1. Экология как наука. 2. Понятие биосферы, ее

Лекция №1
Тема: «Биосфера»
1. Экология как наука.
2. Понятие биосферы, ее структура.
3. Живое вещество биосферы, его функции.
4. Круговороты веществ в биосфере.
1. Экология как наука.
Цель: рассмотреть и изучить экологию с научной точки зрения.
Задачи:
а) рассмотреть истоки зарождения «экологии»;
б) изучить задачи и методы экологии;
в) сформировать определение экологии как биологической науки.
Термин «экология» был предложен в 1866г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем (от греч. «ойкос» - «дом», «жилище» и «логос» - «наука», «учение»). Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в
различных местах обитания, и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать. Объектами
экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т.е. изучение организации и функционирование надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т.е. единые
природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.
Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации
живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция,
хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ
(биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и
трансформация энергии в цепях питания).
Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.
Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их
сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго
контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического
прогнозирования.
Для изучения и прогнозирования природных процессов широко используется
также метод математического моделирования. Такие модели экосистем строятся на
основе многочисленных сведений, накопленных в полевых и лабораторных условиях. При этом правильно построенные математические модели помогают увидеть то,
что трудно или невозможно проверить в эксперименте. Однако сама по себе математическая модель не может служить абсолютным доказательством правильности той
или иной гипотезы, но она служит одним из путей анализа реальности.
Сочетание полевых и экспериментальных методов исследования позволяет экологу выяснить все аспекты взаимоотношений между живыми организмами и многочисленными факторами окружающей среды, что позволит не только восстановить
динамическое равновесие природы, но и управлять экосистемами.
Существует очень много определений экологии («Экология – биология окружающей среды», «Экология- наука, предмет которой совокупность и структура связей между организмами и средой» и т. д.), но наиболее распространенное: «Экология - биологическая наука об отношении организмов между собой и с окружающей
средой».
Экология – одна из сравнительно молодых и стремительных развивающихся
биологических наук, которая представляет собой систему междисциплинарных научных представлений в области биологии.
2. Понятие биосферы и ее структура.
Цель: рассмотреть понятие биосферы и изучить ее структуру.
Задачи:
а) сформулировать понятие биосферы;
б) рассмотреть живое вещество, как главный компонент биосферы;
в) изучить протяженность биосферы и ее пространственную неоднородность.
Понятие о биосфере. Изучение многообразия форм органического мира и закономерностей его развития не будет полным без понимания места и роли живых организмов в целом на всей планете Земля.
Термин «биосфера» предложил в 1875 г. австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831
—1914), однако его точного определения он не дал. Спустя полстолетия русский
геохимик В.И. Вернадский (1863—1945) создал учение о биосфере, основные положения которого он изложил в опубликованной в 1926 г. небольшой брошюре под
названием «Биосфера». В.И. Вернадский назвал биосферой оболочку Земли, основная роль в формировании которой принадлежит живым организмам.
Живое вещество — главная биогеохимическая сила в биосфере. Главным компонентом биосферы является живое вещество — совокупность всех живых организмов планеты, численно выраженная в элементарном химическом составе, массе,
энергии. Это вещество геохимически чрезвычайно активно, так как при осуществлении процессов питания, дыхания, выделения, размножения оно тесно связано с ок-
ружающей средой, благодаря чему почти все химические элементы проходят в общей цепи превращений через биогеохимическое звено. Таким образом, жизнедеятельность организмов — это глубокий и мощный геологический процесс планетарного характера. Миграция химических элементов из организма в среду и обратно не
прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможной, если бы элементарный химический состав организмов не был близок к химическому составу земной коры. В.И. Вернадский писал: «Организм имеет дело со средой, к которой не
только он приспособлен, но которая приспособлена и к нему».
Благодаря зеленым растениям, осуществляющим процесс фотосинтеза, в биосфере создаются сложные по строению молекулы органических веществ. Заключенную в них энергию используют для процессов жизнедеятельности гетеротрофные
организмы. В этом состоит космическая функция зеленых растений биосферы. Без
живого вещества работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твердых тел по поверхности планеты и к временному их нагреванию. Живое вещество выступает в качестве гигантского аккумулятора и уникального трансформатора связанной лучистой энергии Солнца. Солнечная энергия без
живого вещества не совершала бы на Земле созидательной деятельности, так как не
могла бы ни удержаться на ней, ни преобразоваться в необходимую для этого энергию.
Улавливание солнечной энергии осуществляется преимущественно растениями.
Но в удержании и преобразовании заключенной в них энергии Солнца, перемещении ее по поверхности, а также из внешнего в более глубокие слои планеты принимает участие все живое вещество. Этот процесс осуществляется благодаря размножению, последующему росту и перемещению организмов. Скорость размножения,
по В.И. Вернадскому, — это скорость передачи в биосфере геохимической энергии.
Элементарной структурной и функциональной единицей биосферы является
биогеоценоз. Именно в биогеоценозе организмы и среда их обитания тесно взаимно
приспособлены друг к другу и благодаря этому осуще-ствяется биологический круговорот веществ — основа бесконечности жизни
на планете. В ходе осуществления биологического круговорота ограниченные
запасы химических веществ приобретают свойство бесконечных, так как находятся
в непрерывном круговом обращении. Поэтому круговорот веществ в виде биогеохимических циклов является необходимым условием существования биосферы. Весь
круговорот веществ в биосфере происходит благодаря одному источнику энергии —
Солнцу. Между величиной поступающей на планету солнечной энергии и количеством образуемого живого вещества установилась тесная зависимость. Так, в результате многолетних исследований ученых разных стран удалось подсчитать, что ежегодно в биосфере образуется примерно 150—200 млрд т сухого органического вещества.
Таким образом, создание учения о биосфере явилось важным достижением человечества. Впервые живая природа стала рассматриваться как целостная система,
тесно взаимодействующая с абиотической средой. В.И. Вернадский заложил основы
современных научных представлений о планетарном и космическом значении жизни, о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы.
Протяженность биосферы. На планете Земля различают несколько геосфер, в
пределах которых существует жизнь.
Атмосфера — воздушная оболочка Земли. С высотой плотность воздуха быстро убывает: 75% массы атмосферы сосредоточено в слое до 10 км, 90% — до 15 км,
99% — до 30 км, 99,9% — до 50 км. Воздух, лишенный влаги и твердых примесей,
состоит из азота (78,1%), кислорода (21%), аргона (0,9 %), углекислого газа (около
0,03%) и незначительного количества некоторых других газов.
Большое влияние на состояние атмосферы, т.е. на формирование погоды и климата, играют различные примеси — переменные составные части атмосферы. К
важнейшим из них относится вода, которая в виде водяного пара содержится в нижнем 20-километровом слое атмосферы. Водяной пар вместе с углекислым газом, метаном и некоторыми другими примесями участвует в нагревании внутренних слоев
атмосферы (так называемый парниковый эффект). Это обусловлено способностью
атмосферы пропускать солнечную радиацию к поверхности Земли и поглощать от-
раженное от нее тепловое излучение. Благодаря парниковому эффекту температура
в атмосфере растет с понижением высоты, и ее нижние слои оказываются теплыми.
Область биосферы простирается лишь в нижнем слое атмосферы — тропосфере (от греч. tropos — перемена). Высота тропосферы изменяется от 8—10 км в полярных широтах до 16—18 км на экваторе. Над тропосферой располагается стратосфера (от лат. stratum — слой) высотой 100 км. В ней на высоте 15—25 км свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращается в озон (О 2-> О
3), который, образуя экран, поглощает губительное для живых организмов коротковолновое ультрафиолетовое излучение.
Литосфера (от греч. lithos — камень) — внешняя твердая оболочка планеты. В
ней различают два слоя: верхний — слой осадочных пород с гранитом и нижний —
базальтовый. Слои расположены неравномерно, поэтому в некоторых местах гранит
выходит на поверхность. Граница распространения живого вещества в литосфере не
опускается ниже 3—4 км. На такой глубине можно встретить лишь анаэробных бактерий. Наибольшая плотность живого вещества в литосфере отмечается в поверхностном слое земной коры — почве.
Гидросфера представляет собой совокупность вод океанов, морей, озер, рек,
подземных вод и ледяных покровов. Гидросфера образует прерывистую водную
оболочку планеты. Основная масса вод сосредоточена в Мировом океане, средняя
глубина которого составляет 3,8 км, максимальная (Мариинская впадина Тихого
океана) — 11,034 км. Незначительная часть гидросферы представлена пресными водами.
Живые организмы населяют всю толщу гидросферы вплоть до максимальных
ее глубин, однако наибольшая их плотность приходится на поверхностные слои и
прибрежье, прогреваемые и освещаемые солнцем. Зоны непосредственного контакта
и активного взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы плотнее всего заселены живыми организмами, так как в этих местах создаются наиболее благоприятные условия для жизни — оптимальные температура, влажность, наличие кислорода и необходимых для жизнедеятельности организмов химических элементов.
Пространственная неоднородность биосферы. Условия для жизни организмов в
биосфере чрезвычайно разнообразны. Особенно они различаются
в наземной и водной средах. Поэтому выделяют континентальную и океаническую части биосферы.
Континентальная часть биосферы — суша — занимает 148 млн км 2 , или
29% всей площади планеты. Особенностью ее является крайняя неоднородность,
выражающаяся в наличии широтной и высотной зональности.
Широтная зональность обусловлена шарообразностью нашей планеты и наклоном ее оси вращения, вследствие чего земная поверхность неодинаково обеспечивается теплом и влагой. Наибольшее количество тепла получают тропические и
субтропические пояса, наименьшее — полярные. Наблюдается большое различие и
в обеспеченности разных областей влагой. Например, для тундры характерен избыток, а для пустынь — недостаток атмосферных осадков, области умеренных широт
характеризуются средними величинами водообеспечения.
Высотная ландшафтная зональность континентальной части биосферы формируется в связи с тем, что с увеличением высоты местности воздух становится более разреженным, с меньшим содержанием кислорода, углекислого газа и водяных
паров, а температура его понижается. Из-за недостатка углекислого газа и влаги нарушается нормальный ход фотосинтеза, поэтому на высотах более 6 тыс. м высшие
растения не произрастают.
Океаническая часть биосферы занимает 361 млн км 2, или 71% площади планеты. Определяющими факторами жизни организмов в ней являются солевой и газовый состав воды, содержание биогенных элементов, глубина, подвижность вод.
Для этой части биосферы также характерна зональность. По условиям жизни особенно различаются между собой полярные и экваториально-тропические зоны гидросферы, а также поверхностная ее часть, освещаемая солнцем, и глубинная зона,
куда солнечный свет не проникает. Наиболее благоприятна для развития жизни в
гидросфере небольшая по площади (8%) прибрежная зона — шельф, которая хорошо освещена и обогрета солнечными лучами, обеспечена достаточным количеством
элементов минерального питания, поступающих из донных отложений и поверхно-
сти суши. Большая часть площади дна Мирового океана расположена на глубинах
более 4000 м и около четверти площади — на глубинах более 5000 м. Температура
здесь низкая (от 0,5 до 4°С) и довольно постоянная. Свет в эту зону не проникает.
На морском дне происходит накопление органических остатков в виде ила и других
отложений.
3. Живое вещество биосферы, его функции.
Цель: рассмотреть живое существо биосферы и изучить его функции.
Задачи:
а) выявить главную особенность живого вещества;
б)сформулировать основные функции живого вещества биосферы.
При любых трактовках понятия «биосфера» главным ее составляющим остается
живое вещество. Данный тезис отнюдь не тривиален, хотя бы потому, что биомасса
живого вещества составляет лишь около 0,0001% от массы биосферы, включающей
в свой состав, как известно, все органическое вещество биогенного происхождения
и косное вещество других сфер, занятых биосферой. Дело все в том, что роль живого вещества в биосфере уникальна.
Основной отличительной особенностью живого существа является не столько
его способность размножаться и двигаться, сколько способ использования энергии.
Только живые существа могут улавливать энергию Солнца, удерживать ее в виде
сложных органических соединений (биомассы), передавать друг другу, трансформировать
в
механическую,
электрическую,
тепловую
и
другие
виды.
К числу основных функций живого вещества относятся следующие: 1) энергетическая; 2) деструктивная; 3) концентрационная и 4) средообразующая. Суть первой из
них состоит в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе и передаче энергии
по пищевой цепи. На собственные нужды организма в среднем расходуется 10—
12% ассимилированной ими энергии. Остальная ее часть перераспределяется внутри
экосистемы. Энергия частично рассеивается, а частично накапливается в биогенном
веществе. После перехода в ископаемое состояние энергия консервируется в земной
коре и служит энергетической базой для геологических процессов, обеспечивает
энергетические потребности человечества.
Деструктивная функция живого вещества состоит в разложении, минерализации мертвого вещества, в химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Специальная группа организмов
(редуцентов) деструкторов разлагает мертвое органическое вещество до простых
неорганических соединений: углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака,
которые
затем
вновь
используются
в
начальном
звене
круговорота.
Концентрационная функция проявляется в избирательном накоплении в ходе жизнедеятельности атомов веществ, рассеянных в природе. При этом наиболее активными
концентраторами
многих
элементов
являются
организмы.
Наконец, средообразующая функция живого вещества заключается в преобразовании физикохимических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в
условия, благоприятные для существования организмов. С известной долей условности можно утверждать, что эта функция является результатом совместного действия всех рассмотренных выше функций живого вещества. В результате именно средообразующей функции образовался покров осадочных пород, был преобразован газовый состав атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, возник почвенный покров на поверхности суши.
4. Круговороты веществ в биосфере.
Цель: рассмотреть и изучить круговороты веществ в биосфере.
Задачи:
а) рассмотреть круговорот веществ и превращение энергии как основу существования биосферы;
б) рассмотреть круговороты воды, углерода и азота.
Круговорот веществ и превращение энергии как основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из
окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти орга-
низмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в
природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и
живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее
выраженный циклический характер.
В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в
нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их,
усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и
выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из
одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество
биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь
атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.
Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой
циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить
бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу.
Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного
круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.
Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего
существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веще-
ствах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть
поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление
процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток
энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой
только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.
Круговорот воды. Вода — самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды — пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды),
грунтовые воды — 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага—0,001%.
Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая — на сушу. С суши вода в
виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и
транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.
Как видим, основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают
физические процессы, происходящие с участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды.
Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного
пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате
такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды,
транспирируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20—50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в
удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня
грунтовых вод и др.
Круговорот углерода. Углерод — обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы
ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и
превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса
— фотосинтез и дыхание — обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.
Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они
используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований.
В дальнейшем остатки отмерших морских организмов образуют на дне морей и
океанов мощные отложения известняков.
Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из
него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков,
торфа, сапропелей, гумуса и др.
Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной
хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого
топлива содержание углекислого газа в атмосфере за XX в. возросло на 25%. Последствием этого может стать усиление парникового эффекта.
Круговорот азота. Азот — необходимый компонент важнейших органических
соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так
как они способны использовать его только в виде неорганических соединений.
Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть
азотистых соединений поступает при извержениях вулканов.
К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее актив-
ными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках
корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями. После отмирания растений и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении водной среды азотистыми соединениями играют цианобактерии.
Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а
также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными {аммонифицирующими) бактериями до аммиака. Основная масса
образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и
нитратов, после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами
выполняет функцию удержания тепла планеты.
Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот
процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и
воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом.
Процессы нитрификации и денитрификации были полностью сбалансированы
вплоть до периода интенсивного использования человеком азотных минеральных
удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений.
Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной.
Эволюция биосферы. Современная структура биосферы и границы обитания
современных организмов формировались постепенно. Они являются результатом
долгой истории Земли, начиная с ее возникновения и до настоящего времени.
Доказательства развития биосферы многочисленны и бесспорны. Это прежде
всего ископаемые остатки древних организмов. Изучая их, ученые установили главные этапы в истории развития органической жизни планеты. Предполагают, что за
всю историю биосферы ее населяли, сменяя друг друга, примерно 500 млн. видов
организмов.
Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением содержания кислорода в атмосфере и становлением озонового экрана. Древние фототроф-
ные цианобактерии насытили кислородом первичный океан, благодаря которому
водные организмы получили возможность осуществлять аэробное дыхание. Поступление кислорода в атмосферу обусловило образование мощного озонового слоя, поглощающего коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Формирование озонового слоя позволило организмам выйти на сушу и заселить ее разнообразные местообитания. Это стало возможным тогда, когда содержание кислорода в атмосфере
достигло величины, составляющей 10% от его современной концентрации. К концу
палеозоя, в пермском периоде, концентрация кислорода в атмосфере достигла современного уровня.
Каждый период развития биосферы характеризовался свойственным ему комплексом условий среды и живых организмов. В кайнозойскую эру произошло становление человека, который в начале своей эволюции хорошо вписывался в природу. Перейдя к активной трудовой деятельности, человек вырвался из плена естественной природной зависимости. Человеческое общество с течением времени усиливало свое воздействие на природную среду. В настоящее время в эпоху НТР, совпавшей с бурным ростом численности населения планеты (демографический взрыв),
деятельность человека соизмерима по своим последствиям на природную среду с
действием самых мощных природных явлений.
Вопросы для самопроверки
1. Структура и эволюция биосферы.
2. Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере.
3. Биогеохимический круговорот веществ в биосфере.
4. Живое и биокосное вещество, их взаимопроникновение и перерождение в
круговоротах вещества и энергии.
5. Функциональная целостность биосферы.
Список литературы
1. http://geographer.ru/
2. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. – М.: изд-во ПРИОР, 1999.
3. Экология : Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. – 3-е изд., испр. и
доп. – Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2006.
Лекция №2
Тема: «Экосистемы»
1. Экосистема: состав, структура, разнообразие.
2. Популяции в экосистеме.
3. Биотические связи организмов в биоценозах.
4. Трофические взаимодействия в экосистемах.
5. Продукция и энергия в экосистемах.
6. Экологические пирамиды.
7. Динамика экосистем.
1. Экосистема: состав, структура, разнообразие.
Цель: изучить состав, структуру и разнообразие экосистем.
Задачи:
а) изучить состав экосистем;
б) изучить структуру экосистем;
в) рассмотреть разнообразие экосистем.
Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система
сохраняет
Таким
устойчивость
образом,
для
в
естественной
течение
продолжительного
экосистемы
характерны
три
времени.
признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша,
океан, биосфера. Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в
свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такое наличие у
системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также
сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют
эмерджентностью.
Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является
уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах
планеты.
Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества.
Все растения и хемосинтетики (это такие бактерии), являющиеся продуцентами, создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью
энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную
продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.
Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец,
млекопитающие, включая человека. Консументы, в свою очередь, подразделяются
на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.
Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными
консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу
вторичные консументы. Первичные консументы, питающиеся только растениями,
называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и
животных, относятся к всеядным, например, человек. Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов,
специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в
случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.
Наконец, значительная часть детрита в экосистеме, в частности опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет
и
разлагается
в
процессе
питания
ими
грибов
и
бактерий.
Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.
Разнообразие экосистем
Экосистема состоит из сообщества организмов, их неживого окружения и
взаимодействий между всеми ними. Экосистемы могут формироваться на самых
разных уровнях, начиная от микрогруппировки на листьях тропических деревьев и
кончая биосферой в целом. Лес представляет собой экосистему, наравне со стволом
мертвого дерева, рекой, прудом, горой, морем и даже всей планетой.
Экосистема – динамичное целое, состав, структура и роли различных элементов которого постоянно развиваются во времени.
Трудно оценить точную роль биоразнообразия во всех экосистемах. Мы не знаем, до какой степени такие свойства каждой конкретной системы, как способность к
первичному производству и разложению, обусловлены биоразнообразием Тем не
менее уже подтверждено, что определенные виды (известные под названием "эдифицирующих", «доминантных» или "основных») оказывают преобладающее влияние на структуру и функции экосистем.
2. Популяции в экосистеме.
Цель: рассмотреть и изучить популяции в экосистеме.
Задача: изучить механизмы жизнедеятельности экосистем.
Под популяцией можно понимать любую достаточно обособленную группу организмов одного вида, занимающую определенное пространство и функционирующую как часть экосистемы.
Различные виды организмов представлены в экосистеме именно популяциями.
Поэтому популяцию можно рассматривать как систему, стоящую на иерархической
лестнице природных систем между уровнем отдельных организмов и уровнем экосистем. Поэтому в организации популяций черты единого организма зачастую просматриваются более явно, чем в экосистемах. Правда, если экосистемы могут существовать относительно обособленно, как отдельные организмы, например экосистемы островов, то популяции в изолированном виде нигде не встречаются. Это своего
рода функциональные органы экосистем, тесно взаимодействующие друг с другом,
обеспечивая тем самым жизнедеятельность экосистемы.
Популяция считается базовой единицей экологии. Именно на уровне популяций
происходят основные адаптации и эволюционные процессы, здесь рождается видовое многообразие природы, формируются межвидовые и внутривидовые взаимодействия и т.п.
Для человека знание законов популяционной динамики имеет одно из первостепенных значений, так как эти законы применимы и к динамике человеческих популяций. Особую важность эти знания приобретают в связи с демографической проблемой, являющейся одним из основных компонентов надвигающейся глобальной
экологической катастрофы.
3. Биотические связи организмов в биоценозах.
Цель: изучить биотические связи в биоценозах.
Задачи:
а) рассмотреть прямые и косвенные межвидовые отношения организмов в биоценозах;
б) изучить различные связи между организмами.
Разнообразные формы биотических отношений, в которые вступают те или
иные виды в биоценозе (конкуренция, комменсализм, мутуализм, хищник-жертва и
др.), определяют основные условия их жизни в сообществе, возможности добывания
пищи и завоевания нового пространства.
Каждый конкретный вид из-за сложности межвидовых взаимоотношений может преуспевать не везде, где складываются подходящие для него условия физической среды. Отмечают физиологический и синэкологический оптимумы в распространении вида.
Физиологический оптимум — благоприятное для вида сочетание всех видов
абиотических факторов, при котором возможны наиболее быстрые темпы роста и
размножения. Синэкологический оптимум — биотическое окружение, при котором
вид испытывает наименьшее давление со стороны врагов и конкурентов, что позволяет ему успешно размножаться. Физиологический и синзкологический оптимумы
далеко не всегда совпадают.
Прямые и косвенные межвидовые отношения по значению, которое они имеют
для занятия видом в биоценозе определенного положения, по классификации В. Н.
Беклемишева (1970), подразделяются на четыре типа: 1) фабрические, 2) топические, 3) форические и 4) трофические.
Фабрические связи — это такой тип биоценотических отношений, в которые
вступает вид, используя для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения
или мертвые остатки или даже живых особей другого вида (В. Н. Беклемишев,
1970). Например, птицы употребляют для постройки гнезд ветви деревьев, листья,
траву, шерсть млекопитающих, пух и перья других видов птиц и т. д. Пчела-
мегахила помещает яйца и запасы в стаканчики, которые сооружены из мягких листьев различных кустарников (акации, сирени, шиповника и др.).
Топические связи характеризуют любое физическое или химическое изменение
условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Данный вид
связей отличается большим разноообразием. Топические связи заключаются в создании одним видом среды для другого (внутренний паразитизм или норовый комменсализм), в формировании субстрата, на котором поселяются или избегают поселяться представители других видов, во влиянии на движение воды, воздуха, изменение температуры, освещенности окружающего пространства, в насыщении среды
продуктами насыщения и т. д. . Значительная роль в создании или изменении среды
для других организмов принадлежит растениям. Из-за особенностей энергообмена
растительность является мощным фактором перераспределения тепла у поверхности
Земли и создания мезо- или микроклимата. В результате положительных или отрицательных топических взаимоотношений одни виды определяют или исключают
возможность существования в биоценозе других видов.
Форические связи — это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. перенос животными семян, спор,
пыльцы растений называют зоохорией. Перенос же животными других, более мелких животных называют форезией (от лат. форас, — наружу, вон). Обычно перенос
осуществляется с помощью специальных и разнообразных приспособлений. Форезия животных преимущественно распространена среди мелких членистоногих.
В биоценозе трофические и топические связи имеют наибольшее значение, составляют основу его существования. Эти типы| отношений удерживают друг возле
друга организмы разных видов, объединяя их в сравнительно стабильные сообщества разных масштабов.
Межвидовые связи, формирующие биоценоз, обусловливают закономерные соотношения в нем видов, их экологических особенностей, численности, распределения в пространстве, или, можно сказать, позволяют создать определенную структуру биоценоза.
4. Трофические взаимодействия в экосистемах.
Цель: рассмотреть и изучить трофические взаимодействия в экосистемах.
Задачи:
а) рассмотреть трофические цепи и сети в экосистемах;
б) рассмотреть виды трофических цепей.
Одним из наиболее существенных свойств экосистем является наличие в них
пищевых цепей и сетей. Трофическая (пищевая) цепь – последовательность видов
организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч. трофе – питание, пища. Для дальнейшего изучения рассмотрим
следующие термины: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты (от англ. to produce – производить) – организмы, производящие
органические вещества из неорганических соединений. Продуцентами в экосистеме
являются автотрофные организмы, преобразующие путем фотосинтеза внешнюю
(солнечную) энергию в биохимическую энергию, заключенную в органическом веществе. Примерами продуцентов в наземных экосистемах являются растения. Фитопланктон – мельчайшие водоросли – является другим примером продуцентов, характерных для морских и вообще водных экосистем.
Консументы (от лат. консуме – потреблять) – это организмы, питающиеся органическим веществом, произведенным другими организмами (продуцентами). Такими организмами в экосистеме являются гетеротрофы. Различают консументы 1-го
и 2-го порядков. Консументы 1-го порядка – растительноядные организмы (например, овца, заяц). Консументы 2-го порядка – плотоядные, которые строят свои белки из белков растительного и животного происхождения (хищники).
Редуценты – организмы (главным образом, бактерии, грибы и др.), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). Синоним термина – деструкторы (от англ. to destruct – разлагать).
Трофические (пищевые) уровни. В любой экосистеме можно выделить несколько трофических уровней или звеньев. Первый уровень представлен продуцен-
тами, а второй и последующий уровни – консументами. Последний уровень в основном образуется микроорганизмами и грибами, питающимися мертвым органическим веществом (редуцентами). Их основная функция в экосистеме – разложение
органического вещества до исходных минеральных элементов. Взаимосвязанный
ряд трофических уровней и представляет цепь питания, или трофическую цепь.
Важно подчеркнуть, что цепь питания не всегда может быть полной. Вопервых, в ней могут отсутствовать продуценты (растения). Такие цепи питания характерны для сообществ, формирующихся на базе разложения животных или растительных остатков, например, накапливающихся в лесах на почве (лесная подстилка).
Во-вторых, в цепях питания могут отсутствовать (либо находится в очень малом количестве) гетеротрофы (животные). Например, в лесах отмирающие растения или их
части (ветви, листья и др.), т.е. продуценты, сразу включаются в звено редуцентов.
Виды трофических цепей. Трофические цепи в зависимости от числа уровней
подразделяются на простые и сложные (многоуровневые) цепи. Примером простой
цепи, в которой представлены все три вида уровней (продуцент, консумент и редуцент), может служить следующая последовательность организмов:
ОСИНА – ЗАЯЦ – ЛИСА.
Простая трофическая цепь имеет три трофических уровня. Сложные цепи в отличие от рассмотренных выше простых имеют большее число уровней, но обычно
не превышающее 5–6 в реальных природных экосистемах. Ниже приводится пример
сложной пятиуровневой цепи:
ТРАВА – ГУСЕНИЦА – ЛЯГУШКА – ЗМЕЯ – ХИЩНАЯ ПТИЦА.
Различают три основных типа трофических цепей:
- цепи хищников;
- цепи паразитов;
- сапрофитные цепи.
Примеры трофических цепей хищников:
ТРАВА – ОВЦА – ВОЛК;
ЛИСТ ДУБА – ГУСЕНИЦА – СИНИЦА – ЯСТРЕБ.
Отличительной особенностью трофических цепей паразитов от цепей хищников является то, что в цепях хищников размеры особей увеличиваются по мере продвижения по уровням цепи (слева направо), а в цепях паразитов – наоборот. Сапрофитные (от греч. сапрос – гнилой) цепи – это трофические цепи с разложением органического вещества, т.е. включающие редуцентов. К сапрофитам относятся организмы (грибы, некоторые растения и др.), питающиеся органическим веществом и
преобразующие его в минеральные соединения. Ниже приведен пример такой трофической цепи:
ЛИСТВЕННЫЕ ДЕРЕВЬЯ – ЧЕРВИ – ГРИБЫ.
Трофические сети. В реальных природных экосистемах, включающих большое
число видов организмов, функционируют и большое количество трофических цепей,
причем некоторые виды участвуют одновременно в нескольких различных цепях
питания, т е некоторые цепи образуют общие уровни. Комбинации различных трофических цепей, имеющих общие уровни в экосистеме, называются трофическими
сетями.
5. Продукция и энергия в экосистемах.
Цель: рассмотреть и изучить продукцию и энергию в экосистемах.
Задачи:
а) рассмотреть энергетику экосистем;
б) ознакомится с продуктивностью экосистем;
в) изучить принцип Линдемана.
Энергетика экосистем. Трофические цепи и сети показывают схему движения
органического вещества в экосистеме. Но вместе с веществом по цепям питания
идет направленный поток энергии. Источником исходной энергии является Солнце,
энергия которого необходима организмам для обеспечения жизнедеятельности. Любое количество органического вещества содержит некоторое количество биохимической энергии, которая извлекается путем разрушения химических связей в веществе при использовании его в качестве пищи, для чего также необходимо опреде-
ленное количество энергии. Рассмотрение процессов в экосистемах в энергетическом аспекте позволяет более полно изучить процессы функционирования природных и социоприродных экосистем. В связи с этим комплексное научное направление
в экологии, рассматривающее энергетические процессы в экосистемах, называют
энергетикой экосистем.
Известно, что 1 грамм сухого вещества растения содержит (условно) 18,7 кДж
биохимической энергии. Консументы, получая энергию в виде органического вещества пищи от продуцентов, используют ее на:
- построение своего собственного органического вещества (белки, жиры, углеводы);
- расщепление органического вещества пищи;
- дыхание, теплоотдачу, движения по поиску пищи и спасения от врагов и др.
Продуктивность экосистемы. Энергетический поток непосредственно привязан к потоку органического вещества – от его создания через трансформацию до
разложения. Эффективность действия экосистемы оценивают величиной продуктивности. Продуктивность экосистемы – скорость накопления энергии в экосистеме
в виде образованного органического вещества, оцениваемая величиной сухой биомассы (т, кг.) либо энергии (кДж, ккал), производимых в единицу времени (обычно
за год) и на единицу площади (для наземных и донных биоценозов) или объема (для
водных и почвенных биоценозов).
Продукция экосистемы – это количество образованного органического вещества (биомассы) в ней. Различают продукцию основную, или первичную, производимую продуцентами, и вторичную продукцию, которую производят консументы.
Принцип Линдемана. В 1942 г. на основе обобщения обширного эмпирического
материала американский эколог Линдеман сформулировал принцип преобразования
биохимической энергии в экосистемах, получивший в экологической литературе название закона 10%. Принцип Линдемана (или закон 10%): при переходе с трофического уровня экологической пирамиды на каждый последующий уровень в трофической цепи передается в среднем около 10% энергии без каких-либо неблагоприятных последствий для экосистемы. Здесь имеется в виду часть энергии, поступающей
с пищей, которая используется организмом для построения органического вещества
своего собственного тела.
6. Экологические пирамиды.
Цель: рассмотреть и изучить экологические пирамиды.
Задачи:
а) рассмотреть связь между трофическими связями и экологическими пирамидами;
б) изучить возможные типы экологических пирамид.
В результате трофических взаимодействий различных особей в экосистеме
создается определенная трофическая структура. Ее можно выразить в виде экологических пирамид, основанием которых является первый трофический уровень (уровень продуцентов), а последующие этажи и вершину образуют последующие уровни. Экологические пирамиды можно отнести к трем основным типам:
1.
Пирамиды численности, которые отражают численность отдельных ор-
ганизмов;
2.
Пирамиды биомасс, характеризующихобщуюмассуособей каждоготро-
фического уровня;
3.
Пирамиды продукции, характеризующие продукцию каждого трофиче-
ского уровня.
Пирамиды численности, как правило, наименее информативны и показательны, поскольку численность организмов одного трофического уровня в экосистеме
в значительной степени зависит от их размеров. Например, масса одной лисицы
равна массе нескольких сотен мышей.
Обычно численность гетеротрофных организмов в экосистеме выше, чем автотрофных. На одном дереве (первый трофический уровень) может кормиться до нескольких тысяч насекомых (второй трофический уровень). С повышением трофического уровня гетеротрофных организмов средние размеры особей находящихся на
нем обычно повышаются, а их численность снижается. Поэтому пирамиды численности в экосистемах часто имеют вид «новогодней елки».
Пирамиды биомасс гораздо лучше выражают соотношения между разными
трофическими уровнями экосистемы. В целом, биомасса более низких уровней
превышает биомассу более высоких. Однако из этого правила имеются существенные исключения.
Наиболее полное представление о функциональной организации экосистем дают пирамиды продукций. При этом величины продукций каждого трофического
уровня лучше представлять в единых единицах измерения, лучше всего в энергетических. В таком случае пирамиды продукций будут являться пирамидами энергий.
В противоположность пирамидам численности и биомассы, отражающим статику
системы (т.е. характеризующим количество организмов в данный момент времени),
пирамиды продукции характеризуют скорости прохождения энергии пищи по трофическим цепям. Если правильно учтены все величины поступления и расхода
энергии в трофической цепи, то в соответствии со вторым законом термодинамики
пирамиды продукции всегда будут иметь правильную форму.
Численность и биомасса организмов, которые может поддерживать какой-либо
уровень в тех или иных условиях зависит не от количества фиксированной энергии,
имеющейся в данный момент на предыдущем уровне (т.е. от биомассы последнего), а от скорости продуцирования пищи на нем.
Одним из важнейших показателей, характеризующих продукционные возможности организмов, является Р/B-коэффициент, или отношение продукции (Р) какого-либо вида или даже всего трофического уровня к биомассе (В) этого вида или
трофического уровня.
Р/B-коэффициенты рассчитываются для определенного периода времени,
обычно за сутки, месяц, сезон вегетации, год и т.д., поэтому они имеют размерность
соответственно сутки-1, месяц-1, год-1 и т.д. При их расчетах необходимо, чтобы
значения продукции и биомассы были выражены в одинаковых единицах измерения. В качестве биомассы берут ее минимальное, максимальное, но чаще среднее
значение за период времени, для которого производится расчет.
Одним из важнейших показателей продукционных возможностей организмов
является среднесуточный Р/B-коэффициент, или удельная продукция.
С увеличением массы организмов их Р/B-коэффициенты быстро снижаются.
С повышением трофического уровня происходит быстрое снижение продукции организмов и их Р/B-коэффициентов. Это в основном обусловлено тем, что средние
размеры гетеротрофных организмов на последующем трофических уровнях выше,
чем на предыдущем.
7. Динамика экосистем.
Цель: ознакомиться с динамикой экосистем.
Задачи:
а) рассмотреть понятие динамики экосистем;
б) изучить суточную и сезонную динамику экосистем.
Понятие о динамике экосистем. Экосистемы подвержены непрерывным изменениям. Одни виды постепенно отмирают или вытесняются, уступая место другим.
Внутри экосистем постоянно протекают процессы разрушения и новообразования.
Постепенные процессы изменения экосистем могут носить иной характер в
случае катастрофических воздействий на них. Если разрушение биоценоза вызвано,
например, ураганом, пожаром или рубкой леса, то восстановление исходного биоценоза происходит медленно.
Изменение экосистемы во времени в результате внешних и внутренних воздействий носит название динамики экосистемы.
Изменения сообществ отражаются суточной, сезонной и многолетней динамикой экосистем. Такие изменения обусловлены периодичностью внешних условий.
Суточная динамика экосистем. Составляющие любую экосистему виды не одинаково реагируют на факторы внешней среды. Поэтому одни из них более активны в
дневное время суток, другие — к вечеру и ночью. Суточная динамика происходит в
сообществах всех зон — от тундры до влажных тропических лесов.
Наиболее четко суточная динамика выражена в природных зонах с резким колебанием факторов среды на протяжении суток. Например, в пустыне жизнь летом в
полуденные часы замирает, хотя некоторые животные и проявляют определенную
активность.
В умеренной зоне в дневное время господствуют насекомые, птицы и некоторые другие животные. В сумеречное и ночное время активными становятся ночные
насекомые, например, бражники, комары, многие млекопитающие, из птиц — козодои, совы и др. Суточная динамика прослеживается и у растений. Чрезвычайно интересное суточное явление наблюдается у представителей животного планктона
(зоопланктона) в морях и пресных водоемах. Днем они держатся на глубине, а ночью поднимаются в поверхностные слои.
Сезонная динамика экосистем определяется сменой времен года. Это выражается в изменении не только состояния и активности организмов отдельных видов, но
и их соотношения. В первую очередь сезонная динамика затрагивает видовой состав. Неблагоприятные сезонные погодные условия заставляют многие виды мигрировать в районы с лучшими условиями существования. Приостанавливается активное деление клеток образовательной ткани.
Со сменой сезонов года связано изменение флористического состава экосистем.
Динамика экосистем охватывает суточные, сезонные изменения, а также многолетние.
Вопросы для самопроверки:
1. Экосистемы и их место в организации биосферы.
2. Популяции в экосистеме.
3. Биотические связи организмов в биоценозах.
4. Трофические взаимодействия в экосистемах.
5. Продукция и энергия в экосистемах.
6. Экологические пирамиды.
7. Динамика экосистем.
Список литературы
1. http://geographer.ru/
2. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. – М.: изд-во ПРИОР, 1999.
3. Экология : Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. – 3-е изд., испр. и
доп. – Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2006.
Лекция № 3.
Тема: «Организм и среда»
1. Основные среды жизни.
2. Экологические факторы среды.
3. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.
4. Лимитирующие факторы.
5. Адаптация организмов к факторам.
1. Основные среды жизни.
Цель: рассмотреть и изучить среды жизни.
Задачи:
а) сформулировать понятие «среда жизни»;
б) рассмотреть основные среды жизни.
Общепризнанным определением среды является определение Николая Павловича Наумова:
СРЕДА - все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.
На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это
разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие
специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и
специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:
- наземно-водушная (суша);
- водная;
- почва;
- другие организмы.
Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.
Водная среда жизни
Эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению имеются косвенные подтверждения. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм
или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри
организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой
происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека
(поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химикофизическую эволюцию всех форм жизни.
Главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная
консервативность. Амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в
водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и прочее создают разнообразие условий в водной среде.
Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды.
Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды.
Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического
сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в
направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая
форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих
в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.
Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное
значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации
между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в
водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.
В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами
гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.
Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования
электрических органов чувств, обороны и нападения.
Наземно-воздушная среда жизни
Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий
существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего - газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхождение.
Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил
земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и
климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к
эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
Высокое содержание кислорода в атмосфере (около 21%) определяет возможность формирования высокого (энергетического) уровня обмена веществ.
Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это во
многом ограничивало возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.
Почва как среда жизни
Почва является результатом деятельности живых организмов. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы),
жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу.
Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и
входит в состав их выделений.
Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее
аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезонный, разногодичный ход температур).
Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине.
Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например,
проникновение света зависит от глубины.
В почве возможно обитание организмов, обладающих как водным, так и воздушным типом дыхания. Вертикальный градиент проникновения света в почве еще
более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а
растения (в первую очередь, корневые системы) связаны с наружными горизонтами.
Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела
(округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и
исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.
Организм как среда обитания
Живой организм может также служить средой обитания - для паразитов и симбионтов. Например, человеческий организм является средой обитания для огромного числа различных симбионтов (прежде всего, нормальной микрофлоры кишечника), а не редко - и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).
Организм как среда обитания характеризуется определенным постоянством
(гомеостазом). В то же время некоторые виды паразитов вынуждены противостоять
агрессивной среде организма (например, агрессивной среде желудочно-кишечного
тракта) и иммунной системе организма.
Организм, как правило, обеспечивает паразитов и симбионтов питательными
веществами, находящимися в доступной форме и не требующими дальнейшего пищеварения и переработки. Поэтому у большинства паразитов наблюдается упрощение строения (редукция) органов пищеварения. Стратегия их выживания направлена
на оставление как можно большего числа потомков, формирование защитных механизмов и приспособлений к распространению.
2. Экологические факторы среды.
Цель: получить представление о экологических факторах среды.
Задачи:
а) сформулировать понятие экологического фактора;
б) рассмотреть классификацию экологических факторов и действия их на живые организмы.
Экологический фактор — условие среды обитания, оказывающее воздействие
на организм. Среда включает в себя все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.
Экологические
факторы —
температура,
влажность,
ветер,
конкуренты
и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.
Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль
при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно
важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.
Принято выделять следующие виды экологических факторов:
Биотические факторы — всё множество факторов среды, связанных с деятельностью живых организмов. К ним относятся фитогенные (растения), зоогенные
(животные), микробиогенные (микроорганизмы) факторы.
Антропогенные факторы — всё множество факторов, связанных с деятельностью человека. К ним относятся: физические (использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации и др.), химические (использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли
отходами промышленности и транспорта; биологические (продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания),
социальные (связанные с отношениями людей и жизнью в обществе) факторы.
Абиотические факторы — всё множество факторов, связанных с процессами
в неживой природе. К ним относятся: климатические (температурный режим, влажность, давление), эдафогенные (механический состав, воздухопроницаемость, плотность почвы), орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность), физические
(шум, магнитные поля, теплопроводность, радиоактивность, космическое излучение).
Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.
3. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.
Цель: рассмотреть и изучить закономерности действия экологических факторов
на жизнедеятельность организмов.
Реакция организмов на влияние абиотических факторов. Воздействие экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы оказывают более сильное влияние, другие действуют слабее; одни влияют на все стороны
жизни, другие — на определенный жизненный процесс. Тем не менее в характере их
воздействия на организм и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд
общих закономерностей, которые укладываются в некоторую общую схему действия экологического фактора на жизнедеятельность организма (рис.1).
На рис.1 по оси абсцисс отложена интенсивность (или «доза») фактора (например, температура, освещенность, концентрация солей в почвенном растворе, рН или
влажность почвы и х д.), а по оси ординат — реакция организма на воздействие экологического фактора в его количественном выражении (например, интенсивность
фотосинтеза, дыхания, скорость роста, продуктивность, численность особей на единицу площади и т. д.), т е. степень благотворности фактора.
Диапазон действия экологического фактора ограничен соответствующими
крайними пороговыми значениями (точки минимума и максимума), при которых
еще возможно существование организма. Эти точки называются нижним и верхним
пределами выносливости (толерантности) живых существ по отношению к конкретному фактору среды.
Точка 2 на оси абсцисс, соответствующая наилучшим показателям жизнедеятельности организма, означает наиболее благоприятную для организма величину
воздействующего фактора — это точка оптимума. Для большинства организмов
определить оптимальное значение фактора с достаточной точностью зачастую трудно, поэтому принято говорить о зоне оптимума. Крайние участки кривой, выражающие состояние угнетения организмов при резком недостатке или избытке фактора, называют областями пессимума или стресса. Вблизи критических точек лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны выживания —летальные.
Рис. 1. Схема действия экологического фактора на жизнедеятельность организмов: 1, 2. 3 — точки минимума, оптимума и максимума соответственно; I, II,
III—зоны пессимума, нормы и оптимума соответственно.
Подобная закономерность реакции организмов на воздействие экологических
факторов позволяет рассматривать ее как фундаментальный биологический принцип: для каждого вида растений и животных существует оптимум, зона нормальной жизнедеятельности, пессимальные зоны и пределы выносливости по отношению к каждому фактору среды.
Разные виды живых организмов заметно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по пределам выносливости. Например, песцы в тундре
могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне около 80°С (от +30
до -55°С), некоторые тепловодные рачки выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6°С (от 23 до 29°С). Точно так же одни луговые травы
предпочитают почвы с довольно узким диапазоном кислотности — при рН = 3,5—
4,5 (например, вереск обыкновенный, белоус торчащий, щавель малый служат индикаторами кислых почв), другие хорошо растут при широком диапазоне рН — от
сильнокислого до щелочного (например, сосна обыкновенная). В связи с этим организмы, для существования которых необходимы строго определенные, относительно постоянные условия среды, называют стенобионтными (греч. stenos — узкий,
bion — живущий), а те, которые живут в широком диапазоне изменчивости условий
среды, —эврибионтными (греч. eurys — широкий). При этом организмы одного и
того же вида могут иметь узкую амплитуду по отношению к одному фактору и широкую — к другому (например, приспособленность к узкому диапазону температур
и широкому диапазону солености воды). Кроме того, одна и та же доза фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого и выходить за
пределы выносливости для третьего.
Способность организмов адаптироваться к определенному диапазону изменчивости факторов среды называют экологической пластичностью. Эта особенность
является одним из важнейших свойств всего живого: регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с изменениями условий среды, организмы приобретают возможность выживать и оставлять потомство. Значит, эврибионтные организмы являются экологически наиболее пластичными, что обеспечивает их широкое распространение, а стенобионтные, напротив, отличаются слабой экологической пластичностью и, как следствие, обычно имеют ограниченные ареалы распространения.
Взаимодействие экологических факторов. Ограничивающий фактор. Экологические факторы воздействуют на живой организм совместно и одновременно. При
этом действие одного фактора зависит от того, с какой силой и в каком сочетании
действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название
взаимодействие факторов. Например, жару или мороз легче переносить при сухом,
а не при влажном воздухе. Скорость испарения воды листьями растений (транспирация) значительно выше, если температура воздуха высокая, а погода ветреная.
В некоторых случаях недостаток одного фактора частично компенсируется
усилением другого. Явление частичной взаимозаменяемости действия экологических факторов называется эффектом компенсации. Например, увядание растений
можно приостановить как увеличением количества влаги в почве, так и снижением
температуры воздуха, уменьшающего транспирацию; в пустынях недостаток осадков в определенной мере восполняется повышенной относительной влажностью
воздуха в ночное время; в Арктике продолжительный световой день летом компенсирует недостаток тепла.
Вместе с тем ни один из необходимых организму экологических факторов не
может быть полностью заменен другим. Отсутствие света делает жизнь растений
невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Поэтому если значение хотя бы одного из жизненно необходимых экологических факторов приближается к критической величине или выходит за ее пределы (ниже минимума или выше максимума), то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Такие факторы называются ограничивающими (лимитирующими).
Природа ограничивающих факторов может быть различной. Например, угнетение травянистых растений под пологом буковых лесов, где при оптимальном тепловом режиме, повышенном содержании углекислого газа, богатых почвах возможности развития трав ограничиваются недостатком света. Изменить такой результат
можно только воздействием на ограничивающий фактор.
Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида. Так,
продвижение вида на север может лимитироваться недостатком тепла, а в районы
пустынь и сухих степей — недостатком влаги или слишком высокими температурами. Фактором, ограничивающим распространение организмов, могут служить и
биотические отношения, например занятость территории более сильным конкурентом или недостаток опылителей для цветковых растений.
Выявление ограничивающих факторов и устранение их действия, т. е. оптимизация среды обитания живых организмов, составляет важную практическую цель в
повышении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности домашних животных.
4. Лимитирующие факторы.
Цель: получить представление о лимитирующих факторах.
Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю.
Либих в середине XIX в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Если в почве полезные компоненты в
целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество,
например фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может
снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые минеральные вещества, очень
полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.
Таким образом, лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их
избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами.
Что касается закона минимума Ю. Либиха, то он имеет ограниченное действие
и только на уровне химических веществ. Р. Митчерлих показал, что урожай зависит
от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая температуру,
влажность, освещенность и т. д.
Различия в совокупном и изолированном действиях относятся и к другим факторам. Например, с одной стороны, действие отрицательных температур усиливается ветром и высокой влажностью воздуха, но, с другой — высокая влажность ослабляет действие высоких температур, и т. д. Однако, несмотря на взаимовлияние факторов; все-таки они не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе
независимости факторов В. Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из
факторов жизни не может быть заменен другим. Например, нельзя действие влажности (воды) заменить действием углекислого газа или солнечного света, и т. д.
Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шел форда: отсутствие
или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень
которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом.
Эти два предела называют пределами толерантности.
Относительно действия одного фактора можно проиллюстрировать этот закон
так: некий организм способен существовать при температуре от -5 °Сдо 25 °С, т. е.
диапазон его толерантности лежит в пределах этих температур. Организмы, для
жизни которых требуются условия, ограниченные узким диапазоном толерантности
по величине температуры, называют стенотермными («стено» — узкий), а способных жить в широком диапазоне температур — эвритермными («эври» — широкий)
(рис. 2).
Рис.
2.
Сравнение
стенотермных
и
относительных
пределов
эвритермных
толерантности
организмов
(по Ф. Руттнеру, 1953)
Подобно температуре действуют и другие лимитирующие факторы, а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами и эврибионтами. Например, говорят: организм стенобионтен по отношению
к влажности, или эврибионтен к климатическим факторам, и т. п. Организмы, эврибионтные к основным климатическим факторам, наиболее широко распространены
на Земле.
Диапазон толерантности организма не остается постоянным — он, например,
сужается, если какой-либо из факторов близок к какому-либо пределу, или при размножении организма, когда многие факторы становятся лимитирующими. Значит, и
характер действия экологических факторов при определенных условиях может меняться, т. е. он может быть, а может и не быть лимитирующим. При этом нельзя забывать, что организмы и сами способны снизить лимитирующее действие факторов,
создав, например, определенный микроклимат (микросреду). Здесь возникает свое-
образная компенсация факторов, которая наиболее эффективна на уровне сообществ, реже — на видовом уровне.
Такая компенсация факторов обычно создает условия для физиологической
акклиматизации вида - эврибиота, имеющего широкое распространение, который,
акклиматизируясь в данном конкретном месте, создает своеобразную популяцию,
пределы толерантности которой соответствуют местным условиям. При более глубоких адаптационных процессах здесь могут появиться и генетические расы.
Итак, в природных условиях организмы зависят от состояния критических физических факторов, от содержания необходимых веществ и от диапазона толерантности
самих организмов к этим и другим компонентам среды.
5. Адаптация организмов к факторам.
Цель: изучить адаптацию организмов к экологическим факторам.
Задачи:
а) сформулировать понятие адаптации;
б) рассмотреть основные формы адаптаций.
Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях
динамически изменяющихся экологических факторов.
Существуют следующие формы адаптации:
1) Морфологическая адаптация - это приспособление внешней формы
организма к окружающей среде.
2)Физиологическая адаптация - это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за
счёт биохимического расщепления жиров.
3) Поведенческая адаптация - это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка
у животных.
Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие - в узких.
Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры.
Различают адаптации — признаки организмов, обеспечивающие их выживание
в борьбе за существование, и адаптивность, или приспособленность (англ. fitness),
обусловленную всей организацией особи: конкурентоспособность с другими организмами, устойчивость к повреждающим факторам среды и т.п. Совокупность адаптаций организма обеспечивает его приспособленность.
В процессе борьбы за существование «оценивается» приспособленность организма. Однако, под действием естественного отбора меняются или прогрессируют
именно адаптации. Отбор не может приводить к снижению приспособленности: в
ходе эволюции она либо остается на том же уровне, либо повышается. Это не значит, что все признаки организма адаптивны. Признаки, утратившие свое адаптивное
значение, редуцируются и исчезают в процессе эволюции, как это произошло с ядрами эритроцитов. Однако нередки случаи, когда признаки, не повышающие приспособленность и даже вредные для организма, развиваются прогрессивно. Это может происходить в тех случаях, когда адаптивное значение других признаков настолько
велико,
что
перекрывает
вред
от
неадаптивного
признака.
Например, в конце ледникового периода в Северной Евразии существовал большерогий олень (Megaloceros euriceros). Высота этого животного в холке была около 1,5
метров. Самцы носили огромные рога, которые достигали в размахе тех же 1,5 (иногда до 4) метров — признак явно неадаптивный; считается, что он способствовал
вымиранию этого вида. Возникновение огромных рогов объясняется тем, что олени
— полигамные животные, а мужские половые гормоны определяют и половую активность самцов, и их «боевой настрой» в турнирах за обладание гаремом самок, и
рост рогов — турнирного оружия. В результате, половой отбор, стимулируя успех в
размножении, стимулировал и переразвитие рогов, причем успех размножения, признак адаптивный, был важнее неудобства от огромных рогов.
Адаптация, таким образом, является важнейшим результатом эволюции, обуславливающим само существование живых организмов.
Вопросы для самопроверки:
1. Организм как дискретная самовоспроизводящая открытая система, связанная
со средой, обменом вещества, энергии и информации.
2. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.
3. Лимитирующие факторы.
4. Адаптация организмов к факторам.
Список используемой литературы:
1. http://geographer.ru/
2. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. – М.: изд-во ПРИОР, 1999.
3. Экология : Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. – 3-е изд., испр.
и доп. – Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2006.
Тема: «Глобальные экологические проблемы»
Лекция №4
1. Парниковый эффект.
2. Озоновые дыры.
3. Проблема кислотных осадков.
1. Парниковый эффект.
Цель: изучить парниковый эффект как глобальную экологическую проблему и
рассмотреть его последствия.
Задачи:
а) рассмотреть механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах;
б) изучить усиления парникового эффекта и их последствия.
Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах
Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта,
имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых-климатологов и
экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии.
Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является
лучистая энергия Солнца. Из общего количества солнечной энергии, поступающей
на Землю, атмосфера поглощает 20%. Примерно 34% энергии, проникающей вглубь
атмосферы и доходящей до поверхности Земли, отражается облаками атмосферы,
аэрозолями, в ней находящимися, и самой поверхностью Земли. Таким образом, до
земной поверхности доходит 46% солнечной энергии и поглощается ею. В свою
очередь поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично остается в атмосфере,
задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. Эта
изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для
развития живых организмов.
Природное явление, суть которого заключается в том, что прозрачная для солнечной радиации атмосфера задерживает идущее от земной поверхности тепловое
излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый
эффект.
Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в
космическое пространство, называют парниковыми газами.
Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности
Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15 °С. Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18 °С и существование жизни на Земле стало
бы невозможным. Основным парниковым газом атмосферы является водяной пар,
задерживающий 60% теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и (при сильных широтных и
высотных колебаниях) практически постоянно. Примерно 40% теплового излучения
Земли задерживается другими парниковыми газами, в том числе более 20% углекислым газом. Основные природные источники СО2 в атмосфере - извержения
вулканов и естественные лесные пожары. До сих пор нет точных оценок количества
СО2 в атмосфере на ранних этапах ее развития.
С появлением фотосинтезируюших организмов и химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия СО2 из атмосферы и океана в осадочные породы. Парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не наступило то равновесие в биосфере, которое имело место до начала
эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере - 0,03%. В отсутствие антропогенных выбросов углеродный цикл наземной и водной биоты, гидросферы, литосферы и атмосферы находился в равновесии.
Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху
Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху связано в первую очередь с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода за
счет сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями:
С + О = СО2, С3H8+ 502 = ЗСО2 + 4Н2О, С25Н52 + 38О2 = 25СО2+26Н20,
2С8Н18+25О2 = 16СО2 + 18Н2О.
Количество техногенных выбросов СО2 в атмосферу значительно возросло во
второй половине XX в. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость
мировой экономики от ископаемых видов топлива. Рост потребления энергии всегда
считался не только важным условием технического прогресса, но и благоприятным
фактором существования и развития человеческой цивилизации.
С начала XX в., по оценкам экспертов ООН, увеличение выбросов СО2 составляло от 0,5 до 5% в год. В результате за последние сто лет только за счет сжигания
топлива в атмосферу поступило 400 млрд. т углекислого газа. Сейчас атмосфера содержит на 25% больше углекислого газа, чем было накоплено в ней за последние
160 тыс. лет (!).
Последствия усиления парникового эффекта
Предположения, что последствиями хозяйственной деятельности человека могут стать значительные изменения климата, впервые были высказаны в конце XIX начале XX в. Главным следствием усиления парникового эффекта является повышение приземной температуры, которое устойчиво наблюдается в последние десятилетия.
По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у
поверхности Земли может составить 2,5 °С, а к концу столетия - почти 6 °С. Это
приведет к нарушению природных механизмов поддержания теплового баланса
планеты и необратимо превратит Землю в раскаленный ад, подобный Венере.
Среди важнейших проблем, связанных с усилением парникового эффекта и потеплением климата, приоритетной является повышение уровня Мирового океана за
счет таяния материковых ледников и морских льдов, теплового расширения океана.
Подъем уровня моря - уже реальный факт. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился, по разным оценкам, на 10-25 см (главным образом в последнюю четверть XX века), к 2025 г. возможно повышение уровня Мирового океана
еще на 20-30 см, а к концу наступившего столетия - на 1-2 м.
В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и
острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут
человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы. Подъем
уровня воды вызовет затопление многих приморских городов, ухудшатся условия
их водоснабжения, серьезно пострадают места нерестилищ рыб.
Потепление приведет к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной
мерзлоты в виде гидрата метана (твердое соединение кристаллов воды и поглощен-
ного под давлением газообразного метана), таянию фунтов. Это создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, в том числе газо- и нефтепроводам, буровым
установкам и т. п., ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте. Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере: - нарушение
круговоротов главных биогенных элементов; - изменение характера облачности и,
как следствие, климатические изменения; - изменение распределения осадков по регионам; - смещение климатических зон и, в частности, расширение зон пустынь; нарушение биологических ритмов развития растений и длительные периоды неурожаев главных сельскохозяйственных культур. Изменение средней приземной температуры приведет к перестройке биоты.
Достаточно серьезны социальные последствия изменения климата для России.
В ряде регионов России участились засухи, изменился паводковый режим, увеличиваются площади заболоченных земель, сокращаются зоны уверенного земледелия.
Все это наносит значительный урон относительно бедным слоям населения, связанным с аграрным сектором.
Необходимо сократить выбросы парниковых газов, прежде всего углекислого
газа. Необходима модернизация ТЭС: повышение их КПД по меньшей мере в 1,5
раза - задача вполне реальная. Для значительного сокращения выбросов в атмосферу
углекислого газа необходимо переориентировать электроэнергетику, постепенно отказываться от использования углеводородных энергетических технологий.
Безусловно, энергетику необходимо сделать чистой, тихой и незаметной, иного
выхода у человечества нет.
2. Озоновые дыры.
Цель: рассмотреть озоновые дыры как глобальную экологическую проблему.
Задачи:
а) изучить механизм образования озоновой дыры;
б) рассмотреть последствия озоновых дыр и возможности восстановления озонового слоя.
Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 в
Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август
она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра меньших размеров.
Механизм образования
Схема реакции галогенов в стратосфере, включающая реакции галогенов с озоном
К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов,
главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который
препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике
полярный вихрь намного слабее в виду отсутствия континентальной поверхности,
температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически
активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушению молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора,
брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения
(метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В
отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора,
которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не
разрушает стратосферный озон, так как йодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере.
Основными разрушителями озона являются фреоны. Это справедливо для
средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 1525 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора
имеет антропогенное происхождение. То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от
30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов. До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же
касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм
разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды,
которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40-50 % ответственен хлор и порядка 20-40 % — бром.
Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и
вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного
уровня излучения страдают растения и животные.
Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и
бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому
затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.
3. Проблема кислотных осадков.
Цель: рассмотреть и изучить проблему кислотных осадков.
Задачи:
а) сформулировать понятие кислотности и рассмотреть основные антропогенные источники кислотообразующих выбросов;
б) изучить механизм образования, влияния кислотных осадков и меры по охране атмосферы от них.
Кислотные осадки представляют собой различные виды атмосферных осадков
(дождь, снег, туман, роса) с кислотностью выше нормы.
Понятие кислотности
Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном
литре раствора C(H+) (моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется
присутствием гидроксильных ионов ОН– и характеризуется их концентрацией
C(ОН–).
Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и гидроксильных ионов – величина постоянная, равная
C(H+)C(ОН–) = 10–14,
другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот.
Раствор является нейтральным, если
концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10–
7 моль/л. Такое состояние характерно для
химически чистой воды.
В кислых растворах рН < 7, и чем
меньше, тем кислее раствор. В щелочных
растворах рН > 7, и чем больше, тем выше
щелочность раствора.
Шкала кислотности идет от рН = 0
(крайне высокая кислотность) через рН = 7
(нейтральная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность). Показатель кислотности рН различных веществ, встречающихся
в повседневной жизни, приведен на рис. 1.
Чистая природная, в частности дождевая, вода в отсутствие загрязнителей тем не
менее имеет слабокислую реакцию (рН =
5,6), поскольку в ней легко растворяется
углекислый газ с образованием слабой
угольной кислоты:
СО2 + Н2О
Н2СО3.
Для определения показателя кислотности используют различные рН-метры.
Наиболее распространенные индикаторы – фенолфталеин, метилоранж, лакмус, а
также естественные красители из красной капусты и черной смородины.
Достаточно точно показатель кислотности рН измеряется с помощью индикаторной бумаги, содержащей кислотореагирующие пигменты.
Основные антропогенные источники кислотообразующих выбросов
Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу – диоксид серы SO2
(cернистый ангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота NОх (монооксид, или оксид азота NО, диоксид азота NO2 и др.).
Природными источниками
поступления диоксида серы в
атмосферу являются главным
образом вулканы и лесные
пожары. Естественная фоновая концентрация SО2 в атмосфере достаточно стабильна,
включена в биохимический
круговорот и для экологически благополучных территорий России равна 0,39 мкг/м3
(Арктика) – 1,28 мкг/м3 (средние широты). Эти концентрации значительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения
(ПДК) по SО2, равного 15
мкг/м3.
Общее количество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчас значительно превышает ее естественное поступление и составляет в год около 100 млн т (для сравнения: природные выбросы SO2 в год равны примерно 20 млн т). При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главным образом
ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4–5 раз меньше окисленной
серы дает сжигание мазута.
Анализ техногенных источников выбросов сернистого газа в атмосферу показывает, что выбросы производят высокоразвитые промышленные страны, и это становится проблемой в первую очередь для них и их ближайших соседей.
Данные мониторинга воздушной атмосферы свидетельствуют об увеличении в
последние годы доли выбросов азотных соединений в закисление атмосферных
осадков.
Содержанию оксидов азота в атмосфере стали уделять внимание лишь после
обнаружения озоновых дыр в связи с открытием азотного цикла разрушения озона.
Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с
электрическими разрядами, при которых образуется NО, впоследcтвие – NО2. Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается в почве микроорганизмами, т. е. включена в биохимический круговорот.
Оксиды азота техногенного происхождения образуются при сгорании топлива,
особенно если температура превышает 1000 °С. При высокотемпературном сгорании органического природного топлива происходят реакции двух типов: между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в топливе (в угле содержание азота составляет в среднем около 1%, нефти и газе – 0,2–0,3%), и между кислородом воздуха
и азотом, также содержащимся в воздухе.
Техногенные мировые выбросы оксидов азота в атмосферу составляют в год
около 70 млн т. Суммарные антропогенные выбросы оксидов азота в атмосферу
больше. Дополнительный источник таких выбросов – сельское хозяйство, интенсивно использующее химические удобрения, в первую очередь содержащие соединения
азота. Вклад этой отрасли мирового хозяйства в загрязнение атмосферы оксидами
азота учесть трудно, по некоторым данным, поступление оксидов азота в атмосферу
с сельскохозяйственных полей сопоставимо с промышленными выбросами.
Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере – автотранспорт и
другие виды моторного транспорта (около 40%). Распределение выбросов оксидов
азота по основным отраслям промышленного производства приведены в таблице.
Как следует из ежегодных государственных
докладов Госкомэкологии «О состоянии окружающей природной среды в Российской Федерации», данных мониторинга Росгидромета, во
многих регионах даже сократившийся поток загрязнений превосходит ассимиляционный потенциал соответствующих экосистем, т. е. является для них заведомо чрезмерным.
Механизм образования кислотных осадков
Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот.
Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3:
2SO2 + O2 = 2SO3,
который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:
SO3 + Н2O = Н2SO4.
Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует
кислотный полигидрат SО2•nH2O, который часто называют сернистой кислотой и
изображают условной формулой Н2SО3:
SO2 + H2O = H2SO3.
Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной:
2Н2SО3 + О2 = 2Н2SO4.
Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара
атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег).
При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов
(в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на
почву и растения, делая кислотными росы.
Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков,
остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:
2NО2 + Н2О = НNО3 + НNО2.
Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются
мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических
Схема образования кислотных аэрозолей и дождей
предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат
таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует
хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной
кислоты:
Сl• + СН4 = CН•3 + НСl,
СН•3 + Сl2 = CН3Cl + Сl•.
Очень опасны выбросы фтороводорода (производство алюминия, стекольное),
который хорошо растворяется в воде, что приводит к появлению в атмосфере аэрозолей плавиковой кислоты.
Влияние кислотных дождей на экосистемы и людей
Кислотные дожди оказывают многоплановое влияние на окружающую среду.
Воздействия кислотных дождей на окружающую среду
В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность.
Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов
тяжелых металлов – кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы живым организмам.
Дефицит питательных веществ и интоксикация воды приводят к своеобразной
«стерилизации» водоемов. Закисленная и токсичная вода разрушает скелеты рыб и
раковины моллюсков, а главное – снижает репродуктивные процессы. В свою очередь, это приводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных
с водной биотой трофическими цепями (цепи питания).
Почвенное подкисление считается одной из основных причин усыхания лесов
умеренной зоны северного полушария, причем этот фактор долгодействующий, который может проявиться через много лет после прекращения вредных кислотообразующих выбросов в атмосферу. Больше всего страдают елово-пихтовые и дубовые
леса. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению
листовой поверхности, процессов транспирации (испарение с поверхности листа) и
фотосинтеза за счет разрушения хлорофилла (это воздействие можно определить
зрительно по побурению листьев и игл).
Многообразно косвенное влияние: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, нарушающих его рост, повышающих чувствительность к климатическим изменениям,
делающих его менее устойчивым к вредителям – грибам, бактериям, жукам и др.
В то же время подкисление почвы азотокислыми дождями стимулирует развитие лесных вредителей.
Воздействию кислотообразующих газов и кислотных осадков подвергаются органические материалы – кожа, бумага, ткани, резина, красители. Бумага, большинство тканей, кожа образованы гидрофильными веществами, которые накапливают
воду между волокнами. Кислоты постепенно гидролизуют макромолекулы (главным
образом целлюлозы и белков), в результате чего эти материалы становятся хрупки-
ми и разрушаются. Как восстановитель диоксид серы вызывает обесцвечивание красителей, что приводит к выцветанию тканей.
Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами оказывает многообразное вредное влияние и на организм человека.
Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно опасно для
пожилых людей, страдающих сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, в
тяжелых случаях может возникнуть отек легких. Вредно это и для здоровых людей,
поскольку SO2 и сульфатные частицы обладают канцерогенным действием.
Кислотные дожди подобным образом действуют и на животных, однако систематических исследований здесь не проводилось, за исключением обитателей водных
экосистем.
Меры по охране атмосферы от кислотообразующих выбросов
Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов
диоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по
осуществлению снижения этих выбросов.
Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы,
в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение
различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы.
Ведутся исследования по снижению загрязнений от выхлопных газов автомобилей. Наибольшие трудности здесь вызывает именно уменьшение выбросов оксидов азота, которые помимо образования кислотных осадков ответственны за появление фотохимических загрязнителей (фотохимический смог) и разрушение озонового
слоя в стратосфере. Для решения этой проблемы ведутся работы по созданию различных каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота в молекулярный
азот.
Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители, такие, как
электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы.
Восстановление нормальной кислотности водоемов возможно за счет известкования, при этом не только уменьшается кислотность воды, но и повышается ее буферная способность, т. е. сопротивляемость по отношению к будущим кислотным
осадкам.
Для защиты памятников культуры и ценных архитектурных сооружений используют покрытия из высокомолекулярных соединений – силиконов или производных эфиров кремниевой кислоты; для защиты металлических изделий – покрытие их лаком, масляной краской или легирование сталей, образующих устойчивую к
кислотам оксидную пленку.
Содержание серы в выбросах можно уменьшить, используя низкосернистый
уголь, а также путем физической или химической его промывки. Первая позволяет
очистить уголь от неорганических примесей серы, таких, как сульфиды металлов. С
помощью второй удаляется органическая сера. Отметим, что физические методы
очистки малорентабельны, а применение химических методов очистки из-за ряда
технических сложностей эффективно лишь на вновь строящихся электростанциях.
Для средних и малых предприятий энергетики используется метод сжигания топлива в кипящем слое, при котором удаляется до 95% диоксида серы и от 50 до 75% оксидов азота.
Энергосбережение, внедрение новых неэнергоемких технологий и безотходных
и малоотходных технологий производственных процессов, применение альтернативных источников энергии, все меры экологического контроля способны решить
проблему загрязнения атмосферного воздуха, оздоровить окружающую среду, снять
угрозу необратимых отрицательных изменений в биосфере Земли.
Вопросы для самопроверки:
1. Парниковый эффект.
2. Озоновые дыры.
3. Проблема кислотных осадков.
Список используемой литературы:
1. Глобальная экологическая перспектива (ГЕО – 3). Издание ЮНЕП ООН, Москва, 2002.
2. Зайцев В.А. Промышленная экология: Учебное пособие. – М.: Дели, 1999.
3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ,
содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). – Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
Лекция №5
1. Энергетическая проблема.
2. Проблемы народонаселения и природопользования.
3. Сокращение биоразнообразия.
1. Энергетическая проблема.
Цель: рассмотреть и изучить энергетическую проблему человечества и сформулировать пути решения этой проблемы.
Задачи:
а) рассмотреть энергетическую проблему как проблему мира;
б) изучить пути решения энергетической проблемы и альтернативные источники энергии.
Одновременно решить все проблемы мировой энергетики невозможно – тактическая задача – выбрать приоритетные задачи, которые можно решить при существующих стимулах, интересах и финансовых возможностях сторон.
Выбор вариантов огромен: от возврата к углю (чистые технологии) и атомной
энергии при жестких внутриполитических ограничениях в ряде стран до радикального поворота к возобновляемым источникам. На стороне правительств и компаний
стран потребителей лежит несколько крупных задач:
• быстро определить соответствующие целям пути решения проблем – то есть
изменения в энергетической стратегии и политике;
• найти систему инструментов, обеспечивающих соответствующие капиталовложения и структурные сдвиги внутри стран;
• найти политически приемлемые методы одобрения и поддержки своих избирателей, которые также вынуждены будут платить за сдвиги как через налоги, так и
образ жизни при том, что некоторые из решений могут встретить сопротивление
(например, атомная энергетика);
• сформировать приемлемую основу для взаимодействия с другими основными
игроками на мировом энергетическом рынке.
Пути решения сырьевой и энергетической проблемы:
снижение объёмов
добычи;
увеличение КПД добывания и производства;
использование альтернативных источников энергии;
Снижение объёмов добычи очень проблематично, т.к. современному миру
нужно всё больше и больше сырья и энергии, а их сокращение непременно обернётся мировым кризисом. Увеличение КПД также малоперспективен т.к. для его
осуществления
требуются
большие
капиталовложения,
да
и
сырьевые
запасы небезграничны. Поэтому приоритет отдаётся альтернативным источникам
энергии.
Альтернативные источники энергии
К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.
Солнце как источник тепловой энергии это практически неисчерпаемый источник энергии. Его можно использовать прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или опосредствованно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются
солнечными явлениями. Использование солнечного тепла - наиболее простой и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем.
Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством
использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток безо всяких дополнительных устройств. КПД таких устройств невелик, но в тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии,
использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно.
В качестве примеров такого использования называет калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п.
Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу. Самый
простой путь использования энергии фотосинтеза - прямое сжигание биомассы. Более оправданной, однако, является переработка биомассы в другие виды топлива,
например в биогаз или этиловый спирт. Первый является результатом анаэробного
(без доступа кислорода), а второй – аэробного (в кислородной среде) брожения.
Большие энергетические ресурсы сконцентрированы также в канализационном иле,
мусоре и других органических отходах. Спирт, получаемый из биоресурсов, все более широко используют в двигателях внутреннего сгорания. Для получения спирта
используется разное органическое сырье. Ограничивающими факторами для использования спирта в качестве энергоносителя являются недостаток земель для получения органической массы и загрязнение среды при производстве спирта (сжигание ископаемого топлива), а также значительная дороговизна (он примерно в 2 раза
дороже бензина). Основное преимущество этого ресурса - его постоянная и быстрая
возобновляемость, а при грамотном использовании и неистощимость.
Ветер, как и движущаяся вода, являются наиболее древними источниками
энергии. В течение нескольких столетий эти источники использовались как механические на мельницах, пилорамах, в системах подачи воды к местам потребления и т.
п. Кроме неисчерпаемости ресурса и высокой экологичности производства, к достоинствам ветротурбин относится невысокая стоимость получаемой на них энергии.
Она здесь в 2-3 раза ниже, чем на ТЭС и АЭС.
Гидроресурсы продолжают оставаться важным потенциальным источником
энергии при условии использования более экологичных, чем современные, методов
ее получения. В настоящее время имеются турбины, позволяющие получать энергию, используя естественное течение рек, без строительства, плотин. Такие турбины
легко монтируются на реках и при необходимости перемещаются в другие места.
Хотя стоимость получаемой на таких установках энергии заметно выше, чем на
крупных ГЭС, ТЭС или АЭС, но высокая экологичность делает целесообразным ее
получение.
Большими энергетическими ресурсами обладают водные массы морей и океанов. К ним относится энергия приливов и отливов, морских течений, а также градиентов температур на различных глубинах. Трудности связаны с громоздкостью сооружений и их дороговизной.
Несравнимо более реальны возможности использования геотермальных ресурсов. В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в
недрах земли. В отдельных районах такие воды изливаются на поверхность в виде
гейзеров (например, на Камчатке). Геотермальная энергия может использоваться как
в виде тепловой, так и для получения электричества.
Термоядерная энергия. Современная атомная энергетика базируется на расщеплении ядер атомов на два более легких с выделением энергии пропорционально
потере массы. Источником энергии и продуктами распада при этом являются радиоактивные элементы. С ними связаны основные экологические проблемы ядерной
энергетики. Еще большее количество энергии выделяется в процессе ядерного синтеза, при котором два ядра сливаются в одно более тяжелое, но также с потерей массы и выделением энергии. Исходными элементами для синтеза является водород,
конечным - гелий.
2. Проблемы народонаселения и природопользования.
Цель: рассмотреть и изучить проблемы народонаселения и природопользования.
Задачи:
а) изучить проблему народонаселения;
б) изучить проблему природопользования.
Проблема народонаселения
Проблемы народонаселения, то есть населения Земли, увеличиваются с каждым
годом. Поэтому специалистами всего мира - экологами, социологами, психологами,
антропологами - проводится большое количество исследований, касающихся проблем народонаселения планеты.
К подобного рода проблемам можно отнести рост численности населения, рост
в геометрической прогрессии. Население Земли будет увеличиваться при условии
превышения темпов смертности темпами рождаемости. В настоящее время все
именно так и происходит. Ежегодный прирост населения, колеблющийся от 1 до
3%, может показаться небольшим, но такие экспоненциальные показатели означают
огромное увеличение численности за столетний период. Влияние экспоненциально-
го роста населения на его численность намного значительнее в тех странах, где
проживает больше людей. Например, Китай и Индия, население которых составляет
37% от численности всего населения планеты, в абсолютных цифрах обгоняют
большинство стран.
Еще одна проблема - это то, что в основном рост населения идет за счет развивающихся стран, что создает нагрузки на природные и финансовые ресурсы, затрудняя подъем уровня жизни. Но в целом рост численности населения и в развивающихся, и в экономически развитых странах приводит к деградации и истощению ресурсов.
Тревогу вызывает и возрастная структура населения, которая показывает процент населения или число жителей обоих полов, находящихся в каждом определенном возрасте. Различают три возрастные категории: допродуктивная (0 - 14 лет),
продуктивная (15 - 44 года) и постпродуктивная (старше 45 лет).
Экономически развитые государства, достигшие нулевого уровня прироста населения, имеют почти равное число жителей в каждой возрастной категории. Число
рождающихся постоянно увеличивается, даже если женщина имеет всего одного ребенка. Это происходит потому, что количество женщин, способных иметь детей,
становится все большим по мере достижения девушками репродуктивного возраста.
Население государства с большим числом людей в возрасте до 15 лет продолжает
увеличиваться в течение примерно 60 - 70 лет.
На основании этих данных можно заключить, что решение проблемы бурного
роста народонаселения на Земле кроется в контроле над рождаемостью, и даже если
программы, целью которых будет снизить коэффициент рождаемости, будут разработаны, успешно внедрены и будут успешно выполнять свои функции, то и в этом
случае у населения Земли буду большие проблемы со старым населением. В этом
случае будет происходить сильное старение населения (в процентном отношении
старое население Земли будет составлять все больше и больше от общего числа жителей планеты) за счет того, что нового молодого населения рождается мало (при
соблюдении политики влияния на численность населения), тогда как остальная
часть жителей будет подходить к постпродуктивному периоду своей жизни.
Это явление повлечет за собой появление новых проблем. Тяжелое экономическое бремя ляжет на молодое население планеты, которое будет вынуждено прокармливать большое количество людей пожилого возраста, что будет очень сложно,
ведь работать пенсионеры не будут. Пенсионеры, которых будет очень много, смогут использовать политическое давление на работающих членов общества и вынудить их больше зарабатывать и платить более высокие налоги на пенсионное обеспечение. Хотя в то же время снизится конкуренция на рабочем рынке. Дефицит рабочих рук повысит уровень заработной платы. Хотя люди без образования будут испытывать экономические трудности. Понимание этого факта, в свою очередь, заставит молодых людей всерьез подумать об образовании, и таким образом возрастет
количество образованного населения, что всегда хорошо для любого государства.
Вместе с этим сократится и рождаемость, потому что среди факторов, влияющих на
коэффициент рождаемости, находится и уровень образованности (и чем выше этот
уровень, тем ниже коэффициент рождаемости).
В настоящее время реальным путем решения проблемы перенаселения планеты
видится регулирование численности населения. Правительства большинства развивающихся стран стремятся снизить рождаемость с помощью сочетания экономического развития и планирования семьи. По мере индустриализации страны наблюдается переход от быстрого роста населения к более медленному нулевому приросту
или даже к сокращению численности населения.
Еще одна заметная проблема в ряду проблем, связанных с народонаселением, это урбанизация и рост городов. Во всех станах мира рост городского населения
продолжается. Растут также и темпы роста городов. Городские системы - неустойчивы. Они зависят от внешних экосистем, поставляющих им воду, продовольствие,
энергию и другие ресурсы и поглощающих некоторые накопившиеся городские отходы.
Широкое использование автомобилей является причиной большого количества
людей, требует выделения значительных площадей под дороги и автостоянки, приводит к загрязнению и энергетически неэффективному использованию земли.
В большинстве городов используется планирование землепользования с целью
найти оптимальный вариант использования каждого клочка земли. Задачей современного человечества применительно к экологии городов является экологическое
планирование землепользование для превращения городов в более устойчивые, приемлемые и приятные для жизни места.
Так выглядят основные проблемы народонаселения на настоящем этапе развития нашей цивилизации на Земле. Они требуют решения, и как можно более скорого, иначе наша жизнь может стать намного хуже. Но, наиболее вероятно, что при
решении этих проблем, перед человечеством появятся новые. Лучше думать о том,
как решить существующие проблемы, чем высчитывать, что же случится, если все
пустить на самотек.
Проблема природопользования
Природопользование – непосредственное или косвенное воздействие человека
на окружающую среду в процессе всей его деятельности. Рациональное природопользование – планомерное, научно обоснованное преобразование окружающей
среды по мере совершенствования материального производства на основе комплексного использования невозобновимых ресурсов в цикле: производство – потребление – вторичные ресурсы при условии сохранения и воспроизводства возобновимых природных ресурсов.
Изучение процессов, протекающих в биосфере, и влияния на них хозяйственной деятельности человека показывает, что создание экологически безотходных и
малоотходных производств может уже предотвратить оскудение природных ресурсов и деградацию природной среды. Хозяйственная деятельность людей должна
строиться по принципу природных экосистем, которые экономно расходуют вещество и энергию и в которых отходы одних организмов служат средой обитания для
других, т. е. осуществляется замкнутый кругооборот.
Исходя из сказанного, можно сформулировать общее определение рационального природопользования – это система взаимодействия общества и природы, построенная на основе научных законов и в наибольшей степени отвечающая задачам
как развития производства, так и сохранения биосферы. Главный принцип рационального природопользования – “используй, охраняя, и охраняй, используя”.
3. Сокращение биоразнообразия.
Цель: изучить проблему сокращения биоразнообразия.
Под биоразнообразием понимают все виды растений, животных, микроорганизмов, а также сами экосистемы и экологические процессы, частью которых они
являются. Оно является основой жизни на Земле: чем большее число растительных
и живых организмов образуют экосистему, тем более она устойчива.
Биологические ресурсы являются основным источником сырья для промышленности (люди используют в пищу около 7000 видов растений, но 90 % мирового
продовольствия создается всего двадцатью, а три вида из них (пшеница, кукуруза и
рис) покрывают более половины всех потребностей). В последнее время человечество осознало полезность диких видов животных и растений. Они не только содействуют развитию сельского хозяйства, медицины и промышленности, но и полезны
для окружающей среды, являясь неотъемлемой частью природных экосистем. Даже
виды организмов, которые не входят в пищевую цепь человека, могут быть ему полезны, хотя и приносят пользу косвенным путем.
Понятие биоразнообразия все чаще ставится во главу угла при оценке состояния и экологического благополучия экосистем. Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенному изменению
видового состава обитателей Земли. В ближайшие 20–30 лет под серьезной угрозой
исчезновения будет находиться примерно 25% всего биоразнообразия Земли. Опасность, грозящая биоразнообразию, постоянно растет.
Называют четыре основные причины исчезновения видов:
• утрата среды обитания, фрагментация и модификация;
• чрезмерная эксплуатация ресурсов;
• загрязнение окружающей среды;
• вытеснение естественных видов интродуцированными экзотическими видами.
Во всех случаях эти причины имеют антропогенный характер. Подсчитано, что
сокращение 70% тропических лесов ведет не только к исчезновению тех видов, которые обитали на уничтоженных участках леса, но и к сокращению до 30% численности видов, обитавших на соседних участках.
Многие морские виды уничтожаются ввиду коммерческой эксплуатации моря.
Крупные наземные животные, в частности африканский слон, также находятся под
угрозой исчезновения вследствие чрезмерной антропогенной нагрузки на зоны их
естественного обитания.
Большую опасность для окружающей среды представляет ее загрязнение, особенно токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, в частности пестицидами.
Изменения климата в результате выброса в атмосферу парниковых газов, по
прогнозам специалистов, могут привести к нарушению видового состава многих
экосистем на Земле, так как количество одних видов уменьшится, а других возрастет.
Утрата видового разнообразия как жизненного ресурса может привести к серьезным глобальным последствиям для человека и даже его существования на Земле.
Разрабатываются меры, направленные на сохранение биоразнообразия:
• защита особой среды обитания – создание охраняемых природных территорий;
• защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;
• сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.
Конвенция по биоразнообразию, принятая 153 государствами на Конференции
ООН по охране окружающей среды и устойчивому развитию в Рио (1992 г.), отражает остроту ситуации и представляет собой результат длительных усилий по согласованию противоречивых интересов различных государств.
Вопросы для самопроверки:
1. Энергетическая проблема.
2. Рост населения, научно-технический прогресс и природа в совремкнную эпоху.
3. Охрана биосферы как одна из важнейших современных задач человечества.
4. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу.
Список используемой литературы
1. Глобальная экологическая перспектива (ГЕО – 3). Издание ЮНЕП ООН, Москва, 2002.
2. Зайцев В.А. Промышленная экология: Учебное пособие. – М.: Дели, 1999.
3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ,
содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). – Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
Лекция №6
Тема: «Рациональное природопользование»
1. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов
и охраны окружающей среды.
2. Мониторинг окружающей среды.
1. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов
и охраны окружающей среды.
Цель: рассмотреть и изучить экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Задачи:
а) изучить экологические принципы рационального использования природных
ресурсов;
б) изучить экологические принципы охраны окружающей среды.
Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды
- одна из важнейших проблем современного общества в эпоху развития научнотехнического прогресса, сопровождающегося активным воздействием на природу.
Природные условия - совокупность объектов, явлений и факторов природной
среды, имеющих существенное значение для материально-производственной деятельности человека, но непосредственно в нее не вовлекаемые (например, климат).
Природные ресурсы - природные объекты и явления, которые используются
или могут быть использованы в будущем для удовлетворения материальных и других потребностей общества и общественного производства, способствующие воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышения жизненного уровня.
Рациональное природопользование предполагает разумное освоение природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой дея-
тельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов.
Природные ресурсы делятся на практически неисчерпаемые (энергия солнца,
приливов и отливов, внутриземное тепло, атмосферный воздух, вода); возобновляемые ( почвенные, растительные, ресурсы животного мира) и невозобновляемые (полезные ископаемые, пространство обитания, энергия рек).
Возобновляемые природные ресурсы - природные ресурсы, способные к самовосстановлению в процессе круговорота веществ за сроки, соизмеримые с темпами
хозяйственной деятельности человека. Рациональное использование возобновляемых природных ресурсов должно базироваться на принципах сбалансированного
расходования и возобновления их, а также предусматривать их расширенное воспроизводство.
Невозобновимые природные ресурсы - часть исчерпаемых природных ресурсов, которые не обладают способностью к самовосстановлению за сроки, соизмеримые с темпами хозяйственной деятельности человека. Рациональное использование
невозобновляемых природных ресурсов должно базироваться на комплексной и
экономной их добыче и расходовании, утилизации отходов и т.д.
С точки зрения вовлечения в хозяйственную деятельность человека, природные
ресурсы подразделяют на реальные и потенциальные. Первый вид ресурсов активно
эксплуатируется, второй - может быть вовлечен в хозяйственный оборот.
По принадлежности к определенным компонентам природной среды выделяют
отдельные виды природных ресурсов:
- биологические;
- экологические;
- геологические;
- климатические;
- водные;
- земельные;
- растительные;
- ресурсы животного мира;
- минеральные и др.
По ведущим признакам и характеру использования выделяют промышленные,
сельскохозяйственные, энергетические, топливные. В непроизводственных сферах
используются рекреационные, заповедные, ландшафтно-курортные, лечебные и др.
В настоящее время все более обостряется проблема истощения природных ресурсов. Истощение природно-ресурсного потенциала выражается в уменьшении запасов природных ресурсов до уровня, не отвечающего потребностям человечества,
его техническим возможностям и нормам безопасности для природных систем.
Истощение природных ресурсов делает дальнейшую их разработку экономически и экологически нецелесообразной.
При расточительном, хищническом использовании некоторые виды возобновимых ресурсов могут исчезать, теряя способность к самовозобновлению. Например,
пахотный горизонт почвы мощностью около 18 см при благоприятных условиях
восстанавливается 7000 лет.
Интенсификация индустриального вмешательства в процессы природы, потребительское, утилитарное, хищнически истребительное отношение к природе, ее ресурсам и богатствам разрушает единство между человеческим обществом и природой.
Рост производства не может осуществляться за счет истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, так как от их состояния зависит не только
развитие производства, но и существование жизни на Земле.
Рациональное природопользование предполагает разумное освоение природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой деятельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов.
Рациональное природопользование предполагает выбор оптимального варианта
достижения экологического, экономического и социального эффекта при использовании природных ресурсов.
Комплексное использование природных ресурсов предполагает использование
безотходных и малоотходных технологий, повторное использование вторичных ресурсов. С точки зрения воспроизводственного аспекта, комплексное использование
природных ресурсов включает широкий круг проблем.
Охрана окружающей среды, или прикладная экология — комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на
природу. В западных странах часто используется также понятие энвайронментология, которое в отечественной литературе выражается термином «наука об охране
окружающей среды».
Такими мерами могут являться:
ограничение выбросов в атмосферу и гидросферу с целью улучшения общей
экологической обстановки.
создание заповедников, заказников и национальных парков с целью сохранения природных комплексов.
ограничение лова рыбы, охоты с целью сохранения определённых видов.
ограничение несанкционированного выброса мусора. Использование методов
экологической логистики для тотальной очистки от несанкционированного мусора
территории региона.
На сегодняшний день эта проблема обостряется с каждым днем все сильнее.
2. Мониторинг окружающей среды
Цель: изучить мониторинг окружающей среды.
Задачи:
а) рассмотреть понятие экологического мониторинга;
б) получить представление о мониторинге окружающей среды.
Для рационального природопользования необходимо располагать информацией
о том, какая именно среда оптимальна для жизнедеятельности человека. С этой целью применяют балльный показатель, именуемый индексом качества природной
среды. Его максимальное значение для наилучших условий составляет 700 баллов.
Он определяется по результатам экспертной оценки состояния воды, воздуха, почвы, природных ресурсов и т.п. Подобная балльная оценка позволяет ежегодно устанавливать, за счет какого именно фактора снижается индекс.
Известно, что для нормального функционирования и устойчивости экосистем и
биосферы не следует превышать определенные предельные нагрузки на них (предельно допустимая экологическая нагрузка). Поэтому необходимо вести поиск критических или наиболее чувствительных звеньев в экосистемах, которые быстрее и
точнее характеризуют их состояние. Все эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга – комплексной системы наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды под влиянием антропогенных воздействий.
Термин “мониторинг” вошел в научный оборот из англоязычной литературы и происходит от английского “monitor” — наблюдение. Это понятие было впервые введено Р. Менном в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по охране окружающей среды, с тех пор проблемы мониторинга постоянно обсуждаются на различных
международных конгрессах. Его объектами являются атмосфера, гидросфера, литосфера, почва, земельные, лесные, рыбные, сельскохозяйственные и другие ресурсы и
их использование, биота, природные комплексы и экосистемы. В ходе мониторинга
ставятся следующие цели:
– количественная и качественная оценка состояния воздуха, поверхностных
вод, почвенного покрова, флоры и фауны, а также постоянный контроль стоков и
выбросов на промышленных предприятиях;
– составление прогноза о состоянии окружающей среды и возможных его изменениях;
– наблюдение за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и
животный мир;
– обеспечение заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей природной среде, а также предупреждение и прогнозирование ее состояния.
Глобальной системы мониторинга окружающей среды, основная задача которой – предоставление информации, необходимой для защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и управления окружающей средой и ее ресурсами. В рамках этой программы Всемирная морская организация обеспечивает глобальный мониторинг Мирового океана. В 1990 г. Международный центр научной
культуры (Всемирная лаборатория) предложил проект “Глобальный экологический
мониторинг” с использованием военных спутниковых технологий.
Вопросы для самопроверки
1.
Проблема рационального природопользования.
2.
Бытовые отходы и проблема их уничтожения и реутилизации.
3.
Мониторинг окружающей среды.
Список используемой литературы
1. Реймерс Н.Ф. Природопользование. – М.: Мысль, 1990.
2. Степановских А.С. Прикладная экология. Охрана окружающей среды: Учебник. – М.: ЮНИТИ, 2003.
3. Сытник К.М., Брайон А.В. Городецкий А.В. Биосфера. Экология. Охрана
природы. Справочное пособие. – Киев: Наукова Думка, 1987.
Лекция №7
Тема: «Охрана окружающей среды»
1. Водные ресурсы и их охрана.
2. Охрана атмосферного воздуха и почвы.
3. Экозащитная техника и технологии.
4. Особо охраняемые природные территории.
5. Охрана животного и растительного мира.
1. Водные ресурсы и их охрана.
Цель: рассмотреть водные ресурсы и их охрану.
Задачи:
а) рассмотреть водные системы;
б) рассмотреть ресурсы пресной воды и их охрану
в) изучить загрязнения водных ресурсов и их последствия.
Водные системы.
Отмечается истощение самых ценных из доступных нам источников пресной
воды - подземных вод. Бесконтрольное изъятие воды, уничтожение водоохранных
лесных полос и осушение верховых болот привели к массовой гибели малых рек.
Сокращается водоносность крупных рек и приток поверхностных вод во внутренние
водоёмы.
Чтобы не поражаться потерянным богатствам, необходим переход к управлению в границах системы "производство - водные ресурсы". Можно выделить два
направления.
Первое направление - переход к водосберегающей технологии и сокращение
расхода водных ресурсов на единицу конечного продукта. Здесь очень большие резервы.
Наведение элементарного порядка в расходовании водных ресурсов уже серьёзно продвинет вперёд решение проблемы.
Второе направление - выбор научно обоснованной стратегии развития земледелия.
Назрела задача разработки и широкого обсуждения общей стратегии развития
земледелия с учётом полных затрат на водохозяйственное обеспечение мелиорированных земель.
Ресурсы пресной воды.
Водные ресурсы Земли слагаются из вод морей и океанов, ледников, рек, озёр,
подземных вод и исчисляются приблизительно в 1500 миллионов кубических километров.
Все воды Земли непрерывно участвуют в круговороте, образуя замкнутую систему океан - атмосфера - суша. Скорость водообмена колеблется в широких пределах. Медленнее всего возобновляются подземные воды (около 5 тысяч лет),а обмен
речных вод происходит 32 раза в течение года.
Промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовое хозяйство городов являются потребителями большого количества воды.
С каждым годом всё большее значение в водоснабжении отраслей хозяйства
начинают приобретать подземные воды. Запасы этих вод на планете огромны, но не
все воды легко доступны человеку. Те подземные воды, которые в настоящее время
доступны для использования, различаются по температуре и химическому составу.
Есть горячие воды с температурой свыше 100-150°С и холодные, с температурой
ниже 20°С, пресные, содержащие менее одного грамма солей на литр воды, рассолы,
содержащие более 100 гр растворённых веществ на литр воды и используемые для
получения ценных элементов брома, йода и др. Подземные воды служат источником
питания рек, водоснабжения городов и промышленных предприятий, орошения и
обводнения пастбищ. Термальные воды подземных источников можно использовать
для теплоснабжения городов, создания рыбоводных предприятий, геотермических
станций и так далее.
Пресную воду можно получать из солёной морской воды. Опреснением воды
человечество занимается уже давно.
Для удаления запахов водорослей воду пропускают через активированный
уголь, фильтруют через фильтры с мраморной крошкой для обогащения карбонатом
кальция, затем её фторируют и разбавляют минерализованной водой. После этих
процедур вода идёт на нужды города.
В настоящее время существует много способов опреснения воды: искусственное вымораживание, биологические методы с применением микробов, выборочно
поглощающих различные соли, и так далее.
Загрязнение природных вод.
Отработанные воды промышленных предприятий, насыщенные примесями,
возвращаются в водные бассейны. Эти примеси могут быть твёрдыми, жидкими, находиться в растворённом, взвешенном и коллоидном состоянии. Сброс органических веществ (углеводородов) в чрезмерно больших количествах приводит к обеднению воды кислородом и отравлению её продуктами разложения.
Отходы нефтепереработки образуют плёнку на поверхности воды, препятствующую проникновению в неё кислорода воздуха. Среди продуктов распада под
действием анаэробных бактерий имеются вредные вещества, содержащие амины,
метан, серу и фосфор. Соли меди, цинка, свинца, никеля, цианиды, фтористые соединения, содержащие в отработанных водах химической промышленности, чёрной
и цветной металлургии, действуют на всё живое в воде водоёмов. Они снижают интенсивность окислительных реакций, останавливают различные биохимические
процессы, вызывая нарушение координации движений и удушье водных организмов.
Очень опасно загрязнение моющими синтетическими средствами, которые
снижают способность вод к насыщению кислородом, парализуют деятельность бактерий, разрушающих органические вещества.
Загрязнение природной среды радиоактивными веществами может быть в результате ядерных (термоядерных) взрывов, работы энергетических ядерных установок, научных учреждений, ведущих исследования радиоактивных веществ, а также
при работе предприятий, где добывают, перерабатывают радиоактивное вещество.
Количество и состав радиоактивных отходов разнообразен. По агрегатному состоя-
нию различают газообразные, жидкие и твёрдые радиоактивные отходы. Загрязнения радиоактивными веществами, которые содержатся в твёрдых отходах, весьма
малы, и могут быть лишь при грубых нарушениях санитарного законодательства,
например при сбросах отходов в овраги. Газообразные отходы строго регламентированы и находятся под контролем, поэтому практическая значимость загрязнения
невелика. Наибольшую опасность представляют жидкие радиоактивные отходы.
Однако в результате совершенствования технологии сточные воды подвергаются многократной обработке, и они не представляют серьёзной угрозы.
Искусственные и естественные радиоактивные изотопы встречаются в атмосфере, в почвах, в водах морей и океанов, рек и озёр, в растениях и в организме животных и человека в ничтожно малых количествах. Повышение содержания радиоактивных изотопов в отдельных частях биосферы или изменение их качественного
состава оказывает неблагоприятные воздействия на протекающие в природе жизненные процессы. Поэтому необходимо знать степень радиоактивности внешней
среды. Решение этой задачи связано с определением в различных объектах малых
концентраций радиоактивных веществ.
В результате поступления в воду водоёмов отработанных подогретых вод тепловых и атомных электростанций может возникнуть явление теплового загрязнения.
Повышение температуры природных вод в районах сброса отработанных тёплых
вод активизирует биологические процессы водоёма, увеличивает содержание в нём
органических веществ за счёт вспышки в развитии фото- и зоопланктона. Резкое повышение температуры воды в водоёме может привести даже к гибели водных организмов.
В перспективе отработанные тёплые воды энергетических установок можно
широко использовать для искусственного разведения рыбы.
Окислительные процессы в морской воде протекают медленнее, чем в пресной.
Продуцирующая деятельность океана ограничивается пятидесятиметровым
слоем воды, где кислород, потребляемый при дыхании, компенсируется вырабатываемым здесь кислородом а процессе фотосинтеза.
Особенно опасны для биологических ресурсов морей и океанов нефть и нефтепродукты, оказывающие вредное воздействие на морские организмы.
В последнее время моря и океаны интенсивно вовлекаются в сферу мирового
производства. В связи с удорожанием некоторых ресурсов суши растут темпы освоения ресурсов океана.
Ресурсы морей и океанов нельзя отнести к неисчерпаемым, особенно, если
только брать и загрязнять. Загрязнение европейских морей промышленными и коммунальными отходами в последнее время приобрело катастрофические масштабы.
Это привело к исчезновению в них некоторых видов полезной флоры и фауны.
2. Охрана атмосферного воздуха и почвы.
Цель: рассмотреть и изучить охрану атмосферного воздуха и почвы.
Задачи:
а) ознакомиться с охраной атмосферного воздуха и рассмотреть защиту его от
шума;
б) рассмотреть охрану геологической среды;
в) изучить охрану почв и ознакомиться с отчисткой территории от промышленных и бытовых отходов.
Охрана атмосферного воздуха
При разработке проектной документации на всех стадиях градостроительного
проектирования должна быть проведена оценка состояния и прогноз изменения качества атмосферного воздуха в результате реализации проектных решений путем
расчетов уровней загрязнения атмосферы от совокупности всех видов источников
загрязнения ( ОНД-86 , СанПиН 2.1.6.575-96 ), с учетом рельефа, планировочной организации и микроклиматических условий территории, включая аэрационный режим.
Для производственных зон, а также для отдельно расположенных объектов,
имеющих источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сле-
дует предусматривать организацию санитарно-защитных зон в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-96 и другими нормативными актами.
С целью предотвращения формирования зон загазованности вдоль магистралей
и для их локализации разрабатываются планировочные мероприятия, учитывающие
условия аэрации территорий между магистралями (в том числе внутридворовых
пространств), и обеспечивающие санитарно-гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха для различных территорий города, лечебно-профилактических
учреждений и объектов отдыха.
Защита от шума
Объектами защиты от источников внешнего шума в городе являются жилые и
общественные здания, спортивные и лечебные учреждения, рекреационные и курортные зоны и прилегающие к ним территории. Шумовые характеристики источников внешнего шума, уровни проникающего в жилые и общественные здания звука
и уровни шума на территориях застройки, требуемая величина их снижения, выбор
мероприятий и средств шумозащиты следует определять согласно действующим
нормативным документам ( СН 2.2.4 /2.1.8.562-96, СНиП П-12-77 и др.).
Разрабатываемые меры защиты должны включать градостроительные, архитектурно-планировочные, строительно-акустические мероприятия:
- обеспечение функционального зонирования городской территории и формирования застройки с учетом требуемой степени акустического комфорта;
- устройство санитарно-защитных зон между жилой застройкой города и промышленными, коммунально-транспортными предприятиями, другими пространственными источниками шума;
- применение планировочных и объектно-пространственных решений застройки, использующих шумозащитные свойства окружающей среды;
- использование шумозащитных экранов-барьеров, размещаемых между источниками шума и объектами защиты от него;
- использование подземного пространства для размещения транспортных и других источников интенсивного внешнего шума;
- усиление звукоизоляции наружных ограждающих конструкций жилых и общественных зданий и др.
Охрана геологической среды
Планировка и застройка территории должна осуществляться на основе инженерно-геологического районирования территории и сопоставительной оценки районов по степени благоприятности для градостроительного освоения с учетом прогноза изменения геологической среды в процессе строительства и эксплуатации
объектов. При этом оцениваются: возможность изменения гидрогеологического режима территории, защищенность подземных вод от загрязнения, ресурсы подземных
вод
для
технического
водоснабжения, наличие
опасных
инженерно-
геологических процессов и возможность их активизации (карстово-суффозионные,
оползневые, эрозия, оврагообразование, подтопление территорий), устойчивость
грунтов в основании сооружений. Мероприятия по инженерной защите и подготовке
территории разрабатываются в соответствии с разделом 11 и действующими нормативными документами ( СНиП 2.01.15-90 , СНиП 11-02-96 ).
Охрана почв
Оценка состояния почв населенных мест проводится в соответствии с действующими нормативными документами (СанПиН 42-128-4433-87, ГОСТ 17.4.3.0686) и направлена на выявление участков устойчивого сверхнормативного (реликтового и современного) загрязнения, требующих проведения санации для соответствующих видов функционального использования. При оценке состояния почв определяются: физико-химическое и микробиологическое загрязнение почвы; радиоактивность почвы (естественный фон и искусственная радиоактивность); влияние загрязнения почвы на качество поверхностных и подземных вод; пылеобразующие
свойства почвы; способность почвы к самоочищению. Мероприятия по охране почв
предусматривают введение специальных режимов их использования, изменение целевого назначения и рекультивацию почв и должны базироваться на критериях, определяющих степень опасности загрязнения почв для различных типов функционального использования территории и различного функционального назначения
объектов.
Очистка территории от промышленных и бытовых отходов
При разработке планировки и застройки территории города должны предусматриваться мероприятия по сбору, удалению, захоронению, переработке (с учетом
вторичного использования) производственных и бытовых отходов.
При разработке проектной документации должны быть проведены:
- анализ образования, использования, обезвреживания и размещения всех видов
отходов, включая выявление наиболее опасных источников образования отходов
(предприятий, организаций) и неорганизованных свалок;
- оценка научно-технического и промышленного потенциала в области снижения объемов образования отходов, их обезвреживания и переработки с учетом вторичного использования;
- прогноз объёмов образования, обезвреживания и использования отходов на
период реализации проекта.
Мероприятия по созданию экологически безопасных условий размещения и
утилизации отходов разрабатываются комплексно (от системы сбора и транспортировки отходов от источника их образования до места переработки, захоронения) с
учетом потребности в земельных ресурсах под размещение объектов по переработке
(захоронению) отходов и геологических условий территорий, предназначенных под
размещение данных объектов. Также разрабатываются мероприятия по предотвращению неконтролируемого вывоза токсичных отходов на полигоны ТБО и образования несанкционированных свалок.
Выбор участка под строительство предприятий по сбору, переработке, обезвреживанию, утилизации и т.д. промышленных и бытовых отходов должен учитывать экологические особенности объекта и осуществляться в соответствии с действующими санитарными и строительными нормами ( СНиП 2.01.28-85 ).
3. Экозащитная техника и технологии.
Цель: ознакомиться с экозащитной техникой и технологиями.
Задачи:
а) рассмотреть безотходные и малоотходные технологии;
б) изучить методы отчистки сточных вод и оборотное водоснабжение;
в) оценить качество питьевой воды;
г) изучить способы отчистки газовых выбросов в атмосферу.
Безотходные и малоотходные технологии
Для того, чтобы определить, какими способами и методами защитить природу и
человека от загрязнений, следует решить несколько задач.
Первой среди них является разработка и внедрение безотходных и малоотходных технологий. Пока ограничимся определением: отходы — это добытые человеком и выброшенные им природные ресурсы. Отходы появились только в результате
хозяйственной деятельности человека.
При разработке и внедрении безотходных технологий выделяют ряд взаимосвязанных принципов.
Главным из них является принцип системности. В соответствии с ним каждый
отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы всего промышленного производства региона, а на более высоком уровне —
как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей все материальное производство, природную среду (атмосферу, гидросферу, литосферу, экосистемы, ландшафты), человека и среду его обитания. Иначе говоря, принцип системности должен учитывать взаимосвязь и взаимозависимость производственных, природных и социальных процессов.
Вторым важнейшим принципом создания безотходных производств является
комплексность и полнота использования ресурсов . Этот принцип предусматривает
максимальное использование всех компонентов сырья и энергоресурсов. Общеизвестно, что все природное сырье является комплексным.
Третьим принципом безотходных производств является цикличность и замкнутость производственного процесса . Одним из примеров такого цикличного использования природного сырья является оборотное водоснабжение, о котором будет сказано ниже.
Принятая в 2004 г. Государственная программа «Отходы» предполагает, что
отходы одной отрасли хозяйства должны стать сырьем для другой. В результате
реализации этой программы должны быть решены сразу три задачи:
освобождение огромных площадей, занятых под свалками, рекультивация
этих земель и возвращение их в разряд пахотных;
утилизация многих отходов помогла бы решить ряд важных сырьевых проблем, например, использование металлолома, а не руды в качестве металлургического сырья;
уменьшение загрязнения биосферы сбросами и выбросами отходов и, как результат, улучшение качества ОС и оздоровление населения России .
Для осуществления этой программы в России необходимо:
создание единого координирующего центра по формированию технической
политики в области удаления отходов и банка данных по отходам, такой центр в
идеале смог бы помочь утилизации подавляющей массы отходов;
идентификация видов отходов, имеющих сырьевое значение: многие отходы
могут стать ценным сырьем. Например, в большинстве рудных отвалов могут содержаться редкие металлы, которые «не заметили» при добыче железа и цветных
металлов;
обнаружение отходов, вызывающих наибольшее загрязнение ОС, наиболее
оптимальная их утилизация или размещение. В данном случае речь идет, прежде
всего, о токсичных и радиоактивных отходах;
обеспечение материально-технической базы научных и производственных
подразделений, деятельность которых связана с удалением отходов;
обеспечение финансирования из федерального и региональных бюджетов проектов и научных исследований, связанных не только с проблемой переработки отходов, но и с задачами предотвращения образования отходов;
разработка системы налоговых и других финансовых льгот предприятиям и
организациям, осуществляющим научные исследования в области удаления отходов.
Перечисленные выше мероприятия имеют, в основном, организационный характер. Однако главные задачи стоят в области технологии, поскольку необходимо
создать по существу новую экономику, в которой все отрасли хозяйства были бы
четко скоординированы и ориентированы в одном направлении — на сохранение
биосферы.
Методы очистки сточных вод. Оборотное водоснабжение
Второй, не менее важной, задачей является строительство очистных сооружений, предотвращающих загрязнение воды, воздуха и почвы.
Водоемы загрязняются, в основном, в результате спуска в них промышленных
и бытовых сточных вод, от чего изменяются физические (температура, прозрачность, цвет), химические (кислотность, содержание органических и неорганических
соединений, осадок), биологические (появление болезнетворных бактерий) и органолептические (запах, привкус) свойства воды. Загрязненные водоемы становятся
непригодными для питьевого, рыбохозяйственного, а иногда и для технического назначения.
Основные методы очистки производственных и бытовых сточных вод можно
разделить на четыре группы: механические, химические, физико-химические и биологические.
Механические методы, как правило, используются на первой стадии предварительной очистки и предназначены для удаления взвесей. Сооружения механической
очистки — решетки, отстойники, фильтры, разного вида уловители (например, нефтеловушки, основанные на разности плотности воды и нефти; где всплывающие на
поверхность воды нефтепродукты собирают и удаляют для дальнейшего использования). Как правило, механическая очистка предназначена для подготовки сточных
вод к дальнейшей очистке (химической, физико-химической, биологической).
К химическим методам относится нейтрализация кислот и щелочей, которую
проводят, пропуская сточные воды через доломит, магнезит и известняки. Нейтрализация необходима для предупреждения коррозии металлов водоотводящих сетей
и очистных сооружений.
Физико-химические методы основаны на свойствах поверхности некоторых
веществ (например, угля) поглощать (адсорбировать) примеси вредных веществ;
иногда таким поверхностно активным веществом является слой почвы. Химические
и физико-химические методы особенно важны при очистке производственных сточных вод.
Биологическая очистка осуществляется путем пропускания сточных вод через
биологические фильтры, содержащие сообщества микроорганизмов (бактерии, простейшие, водоросли, грибковые), которые окисляют органические примеси.
Отдельным методом очистки бытовых и сельскохозяйственных сточных вод
является их обеззараживание, которое в современных условиях часто осуществляют
с помощью ультрафиолетового или гамма облучения.
В различных отраслях промышленности имеется своя специфика методов очистки сточных вод, но, как правило, используется комплексная очистка, включающая
все (или несколько) группы методов. Только очищенные сточные воды допускается
сбрасывать в водоемы, направлять в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий и на сельскохозяйственные нужды.
Качество питьевой воды
Питьевую воду получают либо из подземных водоносных горизонтов, либо из
поверхностных водоемов: озер, рек, водохранилищ. В некоторых промышленных
районах осуществляют обессоливание или опреснение морской воды.
Любая используемая для питья вода требует предварительной очистки.
Первой стадией такой очистки является пропускание ее через сетку или аэрация
(вода разбрызгивается в виде фонтанов), в процессе чего удаляются растворенные в
воде газы. Вторая стадия — хлорирование газообразным хлором (предварительное
обеззараживание); третья — пропускание через уголь или квасцы (адсорбенты,
очищающие от вредных органических примесей). Четвертая — коагуляция коллоидных частиц, имеющих такие размеры, что они не осаждаются на дно, но и не растворяются в воде; коагуляцию проводят, пропуская воду через вращающиеся лопасти, увеличивающие площадь контакта, в результате чего коллоидные частицы выпадают в виде хлопьев и осаждаются в отстойнике (пятая стадия очистки); после от-
стойника воду фильтруют, пропуская ее через слой песка, затем проводят повторное
(конечное) хлорирование.
Способы очистки газовых выбросов в атмосферу
Адсорбционный — вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в
качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк,
а также поглощающие жидкости — щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки — необходимость установки громоздкого оборудования и периодической
очистки поглощающей жидкости.
Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей
до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних
объемов углекислого газа.
Каталитический — пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые
катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца
и т.д.). Напомним, что катализаторы — это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.
Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше
методов (например, применяют адсорбционно-окислительный метод или каталитическое окисление).
Однако в крупных городах главным источником загрязнения воздуха является
все-таки не промышленность, а автотранспорт. Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова. Даже у совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль. Автотранспорт также отравляет водоемы, почву и растения.
Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов
на 80—90%, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70—80%, в них
происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с
другой — окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды.
Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный
датчик — зонд.
В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в
больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые
фильтры.
Таким образом, человечество уже накопило богатый опыт борьбы с загрязнениями в виде экозащитных методик.
4. Особо охраняемые природные территории.
Цель: ознакомиться с особо охраняемыми природными территориями.
Задачи: рассмотреть типы особо охраняемых природных территорий и сделать
выводы по теме.
Формы охраняемых территорий в мире разнообразны: национальные и природные парки, резерваты различных назначений и режима, заказники, охраняемые
ландшафты, уникальные участки дикой природы, заповедники и т.д. Основные
формы охраны природных участков за рубежом -- национальные парки и резерваты,
в СНГ -- заповедники и заказники.
Заповедники
Это высшая форма охраны особо охраняемых природных участков. Они предназначены исключительно для решения научных и научно-технических задач страны. В этом специфика и принципиальное отличие заповедников от других форм охраняемых территорий во всех странах мира.
Заповедники организуют в целях сохранения в естественном состоянии типичных
участков
основных
ландшафтов
(природных
комплексов)
природно-
географических зон и их подразделений со свойственным этим комплексам биологическим разнообразием растительного покрова и животного населения.
Заповедные территории (и акватории) полностью изъяты из хозяйственного
пользования: всякая деятельность, не связанная с выполнением задач, возложенных
на заповедник, на них запрещена.
Под заповедники отводят участки, наиболее типичные для данной природной
зоны, чтобы они могли служить образцом (эталоном) ландшафтно-географических
зон (или их подразделений). Очень важно, чтобы территории заповедников были
достаточны для обеспечения саморегуляции происходящих в них процессов и не
испытывали заметного влияния соседних антропогенных территорий. Существенный критерий при выборе участка под заповедники - присутствие на их территории
редких видов животных.
Очевидны сложность и многообразие научных задач, стоящих перед заповедниками, их теоретическое и практическое значение.
Специфическая особенность проводимых здесь научных исследований -- их
круглогодичность в течение многих лет и комплексность.
Экологическим
мониторингом
охвачены,
по
существу,
все
природно-
географические зоны России, в которых соответствующие заповедники теперь преобразованы в биосферные.
Особенно большую роль заповедники играют в сохранении всего биологического разнообразия. В полной мере сберечь генофонд любого биологического вида
можно только в естественной среде.
Заповедники имеют большое значение в воспроизводстве многих животных и
растений, сильно угнетенных в прошлом. На охраняемых территориях численность
большинства ценных животных возросла в десятки и сотни раз. Началось естественное расселение их из заповедников и обогащение прилегающих угодий, которые
становятся основными местами заготовки пушнины, пернатой дичи и диких копытных.
Заповедный режим предусматривает сохранение всех элементов биогеоценозов
в таких количественных соотношениях, которые ему присущи и которые обеспечивают естественное разнообразие и динамическое равновесие природного комплекса.
Заповедники не могут допустить чрезмерного увеличения какого-либо одного, даже
самого ценного вида в ущерб остальным. Следовательно, необходимо в той или
иной мере вмешиваться в жизнь многих заповедников. Однако активная форма охраны заповедных биогеоценозов, а тем более направленное вторжение в их функционирование должны иметь только одну цель -- сохранение структуры и функции
естественных природных комплексов. Это вмешательство должно быть особенно
тщательно продумано, научно обосновано и осуществляться под строжайшим контролем.
Велико культурно-просветительное значение заповедников. Общение с природой, лекции и беседы, проводимые сотрудниками, издаваемые популярные книги и
брошюры -- все это способствует пропаганде идей охраны природы.
Заказники
Заказники разнообразны по своим целям. Их создают для восстановления или
увеличения численности охотничье-промысловых животных (охотничьи заказники),
создания благоприятной обстановки для птиц во время гнездования, линьки, миграций и зимовок (орнитологические), охраны мест нереста рыб, нагула молоди или их
зимних скоплений (ихтиологические).
Резерваты
Их создают во многих странах. По режиму и назначению они близки к заказникам и разделяются на много категорий (по международной классификации 1975 г. -на 28), но в большинстве случаев создаются на неопределенно длительный срок. За
рубежом есть и так называемые строгие резерваты Они предназначены для проведения научных исследований, но обычно невелики по площади. Сюда не допускают
туристов.
Природные национальные парки
Национальный парк представляет собой участок территории (акватории), выделенный для сохранения природы в оздоровительных и эстетических целях, а также в
интересах науки, культуры и просвещения. В первый период существования национальные парки во многих странах мира имели главным образом природоохранные
задачи и сыграли в этом отношении очень большую роль. Так, крупные животные
Африки сохранились до наших дней в значительной мере благодаря им. Только в
национальных парках можно встретить большое количество слонов, антилоп, носорогов, зебр, жирафов, бегемотов, львов, гепардов, горилл, окапи и других обитателей африканских саванн, тропических лесов и пустынь. Как отмечено ранее, бизоны,
белые журавли и многие другие животные Северной Америки были спасены лишь
благодаря национальным паркам. Ту же роль играли такие территории в странах
Азии, Южной Америки и Австралии.
Вместе с тем при рациональной организации природные национальные парки
имеют очень большое природоохранное значение. Это определяется не только тем,
что на их территории сберегаются ландшафты, растительность, животные и другие
объекты. Для того чтобы парки выполняли природоохранные функций, они не только должны служить местом проведения ряда мероприятий по охране ландшафтов и
объектов, но и быть привлекательными для посетителей. Последнее определяет два
важных момента при их организации: выбор места для парка и решение инженернобиологических задач.
В отличие от заповедников территории для организации природных национальных парков во всем мире выбирали не по принципу представительности в них
того или иного типичного для страны или региона ландшафта, а исходя из привлекательности, красоты и эстетической ценности или уникальности района.
Инженерно-биологические задачи при организации природных национальных
парков многообразны, сложны и требуют для своего решения много времени. Сущность их сводится к необходимости:
1) установить размеры и границы парка так, чтобы обеспечить возможность
существования крупных животных внутри его территории в течение всех сезонов;
2) проложить маршруты и соорудить смотровые площадки в местах, обеспечивающих обзор основных охраняемых объектов;
3) провести зонирование территории (выделение заповедных, заказных, демонстрационно-экспозиционных, хозяйственных участков, мест бытового обслуживания и др.) с таким расчетом, чтобы гарантировать сохранность ландшафтов и объектов при обеспечении максимальной наглядности и удобства для посетителей.
В отличие от природных зон, предназначенных прежде всего для массового отдыха, в природных парках допускается строго регламентированное посещение
групп экскурсантов или индивидуальное.
Главной хозяйственной нормой при организации посещения территории, применение которой гарантирует длительную сохранность природных ландшафтов парка, служит рекреационная емкость.
5. Охрана животного и растительного мира.
Цель: изучить охрану животного и растительного мира.
Задачи:
а) изучить охрану животного мира;
б) изучить охрану растительного мира.
Охрана животного мира
Охране подлежат все животные, если понимать эту проблему широко, включая
и управление численностью. Потери любого биологического вида -- крайне нежелательное явление для биосферы и в целом. Каждый вид обладает только ему присущими свойствами, и трудно предсказать, какие свойства любого вида и для каких
целей окажутся полезными для человечества в будущем.
Опасность исчезновения грозит более чем тысяче видов позвоночных животных и многим видам моллюсков, насекомых и других беспозвоночных. Это результат прямого преследования животных человеком или изменения условий их существования, что вызывает беспокойство у биологов и деятелей охраны природы во всем
мире. Появились понятия «редкий», «исчезающий», «находящийся под угрозой исчезновения» вид. Они недостаточно четки, и вначале даже специалисты вкладывали
в них различный смысл.
Редкие животные. В любых случаях такие животные заслуживают бережного
отношения, но особой заботы требуют тогда, когда происходит резкое сокращение
их численности и уменьшение ареалов.
В большинстве случаев животное становится редким в результате прямого или
косвенного воздействия человека. Первые опыты спасения редких животных, получившие широкую известность, были начаты в первой половине XX в.
Животные, находящиеся под угрозой исчезновения. Количество таких видов велико. К ним относятся не только промысловые виды зверей и птиц, но и многих
других млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб и беспозвоночных.
Охрана растительного мира
В наши дни природный растительный покров испытывает на себе все возрастающее влияние человека, все больше отступает под натиском цивилизации. Площади, занимаемые естественной растительностью, непрерывно сокращаются. Исчезают или становятся очень редкими некоторые виды растений. Все меньше остается
«эталонов природы» — мало нарушенных растительных сообществ, которые формировались на протяжении тысячелетий и наилучшим образом приспособлены к
местным условиям. Эти объекты представляют особую ценность для изучения биологических механизмов, управляющих растительным покровом, для познания различных «патентов природы».
Трудно перечислить те формы и виды человеческой деятельности, которые отрицательно влияют на природную флору и растительность. Они многочисленны и
разнообразны. К их числу относятся строительство новых городов и поселков, заводов и фабрик, разработка полезных ископаемых, создание водохранилищ, прокладка
железных и шоссейных дорог, нефте- и газопроводов, линий электропередач. Все
это требует большой площади, измеряемой только в одной нашей стране многими
миллионами гектаров. Очень часто для подобных объектов отводится территория,
покрытая естественной растительностью, которая, конечно, подвергается уничтожению. При этом могут погибнуть не только редкие виды растений, но и целые расти-
тельные сообщества. Неблагоприятно влияют на растительный мир такие виды человеческой деятельности, как осушка болот и распашка целинных земель, загрязнение атмосферы, почвы и воды всевозможными промышленными выбросами и многое другое. В окрестностях больших городов, в местах массового отдыха непрерывно усиливается отрицательное физическое воздействие самого человека на растительность и среду ее обитания. Пагубно действует, в частности, чрезмерное вытаптывание поверхности земли. Оно приводит к уничтожению надземных частей растений и губительному для корней уплотнению почвы. Огромный урон флоре наносит массовый сбор красиво цветущих растений для букетов. Он ведет к быстрому
уничтожению некоторых видов. Между тем среди них могут оказаться редкие представители флоры, особенно ценные в научном отношении и часто представляющие
хозяйственный интерес. Этим видам опасность полного уничтожения грозит в первую очередь.
Из всего сказанного ясно, что охрана растительного мира — дело чрезвычайно
важное, которое требует принятия срочных мер по защите наших зеленых друзей.
Редкие, исчезающие растения следует сохранять в первую очередь в тех местах,
где они растут в диком виде, в свойственной им природной обстановке. Только
здесь у растений в полной мере проявляются все их особенности и свойства, не теряются никакие из них. Только здесь вид остается достаточно полноценным, поскольку он представлен многими экземплярами, образующими естественную совокупность (популяцию).
Возможен, конечно, и другой путь сохранения исчезающих растений — специальное выращивание их в искусственной обстановке, например в ботанических садах. Однако этот путь имеет существенные недостатки. Будучи вырвано из привычной среды, растение не может развиваться так, как в природе. Малое число экземпляров не позволяет виду полностью проявить все свои особенности. Часть ценных
наследственных свойств при этом теряется. Специально культивировать редкие растения в искусственной обстановке целесообразно только для их показа, но не для
того, чтобы сохранить их как вид.
Вопросы для самопроверки:
1. Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация.
2. Проблемы и методы отчистки промышленных стоков и выбросов.
3. Биотехнологические методы отчистки и биологические методы контроля качества очистных мероприятий.
4. Борьба с химическими, радиационными, электромагнитными загрязнениями
среды в различных техногенных системах.
Список используемой литературы
1. Новиков Ю.В. Экология: окружающая среда и человек: Учеб. пособие для
студ. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986.
2. Степановских А.С. Прикладная экология. Охрана окружающей среды: Учебник. – М.: ЮНИТИ, 2003.
3. Сытник К.М., Брайон А.В. Городецкий А.В. Биосфера. Экология. Охрана
природы. Справочное пособие. – Киев: Наукова Думка, 1987.
Тема: «Социально-экономические аспекты экологии»
Лекция №8
1. Экология и здоровье человека.
2. Основы экологического права и профессиональная ответственность.
3. Основы экономики природопользования.
1. Экология и здоровье человека.
Цель: рассмотреть взаимосвязь экологии и здоровья человека.
Задачи:
а) изучить биологические загрязнения и болезни человека;
б) рассмотреть влияние звуков на человека;
в) рассмотреть и изучить ландшафт как здоровье человека и проблемы адаптации человека к окружающей среде.
Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Всестороннее изучение человека, его
взаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье - это
не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека.
Здоровье - это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми
условиями, в которых мы живем.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере,
воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.
Наиболее опасны возбудители инфекционных заболеваний. Они имеют различную устойчивость в окружающей среде. Одни способны жить вне организма человека всего несколько часов; находясь в воздухе, в воде, на разных предметах, они
быстро погибают. Другие могут жить в окружающей среде от нескольких дней до
нескольких лет. Для третьих окружающая среда является естественным местом оби-
тания. Для четвертых - другие организмы, например дикие животные, являются местом сохранения и размножения.
Часто источником инфекции является почва, в которой постоянно обитают возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены, некоторых грибковых заболеваний. В организм человека они могут попасть при повреждении кожных покровов, с
немытыми продуктами питания, при нарушении правил гигиены.
Болезнетворные микроорганизмы могут проникнуть в грунтовые воды и стать
причиной инфекционных болезней человека. Поэтому воду из артезианских скважин, колодцев, родников необходимо перед питьем кипятить.
Особенно загрязненными бывают открытые источники воды: реки, озера, пруды. При воздушно-капельной инфекции заражение происходит через дыхательные
пути при вдыхании воздуха, содержащего болезнетворные микроорганизмы. К таким болезням относится грипп, коклюш, свинка, дифтерия, корь и другие. Возбудители этих болезней попадаю в воздух при кашле, чихании и даже при разговоре
больных людей.
Особую группу составляют инфекционные болезни, передающиеся при тесном
контакте с больным или при пользовании его вещами, например, полотенцем, носовым платком, предметами личной гигиены и другими, бывшими в употреблении
больного. К ним относятся венерические болезни (СПИД, сифилис, гонорея), трахома, сибирская язва, парша. Человек, вторгаясь в природу, нередко нарушает естественные условия существования болезнетворных организмов и становится сам жертвой природно-очаговых болезней.
Люди и домашние животные могут заражаться природно-очаговыми болезнями, попадая на территорию природного очага. К таким болезням относят чуму, туляремию, сыпной тиф, клещевой энцефалит, малярию, сонную болезнь.
Особенностью природно-очаговых заболеваний является то, что их возбудители существуют в природе в пределах определенной территории вне связи с людьми
или домашними животными. Одни паразитируют в организме диких животныххозяев. Передача возбудителей от животных к животному и от животного к челове-
ку происходит преимущественно через переносчиков, чаще всего насекомых и клещей.
Возможны и другие пути заражения. Такие болезни, как чума, орнитоз, передаются воздушно-капельным путем. Находясь в районах природно-очаговых заболеваний, необходимо соблюдать специальные меры предосторожности.
ВЛИЯНИЕ ЗВУКОВ НА ЧЕЛОВЕКА
Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду). Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание.
Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из
воздействий окружающей среде.
В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен.
Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку, необходимое
для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой
мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые
ощущения и шок. Так действует шумовое загрязнение.
Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и
шум прибоя всегда приятны человеку. Они успокаивают его, снимают стрессы. Но
естественные звучания голосов Природы становятся все более редкими, исчезают
совсем или заглушаются промышленными транспортными и другими шумами.
Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не
могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности. Уровень шума измеряется в единицах,
выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически безвреден
для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то
здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов
уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым.
Очень высок уровень промышленных шумов. На многих работах и шумных
производствах он достигает 90-110 децибелов и более. Не намного тише и у нас дома, где появляются все новые источники шума - так называемая бытовая техника.
В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его.
Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста,
темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. Некоторые люди теряют
слух даже после короткого воздействия шума сравнительно уменьшенной интенсивности.
Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости.
Шум обладает аккумулятивным эффектом, то есть акустические раздражения,
накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему.
Поэтому перед потерей слуха от воздействия шумов возникает функциональное
расстройство центральной нервной системы. Особенно вредной влияние шум оказывает на нервно-психическую деятельность организма.
Шумы вызывают функциональные расстройства сердечнососудистой системы;
оказывают вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает
рефлекторную деятельность, что часто становится причиной несчастных случаев и
травм.
Даже слабые звуки инфразвуки могут оказывать на человека существенное воздействие, в особенности если они носят длительный характер. По мнению ученых,
именно инфразвуками, неслышно проникающими сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов. Ультразвуки, зани-
мающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизмы их действия на живые организмы крайне многообразны. Особенно сильно их
отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системе.
В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.
ЛАНДШАФТ КАК ФАКТОР ЗДОРОВЬЯ
Человек всегда стремится в лес, в горы, на берег моря, реки или озера. Здесь он
чувствует прилив сил, бодрости. Это не случайность. Оказывается, что окружающий
ландшафт может оказывать различное воздействие на психоэмоциональное состояние. Созерцание красот природы стимулирует жизненный тонус и успокаивает
нервную систему. Растительные биоценозы, особенно леса, оказывают сильный оздоровительный эффект.
Тяга к природным ландшафтам особенно сильна у жителей города. С развитием промышленного производства в городе и его окрестностях появилось огромное
количество отходов, загрязняющих окружающую среду. Разнообразные факторы,
связанные с ростом городов, в той или иной мере сказываются на формировании человека, на его здоровье. Это заставляет ученых все серьезнее изучать влияние среды
обитания на жителей городов.
Оказывается, от того, в каких условиях живет человек, какая высота потолков в
его квартире и настолько звукопроницаемы ее стены, как человек добирается до
места работы, с кем он повседневно обращается, как окружающие люди относятся
друг к другу, зависит настроение человека, его трудоспособность, активность - вся
его жизнь.
В городах человек придумывает тысячи ухищрений для удобства своей жизни горячую воду, телефон, различные виды транспорта, автодороги, сферу обслуживания и развлечений. Однако в больших городах особенно сильно проявляются и недостатки жизни - жилищная и транспортная проблемы, повышение уровня заболеваемости. В определенной степени это объясняется одновременным воздействием
на организм двух, трех и более вредных факторов, каждый из которых обладает незначительным действием, но в совокупности приводит к серьезным бедам людей.
Загрязненный воздух в городе, отравляя кровь окисью углерода, наносит некурящему человеку такой же вред, как и выкуривание курильщиком пачки сигарет в
день. Серьезным отрицательным фактором в современных городах является так называемое шумовое загрязнение.
Учитывая способность зеленых насаждений благоприятно влиять на состояние
окружающей среды, их необходимо максимально приближать к месту жизни, работы, учебы и отдыха людей.
Очень важно, чтобы город был биогеоценозом, пусть не абсолютно благоприятным, но хотя бы не вредящим здоровью людей. Пусть здесь будет зона жизни. Для
этого необходимо решить массу городских проблем. Все предприятия, неблагоприятные в санитарном отношении, должны быть выведены за пределы городов.
Зеленые насаждения являются неотъемлемой частью комплекса мероприятий
по защите и преобразованию окружающей среды. Они не только создают благоприятные микроклиматические и санирно-гигенические условия, но и повышают художественную выразительность архитектурных ансамблей.
В размещении зеленых насаждений необходимо соблюдать принцип равномерности и непрерывности для обеспечения поступления свежего загородного воздуха
во все жилые зоны города. Важнейшими компонентами системы озеленения города
являются насаждения в жилых микрорайонах, на участках детских учреждений,
школ, спортивных комплексов и пр.
Городской ландшафт не должен быть однообразной каменной пустыней. В архитектуре города следует стремиться к гармоничному сочетанию аспектов социальных (здания, дороги, транспорт, коммуникации) и биологических (зеленые массивы,
парки, скверы).
Современный город следует рассматривать как экосистему, в которой созданы
наиболее благоприятные условия для жизни человека. Следовательно, это не только
удобные жилища, транспорт, разнообразная сфера услуг. Это благоприятная для
жизни и здоровья среда обитания; чистый воздух и зеленый городской ландшафт.
ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
С появлением могущественного фактора - человеческого разума - начался качественно новый этап в эволюции органического мира. Благодаря глобальному характеру взаимодействия человека с окружающей средой он становится крупнейшей
геологической силой.
Производственная деятельность человека оказывает влияние не только на направление эволюции биосферы, но определяет и собственную биологическую эволюцию.
Специфика среды обитания человека заключается в сложнейшем переплетении
социальных и природных факторов. На заре человеческой истории природные факторы играли решающую роль в эволюции человека. На современного человека воздействие природных факторов в значительной степени нейтрализуется социальными
факторами. В новых природных и производственных условиях человек в настоящее
время нередко испытывает влияние весьма необычных, а иногда чрезмерных и жестких факторов среды, к которым эволюционно он еще не готов.
Человек, как и другие виды живых организмов, способен адаптироваться, то
есть приспосабливаться к условиям окружающей среды. Адаптацию человека к новым природным и производственным условиям можно охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде.
Жизнь каждого человека можно рассматривать как постоянную адаптацию, но
наши способности к этому имеют определенные границы.
В настоящее время значительная часть болезней человека связаны с ухудшением экологической обстановки в нашей среде обитания: загрязнениями атмосферы,
воды и почвы, недоброкачественными продуктами питания, возрастанием шума.
Приспосабливаясь к неблагоприятным экологическим условиям, организм человека испытывает состояние напряжение, утомления. Напряжение - мобилизация
всех механизмов, обеспечивающих определенную деятельность организма человека.
В зависимости от величины нагрузки, степени подготовки организма, его
функционально-структурных и энергетических ресурсов снижается возможность
функционирования организма на заданном уровне, то есть наступает утомление.
При утомлении здорового человека может происходить перераспределение
возможных резервных функций организма, и после отдыха вновь появятся силы.
Люди способны переносить самые суровые природные условия в течение относительного продолжительного времени.
Способность адаптироваться к новым условиям у разных людей не одинакова.
Среди людей можно выделить два крайних адаптивных типа человека. Первый
из них - спринтер, характеризующийся высокой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных факторов и плохой переносимостью длительных нагрузок. Обратный тип - стайер.
Изучение адаптивных возможностей человека и разработка соответствующих
рекомендаций имеет в настоящее время важное практической значение.
2. Основы экологического права и профессиональная ответственность.
Цель: рассмотреть основы экологического права и профессиональную ответственность.
Задачи:
а) ознакомиться с основами экологического права;
б) рассмотреть профессиональную ответственность.
Охрана окружающей природной среды одна из наиболее актуальных проблем
современности. Научно-технический прогресс и усиление антропогенного давления
на природную среду неизбежно приводят к обострению экологической ситуации:
истощаются запасы природных ресурсов, загрязняется природная среда, утрачивается естественная связь между человеком и природой, теряются эстетические ценности, ухудшается физическое и нравственное здоровье людей, обостряется экономическая и политическая борьба за сырьевые рынки, жизненное пространство.
Природный объект как объект природопользования.
Не всякий объект собственности может быть природным объектом собственности. Природный объект должен обладать внутренним и внешним признаком природного объекта.
Внутренним признаком природного объекта является совокупность его свойств,
которую можно условно разделить на три элемента: 1. Свойства природного объекта
типичные и устойчивые для данного типа объектов признаки. Например, всем землям присуще наличие почвенного плодородного слоя. 2. Состояние природных объектов изменения, вызванные в нем в результате природной и хозяйственно деятельности, засоренность сельскохозяйственных угодий камнями, санитарное состояние
леса и т.п. 3. Природные процессы, происходящие в природном объекте, например,
ветровая и водная эрозия почв, засоление, заболачивание почв и т.п.
Внешним признаком природного объекта является наличие его экосвязей с другими природными объектами и с экологической системой в целом.
Итак, объектами права частной, государственной, муниципальной и других
форм собственности на природные объекты являются: - отдельные природные объекты (земля, недра, леса и т.п.); - только те, которые предусмотрены в законе (не являются объектами экологические взаимосвязи, ветровая энергия, солнечная энергия); - при условии, если они находятся в экологической связи с окружающей природной средой (например, воду в водопроводе, древесину на предприятии, полезные
ископаемые в промышленной переработке и т.п. нельзя считать находящимися в
экологической связи с природой; они переходят в разряд имущества и становятся
объектами гражданского права).
Общее право природопользования
Право пользования землей и иными природными объектами выражается в хозяйственной и иной их эксплуатации, извлечении из них полезных свойств и использовании для иных целей удовлетворения потребностей общества. Здесь важно
отметить, что право пользования землей и иными природными объектами имеет две
основные стороны:
- установление для экологопользователей определенных правил эксплуатации
природных объектов при непрерывном государственном контроле за их соблюдением;
- взимание доходов с экологопользователей, полученных в ходе использования
природных объектов, через систему налоговых и рентных платежей.
Экологическая ответственность.
Юридическая ответственность за экологические правонарушения и преступления - есть лишь одна из форм обеспечения экологической безопасности населения,
охраны природной среды и рационального использования ее ресурсов. Она осуществляется наряду с экономическими, политическими, нравственно воспитательными, образовательными мерами, мерами по возмещению причиненного природе или
здоровью человека вреда и иными.
Понятие и виды экологической ответственности.
Задачами юридической ответственности за экологические правонарушения являются: защита общественных отношений в сфере экологии; наказание правонарушителя; предупреждение совершения им новых правонарушений (частное предупреждение) и правонарушений со стороны других граждан (общее предупреждение); воспитание населения в духе уважения к закону и сложившемуся экологическому правопорядку. Ответственность за экологические правонарушения основана
на принципах законности, равенства граждан перед законом, виновной ответственности (за исключением обязанности по возмещению вреда, причиненного источником повышенной опасности, в порядке реализации гражданско-правовой ответственности), справедливости, гуманизма, дифференцированного ее возложения, экономии мер государственного принуждения. Деяние объективное основание юридической ответственности, формальным основанием выступает правовая норма, закрепляющая признаки данного правонарушения, а вина служит субъективным основанием. Поэтому единственным и достаточным юридическим основанием ответственности является наличие в деянии правонарушителя предусмотренного нормами права состава экологического правонарушения.
3. Основы экономики природопользования.
Цель: ознакомиться с основами природопользования.
Задачи:
а) сформулировать понятие экономики природопользования;
б) изучить проблемы, объект, предмет и задачи экономики природопользования.
Экономика (от греч.) - это ведение хозяйства по определенным законам.
Экономика природопользования - это наука об эффективном использовании
природных ресурсов, через удовлетворение потребностей общества.
Экономика природопользования решает следующие проблемы:
как найти и наиболее полно использовать имеющиеся природные ресурсы;
как предотвратить или ликвидировать загрязнение окружающей среды.
Объектом науки экономика природопользования является комплекс взаимоотношений между природными ресурсами, естественными условиями жизни общества
и его социально-экономическим развитием.
Предметом является оптимизация отношений перечисленных в объекте,
стремление к сохранению и воспроизводству среды жизнедеятельности человека.
К задачам экономики природопользования относят следующее:
Обеспечение рационального использования и расширение воспроизводства
природных ресурсов;
Исследование отношений собственности на средства и условия производства с
позиции социально-экономической эффективности;
Соизмерение затрат и ресурсов в сфере природопользования;
Практическая реализация принципа возмездного природопользования на основе платы за использование всех видов природных ресурсов и за загрязнение окружающей природной среды.
Обеспечение экологической защиты природы и экологической безопасности
производства в условиях перехода к рынку;
Совершенствование хозяйственного механизма рационального природопользования;
Изучение экономической эффективности комплексного использования производственных отходов и вторичных ресурсов;
Поиск экономических путей снижения меры потребления природных ресурсов
в сфере непроизводственного природопользования;
Налаживание экономического механизма перехода отраслей материального
производства к малоотходным и безотходным технологиям.
Вопросы для самопроверки:
1. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с
размещением производства.
2. Эколого-экономичесая сбалансированность регионов как государственная
задача.
Список используемой литературы
1. “Ты и Я”. Изд.: Молодая гвардия. Отв.редактор Капцова Л.В.,
Москва,1989г.,-с.365.
2. “Берегите себя от болезней”.- Марьясис В.В., Москва, 1992г.,- с.112.
3. Экологические преступления.- Комментарий к Уголовному Кодексу Российской Федерации, Изд.”ИНФРА*М-НОРМА”, Москва, 1996г.,- с.586.
4. Экология. Учебник. Е.А.Криксунов., Москва, 1995г..- 240с.
Лекция №9.
1. Экологический контроль и экспертиза.
2. Экологические нормативы и стандарты.
3. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
1. Экологический контроль и экспертиза.
Цель: рассмотреть и изучить экологический контроль и экспертизу.
Задачи:
а) изучить экологический контроль;
б) изучить экологическую экспертизу.
Экологический контроль
Понятие и задачи
Государственный контроль (надзор) - проведение проверки выполнения юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем при осуществлении их
деятельности обязательных требований к товарам (работам, услугам), установленных федеральными законами или принимаемыми в соответствии с ними нормативными правовыми актами.
Мероприятие по контролю - совокупность действий должностных лиц органов
государственного контроля (надзора), связанных с проведением проверки выполнения юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем обязательных
требований, осуществлением необходимых исследований (испытаний), экспертиз,
оформлением результатов проверки и принятием мер по результатам проведения
мероприятия по контролю.
Контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) - это
комплекс мер, проводимых в целях обеспечения органами государственной власти
Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской
Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами исполнения законодательства в области охраны окружающей среды, соблюде-
ния требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды, а также обеспечения экологической безопасности.
Содержание экологического контроля объединяет такие категории, как качество окружающей природной среды и его нормирование, экологический мониторинг,
экологическая экспертиза и др.
Главными задачами государственного экологического контроля являются обеспечение соблюдения всеми юридическими и физическими лицами (в том числе
должностными лицами, гражданами, лицами, не имеющими гражданства и иностранными лицами) требований природоохранительного законодательства, нормативных правовых актов, экологических норм, правил и других нормативных документов по охране окружающей природной среды.
Главная задача экологического контроля - выявление любых изменений качества окружающей природной среды и поддержание его на установленном уровне. Качество окружающей природной среды измеряется научно обоснованными показателями, установленными в государственных стандартах на различные виды природных ресурсов, природных объектов и комплексов.
Государственные стандарты, конкретизируя содержание требований законодательных норм, включают в себя технические правила и нормативы и в соответствии
с закрепленной процедурой их утверждения облекаются в форму нормативноправовых актов.
В системе показателей качества окружающей природной среды выделяют нормативы, которые определяют:
а) предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, воде и
других природных объектах;
б) предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и водоемы;
в) предельно допустимые уровни вредных воздействий - вибрации, электромагнитных излучений и т.д.
Содержание экологического контроля сводится к проверке соблюдения хозяйствующими субъектами (физическими и юридическими лицами) требований эколо-
гического законодательства, нормы которого призваны обеспечить благоприятную
для здоровья и жизни обстановку, экологическую безопасность и рациональное использование природных ресурсов.
Выделяют информационный, предупредительный и карательный экологические
контроли. Информационный контроль, как правило, предшествует двум другим и
сводится к сбору информации для принятия предупредительных и властнопресекательных действий. Предупредительный контроль проводится в целях предотвращения последствий нарушения требований экологического законодательства.
Карательный контроль выражается в применении мер государственного принуждения к нарушителям.
Виды экологического контроля
В Российской Федерации осуществляется государственный, производственный,
муниципальный и общественный контроль в области охраны окружающей среды.
Государственный контроль в области охраны окружающей среды (государственный экологический контроль) осуществляется федеральными органами исполнительной власти и органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации в порядке, установленном Правительством Российской Федерации.
Государственный экологический контроль на континентальном шельфе представляет собой систему мероприятий, направленных на предупреждение, выявление
и устранение нарушений применимых международных норм и стандартов или законов и правил Российской Федерации по защите минеральных и живых ресурсов.
Производственный контроль в области охраны окружающей среды (производственный экологический контроль) осуществляется в целях обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов, а также в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды, установленных законодательством в области охраны окружающей среды.
Субъекты хозяйственной и иной деятельности обязаны предоставить сведения
об организации производственного экологического контроля в органы исполнительной власти и органы местного самоуправления, осуществляющие соответственно
государственный и муниципальный контроль в порядке, установленном законодательством.
Муниципальный контроль в области охраны окружающей среды (муниципальный экологический контроль) на территории муниципального образования осуществляется органами местного самоуправления или уполномоченными ими органами.
Муниципальный контроль в области охраны окружающей среды (муниципальный экологический контроль) на территории муниципального образования осуществляется в соответствии с законодательством Российской Федерации и в порядке, установленном нормативными правовыми актами органов местного самоуправления.
Общественный контроль в области охраны окружающей среды (общественный
экологический контроль) осуществляется в целях реализации права каждого на благоприятную окружающую среду и предотвращения нарушения законодательства в
области охраны окружающей среды.
Общественный контроль в области охраны окружающей среды (общественный
экологический контроль) осуществляется общественными и иными некоммерческими объединениями в соответствии с их уставами, а также гражданами в соответствии с законодательством.
Результаты общественного контроля в области охраны окружающей среды
(общественного экологического контроля), представленные в органы государственной власти Российской Федерации, органы государственной власти субъектов Российской Федерации, органы местного самоуправления, подлежат обязательному
рассмотрению в порядке, установленном законодательством.
Объектами хозяйственной и иной деятельности независимо от формы собственности, находящиеся в ведении Российской Федерации являются:
а) объекты, относящиеся к федеральным энергетическим системам, ядерной
энергетике, федеральным транспорту, путям сообщения, информации и связи;
б) объекты, связанные с обеспечением обороны и безопасности, относящиеся к
оборонному производству, производству ядовитых веществ и наркотических
средств;
в) объекты, расположенные на землях, находящихся в федеральной собственности, в том числе землях лесного фонда Российской Федерации;
г) объекты, расположенные в пределах внутренних морских вод, территориального моря, исключительной экономической зоны и континентального шельфа Российской Федерации;
д) объекты, оказывающие негативное воздействие на подлежащие особой охране.
Объектами, способствующими трансграничному загрязнению окружающей
среды и оказывающими негативное воздействие на окружающую среду в пределах
территорий двух и более субъектов Российской Федерации являются:
а) объекты для размещения более 10000 тонн в год отходов 1-го и 2-го
класса опасности;
б) объекты, имеющие более 15 млн. куб. метров годовых сбросов сточных вод
или относительно меньшие валовые, но более токсичные сбросы;
в)
объекты,
имеющие
более
500
тонн
годовых
выбросов
вредных
(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;
г)
объекты,
расположенные
на
территории
водосборных
площадей
трансграничных водных объектов, производящие сброс или удаление иным
способом вредных (загрязняющих) веществ в поверхностные или подземные
водные объекты;
д)
объекты,
отнесенные
законодательством
Российской
Федерации
к
категории опасных производственных объектов, на которых производятся,
используются,
уничтожаются
перерабатываются,
вещества,
природной среды.
образуются,
представляющие
хранятся,
опасность
транспортируются,
для
окружающей
Общественная экологическая экспертиза
Федеральный закон «Об экологической экспертизе» четко определил место общественной экологической экспертизы по отношению к государственной:
«Общественная экологическая экспертиза проводится до или одновременно с
государственной экологической экспертизой».
Согласно закону, любая экологическая экспертиза является экспертизой конкретной документации, например, технико-экономического обоснования проектов
намечаемой деятельности или расширения/реконструкции существующей, проекта
международного соглашения или обоснования заявления о выдаче лицензии.
В законе впервые декларируется, что экологической экспертизе могут быть
подвергнуты также проекты нормативно-правовых актов, комплексных и целевых
федеральных программ, генеральных планов развития территорий, схем развития
отраслей народного хозяйства.
Общественная экологическая экспертиза должна быть официально зарегистрирована. Порядок регистрации общественной экологической экспертизы определяется ст. 23 ФЗ «Об экологической экспертизе». Регистрация осуществляется в органах
местного самоуправления (городской или районной администрации) на основании
заявления от общественной организации (объединения), организующей общественную экологическую экспертизу.
2. Экологические нормативы и стандарты.
Цель: ознакомиться с экологическими нормативами и стандартами.
Задачи:
а) рассмотреть экологические нормативы;
б) рассмотреть экологические стандарты.
Экологический норматив - величина антропогенной нагрузки, рассчитанная на
основании экологических регламентов и получившая правовой статус.
Стремительный рост численности человечества и его научно-технической вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Повсеместное загрязнение окру-
жающей среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезную опасность для
нашего здоровья и благополучия будущих поколений. Поэтому экологические проблемы нуждаются в незамедлительном решении. Необходимо ограничить пагубное
влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду, свести к минимуму
выбросы вредных веществ в атмосферу.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Под загрязнением атмосферного воздуха подразумевают увеличение концентраций физических, химических, биологических компонентов сверх уровня, который выводит природные системы из состояния равновесия. Наиболее высокие концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, которые превышают предельно
допустимые концентрации в 2-5 раз и именно на этих территориях аккумулируется
ихняя основная масса на почве и поверхности водоемов.
Разные негативные перемены атмосферы Земли связаны главным образом с изменениями концентраций второстепенных компонентов атмосферного воздуха.
Существует два главных источника загрязнения атмосферы: природное и антропогенное.
Природные источники – это вулканы, пылевые бури, лесные пожары, процессы
разложения растений и животных. Наиболее значительными из выше указанных загрязнителей являются лесные пожары, особенно в наше время, когда из-за высокой
температуры они приобретают угрожающие масштабы, особенно летом.
К основным антропогенным источникам загрязнения относят предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, разные машиностроительные предприятия, предприятия тяжелой промышленности.
Промышленные выбросы оказывают негативное влияние на здоровье людей,
разрушают материалы и оборудование, снижают продуктивность лесного и сельского хозяйства.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ
Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации – количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.
Количество атмосферного воздуха – это совокупность его свойств, определяющих степень воздействия физических, химических, биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха считается удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимой
концентрации (ПДК) – максимальной концентрации примесей в атмосфере, отнесенные к определенному времени осреднения, которые при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия. Под прямым воздействием понимается нанесение организму человека
временного раздражающего воздействия, вызывающее ощущение запаха, кашель,
головную боль. Под косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на живые организмы, ухудшают обычные условия обитания: поражаются зеленые насаждения, увеличивается
число туманных дней.
Основным критерием установления нормативов ПДК для оценки качества атмосферного воздуха является воздействие содержащихся в воздухе является воздействие содержащихся в воздухе загрязняющих примесей на организм человека.
Для оценки качества атмосферного воздуха установлены две категории ПДК: максимально разовая (ПДК м.р) и среднесуточная (ПДКс.с).
ПДК м.р – основная характеристики опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека при кратковременном
воздействии атмосферных примесей. По этому нормативу оцениваются вещества,
обладающие запахом или воздействующие на отдельные органы чувств.
ПДК с.с – установлен для предупреждения общетоксического, концерогенного,
мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Оцениваемые по
этому нормативу вещества обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.
Если вещества оказывают вредное влияние на окружающую среду в меньших
концентрациях, чем на человека, то при нормировании исходя из порога действия
этого вещества на окружающую среду. Воздействие веществ, для которых не установлены ПДК, оценивается по ориентировочному безопасному уровню воздействия
загрязняющего атмосферу вещества (ОБУВ) – временный гигиенический норматив
для загрязняющего атмосферу вещества.
Нормативы ПДК для атмосферного воздуха являются единичными для территории отдельно взятой страны, установленные в других странах ПДК могут отличаться.
Для зон санитарной охраны, курортов и зон отдыха ПДК установлены на 20%
меньше, чем для жилых регионов.
Нарушение установленных норм преследуется законом, предусматривающим
определенное наказание.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ВЫБРОСЫ
Для каждого проектируемого и действующего объекта, являющегося стационарным источником загрязнения воздушного бассейна, устанавливают нормативы
предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух. ПДВ устанавливают из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны:
С+СфПДК,
где С – концентрация вещества в приземном слое от расчетного источника при
сохранении нормативов ПДВ;
Сф – фоновая концентрация этого же вещества.
Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в данном регионе, значение ПДВ по объективным причинам не могут быть немедленно
достигнуты, устанавливают временно согласованный выброс (ВСВ). Норматив ВСВ
устанавливают на период разработки и организации воздухо-охранных мероприя-
тий, обеспечивающих достижение нормативов ПДВ. Срок действия ПДВ устанавливается на 5 лет. При появлении новых производств, реконструкции действующих,
изменении технологического процесса или вида используемого сырья и других случаях, нормативы ПДВ пересматриваются.
Для каждого города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового
состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в
соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.
По результатам расчета нормативов ПДВ для каждого стационарного источника выбросов устанавливается предельный выброс предприятий в целом. ПДВ устанавливают с учетом фоновых концентраций энергетически достоверной максимальной концентрации. Она является характеристикой загрязнения атмосферы и определяется как значение концентрации, которая превышается не более чем в 6% случаев
от общего количества наблюдений. Фоновая концентрация характеризует суммарную концентрацию, создаваемую всеми источниками, расположенными на данной
территории.
Подводя итоги вышесказанного следует отметить следующее: на данный момент мир имеет серьезные экологические проблемы, которые требуют немедленного
решения: необходимо уменьшить количество выбросов, внедрять в производство
новые экологически чистые технологии производства, оборудование и приборы по
утилизации вредных выбросов, максимально уменьшить влияние антропогенного
комплекса
на
окружающую
среду,
восстановить
природный
баланс.
Ограничение концентрации и выбросов вредных веществ – первый шаг к воплощению задуманной цели в реальность.
3. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
Цель: получить представление о международном сотрудничестве в области охраны окружающей среды.
Задачи:
а) рассмотреть международные конвенции и соглашения, посвещенные проблемам окружающей природной среды;
б) рассмотреть участие России в международном сотрудничестве;
в) рассмотреть общественные организации в области охраны окружающей среды;
Неравномерность размещения природных ресурсов по территории Земли и
стремление обладать тем, чего нет у себя, но есть у соседа, являлось во все времена
причиной возникновения каких-либо отношений между народами (от торговли до
войны). Учитывая, что большинство используемых природных ресурсов имеют пределы и невосполнимы, с течением времени эта проблема обостряется.
Разведка, рациональная добыча и использование невозобновимых ресурсов, охрана и воспроизводство возобновимых по мере их истощения и загрязнения все
больше будут превращаться из внутреннего дела каждой страны в общечеловеческую проблему обеспечения выживаемости, требующую налаживания соответствующих международных отношений.
В настоящее время на одно из первых мест в международных отношениях выходит проблема рационализации природопользования и охраны окружающей природной среды. Уже существуют экологические беженцы и экологические войны.
Условность государственных границ особенно видна в районах экологических бедствий.
Примером может служить Африка в районах наступления Сахары. Когда-то эта
пустыня возникла на месте саванн в результате перевыпаса скота, а теперь расширяется со скоростью нескольких километров в год. Население и животный мир, спасаясь от голода и жажды, пытаются переместиться на еще пригодные для жизни территории соседних государств, что вызывает кровавые столкновения.
Всем стало ясно, что решить проблемы сохранения окружающей среды только
на уровне отдельных стран в принципе невозможно. Природный комплекс каждой
страны, особенно небольшой по размеру занимаемой территории, какими являются
большинство стран мира, неразрывно связан с природным комплексом соседних
стран, или даже является их составной частью.
Международные конвенции и соглашения, посвященные проблемам охраны
окружающей природной среды.
Экологические проблемы, которые встали перед человечеством во второй половине 20 века, стали предметом озабоченности всего мирового сообщества. Необходимость их решения в общепланетарном масштабе предполагает объединение
усилий международного сообщества, развитие международного сотрудничества в
целях охраны окружающей природной среды.
Важное значение имеет Конвенция о международной торговле видами дикой
фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения, подписанная в 1973 г.
более чем 80 странами.
Достигнуто много международных соглашений по охране птиц, в том числе
Конвенция по охране мест гнездовья, отдыха и зимовок водоплавающих птиц
(МАР). В 1973 году между бывшим СССР и Японией заключена специальная конвенция по охране перелетных и редких птиц. Позднее такого рода конвенция была
подписана также с Индией.
Очень важны соглашения между бывшим СССР и США о сотрудничестве в области изучения и охраны окружающей среды (1972), Канадой (1973) по проблемам
охраны природы, Францией, Швецией, Финляндией и рядом других стран по некоторым вопросам охраны природы, о международном научно-техническом сотрудничестве со странами Восточной Европы по вопросам охраны природы и рационального использования природных ресурсов. В итоге встречи комиссии Гора - Черномырдин 23 июня 1995 г. было подписано двустороннее соглашение по развитию сотрудничества между США и Россией в области охраны окружающей среды. Новое
соглашение подписано взамен соглашения 1972 г. по окружающей среде между
СССР и США и также будет курироваться Environment Protection Agency (USEPA).
Кроме того, комиссия объявила: подписано соглашение о совместной работе по
снижению риска, связанного с обращением с жидкими радиоактивными отходами
низкой активности в Российской Арктике; грант USAID (1млн.долл. США) для под-
держки института в Санкт-Петербурге; грант USEPA (50 тыс. долл.США) для развития международного сотрудничества по защите озонового слоя.
Научно-исследовательские учреждения и ученые России, а также других стран
СНГ принимают участие в реализации ряда международных программ, в частности
программы ЮНЕСКО (специализированный орган ООН по вопросам образования,
науки, культуры) «Человек и биосфера». Организация объединенных наций (ООН)
постоянно уделяет внимание проблемам охраны природы.
- в 1962 г. на 17 сессии Генеральной Ассамблеи ООН была принята специальная резолюция «Экономическое развитие и охрана природы», в которой подчеркивалось, что охрана природы - непосредственный долг государств - членов ООН и
что мероприятия по сохранению природных ресурсов должны осуществляться одновременно с экономическим развитием.
- в 1972 г. в Стокгольме состоялась конференция ООН по вопросам охраны окружающей среды, которая приняла Декларацию об охране окружающей среды и
объявила 5 июня - Международным днем охраны окружающей среды.
- с 1973 г. приступило к работе учреждение «Программа ООН по окружающей
среде» (ЮНЕП), которое организует и координирует исследования по охране окружающей среды, в частности создание системы станций слежения (мониторинга) за
состоянием биосферы во всем мире.
- в 1981 году Генеральная Ассамблея ООН по инициативе бывшего СССР приняла резолюцию «Об исторической ответственности государств за сохранение природы Земли для нынешнего и грядущего поколений», в которой отмечается пагубное последствие для природной среды гонки вооружений.
- в1982 г. Генеральная Ассамблея ООН одобрила «Всемирную хартию природы», возлагающую на все государства ответственность за сохранение нашей планеты и ее природных богатств. В хартии нашли отражение важные положения о необходимости сокращения вооружений, избавления человечества от опасной войны,
особенно от угрозы ядерной катастрофы. Специализированные органы ООН ЮНЕСКО, ФАО (Организация по вопросам продовольствия и сельского хозяйства),
ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) и др. также много внимания уделя-
ют охране природы. Так, одно из главных направлений работы ЮНЕСКО - просвещение и подготовка специалистов в области охраны природы, популяризация положительного опыта и новейших методов рационального и комплексного использования природных ресурсов, проведение научных исследований по различным проблемам охраны природы. На генеральных конференциях и региональных совещаниях
ЮНЕСКО неоднократно обсуждались общие и частные вопросы в данной области.
- в 1968 г. проходившая в Париже специальная Межправительственная конференция ЮНЕСКО по рациональному использованию и охране ресурсов биосферы
приняла широкую научную программу «Человек и биосфера».
- в 1977 г. в Тбилиси ЮНЕСКО была созвана Межправительственная конференция по образованию в области охраны окружающей среды, принявшая ряд важных решений по природоохранному просвещению на всех уровнях.
Вопросы комплексного использования и охраны вод, сохранения, восстановления и повышения плодородия почв, производительности лесов и ресурсов животного мира находятся в центр внимания ФАО.
Санитарно гигиеническим аспектам охраны окружающей среды большое внимание уделяет ВОЗ. Эта организация провела ряд конференций по выявлению источников загрязнения атмосферы и воды и методам борьбы с ними на основе опыта
различных стран.
Экономический и социальный совет ООН (ЭКОСОС), Международный морской комитет (ИМКО) также постоянно уделяют внимание проблемам охраны природы.
В соответствии с уставом МСОП содействует сотрудничеству между правительствами, национальными и международными организациями, занимающимися
вопросами охраны природы. Он готовит проекты международных конвенций и соглашений. В задачу этого союза входит научная консультация государств, национальных и международных органов по охране природы и правовым вопросам.
МСОП разрабатывает и распространяет новейшие научные и технические достижения в данной области и пропагандирует идеи охраны природы.
Для осуществления конкретных мер и выполнения соответствующих решений в
той или иной области охраны природы в МСОП создано 6 постоянных комиссий:
1. Охрана редких и исчезающих видов животных и растений;
2. Охрана национальных парков и других видов охраняемых территорий;
3. Охрана экологии;
4. Планирование ландшафтов;
5. Природоохранное просвещение;
6. Законодательства и администрация.
В комиссию избрано более 200 ученых - крупнейших специалистов мира в данной области.
Широкую известность получила Красная книга, созданная комиссией охраны
редких и исчезающих видов животных и растений, содержащие сведения о состоянии популяций, находящихся под угрозой исчезновения видов, а также рекомендации по их восстановлению. Зеленая книга, составленная также этим союзом, включает много ценной информации о редких и уникальных ландшафтах. МСОП выпускает справочники о национальных парках, резерватах и заповедниках во всем мире.
Постоянное внимание эта организация уделяет разработке экологических принципов долгосрочных прогнозов воздействия на биосферу при осуществлении крупных
проектов преобразования природы.
МСОП при поддержке ЮНЕП и содействии Всемирного фонда охраны дикой
природы разработал всемирную стратегию охраны природы, представляющую собой долгосрочную программу мероприятий, направленных на поддержание структуры и энергетики биосферы, которые обеспечили бы оптимальные условия для существования и развития человечества.
Сохранение биологического разнообразия, предотвращения глобального изменения климата, борьба с разрушением озонового слоя, охрана уникальных природных зон, обмен природоохранными технологиями и информацией и некоторые другие чрезвычайно важные для безопасности биосферы экологические проблемы относятся к приоритетным направлениям международного сотрудничества. В их реализации принимают участие многие страны мира, в том числе Россия.
Участие России в международном сотрудничестве
В соответствии со статьей 92 Закона «Об охране окружающей природной среды» «Принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей
природной среды» Российская Федерация исходит в своей политике в области охраны окружающей природной среды из необходимости обеспечения всеобщей экономической безопасности и развития международного природоохранного сотрудничества в интересах настоящего и будущего поколений и руководствуется следующими
принципами:
каждый человек имеет право на жизнь в наиболее благоприятных экологических условиях;
каждое государство имеет право на использование окружающей природной
среды и природных ресурсов для целей развития и обеспечения нужд своих граждан;
экологическое благополучие одного государства не может обеспечиваться за
счет других государств или без учета их интересов;
хозяйственная деятельность, осуществляемая на территории государства, не
должна наносить ущерб окружающей природной среде, как в пределах, так и за пределами его юрисдикции;
недопустимы любые виды хозяйственной и иной деятельности, экологические
последствия которой непредсказуемы;
должен быть установлен контроль на глобальном, региональном и национальном уровнях за состоянием и изменениями окружающей природной среды и природных ресурсов на основе международно признанных критериев и параметров;
должен быть обеспечен свободный и беспрепятственный международный обмен научно-технической информацией по проблемам окружающей природной среды и передовых природосберегающих технологий;
государства должны оказывать друг другу помощь в чрезвычайных экологических ситуациях;
все споры, связанные с проблемами окружающей природной среды, должны
разрешаться только мирными средствами.
Таким образом, Россия признает приоритет международных правовых норм в
сфере охраны окружающей природной среды.
Охрана окружающей среды осуществляется на нескольких международных
уровнях:
- с другими странами СНГ;
- со странами Балтии;
- с восточноевропейскими странами;
- с индустриально развитыми государствами;
- с развивающимися странами.
Объекты охраны окружающей среды делятся на:

находящиеся в пользовании всех государств (атмосфера, озоновый слой,
Мировой океан);

используемые несколькими или многими государствами (Антарктида,
Балтийское, Черное, Баренцево моря);

используемые двумя государствами (как правило, пограничные объекты
- реки Дунай и Амур, мигрирующие животные).
Российская Федерация участвует более чем в 50 международных природоохранных договорах, конвенциях, соглашениях. Наша страна явилась одним из инициаторов и стала участницей подписания исторических международных соглашений:
- конвенции о запрещении военного или любого другого враждебного использования средств воздействия на природную среду (1977 г.)
- договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела. Сейчас с
участием России реализуются Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на
большом расстоянии (1979 г.), Конвенция о защите Черного моря от загрязнения
(1992 г.), Конвенция о трансграничном воздействии промышленных аварий (1992
г.), Конвенция о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения (1973 г.) и др.
В 1992 г. в Москве страны СНГ заключили межправительственное соглашение
о взаимодействии в области экологии и охраны окружающей природной среды. В
соответствии с ним в июле 1992 г. на совещании в Минске руководители природоохранных ведомств государств - участников соглашения подписали Протокол о создании и полномочиях Межгосударственного экологического совета (МЭС). Этот совет был учрежден для согласования природоохранной деятельности государств. В
качестве рабочего органа был создан Секретариат Совета. Деятельность Секретариата фиксируется Межгосударственным экологическим фондом. Ежегодные взносы участников этого фонда равны 0,05% валового национального дохода каждой из
стран. Основной задачей фонда является финансирование межгосударственных экологических программ. Советом был утвержден перечень самых уязвимых природных зон на территории стран содружества: Чернобыльская зона, бассейны Амударьи, Днепра; озеро Балхаш; Черное, Азовское, Каспийское моря; Приаралье. В настоящее время разрабатываются несколько соглашений между странами СНГ: об
охране и использовании мигрирующих видов птиц и млекопитающих и мест их обитания; о редких, находящихся под угрозой исчезновения видах животных и растений; о сотрудничестве между МЭС и ЮНЕП.
Активно развивается двустороннее сотрудничество России с США, скандинавскими странами, Германией.
Подписано соглашение между Правительством РФ и Правительством Финляндской Республики о реализации проектов сотрудничества в области охраны окружающей среды по объектам, расположенным на территории Республики Карелия,
Ленинградской, Мурманской, Новгородской, Псковской областей и г. СанктПетербурга. В перечень приоритетных проектов включены: строительство водоочистных сооружений и завода по переработке сложных отходов; внедрение экологически безопасных процессов в деревообрабатывающей и машиностроительной промышленности.
Основные направления сотрудничества с Норвегией связаны с исследованием
проблем локального загрязнения окружающей среды комбинатом «Печенганикель»,
а также загрязнением Баренцева и Карского морей.
В ходе сессии Российско-Датской комиссии по охране окружающей среды намечена большая программа действий, определено для совместной реализации более
20 проектов.
Развивается российско-германское сотрудничество, в частности, по решению
экологических проблем в Тульской и Калининградской областях, в районе озера
Байкал. Завершены работы по внедрению проекта ИРИС (создание системы радиологического мониторинга) в местах расположения объектов атомной энергетики. На
Смоленской АЭС установлена и введена в действие аппаратура, налажен сбор информации о радиологической обстановке, ее обработка и обмен с Германией. Затем
проект ИРИС будет введен на Курской и Ленинградской станциях.
Продолжаются двусторонние контакты и сотрудничество с Нидерландами, Канадой, Великобританией и Китаем.
Общественные организации в области охраны окружающей среды
ГРИНПИС (GREEN PEASE)
Основные направления работы
Группа экологов " В 1971 году небольшая объявила войну" американскому правительству, проводившему ядерные испытания на острове Амчитка (Аляска). И
именно у них вскоре возникла идея создать организацию под названием Гринпис
(Зеленый мир). За прошедшую четверть века Гринпис вырос из группы энтузиастов
до мощной международной организации, которая работает по всему миру.
Компания по биоразнообразию - Гринпис борется против уничтожения лесов,
варварского лова рыбы и охоты на китов, добивается сохранения существующих и
создания новых охраняемых природных территорий и т.д.
Кампания по защите атмосферы - Гринпис добивается сокращения выброса
"парниковых газов" вызывающих "парниковый эффект", прекращения использования озоноразрушающих веществ.
Антиядерная кампания - Гринпис добивается сокращения ядерных арсеналов,
запрещения ядерных испытаний, свертывания опасных программ развития ядерной
энергетики и постепенного отказа от нее.
Кампания по токсическим веществам - Гринпис добивается запрещения опасных технологий, решения проблем, связанных с образованием и переработкой опасных отходов, а также загрязнения окружающей среды сильноядовитыми веществами.
Структура Гринпис
Главным руководящим органом является Совет Гринпис, состоящий из представителей всех офисов Гринпис. Совет ежегодно собирается для обсуждения дальнейшей деятельности организации, разработки ежегодного бюджета и избрания
Правления Гринпис Интернэшнл.
Правление отчитывается за свою работу перед Советом. В свою очередь Правление избирает Председателя Правления и назначает Исполнительного Директора,
ответственного за каждодневную работу Гринпис Интернэшнл. Исполнительный
директор дает отчет о своей работе Правлению. Правление отвечает за финансовые
дела организации, за выполнение решений Правления и принятие долгосрочной политики Гринпис.
Национальные офисы существуют в 27 странах мира, одним из них является
Гринпис России, который существует с 1992г. Цели - защита окружающей среды, экопропаганда и экопросвещение.
Основные направления работ (кампании):
Сегодня, благодаря помощи наших сторонников, ГРИНПИС России ведет
борьбу на четырех "фронтах":

Лесная кампания - за сохранение "легких планеты" - русского леса.

Антиядерная кампания - против радиационного заражения окружающей
среды - этого кошмара России.

Токсическая кампания - против химического загрязнения, ежедневно и
ежечасно убивающего нас и наших детей.

Байкальская кампания - за сохранение первозданной чистоты озера Бай-
кал.
Принципы
1.ПРОТЕСТ ДЕЙСТВИЕМ. ГРИНПИС проводит акции, привлекающие внимание общественности к проблемам и к тем, кто виновен в их возникновении.
2.НЕНАСИЛЬСТВЕННОСТЬ.
Мы не можем допустить, чтобы наши акции принесли вред кому-нибудь. Все
действия ГРИНПИС - это осуществление мирного протеста.
3.НЕЗАВИСИМОСТЬ.
ГРИНПИС не примыкает ни к одной политической партии. Гринпис не принимает пожертвований от государственных организаций, коммерческих структур и политических партий.
Современный ядерный комплекс страны, возглавляемый Министерством по
атомной энергии, находится в таком состоянии, что угрожал, угрожает и будет угрожать всем живущим в России. Причины лежат на поверхности. Это и физический
износ опасных объектов, и традиционная закрытость этой области, не позволяющая
даже правительству адекватно оценивать ситуацию, сложившуюся в ядерном комплексе. Все это дополняется традиционной российской безалаберностью и верой в
"авось". Большие потоки государственных средств в условиях закрытости отрасли и,
следовательно, более слабого контроля привлекают вполне определенный контингент чиновников и бизнесменов.
Итак, подводя итог всему ранее сказанному, хочется еще раз заметить необходимость защиты окружающей среды от экологической катастрофы. Нельзя не оценить тот вклад в сохранение живой природы, который вносят международные организации по охране окружающей природной среды. Но говорить о максимальной
эффективности можно будет лишь в том случае, если каждый из нас осознает необходимость сохранения того мира, в котором он живет.
Вопросы для самопроверки
1. Экономическое стимулирование природоохранной деятельности.
2. Юридические и экономические санкции к производствам, загрязняющим окружающую среду.
3. Правовые аспекты охраны природы.
4. Современный закон РФ «Об охране окружающей природной среды».
5. Международные соглашения об охране биосферы.
Список литературы.
1. А. Г. Банников. Основы экологии и охрана окружающей среды. - М.; 1999
2. Э. А. Арустамов. Экологические основы природопользования. - М.; 2001
3. Э. А. Арустамов. Природопользование. - М.; 2000
4. Все тайны мира / Под ред. Нателы Ярошенко. - Франция; 2001 (с.295)
5. Энциклопедия «Аванта».