивные (желательные) или негативные (нежелательные).
Глобальная экология ориентирована на урегулирование
взаимоотношений человечества с окружающей средой с целью ее
сохранения. Она предусматривает осуществление тесного
межгосударственного сотрудничества не только в области охраны
окружающей среды, но и социально-экономического сотрудничества
и координации действий. Исходя из классического определения
термина экологии как науки о «природном доме», глобальная
экология – это наука о нашем большом общем доме – Земле.
Возможно, в XXI веке экологи-практики будут заниматься
планетарной экологией, хотя этот термин встречается уже сейчас.
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
82
• Глобальные экологические проблемы – совокупность
экологических проблем, проявившихся на глобальном,
региональном и национальном уровнях.
• К глобальным экологическим проблемам относятся:
• 1) изменение климата Земли, в результате увеличивающихся
выбросов тепличных газов и экологическая дестабилизация
прибрежной части суши и моря;
• 2) сокращение мощности озонового экрана;
• 3) химическое загрязнение атмосферы веществами,
способствующими образованию кислотных осадков, смога других
опасностей для биосферных объектов;
• 4) загрязнение Мирового океана;
• 5) истощение и загрязнение вод суши;
• 6) радиоактивное загрязнение;
• 7) загрязнение почв;
• 8) накопление твердых и жидких отходов, бытового мусора;
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
83
• К глобальным экологическим проблемам относятся:
• 9) усиливающееся обезлесивание территорий,
поддерживающих кислородный баланс планеты и
опустынивание;
• 10) абсолютное перенаселение Земли и относительное
демаграфическое переуплотнение отдельных регионов,
ухудшение среды жизнеобитания в городах и мегаполисах;
• 11) исчерпание многих месторождений минерального сырья и
постепенный переход от богатых ко все более бедным рудам;
12) снижение иммунного статуса и состояния здоровья
населения многих стран мира, многократное повторение
эпидемий, имеющих все более массовый и тяжелый по
последствиям характер.
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
84
Рис. Классификация глобальных
проблем (по С.Б. Лавров, Ю.Н.
Гладкий, 1997).
85
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
Рост численности населения Земли
подчиняется экспоненциальному закону, при
этом прирост не постоянный, а в последние
десятилетия шел с нарастающим итогом.
Исходя из этого, экологи расценивают
последние тенденции как чрезвычайно
опасные. Так, в 70-е гг. население планеты
увеличилось на 750 млн. человек, в 80-е – на
840 млн.
Безусловно, такой прирост характеризует
состояние «демографического взрыва» в
человеческой популяции. Еще 1,5 млн. лет
назад на Земле проживало примерно 500 тыс.
человек. При продолжительности жизни в то
время всего 20 лет, количество особей могло
удвоиться лишь по прошествии 200 тыс. лет. В
настоящее же время для этого требуется всего
35 лет.
Примерно 9 тыс. лет тому назад на Земле
проживало около 10 млн. человек, в начале
нашей эры – порядка 200 млн., а в середине
Рост народонаселения Земли XVII в. – 500 млн.
Лекция 3.1. Современный этап развития системы «общество-природа»
Лекция 3.2.
Международное сотрудничество в
преодолении глобальных
кризисных экологических
ситуаций.
87
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
План лекции
1. Международное сотрудничество в охране природы и
регулировании глобальных антропогенных процессов
деградации биосферы.
2. Взаимодействие государства и гражданского общества в
развитии экологического законодательства и практики его
применения. От "Рио-92" к "Рио+10" .
3. Проблема подготовки кадров и осуществления
просветительско-образовательной политики. Роль
экологического образования в формировании экологической
нравственности.
4. Роль общественных экологических движений.
Десятилетие ООН "Образование для устойчивого развития"
(2005-2014).
88
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
План лекции
5. Интеграция экологической политики.
6. Инновационные технологии XXI века для рационального
природопользования, экологии и устойчивого развития.
7. Проблема подготовки кадров и осуществления
просветительско-образовательной политики.
8. Правовой, государственный и экологический контроль
использования возобновимых ресурсов при сохранении
биоразнооразия - необходимое условие устойчивого
существования человечества.
89
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
• Объекты окружающей природной среды делятся на
две категории:
• 1) не входящие в юрисдикцию государств — космос,
воздушный бассейн, мировой океан, Антарктида, а также
мигрирующие виды жи­вотных, которые охраняются и
используются в соответствии с норма­ми международного
экологического права;
• 2) входящие в юрисдикцию государств — объекты,
включенные в Международную Красную книгу
(исчезающие и редкие животные и растения), а также
разделяемые природные ресурсы (приграничные реки,
моря, озера).
90
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
Охраной окружающей среды занимаются:
• МСОП (Международный союз охраны природы и
природных ресурсов), учрежденный в 1948 г. В него входят
более 100 стран. Россия представлена Всероссийским
обществом охраны природы. Основная задача в деятельности
МСОП состоит в развитии международного со­трудничества по
сохранению естественных экосистем растительного и
животного мира, редких и исчезающих видов растений и
животных (из­даются Красные книги), памятников природы; а
также организации заповедников, национальных природных
парков, экологического про­свещения.
• ФАО (Продовольственная и сельскохязяйственная
организация ООН) имеет своей целью улучшение
производства и переработки сельскохозяйственной продукции,
лесоводства и рыболовства, содействует инвестициям в
агросферу, рациональному использованию почвы и водных
ресурсов, удобрений и пестицидов, освоению новых и
возобновимых источников энергии.
91
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
• ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения)
образована в 1948 г. Наряду с основной деятельностью,
направленной на борьбу с болезнями, организацией
ведется разработка медико-санитарных аспектов охраны
окружающей среды, содействовию экологической
безопасности, включая безопасное водообеспечение,
питание и удаление отходов. В связи с этим ВОЗ изучает
проблемы оздоровле­ния городов и иных населенных
пунктов.
• ЮНИДО (Центр международного промышленного
сотрудничества) содействует промышленному развитию
и установлению нового международного экономического
порядка.
92
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
•
•
МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии)
обра­зованное в 1957 г. для выполнения программы обеспечения
ядерной без­опасности и охраны окружающей среды от
радиоактивного загрязне­ния, включая безопасную транспортировку
радиоактивных материалов и утилизацию отходов. МАГАТЭ
разрабатывает правила строительства и эксплуатации атомных
электростанций.
Все более важную роль в решении глобальных экологических
проблем играет такая международная организация как Глобальный
Экологический фонд (ГЭФ). Созданный в начале 90-хх гг., этот
фонд предназначен помогать в первую очередь развивающимся
странам для решения таких экологических проблем, которые имеют
планетарный характер. В деятельности ГЭФа участвуют три
международные структуры: Программа ООН по развитию; Программа
ООН по окружающей среде; Всемирный банк.
93
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций
Современное международное сотрудничество в области
охраны окружающей среды осуществляется на трех
уровнях:
• 1. Расширение обмена опытом. Чем лучше охраняется
природа на территории каждой страны, тем меньше
потребуется сил и средств на международном уровне.
• 2. Разработка и осуществление мер по охране элементов
природ­ной среды в ограниченных зонах или
географических районах. Учас­твуют обычно две или
несколько стран (такое сотрудничество называ­ют в
различных случаях двусторонним, субрегиональным и
региональ­ным).
• 3. Нарастание усилий всех стран мира в решении задач
охраны окружающей среды. На этом уровне происходит
разработка и осущес­твление общечеловеческих
природоохранных мероприятий.
94
Лекция 3.2. Международное сотрудничество в продлении глобальных кризисных экологических ситуаций