Тема лекции 4:Синэкология - экология сообщества

Миграция леммингов при перенаселенности, приводящая к гибели и резкому сокращению численности

Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите основные критерии популяции
2. Какие существуют типы популяций
3. Статические характеристики популяции
4. Динамические характеристики популяции
5. Типы кривых выживания
6. Как происходит регуляция численности популяции

Рекомендуемая литература:
1. Ильин В.И.. Экология, М., «Перспектива», 2007.
2. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006.

Цель лекции – сформировать представление об экологической системе как неразрывном единстве живой и неживой природы, закономерностях ее функционирования и устойчивости.

Ключевые слова – биоценоз, биогеоценоз, экосистема, пищевая цепь, трофический уровень, автотрофы, гетеротрофы, продуцент, консумент, редуцент, продуктивность, экологические пирамиды, климаксное сообщество, экологическая сукцессия, гомеостаз экосистемы

Основные вопросы и краткое содержание:
1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе и экосистеме.
2. Основные формы межвидовых связей в экосистемах (нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, хищничество, паразитизм, конкуренция).
3. Структурная и функциональная организация экосистем
4. Поток энергии и круговорот химических элементов в экосистеме. Правила 1% и 10% энергии Линдемана.
5. Естественное развитие экосистем: первичная и вторичная сукцессия.
6. Целостность и устойчивость экосистем, механизмы устойчивости.

Биоценоз (от греч. биос-жизнь, кэнос-общий) - совокупность (сообщество) популяций различных видов, живущих и взаимодействующих в данном конкретном местообитании (К. Мебиус, 1877). Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии (В.Н. Сукачев, 1940). Экосистема (экологическая система) - совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории и взаимодействующих с окружающей их средой (А. Тенсли, 1935).

Положение вида (популяции) при разных формах взаимоотношений обозначается условными знаками: “-”- неблагоприятное влияние, организм испытывает вред; “+”- благоприятное влияние; “0”- не оказывает влияния. Все биотические связи можно разделить на 6 групп: 1) “++”- взаимополезные, симбиотические взаимоотношения. В этой группе выделяют: а) протокооперацию, когда сотрудничество выгодно, но необязательно (опыление пчелами разных луговых растений); б) симбиоз – неразделимые связи (лишайники – грибы + водоросли; термиты и кишечные жгутиковые, которые вырабатывают фермент, расщепляющий сахара); в)мутуализм – партнерство обязательно (кедровики, питающиеся семенами кедра и распространяющие их). 2)“+0”- полезнонейтральные, или комменсализм (акула и рыба-прилипала). В этой группе выделяют: а)нахлебничество, потребление остатков пищи-хозяина (лев и гиена); б)сотрапезничество; в)квартиранство (орхидеи, лишайники, мхи живут на деревьях). 3) “-0”- отрицательнонейтральные, или аменсализм (травы под деревьями страдают от сильного затенения). 4)“00- нейтральные, или нейтрализм. 5) “+-”- полезновредные, в этой группе выделяют: а)хищничество и б)паразитизм. 6)“--”- взаимовредные, или конкуренция, которая возникает при взаимодействии организмов со сходными экологическими потребностями. Такой тип взаимодействия выражает принцип Гаузе, который гласит: «Если два конкурирующих вида сосуществуют в стабильных условиях, то это происходит благодаря дифференциации ниш, то есть разделения реализованных ниш этих видов; если, однако, такой дифференциации не происходит или если ей препятствуют условия среды, то один из конкурирующих видов будет истреблен или вытеснен другим».

Трофическая структура биоценоза. В биоценозе или экосистеме выделяют два важнейших компонента: автотрофный и гетеротрофный. Автотрофный компонент ("самостоятельно питающийся") состоит из зеленых растений, которые, используя солнечную энергию, синтезируют органическое вещество своих клеток (биомассу) из минеральных компонентов окружающей и является основным поставщиком органического вещества и связанной в нем энергии в биоценозы и экосистемы. Эти организмы в экологии называют продуцентами, а создаваемое ими органическое вещество - первичной продукцией. Гетеротрофный компонент ("питающийся другими") состоит из организмов, получающих необходимую им энергию с пищей за счет разложения органического вещества, первоначально созданного продуцентами. Гетеротрофные организмы подразделяют на две крупные группы: консументы и редуценты. Консументы - организмы, потребляющие готовое органическое вещество (все животные, паразитические и насекомоядные растения). Редуценты - гетеротрофные организмы (грибы и микроорганизмы), которые питаются мертвым органическим веществом и в ходе жизнедеятельности разлагают его до неорганических. Благодаря им важнейшие биогенные элементы, содержащиеся в погибших организмах, возвращаются в биологический круговорот и многократно используются в обмен веществ живых организмов. Благодаря совместному действию этих трех групп организмов поддерживается относительно замкнутый вещественный круговорот в экосистемах и биогеоценозах. В плоскости проблемы "Человек и биосфера" функциональное подразделение всех живых организмов подчеркивает тот факт, что в природе абсолютно все организмы можно рассматривать как звенья непрерывного биогеохимического или экологического конвейера, передающие друг другу атомы элементов, слагающих организмы. Это указывает на то, что нет "лишних" или "бесполезных" видов и организмов.

Пищевые цепи и трофические уровни. Через ряд организмов происходит перенос вещества и энергии, и каждый предыдущий организм поставляет последующему сырье и энергию в виде пищи. Такая последовательность организмов называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем (от греч. трофос-питание). Первый трофический уровень занимают продуценты, или автотрофы. Ко второму, третьему и.т.д. уровням относятся консументы первого порядка, консументы второго порядка, третьего и. т.д.

Пищевые цепи разделяют на два основных типа - пастбищные и детритные:

1. Пастбищные цепи начинаются с зеленого растения и ведут к организмам, поедающим эти растения, а затем к хищникам, питающимися растительноядными животными, или паразитам;
2. Детритные цепи начинаются от мертвого органического вещества отмерших организмов или их частей и далее ведут к организмам, питающимися этим мертвым органическим веществом (детритофагам) или их консументам (хищникам - гиена, кондоры и др.).

Совокупность пищевых (трофических) цепей данного биоценоза образует его пищевую (трофическую) сеть.

Экологические пирамиды. Продуктивность экологических систем и соотношение в них продуцентов, консументов, редуцентов принято выражать графически в форме пирамид, которая впервые была предложена Ч. Элтоном и называется пирамидой Элтона. Экологические пирамиды бывают нескольких типов: пирамида биомассы характеризует общий вес; пирамида чисел отражает численность отдельных популяций организмов или групп разновидных популяций, объединенных единым трофическим уровнем; пирамида потока энергии (продуктивности) показывает величину потока энергии или величину продуктивности на последовательных трофических уровнях (Схемы 5,6).

Продуктивность биоценозов. Различают первичную и вторичную продуктивность биоценозов. Первичной продуктивностью называют скорость, с которой солнечная энергия усваивается организмами-продуцентами (зелеными растениями) в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме органических веществ синтезируемой биомассы. Различают два вида первичной продуктивности - валовую и чистую. Необходимо помнить, что часть образующейся биомассы постоянно выедается консументами. Поэтому продуктивность обычно больше, чем скорость прироста наблюдаемой биомассы.

Валовая первичная продуктивность - это общая скорость фотосинтеза, включая скорость образования и той органики, которая за время измерений расходуется растениями на дыхание. Чистая первичная продуктивность - скорость накопления вещества экологической системой за вычетом того вещества, которое израсходовано на дыхание. Продуктивность (или продукция) консументов называется вторичной продуктивностью.

Поток энергии и круговорот химических элементов в экосистеме (схема 7). Любая экосистема состоит из биотических и абиотических компонентов, которые тесно взаимодействуют между собой, обмениваются веществом и энергией: живые организмы поглощают вещества и энергию из окружающей среды и возвращают их обратно в окружающую среду в процессе жизнедеятельности. Все живые организмы являются потребителями пищи, т.е. вещества и энергии. В процессе дыхания происходит высвобождение энергии из богатых ею веществ, полученных с пищей. "Энергия не создается и не исчезает"- гласит первый закон термодинамики. Она существует в разнообразных формах - световая, химическая, механическая, звуковая, тепловая, электрическая и.т.д. И все эти формы могут переходить одна в другую. Энергию можно определить как способность совершать работу. И все живые организмы можно рассматривать как работающие "машины", которым необходим постоянный приток энергии извне.

Живые организмы могут использовать только две формы энергии - световую и химическую. По источнику энергии все живые организмы подразделяются на фототрофные и хемотрофные. К фототрофным относятся организмы, которые синтезируют все необходимые им органические вещества за счет энергии света (фотосинтез), к ним относятся все растения и сине-зеленые водоросли. Хемотрофные организмы синтезируют органические вещества за счет энергии химических связей различных веществ. К ним относятся все животные и бактерии. В результате фотосинтеза все зеленые растения улавливают 1% солнечной энергии, от всей падающей на поверхность Земли солнечной энергии, и эта энергия обеспечивает жизнедеятельность всех живущих на планете организмов (закон 1% энергии). При переходе энергии с предыдущего трофического уровня на последующий 90 % энергии затрачивается на процессы жизнедеятельности и энтропию. Поэтому при переходе с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой потребляется в среднем 10% энергии биомассы или вещества в энергетическом выражении (закон Линдемана). Поэтому пирамида энергии реально отражает поток энергии в экосистемах и всегда правильной формы. Динамические процессы в экосистеме. Важнейшее свойство экосистем - устойчивость, сбалансированность происходящих в них процессов обмена веществом и энергией между всеми компонентами. Экосистеме свойственно состояние подвижного равновесия - гомеостаза (греч. гомео - подобный, стазис - состояние). Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Принцип обратной связи заключается в том, что некоторый управляющий компонент какой-либо системы получает информацию от управляемых компонентов, используя эту информацию для внесения коррективов в дальнейший процесс управления. В экосистемах все время поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Любая экосистема всегда сбалансирована, т.е. устойчива (гомеостатична). Популяция хищников поддерживает на определенном уровне популяцию жертв (обратная положительная связь). Но резкое снижение численности популяции жертвы приведет к снижению и численности популяции хищника (обратная отрицательная связь). При некоторых условиях обратная отрицательная связь, то есть передача информации может быть по какой-либо причине нарушена. Нарушение сбалансированности системы может быть обратимым или необратимым. Это нарушение может вызвать хозяйственная деятельность человека. В зависимости от степени и времени воздействия антропогенного фактора происходит нарушение стабильности или распад всей экосистемы. Многочисленные исследования с применением методов математического анализа показали, что экологические системы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее. Стабильность сообщества определяется числом связей между видами в трофической цепи.

Сукцессия биогеоценоза. Гомеостаз, или подвижное равновесие экосистем не есть нечто застывшее. Любая экосистема меняется как во времени, так и в пространстве, при этом происходит изменение состава биоценоза, структуры экосистемы и ее продуктивности. Последовательная смена биоценозов, возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов или воздействия человека, называется сукцессией (лат. сукцессио - следую). Смена биоценозов происходит в силу действия экологического закона сукцессионного замещения: "Природные биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к наиболее устойчивому в данных условиях состоянию климакса (греч. климакс - лестница)". Климакс - заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем (биоценозов), возникающие в результате сукцессий и соответствующие экологических условиям данной местности. Особый случай антропогенной сукцессии представляет собой сельское хозяйство. Распахав целинные участки и посеяв на ней ту или иную культуру, хозяйство получает определенный урожай, который представляет собой ассимилированные растениями питательные вещества почвы, кислород и углерод атмосферы, выносимые из экосистемы.

Экологическая пирамида (по К. Вилли и В. Детье, 1986). Цифры справа показывают соотношение биомассы различных уровней пищевой цепи.

Пример пищевой цепи в дубовом лесу, представленной в виде пирамиды Элтона (или пирамиды чисел)

Поток энергии в экосистеме

Пример экологической сукцессии

Вопросы для самоконтроля:
1. Что собой представляют экосистема и биогеоценоз, в чем их отличие?
2. Приведите примеры видовой и пространственной структуры биоценоза?
3. Какие существуют типы взаимоотношений между организмами в сообществе?
4. Как осуществляется поток энергии в экосистеме?
5. Что собой представляет трофическая структура биоценоза?
6. Какие типы пищевых цепей существуют? Приведите примеры?
7. Что отображают экологические пирамиды?
8. Чем определяется продуктивность экосистем?
9. Чем определяется устойчивость экосистем?
10. Что такое гомеостаз экосистемы и экологическая сукцессия?
11. Приведите примеры природных и антропогенных сукцессий?

Тема лекции 5. Биосфера и ее устойчивость

Цель лекции – сформировать представление о структуре биосферы, роли живого вещества, эволюции биосферы и механизмах её устойчивого развития.

Ключевые слова – биосфера, ноосфера, живое вещество, геологический и геохимический фактор, глобальные экологические проблемы.

Основные вопросы и краткое содержание:
1. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере
2. Концепция живого вещества и его глобальная роль в биосфере
3. Концепция антропогенного воздействия как мощного геологического и геохимического фактора. Место человека в экологической системе
4. Глобальные биогеохимические циклы
5. Современные проблемы биосферы

Учение о биосфере. Начало учения о биосфере связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж-Б. Ламарка (1744-1829). Однако сам термин биосфера впервые был введен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 году в работе по геологии Альп. Однако он не раскрывал содержания самого понятия биосферы. И только В.И. Вернадский создал стройное учение о биосфере (Рисунок 1). Под биосферой В.И. Вернадский понимал тонкую оболочку Земли на стыке трех геологических сфер - литосферы, атмосферы и гидросферы, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. В атмосфере верхние слои жизни определяются озоновым экраном (наибольшая концентрация озона – О3), расположенном на высоте 16-20 км. Гидросфера полностью пронизана жизнью до самых глубоких океанических впадин (Марианский желоб в Тихом океане ~11 км). В твердую часть Земли жизнь проникает до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Нижний предел жизни связан с повышением температуры в земных недрах, на глубине 3 км температура достигает 100о С. Основной особенностью биосферы является наличие в ней живого вещества – совокупности всех живых организмов, представляющих собой мощную геологическую силу. Под их влиянием происходит преобразование лика Земли. Они участвуют в образовании различных минеральных пород, пресной воды, атмосферы. Все живые организмы являются преобразователями солнечной энергии и влияют на геологические процессы. В биосфере происходит непрерывный круговорот различных веществ, благодаря деятельности живых организмов (Схемы 8-10). Но поскольку биосфера получает энергию извне, то она является открытой системой. Неживой компонент биосферы – это те части трех геологических оболочек Земли, которые связаны с живым веществом биосферы сложными процессами миграции вещества и энергии. Границы биосферы являются границами жизни.

Живое вещество биосферы выполняет следующие основные функции: энергетическую, деструктивную, концентрационную и средообразующую.

Энергетическая функция выполняется зелеными растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных химических соединений. Эта энергия распределяется внутри экосистемы в виде пищи между животными. В конечном счете, эта энергия рассеивается в окружающей среде. Однако часть ее может накапливаться в отмершем органическом веществе и переходить в ископаемое состояние, образуя залежи горючих полезных ископаемых – торфа, каменного угля и нефти, являющихся энергетической базой для человеческого общества.

Деструктивная функция заключается в разложении и минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород и вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений: углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и др., которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимаются специальные организмы – редуценты, или деструкторы.

Концентрационная функция заключается в избирательном накоплении организмами в процессе жизнедеятельности атомов веществ, рассеянных в природе. Одной из характерных особенностей живого вещества является способность концентрировать химические элементы из разбавленных растворов. Наиболее активными концентратами являются микроорганизмы. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей полезных ископаемых (известняка, мела и т.д.).

Средообразующая функция заключается в трансформации физико-химических параметров среды (атмосферы, литосферы и гидросферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Эта функция является совместным результатом всех трех рассмотренных выше функций живого вещества биосферы. Благодаря этой функции живое вещество создало и поддерживает в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, поддерживает стабильность существования организмов. Живое вещество способно восстанавливать условия и места обитания, нарушенных в результате природных катастроф или хозяйственной деятельности человека. Эту способность живого вещества к регенерации природных экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесий, суть которого состоит следующем: изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям система поддерживает свою устойчивость и возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений. В результате средообразующей функции в географической оболочке Земли произошли такие важнейшие события, как преобразование газового состава первичной атмосферы; изменение химического состава вод первичного океана; образование толщи осадочных пород в литосфере; возникновение на поверхности суши плодородного почвенного покрова. Основой функционирования живого вещества в биосфере является биотический круговорот веществ, который обеспечивается взаимодействием трех функциональных групп. Движущей силой этого круговорота является солнечная энергия.

Эволюция биосферы привела к появлению ноосферы (от греч. noos – разум) – сферы разума, «мыслящей оболочки». Основоположником учения о ноосфере является В.И. Вернадский. Ключевые положения ноосферной концепции В.И.Вернадского сводятся к следующему: человечество – великая геологическая сила; эта сила есть разум и воля человека как существа социально организованного; лик планеты изменен настолько глубоко, что оказался затронутым ее биогеохимический метаболизм; человечество эволюционирует в сторону обособления от остальной биосферы. В.И. Вернадский считал, что биосфера должна закономерно перейти в ноосферу, и, познавая законы природы и развивая технику, человек должен придать ей новые черты – черты более высокой организации.

Круговорот углерода

Круговорот воды

Круговорот азота

Современный период развития биосферы характеризуется глобальным загрязнением природной среды, что приводит к изменениям ее физико-химических параметров и, как результат, сокращению биоразнообразия и ухудшению здоровья человека.

Вопросы для самоконтроля:
1. Кто является автором учения о биосфере
2. Что подразумевал под биосферой В.И. Вернадский
3. Каковы отличительные особенности биосферы от геологических сфер Земли
4. Какова мощность биосферы и чем обусловлены ее границы
5. Что такое живое вещество биосферы и каковы его функции
6. В чем заключается планетарная (геологическая) роль живого вещества
биосферы
7. Что является движущей силой глобальных биогеохимических циклов
8. Что собой представляет ноосфера

Рекомендуемая литература:
1. Вернадский В.И. «Философские мысли натуралиста», М., «Наука», 1988.
3. Вернадский В.И. «Живое вещество», М., «Наука», 1969 г.
4. Никаноров A.M., Хорунжая Т.А.. «Глобальная экология», М., ЗАО, «Книга сервис», 2003.
5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., «ФАИР-ПРЕСС»,2003.
6. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева P.M. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006.

Тема лекции 6. Концепция устойчивого развития

Цель лекции – сформировать знания о Концепции устойчивого развития, ее стратегии и принципах

Ключевые слова – устойчивое развитие, общество, природа, охрана окружающей среды, природные ресурсы, международные организации, международное сотрудничество, триединая концепция.

Основные вопросы и краткое содержание:
1. История возникновения понятия «устойчивое развитие»
2. Факторы Устойчивого развития
3. Стратегии и принципы устойчивого развития (Рио-92).
4. Международное сотрудничество по обеспечению устойчивого развития.

Устойчивое развитие (англ. sustainable development - поддерживаемое развитие) - такое развитие общества, при котором улучшаются условия жизни человека, а воздействие на окружающую среду остаётся в пределах хозяйственной емкости биосферы, так что не разрушается природная основа функционирования человечества. При устойчивом развитии удовлетворение потребностей осуществляется без ущерба для будущих поколений.

Концепция устойчивого развития явилась логическим переходом от экологизации научных знаний и социально-экономического развития, бурно начавшимся в 1970-е годы, когда человечество столкнулось с проявлением глобальных экологических проблем. Реакцией на эту озабоченность было создание международных неправительственных научных организаций по изучению глобальных процессов на Земле, таких как Международная федерация институтов перспективных исследований (ИФИАС), Римский клуб (с его знаменитым докладом «Пределы роста»), Международный институт системного анализа и др.

В 1972 году в Стокгольме (Швеция) состоялась Конференция ООН по окружающей среде, где были разработаны Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), что ознаменовало включение международного сообщества на государственном уровне в решение экологических проблем, которые стали сдерживать социально-экономическое развитие. Стала развиваться экологическая политика и дипломатия, право окружающей среды, появилась новая институциональная составляющая — министерства и ведомства по окружающей среде.

В 1980-х годах стали говорить об экоразвитии, развитии без разрушения, необходимости устойчивого развития экосистем. Всемирная стратегия охраны природы (ВСОП), принятая в 1980, впервые в международном документе содержала упоминание устойчивого развития. Вторая редакция ВСОП получила название «Забота о планете Земля — Стратегия устойчивой жизни» и была опубликована в октябре 1991. В ней подчеркивается, что развитие должно базироваться на сохранении живой природы, защите структуры, функций и разнообразия природных систем Земли, от которых зависят биологические виды. Для этого необходимо: сохранять системы поддержки жизни (жизнеобеспечения), сохранять биоразнообразие и обеспечить устойчивое использование ресурсов. Появились исследования по экологической безопасности как части национальной и глобальной безопасности.

В 1980-е годы Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) призывала к необходимости перехода к «развитию без разрушения». В 1980 году впервые получила широкую огласку концепция устойчивого развития во Всемирной стратегии сохранения природы, разработанной по инициативе ЮНЕП, Международного союза охраны природы (МСОП) и Всемирного фонда дикой природы. В 1987 году в докладе «Наше общее будущее» Международная комиссия по окружающей среде и развитию (МКОСР) уделила основное внимание необходимости «устойчивого развития», при котором «удовлетворение потребностей настоящего времени не подрывает способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности». Эта формулировка понятия «устойчивое развитие» сейчас широко используется в качестве базовой во многих странах. На Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992) был представлен детальный анализ экологической ситуации в мире. В работе конференции участвовали главы государств и правительств, которым впервые пришлось принять трудное решение об изменении мировоззренческой стратегии человечества. Было признано, что возрастающий уровень благополучия экономически развитых стран недостижимы для развивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки. Было признано, что движение развивающихся стран по пути, которым пришли к своему благополучию развитые станы, невозможно, так как природа не выдержит такого роста потребления. В результате дискуссий была провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на рельсы устойчивого развития. Основой решений стала работа комиссии Брунтланд (1987), выдвинувшей идею «sustainable development» (англ. sustain – поддерживать). В докладе этой комиссии ставилась целью создания мирового порядка, удовлетворяющего «нужды настоящего, не подвергая способность будущих поколений удовлетворять свои потребности». Однако итоги десятилетия, прошедшего после Конференции ООН в Рио-де-Жанейро, свидетельствуют о том, что проблема реализации модели устойчивого развития гораздо более сложная, чем предполагалось ранее.

Теория и практика показали, что экологическая составляющая является неотъемлемой частью человеческого развития. В основе деятельности Международной комиссии по окружающей среде и развитию и её заключительного доклада «Наше общее будущее» была положена новая триединая концепция устойчивого (эколого-социально-экономического) развития (схема 11). Всемирный саммит ООН по устойчивому развитию (межправительственный, неправительственный и научный форум) в 2002 году подтвердил приверженность всего мирового сообщества идеям устойчивого развития для долгосрочного удовлетворения основных человеческих потребностей при сохранении систем жизнеобеспечения планеты Земля. Концепция устойчивого развития во многом перекликается с концепцией ноосферы, выдвинутой академиком В. И. Вернадским еще в середине XX века.

Основными факторами устойчивого развития являются экономический, социальный и экологический факторы, которые и являются основой триединой концепции устойчивого развития. Экономическая составляющая подразумевает оптимальное использование природных ресурсов и использование экологичных технологий, включая добычу и переработку сырья, создание экологически приемлемой продукции, минимизацию, переработку и уничтожение отходов. Социальная составляющая устойчивости развития ориентирована на человека и направлена на сохранение стабильности социальных и культурных систем, в том числе, на сокращение числа разрушительных конфликтов между людьми. Важным аспектом этого подхода является справедливое разделение благ. Желательно также сохранение культурного капитала и многообразия в глобальных масштабах, а также более полное использование практики устойчивого развития, имеющейся в недоминирующих культурах. Для достижения устойчивости развития современному обществу придется создать более эффективную систему принятия решений, учитывающую исторический опыт и поощряющую плюрализм. Важно достижение не только внутри-, но и межпоколенной справедливости. В рамках концепции человеческого развития человек является не объектом, а субъектом развития. Опираясь на расширение вариантов выбора человека как главную ценность, концепция устойчивого развития подразумевает, что человек должен участвовать в процессах, которые формируют сферу его жизнедеятельности, содействовать принятию и реализации решений, контролировать их исполнение. Экологическая составляющая должна обеспечивать целостность биологических и физических природных систем. Особое значение имеет жизнеспособность экосистем, от которых зависит глобальная стабильность всей биосферы. Более того, понятие «природных» систем и ареалов обитания можно понимать широко, включая в них созданную человеком среду, такую как, например, города. Основное внимание уделяется сохранению способностей к самовосстановлению и динамической адаптации таких систем к изменениям, а не сохранение их в некотором «идеальном» статическом состоянии. Деградация природных ресурсов, загрязнение окружающей среды и утрата биологического разнообразия сокращают способность экологических систем к самовосстановлению.

Согласование этих факторов устойчивого развития и их перевод на язык конкретных мероприятий, являющихся средствами достижения устойчивого развития — задача огромной сложности, поскольку все три элемента устойчивого развития должны рассматриваться сбалансировано. Важны также и механизмы взаимодействия этих трех концепций. Экономический и социальный элементы, взаимодействуя друг с другом, порождают такие новые задачи, как достижение справедливости внутри одного поколения (например, в отношении распределения доходов) и оказание целенаправленной помощи бедным слоям населения. Механизм взаимодействия экономического и экологического элементов породил новые идеи относительно стоимостной оценки и интернализации (учета в экономической отчетности предприятий) внешних воздействий на окружающую среду. Наконец, связь социального и экологического элементов вызывает интерес к таким вопросам как внутрипоколенное и межпоколенное равенство, включая соблюдение прав будущих поколений, и участия населения в процессе принятия решений.

Вопросы для самоконтроля:
1. Определение понятия «Устойчивое развитие»
2. Предпосылки возникновения концепции устойчивого развития
3. Какие международные документы легли в основу концепции устойчивого развития
4. Перечислите основные международные организации, осуществляющие природоохранную деятельность
5. Роль международного исследовательского центра «Римский клуб» в создании концепции устойчивого развития
6. Факторы устойчивого развития
7. Триединая концепция устойчивого развития

Рекомендуемая литература:
1. Марфенин Н.Н. Концепция «устойчивого развития» в развитии / Россия в окружающем мире: 2002 (Аналитический ежегодник) // Под общей редакцией: Данилова-Данильяна В.И., Степанов С.А. - М.:Изд-во МНЭПУ, 2002.
2. Хартия "Города Европа на пути к устойчивому развитию" (Ольборгская хартия, Дания, 1994)
3. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006.
4. Семенова Л.Н. Устойчивое развитие. Учебное пособие. Алматы: Фонд"XXI век", 1997.

Тема лекции 7. Природные ресурсы и их рациональное природопользование как один из аспектов устойчивого развития

Цель лекции – сформировать знания о природных ресурсах как источника жизнеобеспечения общества и рациональном природопользовании как одном из условий устойчивого развития

Ключевые слова – природные ресурсы, устойчивое развитие, общество, природа, охрана окружающей среды, рациональное природопользование, безотходные технологии, полезные ископаемые.

Основные вопросы и краткое содержание:
1. Характеристика природных ресурсов и их классификации
2. Рациональное природопользование, малоотходные и безотходные технологии
3. Биологические ресурсы и продовольственная безопасность
4. Экологически чистые источники энергии как компоненты устойчивого развития экосистем и общества

Природные ресурсы – это основа жизни любого человеческого общества. К ним относятся те средства существования людей, которые не созданы их трудом. Это вода, почва, растения, животные, микроорганизмы, полезные ископаемые, космические ресурсы (энергия солнца). Среди полезных ископаемых можно выделить энергетические (каменный уголь, нефть, газ, горючие сланцы) и минеральные ресурсы, используемые непосредственно или переработанные (обогащение различных руд). Существуют различные классификации природных ресурсов. Например, по использованию природные ресурсы подразделяются на производственные, здравоохранительные, эстетические, научные и др.; а по принадлежности к каким-либо компонентам природы – на земельные, водные, лесные, минеральные, энергетические и др.

Наиболее общая классификация природных ресурсов по их исчерпаемости. Согласно этой классификации все природные ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые (Схема 12). Исчерпаемые ресурсы в свою очередь подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым ресурсам относятся живой компонент биосферы, некоторые минеральные ресурсы (например, соли, осаждающиеся в озерах и морских лагунах), а также почва, плодородие которой формируется на протяжении большого промежутка времени и являющейся одной из самых дефицитных ресурсов. Однако темпы использования возобновимых ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления, иначе возобновимые ресурсы могут стать невозобновимыми. К невозобновимым ресурсам относятся богатства недр Земли, которые не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование. Это горнорудные ресурсы, которые образовались в особых физико-географических условиях, и такие полезные ископаемые, как каменный уголь, нефть, природный газ, которые представляют собой мертвую органику и формировались в течение миллионов лет. К неисчерпаемым ресурсам относятся космические, климатические и водные ресурсы. Космические ресурсы – это солнечная радиация и энергия морских приливов и отливов, обусловленных воздействием Луны на нашу планету. Поступление солнечной радиации на поверхность Земли зависит от состояния атмосферы и степени ее загрязненности. Климатические ресурсы – это атмосферный воздух, атмосферные осадки, ветер. Водные ресурсы – это водный запас Земли. В глобальном масштабе этот ресурс неисчерпаем, но в локальном масштабе он может быть исчерпан (например, Аральское море).

Человек с первых дней своего существования стал эксплуатировать природу. Однако в современном мире потребительское отношение к окружающей среде перешло все разумные,,,,границы. Начиная с бронзового века, человек стал систематически добывать полезные ископаемые. До 18 века человечество использовало ≈ 30 химических элементов, в начале 20 века в промышленную обработку было вовлечено более 50 элементов, а в настоящее время – более 100 элементов таблицы Менделеева. Потребности в полезных ископаемых неуклонно растут, и спрос на них обусловлен, прежде всего, демографическим ростом. Начиная примерно с 50-х годов 20 столетия, развитые страны расходуют минерального сырья больше, чем весь мир за все предвоенное время. За последние 30 лет полезных ископаемых разведано и добыто больше, чем за всю историю человечества.

Казахстан занимает одно из ведущих мест в мире по запасам полезных ископаемых. По запасам свинца, цинка, хромитов, серебра, вольфрама, висмута, ванадия и др. цветных металлов наша республика занимает первое место среди бывших союзных республик, а по меди, асбесту, железу, коксующемуся углю, нефти – одно из первых мест в мире. Широкомасштабные темпы добычи и использования минеральных ресурсов способствуют загрязнению окружающей среды такими элементами, как цинк, медь, свинец, никель, мышьяк, молибден, селен, сурьма, кадмий, ртуть, вольфрам. По мнению многих специалистов, общая токсичность этих элементов превышает суммарную токсичность радиоактивных и органических загрязнителей. Эти элементы, накапливаясь в окружающей среде и попадая по пищевой цепочке в организм человека, создают серьезную угрозу здоровью, вызывая не только физиологические изменения, но и поражая генетический материал (мутагенный эффект).

В результате разносторонней и часто необдуманной деятельности человека сокращается количество видов животных (кожистая черепаха, каспийский тюлень, усурийский тигр, дрофа и др.) и растений (жень-шень, цитверная полынь и др.). Эти биологические ресурсы Земли имеют первостепенное значение, так как определяют, прежде всего, биологическую основу жизнедеятельности людей. Биологические ресурсы количественно возобновимы (через размножение), но качественно практически невосстановимы, так как потеря вида или экосистемы безвозвратна.

К биологическим ресурсам относятся и генетические ресурсы – наследственная генетическая информация, заключенная в генетическом коде живых организмов. Исчезновение генетического ресурса невосполнимо, поскольку исчезнувший вид со всем его генетическим комплексом воссоздать невозможно.

Рациональное природо-пользование в современных условиях – это такая система хозяйственной деятельности общества, при которой достигается неисчерпаемость его энергетической и сырьевой базы в сочетании с сохранением параметров среды обитания, необходимых человеку как биологическому виду и разумному социальному существу. Рациональное природопользование имеет двоякую цель – необходимо добиться сохранности природы во всем ее разнообразии и обеспечить ост благосостояния населения.

Рациональное природопользование предусматривает переход промышленности и сельского хозяйства к ресурсосберегающим технологиям: 1) возможно более полное использование извлекаемых природных ресурсов; 2) повторное использование отходов производства и потребления; 3) овладение чистыми источниками энергии; 4) строгое ограничение выбросов в пределах норм, установка очистительных фильтров и сооружений.

Необходимо помнить, что природные ресурсы входят в состав экосистем, где все экологические компоненты взаимосвязаны. Поэтому использование уже одного из природных ресурсов оказывает воздействие на другой ресурс. Например, при орошении полей уменьшаются водные ресурсы того или иного водного бассейна, что неизбежно окажет влияние на рыбное хозяйство, судоходство, гидроэнергетику и т.д. Полив также вызывает изменение уровня подземных вод, изменение видового состава почвенных микроорганизмов. Поэтому при эксплуатации любого из природных ресурсов следует учитывать воздействие такой эксплуатации на экосистемы в целом и отдельные природные ресурсы, в частности.

Вопросы для самоконтроля:
1. Что собой представляют природные ресурсы
2. Принципы классификации природных ресурсов
3. Какие природные ресурсы относятся к возобновимым и невозобновимым
4. Какое значение имеют для человека природные ресурсы
5. Как вы понимаете рациональное природопользование, приведите примеры
6. Какие экологически чистые источники энергии вы знаете

Рекомендуемая литература:
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В.. Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007.
2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., «ФАИР-ПРЕСС»,2003.
3. Никаноров А.М., Хорунжая Т.А.. «Глобальная экология», М., ЗАО, «Книга сервис», 2003.
5. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2007.
6. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006.

Тема лекции 8. Антропогенные факторы возникновения неустойчивости в биосфере

Цель лекции – сформировать знания об экологических последствиях хозяйственной деятельности человека в условиях интенсификации природопользования.

Ключевые слова – природные ресурсы, устойчивое развитие, общество, природа, охрана окружающей среды, рациональное природопользование, безотходные технологии, полезные ископаемые.

Основные вопросы и краткое содержание:
1. Роль природы в становлении и развитии человеческого общества
2. Глобальные экологические проблемы современности, причины их возникновения и последствия. Экологические проблемы, связанные с интенсификацией сельского хозяйства и промышленности
3. Физическое, химическое и биологическое загрязнение окружающей среды и их эколого-генетические последствия.

В истории взаимодействия человека и природы можно выделить ряд периодов. Биогенный период охватывает эпоху палеолита. Основные виды деятельности первобытного человека – собирательство, охота на крупных животных. Человек в это время вписывался в биогеохимические циклы, поклонялся природе и был ее органической частью. К концу палеолита человек становится видом-монополистом и исчерпывает ресурсы своей среды обитания: истребляет основу своего пищевого рациона – крупных млекопитающих (мамонтов и крупных копытных). Это приводит к первому экологическому и экономическому кризису: человечество утрачивает свое монопольное положение, его численность резко сокращается. Единственное, что могло спасти человечество от полного исчезновения, – это изменение экологической ниши, то есть образа жизни. С эпохи неолита начинается во взаимодействии человечества с природой новый период – аграрный. Эволюция человека не прервалась лишь потому, что он стал создавать искусственные биогеохимические циклы – изобрел земледелие и животноводство, тем самым качественно изменил свою экологическую нишу. Необходимо отметить, что, преодолев экологический кризис путем неолитической революции, человек выделился из остальной природы. Если в палеолите он вписывался в естественный круговорот веществ, то, освоив земледелие и животноводство, полезные ископаемые, он стал активно вмешиваться в этот круговорот, вовлекать в него вещества, накопленные ранее. Именно с аграрного периода в истории начинается техногенная эпоха. Человек активно преобразует биосферу, использует закономерности природы для достижения своих целей. В неолите численность человечества возросла от миллионов к десяткам миллионов. Одновременно возросла численность домашних животных (крупный рогатый скот, лошади, ослы, верблюды) и синантропных видов (домашние мыши, черная и серая крысы, собаки, кошки). Расширяя земледельческие угодья, наши предки сжигали леса. Но из-за примитивности земледелия такие поля быстро становились непродуктивными, и тогда сжигались новые леса. Сокращение лесных площадей приводило к снижению уровня рек и грунтовых вод. Все это влекло за собой изменения в жизни целых сообществ и их разрушение: леса сменялись саваннами, саванны и степи – пустынями. Так, экологическим результатом неолитического животноводства явилось возникновение пустыни Сахары. Исследования археологов показали, что еще 10 тыс. лет назад на территории Сахары была саванна, где жили бегемоты, жирафы, африканские слоны, страусы. Вследствие перевыпаса крупного рогатого скота и овец человек превратил саванну в пустыню. Важно подчеркнуть, что опустынивание огромных территорий в эпоху неолита явилось причиной второго экологического кризиса. Из него человечество выходило двумя путями: - продвижением по мере таяния ледников на север, где освобождались новые территории; - переходом к поливному земледелию в долинах великих южных рек – Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Хуанхе. Именно там возникли древнейшие цивилизации (египетская, шумерская, древнеиндийская, древнекитайская). Аграрный период завершился эпохой Великих географических открытий. Открытие Нового света, островов Тихого океана, проникновение европейцев в Африку, Индию, Китай, Центральную Азию неузнаваемо изменили мир, привели к новому наступлению человечества на дикую природу. Следующий – индустриальный – период охватил время с XVII в. до середины XX в. Численность человечества к концу этого периода сильно возросла, достигнув 5 млрд. Если в начале периода природные экосистемы могли справляться с антропогенными воздействиями, то к середине XX в. в связи с увеличением народонаселения, темпов и масштабов производственной деятельности возможности самовосстановления экосистем оказались исчерпанными. Сложилась ситуация, при которой дальнейшее развитие производства становится невозможным из-за истощения невосполнимых природных ресурсов (запасов руд, горючих ископаемых). Экологические кризисы приобрели планетарные масштабы, так как деятельность человека изменила циклы круговорота веществ. Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем: резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели к угрозе вымирания 2/3 существующих видов; стремительно сокращается площадь «легких планеты» - уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги; из-за засоления и эрозии теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни большинства видов, в том числе и человека. Однако в настоящее время наметился переход от индустриального к информационно-экологическому, или постиндустриальному периоду во взаимодействии общества и природы, который характеризуется экологическим мышлением, осознанием ограниченности ресурсов и возможностей биосферы в восстановлении экосистем. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование – единственно возможный путь выживания человечества.

В процессе эволюции экосистемы подвергаются различным изменениям, которые, в конечном счете, приводят к состоянию относительного (динамического) равновесия. Природные системы стремятся сохранить стабильное равновесие под влиянием целого ряда внутренних компенсационных механизмов саморегуляции. Саморегуляция, или гомеостаз, характеризует способность экосистем противостоять изменениям ее абиотических и биотических компонентов и сохранять в течение значительного времени свойственную ей равновесность продуцирования и разложения органического вещества. Любое антропогенное воздействие, губительно влияющее на какую-либо популяцию, в конечном итоге приводит эту популяцию к гибели. Например, перенасыщение почвы минеральными удобрениями приводит к гибели дождевых червей или вынуждает их покинуть данное поле.

Всякое давление на экосистему, вызывающее стрессовое состояние, вызывает появление компенсаторных процессов. Природная система активно противостоит факторам техногенеза. Например, сооружение ирригационной сети в долинах пустынных рек Казахстана сопровождается постепенным заиливанием каналов, что может со временем привести к прекращению функционированию мелиоративной системы. Однако это противостояние имеет свои пределы.

Устойчивость экосистем резко нарушается в результате различного рода критических (кризисных) ситуаций, спровоцированных обычно влиянием внешних антропогенных факторов. Например, нарушение устойчивости экосистемы Аральского моря под влиянием уменьшения речного стока и связанного с этим снижением уровня водоема привело к формированию на осушившемся дне моря качественно иной геосистемы - солончаковой неопустыни. Впервые критическое состояние Аральского моря было отмечено еще в 1961г., когда началось бесповоротное изменение структуры природой системы этого замкнутого водоема.
Нарушение экологического равновесия, как уже отмечалось, главным образом обусловлено антропогенными факторами, воздействие которых может носить форму прямого кратковременного воздействия (например, залповый выброс промышленных стоков в речную систему) или пролонгированного воздействия (например, постоянный смыв химических удобрений в речную артерию).

Биосфера в целом является идеально отлаженной системой самоочищения и самовосстановления природной среды. Для снижения загрязнения окружающей среды отходами производства необходимо смоделировать и заимствовать у природы эти механизмы. Понятие, близкое по содержанию и функционированию биосферы и самоочищению среды, дает нам представление о замкнутом производственном цикле - повторное использование материальных ресурсов в производстве (например, оборотное водоснабжение). В процессе замкнутого производственного цикла обеспечивается экологически доброкачественное состояние природной среды.

Экологические проблемы стали возникать с первых дней существования человечества. Но только в последние два столетия, особенно начиная с 50-х годов 20 столетия, экологические проблемы стали угрожать существованию биосферы. Экологические проблемы обусловлены, прежде всего, загрязнением окружающей среды, воздушного бассейна и Мирового океана, истощением природных ресурсов. Экологическая проблема, включающая вопросы охраны окружающей среды и рационального природопользования, является глобальной проблемой, затрагивающей интересы всего шестимиллиардного населения нашей планеты, интересы всех без исключения государств, интересы каждого человека. Поэтому любые экономические и политические решения, которые нарушают научно-обоснованные медицинские, экологические или иные требования к окружающей среде, являются в принципе неприемлемыми.

Все организмы выделяют в окружающую среду продукты распада, образующиеся в процессе их жизнедеятельности. Это СО2, экскременты, непереваренные остатки пищи и др. Продукты распада делают среду менее благоприятной для тех живых организмов, которые их образуют. Но в сбалансированной экосистеме выделения одного организма служат пищей другому, поэтому продукты распада в среде не накапливаются. Загрязнение среды возникает в тех случаях, когда выделения не уничтожаются с той же скоростью, с которой они образуются. Загрязнение - это превышение естественного уровня различных веществ в среде и привнесение в среду новых, не характерных для нее веществ.

Загрязнители по их воздействию на живые организмы подразделяются на физические, химические и биологические. К физическим относятся: радиоактивные элементы, тепловое загрязнение (повышение t), шумы и низкочастотные вибрации (инфразвук); к химическим - производные углерода, серы, азота, фтора, твердые примеси, моющие средства, пластмассы, пестициды, минеральные удобрения, органические вещества, тяжелые металлы; к биологическим – патогенные микроорганизмы, вирусы, водоросли и др.

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая. Основными загрязняющими веществами в сточных водах этих отраслей промышленности являются нефть, цветные металлы, сложные химические соединения. Нефть и нефтепродукты очень плохо подвергаются биологическому разложению, отрицательно влияют на развитие икры и мальков, на численность и состав сообщества водных экосистем. Среди загрязнителей водной среды особое место занимают различные моющие средства (поверхностно-активные синтетические вещества, плохо подвергающиеся разложению микроорганизмами) - детергенты, производство которых интенсивно развивается во всех странах. В результате применения детергентов происходит значительное увеличение содержания фосфатов в реках и водоемах, что приводит к интенсивному развитию в водных экосистемах растительности, размножению водорослей, к истощению кислорода в водной массе. Все это приводит к так называемому "цветению" водоемов (эвтрофикации).

Сильно загрязняют водные бассейны и коммунальные (бытовые) сточные воды. Но если объемы промышленных стоков и количество загрязняющих в них веществ могут быть уменьшены за счет изменения технологии производства, то для коммунальных стоков характерно постоянное нарастание их объема, обусловленное ростом численности населения.

В процессе эволюции Земли сложился определенный фоновый состав атмосферы: N2- 78 %, O2- 21 %, CO2- 0,028 %, инертных газов (например, аргон) – 1 %. Эти компоненты не задерживают отраженные инфракрасные (тепловые) лучи и тем самым создают оптимальные условия для жизни на Земле. Однако антропогенная деятельность в настоящее время стала способствовать избыточному появлению и накоплению второстепенных газов и других примесей и увеличению содержания СО2. Процентное фоновое содержание СО2 в атмосфере увеличилось с 0,028 % (1950 г.) до 0,034 % (1985 г.) Такое увеличение СО2 ведет к дисбалансу газового состава атмосферы.

Многие загрязнители обладают высокой токсичностью и вызывают различные нарушения в живых организмах, в частности человека, приводящие к различным заболеваниям, снижению иммунитета. Особую тревогу вызывает и тот факт, что многие загрязнители, как, например, соли тяжелых металлов, пестициды, детергенты и другие, обладают мутагенной и канцерогенной активностью, вызывая наследственные патологии и раковые заболевания.

Интенсификация загрязнения окружающей среды приводит к появлению глобальных экологических проблем, к которым относятся:

Парниковый эффект – эффект разогрева приземного слоя воздуха, вызванный тем, что атмосфера поглощает длинноволновое (тепловое) излучение земной поверхности, в которое превращается большая часть световой энергии Солнца, достигшей Земли. Усиливается повышением концентрации в атмосфере парниковых газов – диоксида углерода, метана, оксидов азота и паров воды, что ведет к потеплению климата.

Опустынивание – появление под влиянием хозяйственной деятельности человека ландшафтов, близких к пустынным, с редким растительным покровом; деградация, снижение биологической продуктивности экосистем.

Кислотные дожди – выпадение осадков, в которых содержатся серные и азотные кислоты.

Сокращение биологического разнообразия – разнообразия форм и процессов в органическом мире, проявляющееся на молекулярно-генетическом, популяционном и биоценозном уровнях организации живого. Биологическое разнообразие обеспечивает непрерывность жизни во времени и поддерживает функциональную структуру биосферы и составляющих ее экосистем.

Разрушение озонового слоя – слоя атмосферы (стратосферы) с повышенным содержанием озона (О3), расположенного на высоте 18-23 км, который защищает живые организмы от жестких ультрафиолетовых лучей.

Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите и охарактеризуйте основные этапы взаимодействия общества и природы
2. Что такое загрязнение природной среды, основные виды загрязнения?
3. Каковы причины появления глобальных экологических проблем?
4. Какова роль озонового экрана и причины его разрушения
5. Причины и следствие парникового эффекта
6. Как кислотные осадки влияют на природные системы?
7. Что является причиной сокращения биологического разнообразия?

Рекомендуемая литература:
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В.. Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007.
2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., «ФАИР-ПРЕСС»,2003.
3. Никаноров А.М., Хорунжая Т.А.. «Глобальная экология», М., ЗАО, «Книга сервис», 2003.
5. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2007.
6. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006.

Тема лекции 9. Социально-экологические проблемы современности и устойчивое развитие

Цель лекции – сформировать представление о неразрывном единстве социальной и экологической компоненте устойчивого развития современного общества.

Ключевые слова – экологический кризис, демографический взрыв, урбанизация, продукция биосферы, ресурсный кризис, энергетический кризис, загрязнение окружающей среды, изменение генофонда.

Основные вопросы и краткое содержание:
1. Социально-экологический кризис и устойчивое развитие
2. Рост населения и изменение его качества
3. Проблемы энергетического кризиса и пути их решения
4. Мировая продовольственная проблема, пути решения
5. Ресурсный кризис, причины и последствия, пути решения

В процессе эволюции экосистемы подвергаются различным изменениям, которые, в конечном счете, приводят к состоянию относительного (динамического) равновесия. Природные системы стремятся сохранить стабильное равновесие под влиянием целого ряда внутренних компенсационных механизмов саморегуляции. Саморегуляция, или гомеостаз, характеризует способность экосистем противостоять изменениям ее абиотических и биотических компонентов и сохранять в течение значительного времени свойственную ей равновесность продуцирования и разложения органического вещества. Биосфера в целом является идеально отлаженной системой самоочищения и самовосстановления природной среды. Для снижения загрязнения окружающей среды отходами производства необходимо смоделировать и заимствовать у природы эти механизмы. Понятие, близкое по содержанию и функционированию биосферы и самоочищению среды, дает нам представление о замкнутом производственном цикле - повторное использование материальных ресурсов в производстве (например, оборотное водоснабжение). В процессе замкнутого производственного цикла обеспечивается экологически доброкачественное состояние природной среды.

Экологические проблемы стали возникать с первых дней существования человечества. Но только в последние два столетия, особенно начиная с 50-х годов 20 столетия, экологические проблемы стали угрожать существованию биосферы. Экологические проблемы обусловлены, прежде всего, загрязнением окружающей среды, воздушного бассейна и Мирового океана, истощением природных ресурсов. Экологическая проблема, включающая вопросы охраны окружающей среды и рационального природопользования, является глобальной проблемой, затрагивающей интересы всего шестимиллиардного населения нашей планеты, интересы всех без исключения государств, интересы каждого человека. Поэтому любые экономические и политические решения, которые нарушают научно-обоснованные медицинские, экологические или иные требования к окружающей среде, являются в принципе неприемлемыми.

Выделяют три основные составляющие экологической проблемы: биологическую, техническую и социально-экономическую. В основе биологической составляющей - разрушение экосистем, вымирание живых организмов, снижение производительности природы, ухудшение условий жизни людей; технической составляющей - несовершенная технология современного производства, высокая степень интенсификации хозяйственных комплексов; социально-экономической - бесконтрольное ведение хозяйства, погоня за сверхприбылью, потребительское отношение к природе, наличие волевого, административно-хозяйственного управления, нарушение научных принципов рационального природопользования.

Уже есть признаки глобального экологического кризиса, о чем свидетельствует крайне неблагоприятная экологическая ситуация не только в региональном, но и планетарном масштабе. Решение этих вопросов возможно лишь при участии, объединении усилий всех государств мирового сообщества.

К глобальным проблемам современности относятся и социально-экологические проблемы, причина которых заключается в разрыве между техническими возможностями человека и крайне примитивной стратегией выживания, в которой рост превалирует над устойчивостью, а количество населения - над его качеством. Социально-экологические проблемы обусловлены ростом населения, ресурсным кризисом и изменением генофонда.

Рост численности населения. Численность людей, населяющих Землю, неуклонно возрастает на протяжении последних 2000 лет, но наиболее интенсивно - за последние 200 лет (Схема 14, 15). Это объясняется главным образом резким снижением смертности в большинстве стран. Хотя большинство людей считает, что снижение смертности обусловлено достижениями медицины (антибиотики), однако, гораздо большую роль сыграла менее заметное улучшение питания и санитарно-гигиенических условий. Например, в США во время гражданской войны от ран погибло 92 тысячи человек, а от сыпного тифа - 190 тысяч (возбудителями сыпного тифа и траншейной лихорадки являются платяная и головная вши).

В настоящее время население Земли увеличивается со скоростью примерно 250 тыс. человек ежедневно, 1 млн. 750 тыс. каждую неделю, 7,5 млн. в месяц и 90 млн. человек в год. Оно возросло с 500 млн. в 1650 году до 5 млрд. в 1981г, в 2000 г. превысило 6 млрд., а в настоящее время уже составляет 6,5 млрд. Увеличение численности населения вдвое заняло 100 лет (от 1 до 2 млрд.), удвоение от 2 до 4 млрд. – менее чем за 70 лет, а следующее удвоение произойдет менее чем за 50 лет. Такой быстрый рост населения Земного шара называют «демографическим взрывом». По данным ООН основной прирост населения приходится на развивающиеся страны. Быстрый рост населения в развивающихся странах резко обостряет экологические и социальные проблемы. Число жителей этих стран составляет три четверти населения планеты, а потребляет всего одну треть общемировой продукции, причем разрыв в потреблении на душу населения продолжает расти. Одно популярное американское издание нашу планету с численностью населения в 6 млрд. человек представило в виде деревушки с населением в 100 человек, где существующие соотношения современного человечества оставались бы прежними. В результате получилась следующая картина:
- в ней проживало бы 57 азиатов, 21 европеец, 14 представителей Северной, Центральной и Южной Америки, 8 африканцев;

- 50 % всех богатств оказались бы в руках 6 человек, и все они были бы гражданами США;
- 70 человек не умели бы читать;
- 50 страдали бы от недоедания;
- 80 человек жили бы в жилищах, не приспособленных для проживания;
- только 1 человек имел бы университетское образование.

Рост численности населения должен прекратиться, когда на Земле окажется слишком много людей, чтобы каждый человек мог получить достаточное количество какого-либо необходимого, но ограниченного ресурса. Один из таких жизненно необходимых ресурсов - это пища, недостаточное количество которой уже начало замедлять рост численности населения в некоторых странах. Ежедневно по всему миру умирают голодной смертью ≈ 12 тысяч человек, и 10 млн. детей питаются настолько плохо, что их жизнь находится под угрозой. Только в Индии от недоедания умирает ежегодно 1 млн. детей (Схемы 14-16).

Считается, что если на одного человека в год с 1 га собирать 1 т зерна, то проблемы голода не будет. Тогда шестимиллиардному населению планеты требуется 6 млрд. т, а собирается всего лишь 1,5 млрд. т зерна. Причина кроется в том, что н

Дата добавления: 2014-01-04