Методические указания для самостоятельной работы и

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА РФ
Морской государственный университет
имени адмирала Г. И. Невельского
Кафедра химии и экологии
Методические указания для самостоятельной работы
и самоконтроля знаний по разделам дисциплины
«ЭКОЛОГИЯ»
Специальности:
18040365 «Эксплуатация судовых энергетических установок»
18040465 «Эксплуатация судового электрооборудования
и средств автоматики»
Составила А. В. Ходаковская
Владивосток
2009
Позиция № 335
в плане издания
учебной литературы
МГУ на 2009 г.
Рецензент Г. П. Щетинина
Составила Анисия Владимировна Ходаковская
Методические указания для самостоятельной работы
и самоконтроля знаний по разделам дисциплины «Экология»
Печатается в авторской редакции
2,3 уч.-изд. л.
Тираж 110 экз.
Формат 60 × 84 1/16
Заказ №
Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г. И. Невельского
Владивосток, 59, ул. Верхнепортовая, 50а
2
Содержание
Введение .…………..……………………………………….……………...... 4
1. Общие методические рекомендации к изучению дисциплины …...….. 4
2. Краткое содержание изучаемых тем и вопросы
для самоконтроля знаний ……………………………………………….. 5
Раздел I. Введение ………………..……………………….…………….. 5
Раздел II. Биосфера и человек. Глобальные проблемы
окружающей среды …………….…………………………..... 6
Раздел III. Экосистемы, основные закономерности
их функционирования …..…..………………………………. 12
Раздел IV. Организм и среда. Экологические факторы
и здоровье человека ……………………………………….… 17
Раздел V. Пути и методы сохранения современной биосферы …….… 25
Список рекомендуемой литературы ………………………………………. 35
3
Введение
Подготовка курсантов Морского государственного университета по
дисциплине «Экология» предполагает посещение лекций, работу на
практических занятиях, а также самостоятельное изучение учебной
литературы и дополнительных материалов.
Данные методические указания разработаны для организации
самостоятельной работы курсантов, а также для подготовки к проверочным
контрольным работам по отдельным темам курса. Представленные в
методических указаниях вопросы используются при проведении
контрольных работ и зачетов.
1. Общие методические рекомендации к изучению дисциплины
Содержание курса и объем требований, предъявляемых к курсантам при
сдаче зачета по дисциплине «Экология», определяются программой,
разработанной на основе Государственного образовательного стандарта для
специальностей: 18040365 «Эксплуатация судовых энергетических
установок» и 18040465 «Эксплуатация судового электрооборудования и
средств автоматики».
Программа включает 5 разделов, знакомство с содержанием которых
способствует формированию у курсантов адекватных представлений о
процессах, происходящих в биосфере, бережного отношения к природной
среде, ответственности за сохранение среды обитания для последующих
поколений.
Каждый раздел включает в себя ряд тем. Для каждой темы четко
обозначен круг рассматриваемых вопросов, излагается ее основное
содержание, приводятся вопросы для самоконтроля и перечень литературных
источников, в которых рассматриваемые вопросы излагаются наиболее
полно и доступно.
Список рекомендуемой литературы не следует воспринимать как
исчерпывающий. Процесс обучения предполагает работу в библиотеке и
самостоятельный поиск информации.
4
2. Краткое содержание изучаемых тем и вопросы
для самоконтроля знаний
Раздел I. ВВЕДЕНИЕ
Экология как наука
Предмет и задачи экологии. Структура экологии. Методы исследования,
используемые в экологии. Значение экологии на современном этапе развития
человечества. Законы Коммонера.
Экология – это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с
окружающей средой. Организмы не могут существовать изолированно, они
образуют определенные сообщества – популяции, биоценозы, экосистемы.
Эти надорганизменные системы также являются предметом экологии.
Основные разделы экологии: общая экология, прикладная экология,
экология человека и социальная экология. Общая, или классическая, экология в
свою очередь состоит из трех составляющих: аутэкологии, или экологии
отдельных организмов, популяционной экологии и синэкологии, или экологии
сообществ. Каждый раздел экологии имеет собственные задачи и методы
исследования.
Современное человечество, вооруженное техникой и использующее
огромное количество энергии, является очень мощной силой,
воздействующей на природу Земли. Если эти воздействия не учитывают
природных законов и разрушают установившиеся за миллионы лет связи,
возникают катастрофические последствия. Люди уже столкнулись с целым
рядом проблем, вызванных их деятельностью, и обеспокоены тенденцией
нарастания неустойчивости природных систем.
Экология в настоящее время приобретает особое значение как наука,
позволяющая найти пути выхода из возникающего кризиса. Только изучив
существующие в природе закономерности, можно понять каким образом
следует организовывать собственные отношения со средой обитания, по
каким принципам развивать и использовать технический потенциал
человечества.
Американский эколог Б. Коммонера сформулировал четыре глобальных
экологических закона, которые действуют в сфере взаимоотношений
социальной и биологической среды. Эти законы таковы: «Все связано со всем»,
«Все должно куда-то деваться», «Природа знает лучше», «Ничто не дается
даром».
Контрольные вопросы
1. Кто и когда ввел в науку понятие экология?
2. Что является предметом экологии?
3. Какие надорганизменные системы вам известны?
5
4. Что изучает общая экология? Что изучает прикладная экология?
5. Какой раздел экологии называют аутэкологией? Какова основная задача
аутэкологии?
6. Какой раздел экологии называют популяционной экологией? Какова
основная задача популяционной экологии?
7. Какой раздел экологии называют синэкологией? Какова основная
задача синэкологии?
8. Что изучает экология человека?
9. Что изучает социальная экология?
10. Сформулируйте законы Коммонера. Подтвердите примерами их
справедливость.
ЛИТЕРАТУРА: [4], [6], [12].
Раздел II. БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК.
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Биосфера, ее структура и эволюция
Биосфера, ее состав и границы. Формирование и развитие биосферы
Земли: восстановительный, слабоокислительный и окислительный этапы.
Определяющие факторы в развитии биосферы на различных этапах.
Характеристика
живого
вещества.
Учение
В. И. Вернадского
о
взаимодействии живого и косного веществ, о биосфере и ее эволюции, о
переходе биосферы под влиянием социальной и научной деятельности
человека в качественно новое состояние – ноосферу.
Биосфера – это совокупность всех живых организмов Земли и
преобразованная ими среда обитания, в которую входят вся гидросфера,
нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры. В состав биосферы
входит: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное
вещество, радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество
космического происхождения. Живое и косное вещество постоянно
взаимодействуют в биосфере в непрерывном круговороте химических
элементов, осуществляющимся за счет энергии Солнца.
Формирование и развитие биосферы Земли представляет собой
последовательную
смену
трех
этапов:
восстановительного,
слабоокислительного и окислительного. Определяющими факторами в
развитии биосферы на различных этапах были: отсутствие в атмосфере
свободного кислорода и гетеротрофный тип питания первичных живых
организмов, появление фотосинтеза и свободного кислорода в атмосфере,
усиление процессов дыхания и возникновение озонового слоя.
Центральным звеном в учении о биосфере является представление о
живом веществе биосферы – как о совокупности ее живых организмов.
6
Живому веществу присущ целый ряд особенностей, отличающих его от
неживого вещества биосферы. Например, живое вещество характеризуется
огромной свободной энергией, высокой скоростью протекания химических
реакций, стремлением заполнить собой все возможное пространство и т. д.
Выделяют пять основных функций живого вещества в биосфере:
энергетическую, концентрационную, деструктивную, средообразующую и
транспортную. Разработка учения о взаимодействии живого и косного
веществ, о биосфере и ее эволюции неразрывно связана с именем
выдающегося российского ученого В. И. Вернадского. Вершиной его
творчества стало учение о переходе биосферы под влиянием социальной и
научной деятельности человека в качественно новое состояние – ноосферу,
т. е. сферу разума.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятию «биосфера». Какое вещество входит в
состав биосферы? Укажите границы биосферы.
2. Выделите основные этапы в развитии биосферы. Кратко
охарактеризуйте их.
3. Какой из этапов развития биосферы был наиболее длительным?
Укажите причину этого.
4. Какой тип питания был присущ первым живым организмам?
5. Каково значение озонового слоя Земли для ее обитателей? Что стало
причиной его возникновения?
6. Дайте определение понятию «живое вещество». В чем заключается
специфика живого вещества? Перечислите функции живого вещества в
биосфере.
7. Охарактеризуйте вклад В. И. Вернадского в учение о биосфере и
ноосфере. Сформулируйте основные положения этого учения.
8. Какое явление получило название «давление жизни»?
9. В чем проявляется энергетическая функция живого вещества?
10. В чем сущность концентрационной функции живого вещества?
11. В чем заключается деструктивная функция живого вещества? Какие
организмы осуществляют деструкцию неживого органического вещества? До
каких веществ разлагаются органические соединения в аэробных условиях?
До каких веществ разлагаются органические соединения в анаэробных
условиях?
12. Уравновешивается ли синтез органического вещества в масштабе всей
биосферы его разложением? Ответ поясните.
13. В чем заключается средообразующая функция живого вещества?
14. Какие из атмосферных газов имеют биогенное происхождение?
15. В чем заключается транспортная функция живого вещества?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [4], [5], [11].
7
Глобальные проблемы окружающей среды, причины их возникновения и
пути решения
Влияние человеческой деятельности на состояние окружающей среды,
антропогенный фактор. Классификация видов воздействия на окружающую
среду. Экологические проблемы, возникающие в результате деятельности
человека, их истоки, последствия и пути решения, биосферный подход к
решению экологических проблем. Влияние на биосферу техногенных
катастроф, военных конфликтов, создания, испытания и уничтожения
оружия массового поражения. Демографические проблемы: рост
численности населения и его последствия. Урбанизация и ее специфические
проблемы. Антропогенное воздействие на биосферу в процессе развития
человеческой цивилизации, экологические кризисы в истории человечества,
особенности современного экологического кризиса.
Во второй половине XX века влияние человеческой деятельности на
состояние окружающей среды стало настолько мощным и разнообразным,
что ее стали рассматривать как особый антропогенный фактор.
Влияние хозяйственной или иной деятельности человека на окружающую
природную среду называется воздействием. Все виды воздействия можно
разделить на преднамеренные и непреднамеренные, прямые и косвенные.
Преднамеренные воздействия происходят в процессе материального
производства с целью удовлетворения определенных потребностей общества.
К ним относятся: добыча полезных ископаемых, строительство
гидротехнических сооружений, вырубка лесов, добыча биоресурсов и др.
Непреднамеренное воздействие возникает побочно с первым типом
воздействия. Например, добыча полезных ископаемых открытым способом
приводит к понижению уровня грунтовых вод, загрязнению воздушного
бассейна и образованию техногенных форм рельефа: карьеров, терриконов и
др.
Прямое воздействие имеет место в случае непосредственного влияния
деятельности человека на среду обитания. Косвенное воздействие
производится через цепочку взаимосвязанных влияний, т. е. опосредованно.
Любое воздействие на природные объекты вызывает изменение их
состояния и по цепочке может привести к глобальным, общепланетарным
последствиям. Рост численности населения и усиление темпов потребления
природных ресурсов и загрязнения среды обитания привели к
возникновению не только локальных и региональных, но и глобальных
экологических проблем таких, как изменение состава атмосферы, истощение
озонового слоя Земли, исчезновение лесов, опустынивание, истощение
природных ресурсов, сокращение видового разнообразия и т. д. Для решения
этих проблем требуются усилия всего человечества.
Нарастание негативных последствий антропогенного воздействия на
природу приводит к нарушению устойчивости природных экосистем –
экологическим кризисам и катастрофам. При этом кризисы не разрушают
8
систему полностью, а приводят ее в состояние неустойчивости, из которого
возможен возврат к прежнему состоянию. Тогда как катастрофа – это
комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезновению.
Особую опасность представляют техногенные катастрофы, военные
конфликты, создание, испытание и уничтожение оружия массового
поражения, их влияние на состояние окружающей среды особенно
разрушительно.
Первым кризисом, вызванным антропогенными воздействиями, принято
считать кризис перепромысла животных (кризис консументов), далее за ним
последовали: кризис примитивного поливного земледелия (кризис
продуцентов), кризис перепромысла растительного материала (кризис
продуцентов), кризис физического и химического загрязнения биосферы
(кризис редуцентов), который в наши дни дополнился глобальным
термодинамическим (тепловым) кризисом или энергетическим кризисом
потребления. Главными чертами современного экологического кризиса
являются: перенаселение, истощение природных ресурсов, загрязнение
биосферы ксенобиотиками, т. е. чуждыми для нее веществами, а также
разрушение природных экосистем.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение антропогенного фактора. Приведите примеры
вредных и полезных антропогенных воздействий на окружающую среду.
2. Охарактеризуйте среду обитания современного человека. Какая связь
существует между удовлетворением потребностей человека и изменением
условий окружающей среды?
3. Каким образом история развития человечества связана с процессом
эволюции биосферы? Какие глобальные экологические проблемы стоят
перед человечеством на современном этапе?
4. Приведите примеры прямого и косвенного воздействия человека на
атмосферу, приводящего к глобальным изменениям состояния атмосферы и
климата.
5. Какова причина выпадения кислотных осадков? Какие последствия это
влечет?
6. Приведите примеры прямого и косвенного воздействия человека на
гидросферу, обоснуйте необходимость принятия особых охранных мер по
отношению к прибрежным зонам морей.
7. Объясните явление трансграничного переноса загрязнений. Приведите
примеры такого переноса.
8. Какова роль озонового слоя в сохранении жизни на Земле? Объясните
механизм его защитного действия. Какие вещества наиболее сильно
разрушают озоновый слой атмосферы Земли и почему?
9. Какова роль лесов в поддержании экологического равновесия в
биосфере? Назовите причины массового уничтожения лесов на планете.
9
10. Какие причины антропогенного характера вызывают деградацию почв
и инициируют процессы опустынивания? Назовите наиболее опасные
последствия опустынивания. Охарактеризуйте мероприятия, проводимые при
рекультивации
земель.
Насколько
остра
проблема
нехватки
сельскохозяйственных земель на планете?
11. Чем вызван дефицит пресной воды в большинстве стран мира? Какую
опасность представляет эта глобальная экологическая проблема?
12. Чем вызвана проблема истощения природных ресурсов? Предложите
пути решения этой глобальной экологической проблемы.
13. Что такое экологическая катастрофа? Приведите примеры
экологических катастроф природного и антропогенного происхождения.
14. Какие катастрофы обозначаются как техногенные? Приведите
примеры таких катастроф. Каковы их причины и последствия?
15. Приведите примеры воздействия, в том числе глобального характера,
на экосистемы и биосферу в целом военных конфликтов, а также испытания
и уничтожения оружия массового поражения.
16. Назовите причины возникновения зон (территорий, акваторий) с
напряженной экологической ситуацией. Какие показатели среды обитания
учитываются при оценке экологического состояния зоны?
17. Приведите примеры зон экологического бедствия, расположенных на
территории Российской Федерации.
18. Охарактеризуйте
основные
экологические
проблемы,
сопровождающие рост народонаселения и процесс урбанизации.
19. Что такое урбанизация? Есть ли положительный момент в этом
явлении? Ответ поясните, приведите примеры.
20. Есть ли связь между экологическими проблемами и внешней
политикой государств? Ответ поясните, приведите примеры.
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3].
Биогеохимические циклы
Круговороты наиболее значимых биогенных элементов. Типы циркуляции
биогенных элементов в биосфере. Нарушения биогеохимических циклов,
возникающие в результате возрастающей антропогенной нагрузки, и их
последствия.
Особое место в учении о биосфере занимает вопрос о биогеохимических
циклах, т. е. циркуляции биогенных элементов в биосфере. Циклы отдельных
элементов в биосфере взаимосвязаны и обуславливают устойчивую
структуру биосферы в целом. Наиболее значимыми биогенными элементами
являются углерод, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, железо и магний. В
тоже время существует целый ряд биогенных микроэлементов необходимых
для жизнедеятельности организмов.
10
Выделяют два типа циркуляции биогенных элементов в биосфере: циклы
газообразных и осадочных веществ. Примерами циклов первого типа служат
циклы углерода, кислорода, азота, второго – фосфора, железа, кальция.
В результате возрастающей антропогенной нагрузки возникают
нарушения природных биогеохимических циклов, которые в итоге
превращаются
в
природно-антропогенные,
характеризующиеся
относительной незамкнутостью.
Контрольные вопросы
1. Что такое биогеохимические циклы? Какое влияние оказывает
хозяйственная деятельность человека на циклы различных биогенных
элементов? К каким последствиям может привести вмешательство человека в
процесс круговорота веществ?
2. Что такое осадочные циклы? В чем их специфическая особенность по
сравнению с циклами газообразных веществ? Приведите пример осадочного
цикла.
3. Приведите схему круговорота углерода в биосфере. Охарактеризуйте
основные стадии цикла. Какие два фундаментальных процесса лежат в
основе этого круговорота? Каким образом человек воздействует на цикл
углерода?
4. Приведите схему круговорота кислорода в биосфере. Охарактеризуйте
основные стадии цикла. Каким образом человек воздействует на цикл
кислорода?
5. Приведите схему круговорота азота в биосфере. Выделите и
охарактеризуйте основные стадии цикла, назовите организмы, играющие
определенную роль на каждой из стадий. Каким образом человек
воздействует на цикл азота?
6. Приведите схему круговорота фосфора в биосфере. Почему цикл
фосфора представляет собой «слабое место в биосфере»?
7. Каким образом человек воздействует на круговорот фосфора? К каким
последствиям это приводит?
8. Приведите схему круговорота серы в биосфере. Каким образом человек
воздействует на цикл серы?
9. Приведите схему круговорота биогенных катионов (кальция, железа,
магния и т. д.) в биосфере. Каким образом человек воздействует на циклы
этих элементов?
10. Поступление каких биогенных элементов в водоемы вызывает их
эвтрофикацию? Чем опасно это явление?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [4], [5], [11].
11
Раздел III. ЭКОСИСТЕМЫ,
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Экологические системы их структура, формирование и устойчивость
Биоценоз как биологическая система. Концепция биогеоценоза.
Соотношение понятий «биогеоценоз» и «экосистема». Основные
характеристики экосистем. Продуценты, консументы, редуценты, их
экологическая роль. Поток энергии в экосистеме. Пищевые цепи и пищевые
сети как пример вещественно-энергетического взаимодействия, эффект
аккумуляции веществ при прохождении по пищевой цепи. Трофические
уровни. Распределение энергии в экосистеме, правило десяти процентов.
Правило экологических пирамид: правило пирамиды продукции, правило
пирамиды биомасс и правило пирамиды чисел. Экологические группы
организмов, понятие «экологическая ниша», правило конкурентного
исключения (принцип Гаузе). Основные формы межвидовых связей в
экосистемах. Динамика экосистем, сукцессии, этапы сукцессионного
процесса. Роль биоразнообразия в поддержании целостности и
функциональной устойчивости экосистем.
Длительное совместное существование популяций разных видов лежит в
основе формирования многовидовых сообществ – биоценозов (от греч. bios –
жизнь, kionos - общий).
Биоценоз – это взаимообусловленная совокупность растений, животных,
грибов и микроорганизмов, населяющих более или менее однородный
участок суши или водоема.
Занимаемый биоценозом участок или пространство обычно называют
биотопом (от греч. topos – место). Биоценоз совместно с его биотопом
образует биогеоценоз.
Биогеоценоз – это эволюционно сложившаяся, пространственно
отграниченная, длительно самоподдерживающаяся природная система, или
экосистема. Эти термины употребляются как синонимы, разница состоит
лишь в том, что экосистема понятие универсальное, применимое к системам
разной сложности и размеров, а биогеоценоз – территориальное, относимое к
системам, характер которых определяется растительным сообществом.
Любая экосистема характеризуется определенной биомассой, продукцией,
а также структурой. Различают видовую, пространственную, экологическую
и трофическую структуру.
Экосистема способна к самоподдержанию только, если в ней
осуществляется круговорот вещества. Поэтому любая экосистема
обязательно включает представителей трех принципиальных экологических
групп организмов – продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуценты – организмы, обеспечивающие органическим веществом и
энергией население биоценоза.
12
Консументы – организмы, живущие за счет органических веществ,
созданных продуцентами.
Редуценты – организмы, разлагающие отмершую органику до
минерального состояния.
Источником энергии для абсолютного большинства экосистем является
Солнце. Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями в процессе
фотосинтеза и расходуется на поддержание и развитие системы. Фотосинтез
и дыхание – это два противоположных процесса, которые составляют основу
энергетических процессов в биосфере. Передача вещества и связанной с ним
энергии осуществляется по пищевым цепям.
Пищевая цепь (трофическая цепь, цепь питания) – взаимоотношения
между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация
вещества и энергии; группы особей, связанные друг с другом отношением
пища – потребитель. В трофической цепи при переносе потенциальной
энергии от звена к звену большая ее часть (до 80-90 %) теряется в виде
теплоты. Существуют два основных типа пищевых цепей – пастбищные и
детритные. Большинство животных использует в пище более или менее
широкий набор кормовых объектов. Поэтому трофические взаимоотношения
видов в природе точнее передаются термином пищевая (трофическая) сеть
или паутина.
Динамику потока энергии в экосистеме помогает понять представление о
трофических уровнях. Трофический уровень – совокупность организмов,
объединенных типом питания. Выделяют уровни первичной продукции,
консументов I порядка, консументов II порядка и консументов III порядка.
Переход биомассы с нижележащего трофического уровня на вышележащий
связан с потерями вещества и энергии. Только около 10 % биомассы и
связанной с ней энергии переходит с предыдущего уровня на следующий
(правило десяти процентов). В силу этого суммарная биомасса, продукция и
энергия, а часто и численность особей прогрессивно уменьшаются по мере
восхождения по трофическим уровням. Эта закономерность сформулирована
в виде правила экологических пирамид и выступает как главный
ограничитель длины пищевых цепей.
Экологические группы объединяют организмы на основе их образа жизни,
отношения к тем или иным экологическим факторам. Совокупность всех
факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в
природе, обозначается понятием «экологическая ниша». Неоднократно
замечено, что два вида не могут сосуществовать вместе, если они занимают
одну экологическую нишу. Это эмпирическое обобщение получило название
«правило конкурентного исключения» или «принцип Гаузе».
Основными формами межвидовых связей в экосистемах являются
конкуренция, симбиоз и хищничество. По характеру отношений между
партнерами выделяют несколько типов симбиоза: мутуализм, комменсализм
и паразитизм.
13
Процесс саморазвития сообществ называется сукцессией (от лат. succesiio
– преемственность, последовательность). Различают первичные и вторичные
сукцессии. Первые начинаются на абсолютно лишенных жизни местах,
вторые – там, где ранее уже существовал биоценоз. Вторичные сукцессии
развиваются после пожаров, наводнений, осушения болот, вырубки лесов и
совершаются гораздо быстрее. В ходе сукцессии не просто меняется видовой
состав растений и животных, постепенно нарастает видовое разнообразие,
формируется устойчивое сообщество.
Многочисленность и разнообразие видового состава экосистемы
выступают как важный механизм поддержания ее целостности и
функциональной устойчивости. Именно на этом основывается актуальность
проблемы сохранения биологического разнообразия.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение экосистемы (биогеоценоза) как основной
функциональной единицы живой природы. Охарактеризуйте основные
компоненты экосистемы.
2. Что такое биомасса? Что такое продукция? Какая продукция получила
название первичной, какие организмы ее образуют? Какая продукция
получила название вторичной, какие организмы ее создают?
3. Любой биоценоз включает представителей трех принципиальных
экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Охарактеризуйте их и приведите примеры таких организмов.
4. Как распределяется энергия в экосистемах? Какова роль фотосинтеза и
дыхания в энергетике экосистем?
5. Охарактеризуйте пищевые сети как средство передачи энергии.
6. Постройте схему пищевых связей, включив в нее перечисленные ниже
организмы: трава, кролик, почвенные грибы, ягодный кустарник, волк.
7. Определите место человека в пищевой цепи. Как влияет эффект
аккумуляции веществ при прохождении по пищевой цепи на состояние
здоровья человека?
8. На какие трофические уровни делится биоценоз? Какое количество
биомассы (в процентах) переходит с каждого трофического уровня на
следующий?
9. Приведите оценку экологической эффективности энергетического
потока. Что выступает главным ограничителем длины пищевых цепей?
10. Что представляют собой экологические пирамиды численности,
биомассы и энергии? Каково их значение?
11. Сформулируйте правила пирамиды продукции, пирамиды биомасс,
пирамиды чисел. В каких случаях правило пирамиды чисел не выполняется?
12. Что принято понимать под видовой структурой сообщества? От чего
зависит видовой состав сообщества? Приведите пример крайне бедного
сообщества. Приведите пример многовидового сообщества.
14
13. Чем определяется пространственная структура наземного сообщества?
От чего зависит сложность пространственной структуры сообщества?
14. Что выражает экологическая структура сообщества?
15. Что такое экологическая ниша? Поясните на конкретных примерах.
16. Какие типы взаимоотношений существуют внутри биоценоза?
17. Перечислите основные формы межвидовых связей в сообществах.
18. Какие
межвидовые
отношения
называют
конкуренцией?
Охарактеризуйте их. Сформулируйте правило конкурентного исключения
(принцип Гаузе).
19. Какая форма межвидовых отношений называется симбиозом? Какие
формы симбиоза вы знаете? Приведите примеры.
20. Какие межвидовые отношения называют хищничеством?
21. Что такое экологическая сукцессия? Какие сукцессии называют
первичными? Какие сукцессии называют вторичными? Приведите примеры
первичной и вторичной сукцессии.
22. Из каких этапов состоит сукцессионный процесс? Каковы темпы
изменений в любой сукцессионной серии?
23. Охарактеризуйте организмы, преобладающие в сообществах на
различных этапах сукцессионного процесса.
24. На каких этапах сукцессионного процесса возможно чрезвычайное
увеличение численности отдельных видов?
25. Как называется способность экосистемы к самоподдержанию? От
каких факторов она зависит?
26. Почему необходимо поддерживать биоразнообразие природных
систем? Дополните свой ответ примерами.
27. Что представляет собой Красная книга? Когда и для чего она создана?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [4], [5].
Экосистемы Мирового океана
Мировой океан как глобальная экосистема, его роль в возникновении и
поддержании жизни. Экологическая зональность Мирового океана.
Экологические группы морских организмов. Адаптация гидробионтов к
условиям обитания. Распределение жизни в Мировом океане: жизненные
пленки и скопления жизни. Особенности морских экосистем.
Мировой океан – это огромная природная система, которая находится в
постоянном взаимодействии с атмосферой и сушей, поэтому оказывает
непосредственное или косвенное воздействие на все планетарные процессы.
Мировой океан принимает активное участие в формировании климата
планеты, обеспечивает циркуляцию биогенных элементов, является
гигантским хранилищем диоксида углерода. Благодаря своим уникальным
свойствам воды Мирового океана стали колыбелью жизни.
15
Физико-химические условия среды в Мировом океане меняются не только
при переходе от одной климатической зоны к другой, но также в пределах
одной зоны при движении от побережья к открытым частям океана и от
поверхности в глубину. Меняются условия среды, и одновременно сменяют
друг друга виды животных и растений. Изменение условий среды лежит в
основе экологической зональности океанов и морей. Дно океанов и морей,
населенное организмами, называется бенталью, а толща воды – пелагиалью.
В бентали выделяют несколько зон: супралитораль, литораль, сублитораль,
батиаль, абиссаль и ультраабиссаль.
В зависимости от того, где обитают морские организмы, и какой образ
жизни они ведут, выделяют несколько экологических групп морских
обитателей: планктон, бентос, нектон, перифитон, нейстон, плейстон.
Жизнь в Мировом океане, как и во всей биосфере, распределена
неравномерно. В. И. Вернадский обозначал места наибольшей концентрации
жизни как «жизненные пленки» и «сгущения жизни». В Мировом океане
выделяют две жизненные пленки – планктонную и донную и пять типов
сгущений жизни – прибрежные, саргассовые, рифовые, апвеллинговые и
рифтовые.
Морские экосистемы имеют ряд особенностей в сравнении с наземными
экосистемами. Например, в морских экосистемах часто не соблюдается
правило пирамиды биомасс – суммарная биомасса животных в Мировом
океане превосходит биомассу растений более чем в 18 раз, в то время как на
суше растительная масса преобладает над животной в 2000 раз.
Контрольные вопросы
1. Какова роль Мирового океана в формировании климата планеты и
поддержании экологического равновесия в биосфере?
2. Охарактеризуйте физико-химические условия среды в различных
экологических зонах Мирового океана. Каким образом населяющие их
организмы приспосабливаются к этим условиям?
3. Охарактеризуйте планктонную пленку жизни.
4. Охарактеризуйте донную пленку жизни.
5. Охарактеризуйте прибрежные сгущения жизни.
6. Охарактеризуйте саргассовые сгущения жизни.
7. Охарактеризуйте рифовые сгущения жизни.
8. Охарактеризуйте апвеллинговые сгущения жизни.
9. Охарактеризуйте рифтовые сгущения жизни.
10. Чем отличаются морские экосистемы от наземных?
ЛИТЕРАТУРА: [1], [4].
16
Раздел IV. ОРГАНИЗМ И СРЕДА.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Взаимоотношения организма и среды
Экологические факторы, их классификация. Адаптация. Экологическая
валентность, эврибионты и стенобионты. Общие закономерности действия
экологических факторов на организм. Режим действия факторов.
Комплексное действие среды. Значение света, температуры и влажности для
живых организмов.
Среда – это все, что окружает организм, это та часть природы, с которой
организм прямо или косвенно взаимодействует. Факторы среды, которые
оказывают какое-либо действие на организмы и вызывают у них
приспособительные реакции, называются экологическими факторами.
Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия.
Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.
Приспособления организмов к среде носят название адаптаций.
Адаптации
организмов
к
действию
факторов
среды
бывают
морфологическими, физиологическими, биохимическими, поведенческими.
Способность к адаптации дает организмам возможность выживать и
размножаться. Это одно из основных свойств жизни, проявляющиеся на всех
уровнях организации живых систем.
Степень приспособляемости организмов к изменениям условий среды
характеризуется экологической валентностью (пластичностью) вида.
Организмы широкой приспособленности, выносящие значительные
колебания факторов называются эврибионтами. Виды, для существования
которых необходимы строго определенные экологические условия –
стенобионтами.
Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, существуют
общие закономерности их действия на организм.
Закон оптимума. Реакция организма на действие экологического фактора
зависит от силы его проявления. Интенсивность экологического фактора
наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма называется
экологическим оптимумом. При усилении или ослаблении данного фактора,
т. е. при отклонении его значения от оптимальных, жизнедеятельность
организма снижается. При достижении минимального и максимального
значений действие фактора станет несовместимо с жизненными процессами
и организм погибнет.
Закон толерантности, или закон лимитирующего фактора, Шелфорда.
Из всего комплекса экологических факторов, действующих на организм в
данный момент, определяющим его существование (лимитирующим) будет
тот, интенсивность которого в наибольшей степени приближается к
минимально или максимально переносимому значению. Частным случаем
этого закона является закон минимума Либиха.
17
Режим действия факторов может быть различным. Изменения факторов
среды бывают регулярно-периодическими (меняющими силу воздействия в
связи со временем суток, сезоном года, ритмом приливов и отливов),
нерегулярными (без четкой периодичности) и направленными на протяжении
известных отрезков времени. Случайные, даже кратковременные воздействия
могут иметь более серьезные последствия, чем повторяющиеся регулярно.
В комплексном действии среды значение отдельных факторов
неравноценно.
Факторы
могут
быть
ведущими
(главными)
и
второстепенными. Действие одного экологического фактора нельзя заменить
действием другого, но иногда возможно частичное взаимозамещение
факторов. Одинаковый биологический эффект может быть получен при
различных сочетаниях факторов. Эта закономерность получила название
«эффект взаимодействия (компенсации, взаимозаменяемости) факторов».
Важнейшими экологическим факторами, к которым вынуждены
приспосабливаться живые организмы, являются свет, температура и
влажность.
Контрольные вопросы
1. Что входит в понятие «экологический фактор»? Дайте классификацию
экологических факторов и охарактеризуйте их основные типы.
2. Что такое адаптация, в чем ее экологическая роль? Охарактеризуйте
разновидности адаптации и приведите конкретные примеры.
3. Какие формы адаптации к действию экологических факторов
характерны для человека?
4. Какие экологические факторы являются основными при адаптации
моряков в длительном морском плавании?
5. Постройте график, описывающий зависимость интенсивности
жизнедеятельности организма от интенсивности действия любого
произвольно выбранного вами абиотического фактора. Поясните рисунок.
6. Что характеризует экологическая валентность? Какие организмы
называют эврибионтами? Какие организмы называют стенобионтами?
7. Охарактеризуйте экосистемы, в которых преобладают стенобионтные
организмы.
8. Сформулируйте закон оптимума.
9. Сформулируйте закон минимума Либиха
10. Сформулируйте закон толерантности Шелфорда. Какие факторы
называются лимитирующими?
11. Какой режим действия фактора называют регулярно-периодическим?
Какой режим действия фактора называют нерегулярным? Какой режим
действия фактора называют направленным? Приведите примеры.
12. При каком режиме действия экологических факторов возможны
наиболее серьезные последствия? Ответ поясните.
18
13. Охарактеризуйте эффект взаимодействия факторов. Приведите
примеры взаимодействия факторов.
14. Приведите примеры температурных адаптаций. Сформулируйте
правило Бергмана и правило Аллена.
15. Какое явление называют фотопериодизмом? Приведите примеры.
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [4], [5].
Среды жизни
Понятие «среда жизни». Общая характеристика основных сред жизни:
водной, наземно-воздушной, почвенной и организменной. Среды обитания,
местообитания и биотопы.
Среда жизни представляет собой физическое окружение организмов.
Основными средами жизни являются: вода, воздух, почва и организм (для
паразитов и симбионтов). Среды жизни подразделяются на конкретные
среды обитания. Для водной среды жизни средами обитания являются
морская и пресная вода, толща воды и дно и т. п. Для наземно-воздушной
среды – климатические широтные зоны и вертикальные пояса. Для
почвенной – почвы определенных типов. Для организменной – различные
группы животных и растений, холоднокровные и теплокровные организмы.
Среды обитания подразделяются на еще более узкие выделы –
местообитания, связанные с отдельными видами организмов, и биотопы,
связанные с биоценозами. Под местообитанием понимается совокупность
биотических и абиотических условий, в которых живет особь или популяция
данного вида. Тогда как биотоп – естественное, относительно однородное
жизненное пространство определенного сообщества организмов.
Контрольные вопросы
1. Раскройте понятие «среда жизни». Охарактеризуйте основные среды
жизни и приведите примеры живых организмов, обитающих в каждой из
сред.
2. Приведите примеры различных сред обитания для водной, наземновоздушной, почвенной и организменной сред жизни.
3. Перечислите основные абиотические факторы водной среды жизни.
Какие абиотические факторы среды чаще всего становятся лимитирующими
для водных обитателей?
4. Насколько сильно отличаются условия жизни в морских и пресных
водах? Ответ поясните.
5. Перечислите основные абиотические факторы наземно-воздушной
среды жизни. Какие абиотические факторы среды чаще всего становятся
лимитирующими для обитателей наземно-воздушной среды?
ЛИТЕРАТУРА: [4].
19
Загрязнение окружающей среды и его влияние на живые организмы
Понятие «загрязнение окружающей среды». Классификация загрязнений
окружающей среды. Химические загрязнители (тяжелые металлы,
пестициды, нитраты и т. д.), их источники, а также прямое и косвенное
воздействие. Классификация загрязняющих веществ по степени опасности.
Физическое загрязнение (радиационное, электромагнитное, шумовое,
вибрационное, тепловое, световое), его источники и последствия для живых
организмов. Биологическое загрязнение, его примеры и последствия.
Загрязнение твердыми отходами, проблема мусора.
Загрязнение окружающей среды – это привнесение в нее или
возникновение в ней новых, нехарактерных для нее физических, химических
или биологических агентов, либо превышение в контролируемое время
многолетнего уровня соответствующих характеристик среды, приводящее к
отрицательным последствиям. Загрязнение окружающей среды может быть
вызвано как природными явлениями такими, как пожары, извержения
вулканов, пыльные бури, так и деятельностью человека.
Выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение.
Химическое, или ингредиентное, загрязнение заключается в изменении
химического состава среды: отклонении от нормального уровня
концентраций характерных ингредиентов и появлении новых.
Физическое, или параметрическое, загрязнение заключается в отклонении
от нормы физических параметров окружающей среды. Его принято
подразделять на радиационное, электромагнитное, шумовое, вибрационное,
тепловое, световое.
Биологическое
загрязнение
заключается
в
проникновении
в
эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых
организмов.
Его
принято
подразделять
на
микробиологическое
(загрязняющими агентами выступают бактерии, микроскопические грибы и
водоросли, простейшие, вирусы) и макробиологическое (загрязняющими
агентами выступают растения и животные, случайно занесенные или
необдуманно интродуцированные в новую среду).
Поступление твердых отходов (сельскохозяйственных, промышленных и
бытовых) в окружающую среду может рассматриваться как механическое
загрязнение. Утилизация твердых промышленных и бытовых отходов
повсеместно затруднена. Зачастую они служат источником химического, а
иногда и физического загрязнения.
По масштабам воздействия различают локальное, региональное и
глобальное загрязнение.
Наиболее значительным загрязнением окружающей среды считается
химическое
загрязнение.
Химические
загрязнители
чрезвычайно
разнообразны и имеют различную степень опасности. Выделяют четыре
класса опасности загрязняющих веществ: I – чрезвычайно опасные, II –
20
высокоопасные, III – умеренно опасные и IV – малоопасные. При такой
классификации с увеличением порядкового номера опасность убывает.
Атмосфера, природные воды и почва способны к самоочищению.
Процессы самоочищения включают химические, физико-химические и
биохимические превращения вредных веществ, их детоксикацию, а также
деятельность живых организмов, перерабатывающих опасные вещества.
Однако в случае превышения допустимой нагрузки на природную среду, ее
самовосстановление не происходит. Ситуация усугубляется тем, что в
последние годы синтезировано более семи тысяч различных веществ ранее
чуждых для биосферы. Такие вещества получили название ксенобиотиков
(от греч. xenos – чужой и biote – жизнь). Редуценты в естественных
экосистемах не справляются с таким количеством чуждых веществ, для
разложения которых в природе не существует специализированных
биохимических механизмов, поэтому ксенобиотики представляют собой
опасный вид загрязнений. Организм человека также не справляется с этими
чужеродными искусственными веществами, ибо не имеет средств их
детоксикации.
Нарастающий уровень загрязнения приводит к постепенному разрушению
экологической системы.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятию «загрязнение окружающей среды».
Назовите основные типы и виды загрязнения окружающей среды, приведите
примеры.
2. Что принято понимать под химическим загрязнением окружающей
среды? Перечислите наиболее опасные виды химического загрязнения.
Назовите основные источники химического загрязнения среды.
3. Какие свойства химических веществ обуславливают их опасность?
Приведите названия классов опасности веществ и примеры соединений (или
элементов), относящихся к каждому классу опасности.
4. В чем опасность загрязнения окружающей среды соединениями
тяжелых металлов? Как происходит накопление тяжелых металлов в
трофической цепи? Объясните этот процесс на примере морской экосистемы.
Опасно ли это для человека?
5. Какие вещества получили название пестицидов? В чем их опасность?
Как происходит накопление пестицидов в трофической цепи? Объясните этот
процесс на примере наземной экосистемы. Опасно ли это для человека?
6. В чем заключается «проблема нитратов»? Почему нитраты, не являясь
сильными токсикантами, оказываются опасными для человека?
7. Какие вещества получили название ксенобиотиков? Чем опасно
попадание этих веществ в окружающую среду? Приведите примеры влияния
таких загрязнений на отдельные живые объекты и экосистемы.
21
8. Перечислите основные последствия загрязнения морской среды
нефтью.
9. В чем опасность загрязнения окружающей среды диоксинами? Почему
результат действия этих веществ называют «химическим СПИДом»?
10. Какие опасные последствия для экологической системы могут иметь
место при попадании в нее значительных количеств синтетических
антибиотиков (например, в результате сброса сточных вод медицинских
учреждений или фармацевтических производств)?
11. Что принято понимать под физическим загрязнением окружающей
среды? Перечислите виды физического загрязнения окружающей среды.
Какие из них представляют наибольшую опасность для человека и почему?
12. Назовите природные и антропогенные источники радиоактивного
загрязнения. Приведите примеры последствий радиоактивного загрязнения
для живых организмов (включая человека).
13. В чем проявляется опасность электромагнитного загрязнения для
различных живых организмов? Каковы последствия воздействия различных
видов электромагнитного излучения для человека?
14. Чем опасно шумовое загрязнение? Назовите благоприятный для
человека интервал шумового воздействия.
15. Опишите, как влияет на здоровье человека шум различной
интенсивности и различной частоты.
16. Приведите примеры теплового и светового загрязнения. К каким
последствиям это может привести?
17. Приведите примеры микробиологического загрязнения и его
последствий, в том числе для здоровья человека.
18. Приведите примеры макробиологического загрязнения. В чем
опасность этого вида загрязнения?
19. Почему происходит усиление эффекта воздействия на человеческий
организм при сочетании различных видов и типов загрязнения (например,
вредных химических веществ и электромагнитных полей)?
20. Какую опасность представляют бытовые отходы и места их
складирования (свалки)?
ЛИТЕРАТУРА: [1], [2], [3], [9], [11], [13], [14].
Экологические факторы и здоровье человека
Концепции здоровья: традиционные представления, биологическая
концепция и определение здоровья, предложенное Всемирной организацией
здравоохранения (ВОЗ). Влияние среды на здоровье человека. Защитные
системы организма человека, причины и следствия нарушения их работы.
Адаптация человеческого организма к условиям среды. Понятие «стресс»,
фазы стресса. Экотипы.
22
На сегодняшний день существуют три основные концепции здоровья.
Общепринятой концепцией здоровья с древних времен и по наше время
считается просто отсутствие болезней.
По биологическим представлениям здоровье – это способность организма
сохранять гомеостатическое равновесие, т. е. устойчивость регуляционных
систем организма.
По определению Всемирной организации здравоохранения здоровье – это
позитивное состояние, характеризующее личность в целом, т. е. состояние
физического, духовного и социального благополучия.
Болезни человека в значительной степени связаны с условиями
окружающей среды. Установлено, что факторы среды могут воздействовать
на генетический аппарат клеток (мутагены, канцерогены), процесс развития
организма (тератогены), нервную и иммунную системы и т. д.
Организм человека имеет ряд защитных систем, которые противостоят
неблагоприятным воздействиям внешней среды, поэтому при различных
экопатологиях поражаются в первую очередь. Первой защитной системой
являются кожные покровы, а также слизистые оболочки легких и
пищеварительного тракта. Второй – печень, обладающая способностью
детоксикации вредных веществ (и даже ядов), попавших в организм вместе с
пищей. Третьей главной защитной системой, предназначенной для защиты
целостности и здоровья организма, является иммунная система.
Заболевания иммунной системы очень характерны для нашего времени.
Первая стадия таких заболеваний связана с ее гиперчувствительностью,
приводящей к различным типам аллергий. Вторая стадия обусловлена
иммунодефицитом – истощением иммунной системы, которое ведет к тому,
что организм катастрофически теряет сопротивляемость к любым болезням и
поражениям.
Человек, как и другие виды живых организмов, способен
приспосабливаться к условиям среды, но способность эта не беспредельна.
Понятие «стресс» было введено в медицину и в физиологию Г. Селье в
30-х годах ХХ века, который рассматривал стресс как неспецифическую
реакцию человеческого организма, возникающую в ответ на повышенные
требования среды, и дал ей определение «адаптационный синдром». Стресс
как у животных, так и у человека является неспецифической
нейрогуморальной реакцией организма, осуществляемой путем мобилизации
нервной и гуморальной систем для адаптации к предъявленным требованиям
среды. Различают несколько фаз стресса: первая фаза – фаза тревоги или
мобилизации, вторая фаза – фаза сопротивления и третья фаза – фаза
компенсации (эустресс) или истощения (дистресс) – в зависимости от исхода
стресса. Исход стресса зависит не только от характера и силы воздействия
вызвавшего его фактора, но также и от исходного физиологического
состояния организма. Преодоленный стресс выводит человеческий организм
на новый, более высокий уровень толерантности. Повторяющиеся эустрессы
23
с возрастающей нагрузкой ведут к реакции тренировки и к большей
адаптированности организма.
Природные экосистемы, в которых живут отдельные популяции людей,
многообразны. Исторически сложившиеся популяции, приспособленные к
определенным условиям, называют экотипами. Экотипы человека
соответствуют основным климатическим зонам. Представители различных
экотипов отличаются телосложением, типом лицевого скелета, цветом кожи
и волос, пищевыми адаптациями и энергетическим балансом, иммунитетом к
определенным заболеваниям, а также скоростью роста и развития. Резкая
перемена условий обитания для представителей любого экотипа означает
стрессовую ситуацию.
Контрольные вопросы
1. Дайте
определение
здоровья
согласно
а)
традиционным
представлениям, б) биологической концепции, в) мнению Всемирной
организации здравоохранения? Какое из них на ваш взгляд наиболее верное?
2. Сделайте вывод о связи экологической ситуации со здоровьем человека.
Приведите примеры появления новых болезней человека вследствие
изменения состояния среды обитания.
3. Охарактеризуйте наследственные заболевания. Сделайте вывод о связи
этих заболеваний с условиями окружающей среды.
4. Какие факторы среды принято называть мутагенными? Приведите
примеры таких факторов.
5. Какие вещества называются канцерогенами? Назовите несколько
наиболее известных канцерогенных веществ.
6. Какие вещества называют тератогенами?
7. Перечислите и охарактеризуйте защитные системы человеческого
организма, противостоящие неблагоприятным воздействиям внешней среды.
8. Охарактеризуйте заболевания иммунной системы.
9. Что такое стресс? Кто ввел в медицину и физиологию это понятие?
Перечислите и охарактеризуйте фазы стресса.
10. Обоснуйте пользу закаливания, рационального питания, физических
нагрузок для изменения адаптивных способностей организма человека.
11. Какие стадии можно выделить в процессе адаптации человека к
экстремальным условиям среды, например, в случае длительного морского
плавания?
12. Что такое экотип? Перечислите основные экотипы человека. Какие
адаптации для них характерны?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [14], [15].
24
Раздел V. ПУТИ И МЕТОДЫ СОХРАНЕНИЯ
СОВРЕМЕННОЙ БИОСФЕРЫ
Экологические принципы рационального использования
природных ресурсов и охрана природы
Природные ресурсы, классификация природных ресурсов. Принципы
рационального природопользования согласно ФЗ «Об охране окружающей
среды». Экологический мониторинг. Элементы системы управления
качеством окружающей среды: нормирование в области охраны окружающей
среды, оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), экологическая
экспертиза, экологический контроль, экологический аудит.
Эта тема включает несколько вопросов, объединенных общим принципом
рационального и бережного отношения к окружающей среде и природным
ресурсам.
Для удовлетворения своих потребностей человечество использует
ресурсы, созданные и создаваемые природой. Природные ресурсы
подразделяются на неисчерпаемые и исчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы, в
свою очередь, подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые.
Причем возобновляемые ресурсы могут превратиться в невозобновляемые,
если скорость их потребления значительно превысит скорость
возобновления. Природные ресурсы также подразделяются на незаменимые и
заменимые. По мере роста численности населения и увеличения объемов
потребления запасы природных ресурсов уменьшаются. В то же время в
процессе добычи, транспортировки и переработки сырья значительная его
часть теряется, загрязняя среду. Рациональное природопользование – путь
решения этих двух взаимосвязанных проблем. По определению
Н. Ф. Реймерса рациональное природопользование – это система
деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных
ресурсов и условий, а также наиболее эффективный режим их
воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося
хозяйства и сохранения здоровья людей.
Хозяйственная и иная деятельность человека неизбежно оказывает
влияние на состояние окружающей среды. Федеральный закон «Об охране
окружающей среды» допускает воздействие хозяйственной и иной
деятельности на природную среду, но деятельность эта должна
осуществляться исходя из требований охраны окружающей среды, которые
сформулированы в форме принципов.
Усиление негативных последствий антропогенного воздействия на
природу обусловило создание специальной системы мониторинга за
изменением состояния природной среды.
Экологическим
мониторингом
называется
система
регулярных
наблюдений за состоянием окружающей среды, а также оценка и прогноз ее
изменений под влиянием естественных и антропогенных факторов.
25
Различают три уровня территориального охвата экологического
мониторинга:
локальный
(санитарно-гигиенический),
региональный
(природно-хозяйственный) и глобальный (биосферный, фоновый). В 90-х гг.
XX века экологический мониторинг нередко смешивали с экологическим
контролем, что неправильно. Экологический мониторинг – это лишь
инструмент для получения необходимой информации.
Функция поддержания состояния окружающей среды благоприятного для
хозяйствования и жизнедеятельности людей возложена на систему
управления качеством окружающей среды.
Одним из важнейших путей ограничения негативного влияния на
биосферу является нормирование в области охраны окружающей среды.
Экологические нормативы подразделяются на две группы: 1) санитарногигиенические нормативы, или нормативы качества окружающей среды,
оформляются в виде ПДК – предельно допустимых концентраций
химических веществ, ПДУ – предельно допустимых уровней физических
воздействий, а также биологических показателей; 2) производственнохозяйственные нормативы, или нормативы допустимого воздействия на
окружающую среду, оформляются в виде ПДВ и ПДС – предельно
допустимых выбросов и сбросов. При невозможности соблюдения ПДВ и
ПДС для предприятия могут устанавливаться ВСВ и ВСС – временно
согласованные выбросы и сбросы. Комплексной характеристикой
допустимого воздействия на окружающую среду является ПДН – предельно
допустимая нагрузка на окружающую среду.
Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды»
устанавливает презумпцию экологической опасности планируемой
хозяйственной и иной деятельности. Это означает, что инициатор любой
деятельности должен доказывать ее экологическую безопасность. Поэтому
проектная документация на новое строительство, реконструкцию,
техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию предприятий
должна в обязательном порядке содержать экологическое обоснование
предлагаемых проектных решений, которое предполагает процедуру оценки
воздействия на окружающую среду (ОВОС) и разработку раздела «Охрана
окружающей среды» в проектной и иной документации.
В настоящее время важными инструментами государственной
экологической политики и управления природопользованием в России
являются государственная экологическая экспертиза и экологический
контроль.
Согласно закону Российской Федерации «Об экологической экспертизе»
государственная экологическая экспертиза – это установление соответствия
намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям
и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы.
Экологический контроль – это система мер по предотвращению,
выявлению и пресечению нарушения законодательства в области охраны
окружающей среды. В нашей стране осуществляется государственный,
26
производственный, муниципальный и общественный экологический
контроль.
Особое место в системе управления качеством окружающей среды
занимает экологический аудит, который связан с добровольно принятым
решением о совершенствовании предприятием своей природоохранной
деятельности.
Контрольные вопросы
1. Приведите
эколого-экономическую
классификацию
природных
ресурсов. Почему пресную воду и чистый воздух относят к условно
неисчерпаемым ресурсам?
2. К какому типу природных ресурсов следует отнести почву?
3. Поясните связь между рациональным природопользованием и охраной
природы.
4. Перечислите принципы, на основе которых должна осуществляться
хозяйственная и иная деятельность согласно закону «Об охране окружающей
среды».
5. Дайте определение экологическому мониторингу. Чем он отличается от
обычного наблюдения за состоянием окружающей среды?
6. Перечислите уровни экологического мониторинга. Какие методы
используются при его проведении?
7. Перечислите и охарактеризуйте санитарно-гигиенические нормативы.
Какой принцип лежит в основе санитарно-гигиенического нормирования?
8. Перечислите и охарактеризуйте производственно-хозяйственные
нормативы. При каких условиях возможно установление ВСВ и ВСС на
предприятии?
9. Охарактеризуйте ПДН. В чем смысл этой характеристики?
10. Что представляет собой экологическое обоснование?
11. Что представляет собой ОВОС, когда требуется ее проведение?
12. Что содержит раздел «Охрана окружающей среды» в проектной
документации?
13. Что представляет собой государственная экологическая экспертиза
согласно закону «Об экологической экспертизе»? Перечислите ее объекты.
14. Что представляет собой экологический контроль? Какие виды
экологического контроля осуществляются в Российской Федерации?
15 Что представляет собой экологический аудит? В чем его отличие от
других элементов системы управления качеством окружающей среды?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [8], [10], [11], [14].
27
Показатели качества воды и их контроль
Категории водопользования. Основные показатели качества воды. Оценка
загрязнения водоемов органическими веществами по величине БПК. Оценка
качества воды по индексу загрязнения воды (ИЗВ).
Все водные объекты, как поверхностные, так и подземные, принято
разделять на три основные категории – хозяйственно-питьевого, культурнобытового и рыбохозяйственного назначения. Водоемы хозяйственнопитьевого назначения используются в качестве источника питьевого
водоснабжения населения и для предприятий пищевой промышленности.
Поэтому требования к их качеству наиболее жесткие. Водные объекты
культурно-бытового назначения используются для купания, занятий спортом,
отдыха, а также для нужд промышленных предприятий и сельского
хозяйства. Они также должны отвечать санитарно-гигиеническим
требованиям. Водные объекты рыбохозяйственного назначения – среда
обитания для рыб, моллюсков, ракообразных, водорослей, которые могут
быть пищей для человека и сельскохозяйственных животных. Требования к
качеству их вод близки к нормативам водоемов хозяйственно-питьевого
назначения.
Для оценки качества воды используют физические, химические и
биологические показатели.
Одним из наиболее распространенных загрязнителей природных вод
являются окисляемые органические вещества. Оценить степень загрязнения
воды окисляемыми органическими веществами можно по количеству
растворенного в воде кислорода, потребленного при определенных условиях
на биологическое окисление содержащихся в воде органических веществ,
называемому биохимическим потреблением кислорода (БПК). По
международным стандартам БПК оценивается за 5 суток и называется БПК5.
Величину БПК5 используют в обязательном порядке для контроля
эффективности работы очистных сооружений. Точное значение БПК5
определяется
экспериментально.
Расчетным
путем
возможно
ориентировочно оценить потребность в кислороде для самоочищения воды
от попавших в водоем биоразложимых веществ.
Использование единичных показателей не дает объективной картины
состояния водного объекта и не позволяет сравнить качество воды разных
водоемов, а также проследить его изменение во времени. Более
информативным является метод комплексной оценки качества воды по
индексу загрязнения воды (ИЗВ).
Контрольные вопросы
1. Назовите категории водопользования. По каким
оценивается качество воды?
2. Перечислите физические показатели качества воды.
28
показателям
3. Перечислите химические показатели качества воды.
4. Что характеризуют биологические показатели качества воды.
5. Что показывают коли-индекс и коли-титр? К какой группе показателей
качества воды их следует отнести?
6. Объясните суть оценки загрязнения водоемов органическими
веществами по величине БПК.
7. Объясните суть комплексной оценки качества воды по величине ИЗВ и
возможности этого метода в плане проведения мониторинговых
исследований состояния водоема.
ЛИТЕРАТУРА: [2], [13].
Основы экономики природопользования
Экономическая оценка ущерба от загрязнения окружающей среды.
Экономические механизмы охраны окружающей среды.
На протяжении всей своей истории человечество развивало экономику
преимущественно за счет бездумного использования природных ресурсов,
игнорируя законы биосферы. Деградация естественных экосистем и
истощение природных ресурсов привели к осознанию необходимости
адаптации экономического развития к природным закономерностям.
Главная задача экономики природопользования – поиск компромисса
между экономическим развитием и экологическими ограничениями. Особое
внимание при этом уделяется установлению истинной экономической оценки
природных ресурсов, экологических издержек и ущерба от загрязнения, а
также эколого-экономической оценке инвестиций.
Существующая в наши дни в России система экономических механизмов
охраны окружающей среды включает ведение кадастров природных
ресурсов, планирование, разработку и осуществление мероприятий по охране
окружающей среды, систему платежей за использование природных ресурсов
и за загрязнение окружающей среды, финансирование природоохранной
деятельности и систему экологических фондов, экологическое страхование и
эколого-экономическое стимулирование.
Контрольные вопросы
1. Опишите механизм возникновения экономического ущерба от
загрязнения.
2. Что служит основанием для выбора предпочтительного природоохранного проекта?
3. Что представляет собой кадастр природных ресурсов? Какие кадастры
природных ресурсов ведутся в нашей стране?
4. Какая система платежей за загрязнение существует в России?
29
5. Что включает в себя эколого-экономическое стимулирование?
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3].
Ресурсы Мирового океана и их рациональное использование
Ресурсы Мирового океана. Проблема загрязнения морей и океанов.
Оценка экономического ущерба при залповом сбросе нефтепродуктов.
Антропогенная нагрузка на воды Мирового океана в последние
десятилетия значительно увеличилась. В результате резко ухудшилось
качество морской воды, нанесен ущерб биологическим ресурсам океана,
наносится вред здоровью людей. Одним из опаснейших видов загрязнения
океана является нефтяное загрязнение.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте океан как источник минерального сырья.
2. Дайте оценку перспективам использования минеральных ресурсов
океана.
3. Обоснуйте проблему охраны и воспроизводства биоресурсов океана.
4. Чем опасно нефтяное загрязнение? От чего зависит величина
экономического ущерба при залповом сбросе нефтепродуктов?
ЛИТЕРАТУРА: [1], [13], [14].
Экозащитная техника и технологии
Основные способы защиты окружающей природной среды от вредных
выбросов и сбросов. Переработка отходов и их утилизация.
В процессе своей жизнедеятельности и создания материальных благ
человек производит большое количество отходов, которые частично
используются как ресурсы, но в большей степени накапливаются в
окружающей среде, значительно ухудшая ее качество. Единственный выход
из такого положения – внедрение в жизнь экологически более совершенных
технологий и широкое применение экозащитной техники.
Защита атмосферы от выбросов наиболее эффективно достигается путем
очистки загрязненных газов в специальных аппаратах.
Регулирование поступления примесей с хозяйственно-бытовыми и
производственными сточными водами осуществляется с помощью очистных
сооружений. Для очистки сточных вод используются различные методы, но
наиболее экологичной признается биологическая очистка сточных вод. Этот
метод основан на способности микроорганизмов использовать многие
30
растворенные в сточных водах органические и неорганические соединения
для питания. При этом анаэробные организмы культивируются в активном
иле или биопленке, аэробные – на полях орошения, полях фильтрации, в
биологических прудах, аэротенках и биофильтрах разной конструкции.
Наибольшую долю в структуре отходов составляют твердые бытовые
(ТБО) и промышленные (ПО) отходы. Состав и свойства твердых отходов
весьма разнообразны, нередко они представляют опасность для окружающей
среды и живых организмов. Внедрение ресурсосберегающих технологий,
технологий сбора, сортировки, переработки и извлечения энергетического
потенциала, а также обезвреживания отходов и обеспечение безопасного
хранения неперерабатываемых отходов является необходимым условием
сохранения природной среды и здоровья человека.
Контрольные вопросы
1. Перечислите и охарактеризуйте наиболее часто используемые средства
защиты атмосферы.
2. Перечислите и охарактеризуйте наиболее часто используемые методы
защиты гидросферы.
3. Опишите варианты осуществления биологической очистки в
естественных и искусственных условиях.
4. Дайте краткую характеристику отходов, образующихся в быту и на
производстве. Какие отходы являются наиболее опасными?
5. Перечислите
и
охарактеризуйте
технологии
размещения,
обезвреживания и утилизации отходов.
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3].
Основы экологического права, профессиональная ответственность
ФЗ “Об охране окружающей среды”, права и обязанности граждан в
области охраны окружающей среды, понятие «экологический вред».
Юридическая ответственность за экологические правонарушения.
Экологическим правом называется комплекс правовых норм и
правоотношений, регулирующих общественные отношения в сфере
взаимодействия общества и природы в интересах настоящего и будущего
поколений людей. Основы современного экологического права были
заложены законом РСФСР от 19.12.91 № 2060-I «Об охране окружающей
природной среды», замененного в настоящее время Федеральным законом от
10.01.02 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды».
За нарушение законодательства в области охраны окружающей среды в
соответствии со ст. 75 Федерального закона от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране
31
окружающей среды» установлены следующие виды ответственности:
административная, уголовная, дисциплинарная и имущественная.
Контрольные вопросы
1. Какие права и обязанности имеют граждане в области охраны
окружающей среды согласно Конституции Российской Федерации и
Федеральному закону «Об охране окружающей среды»?
2. Перечислите объекты экологического права, подлежащие охране в
первую очередь.
3. В чем заключается понятие «экологический вред» в соответствии с
Федеральным законом «Об охране окружающей среды»?
4. В чем выражается административная ответственность за экологические
правонарушения?
5. В каких случаях наступает уголовная ответственность за экологические
правонарушения?
6. Какое экологическое преступление обозначается как экоцид? Какое
наказание предусмотрено за его совершение?
7. Охарактеризуйте имущественную ответственность граждан за
экологические правонарушения.
ЛИТЕРАТУРА: [2], [3], [8].
Особо охраняемые природные территории и их роль
в сохранении среды обитания
Различные типы особо охраняемых природных территорий, их статус и
основное назначение. Заповедники Дальнего Востока.
Одним из приоритетных направлений экологической политики России
является сохранение и развитие системы особо охраняемых природных
территорий.
Современный природно-заповедный фонд нашей страны образуют:
государственные
природоохранные
заповедники,
государственные
природные заказники, национальные и природные парки, памятники
природы, дендрологические парки и ботанические сады, лечебнооздоровительные местности и курорты.
Контрольные вопросы
1. Какие типы особо охраняемых природных территорий вам известны? С
какими целями они создаются?
2. Отличается ли режим природопользования особо охраняемых
природных территорий с различным статусом?
32
3. Какие виды деятельности запрещены, а какие разрешены на территории
заповедника?
4. Какие виды деятельности запрещены, а какие разрешены на территории
заказника?
5. Какие виды деятельности запрещены, а какие разрешены на территории
национального парка?
6. Каким заповедникам присваивается статус биосферных заповедников?
7. Перечислите наиболее известные заповедники Дальнего Востока. В чем
состоит уникальность каждого?
8. Перечислите заповедники, расположенные на территории Приморского
края. Кратко охарактеризуйте их.
9. Где и с какой целью был организован Дальневосточный морской
заповедник?
ЛИТЕРАТУРА: [3], [7], [8], [14].
Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
Международные экологические организации, движения и фонды;
основные направления их деятельности. Конференции ООН по окружающей
среде и развитию (Стокгольм, 1972; Рио-де-Жанейро, 1992), их итоги.
Необходимость международного сотрудничества в области охраны
окружающей среды диктуется тем, что государства находятся друг от друга в
экологической зависимости. Для сохранения биосферы Земли и решения
глобальных экологических проблем необходимы совместные усилия всех
стран мира.
Международное сотрудничество государств в области охраны
окружающей среды, растительного и животного мира организовано под
эгидой ООН. Вопросами охраны окружающей среды занимаются следующие
специализированные учреждения ООН.
ЮНЭП (от англ. UNEP – United Nations Environmental Program) –
Программа ООН по окружающей среде.
ЮНЕСКО (от англ. UNESCO – United Nations Educational, Scientific and
Cultural Organization) – ООН по вопросам образования, науки и культуры.
Наиболее известным направлением в деятельности является научная
программа «Человек и биосфера», МАБ (англ. «The Man and the Biosphere»,
MAB), принятая в 1970 г.
ФАО (от англ. FAO – Food and Agricultural Organization UN) –
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН.
ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения.
ВМО – Всемирная метеорологическая организация.
МОТ – Международная организация труда.
33
Широкие полномочия по обеспечению ядерной безопасности и охраны
окружающей среды от радиоактивного загрязнения имеет МАГАТЭ
(Международное агентство по атомной энергии), осуществляющее свою
деятельность по договору с ООН, но не являющееся ее специализированным
учреждением.
Среди международных организаций, занимающихся вопросами
предотвращения загрязнения моря с судов, ведущее место принадлежит
ИМО (от англ. IMO – International Marinе Orgaпizatioп) – Международной
морской организации. Именно по инициативе ИМО, под ее руководством и
при непосредственном участии в 1973 г. была принята всеобъемлющая
Конвенция о предотвращении загрязнения моря с судов, известная как
МАРПОЛ 73/78. Вспомогательным органом Ассамблеи ИМО является
МЕПС (Marine Environment Protect Committee) – комитет ИМО по защите
морской среды. МЕПС выполняет функции ИМО в период между
Ассамблеями и является постоянно действующим.
Большой вклад в решение природоохранных задач вносят
неправительственные международные организации: Международный союз
охраны природы и природных ресурсов (МСОП), Всемирный фонд охраны
дикой природы (WWF – World Wide Fund for Nature), Гринпис (Greenpeace),
Римский клуб.
Выработке коллективных мер по решению проблем в области охраны
окружающей среды способствует проведение международных конференций.
Основополагающими
конференциями
в
этой
области
являются
Стокгольмская конференции ООН по окружающей среде 1972 года и
Конференция ООН по окружающей среде и развитию, которая состоялась в
Рио-де-Жанейро в 1992 г. Основные принципы международного
экологического сотрудничества впервые были обобщены в Декларации
конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 1972). В современном
понимании они изложены в Декларации конференции ООН по окружающей
среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992).
Контрольные вопросы
1. Какие принципы положены в основу международного экологического
сотрудничества?
2. Каковы основные направления деятельности ЮНЕП?
3. Охарактеризуйте международную программу ЮНЕСКО «Человек и
биосфера».
4. Охарактеризуйте деятельность Международной морской организации
(ИМО). Какие цели и задачи стоят перед ИМО?
5. Какова сфера деятельности Международного союза охраны природы и
природных ресурсов (МСОП)? Принимает ли Россия участие в работе этой
организации?
34
6. Охарактеризуйте деятельность Всемирного фонда охраны дикой
природы.
7. Охарактеризуйте деятельность Гринпис.
8. Охарактеризуйте деятельность организации носящей название
«Римский клуб».
9. Когда заключена и каким проблемам посвящена конвенция МАРПОЛ
73/78? Какие страны обязаны выполнять требования этой конвенции?
10. Какие вопросы затронуты в Приложениях к конвенции МАРПОЛ
73/78? Насколько обязательно выполнение требований Приложений?
11. Какие страны и с какой целью заключили соглашение, названное
Токийским меморандумом?
12. Чему посвящен Киотский протокол?
ЛИТЕРАТУРА: [1], [2], [3].
Список рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Безвербная, И. П. Экология моря [Текст]: учеб. пособие / И. П.
Безвербная, Л. Ю. Фирсова. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2004. – 112 с.
2. Большаков, В. Н. Экология [Текст]: учебник / В. Н. Большаков и др.
Под ред. Г. В. Тягунова, Ю. Г. Ярошенко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:
Логос, 2005. – 504 с.
3. Николайкин, Н. И. Экология [Текст]: учебник / Н. И. Николайкин, Н. Е.
Николайкина, О. П. Мелехова. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004. – 624 с.
4. Христофорова, Н. К. Основы экологии [Текст]: учебник / Н. К.
Христофорова. – Владивосток: Дальнаука, 1999. – 516 с.
5. Шилов, И. А. Экология [Текст]: учебник / И. А. Шилов. – 2-е изд., испр.
– М.: Высш. шк., 2000. – 512 с.
Дополнительная литература
6. Бганба, В. Р. Социальная экология [Текст]: учеб. пособие / В. Р. Бганба.
– М.: Высш. шк., 2004. – 309 с.
7. Берсеньев, Ю. И. Особо охраняемые природные территории
Приморского края [Текст] / Ю. И. Берсеньев. – Владивосток: Государственный
комитет по охране окружающей среды Приморского края, 1997. – 40 с.
8. Бринчук, М. М. Экологическое право [Текст]: учебник / М. М. Бринчук.
– М.: Высшее образование, 2005. – 472 с.
9. Горячев, В. А. Локальный источник радиоактивного загрязнения
морской среды в прибрежной зоне залива Петра Великого [Текст] / В. А.
Горячев, А. Ф. Сергеев, В. Н. Сойфер // Состояние морских экосистем,
35
находящихся под влиянием речного стока. – Владивосток: Дальнаука, 2005. –
С. 246–258.
10. Гриванова, С. М. Нормирование вредных выбросов в атмосферу
[Текст] / С. М. Гриванова, И. Ю. Гриванов. – Владивосток: Изд-во Дальневост.
ун-та,2000. – 360 с.
11. Ивлев, А. М., Основы учения о биосфере [Текст]: учебник / А. М.
Ивлев, А. М. Дербенцева. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2002. –
112 с.
12. Коммонер, Б. Замыкающийся круг. Природа, человек, технология
[Текст]: пер. с англ. / Б. Коммонер; Под ред. Е. К. Федорова. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1974. – 278 с.
13. Фирсова, Л. Ю. Сборник задач по прикладной экологии [Текст]:
учебно-методическое пособие / Л. Ю. Фирсова, И. П. Безвербная. –
Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2007. – 107 с.
14. Христофорова Н. К. Экологические проблемы региона: Дальний
Восток – Приморье [Текст]: учеб. пособие / Н. К. Христофорова. –
Владивосток; Хабаровск: Хабаровск. кн. изд-во, 2005. – 304 с.
15. Цысь, О. Н. Механизмы адаптации моряков в морских условиях.
[Текст] / О. Н. Цысь, А. М. Яковлев. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2007. –
100 с.
36