Стратегия устойчивого развития

В современном понимании экология - это наука об отношениях организмов (1) или групп организмов к окружающей их среде (2) или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Экология. Основные понятия

Литература

1. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. Учебное пособие для вузов. М. Высшая школа, 1988 г.

2. Родионов А.И. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия1989

3. Одум Ю. П. Экология в 2-х томах. М. «Мир» 1986

4. Дре Ф. Экология М. 1976

5. Быков Б. А. Экологический словарь. Алма-Ата, «Наука», 1983

6. Реймерс. Экология. Теория, законы, правила, принципы, гепотизы. М. 1994

Никакое общество и техническое совершенствование не обеспечивает возможность жизнедеятельности человека вопреки законам природы. Человек остаётся биологическим видом, существование которого неразрывно связано с определёнными условиями.

Слово «Экология» происходит от греческого «ойкос», что означает «дом», непосредственное окружение человека и «логос» - учение, наука. Термин предложен в 1869 году знаменитым немецким биологом Эрнстом Геккелем.

Предметом экологии является:

- основные законы, понятия и принципы функционирования экологических систем;

- выявление влияния антропогенных воздействий на качество окружающей среды;

- выявление глобальных экологических проблем и пути их решения;

- прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих, реконструируемых и проектируемых сооружений для о. с. и человека;

- оптимизация технологических, инженерных и проектно – конструкторских решений по предотвращению возможного неблагоприятного антропогенного влияния на природные и антропогенные экосистемы на основе реализации природоохранных мероприятий, отвечающих современным экологическим требованиям.

Экология подразделяется на аутэкологию и синэкологию.

Если исследуется отдельный организм, его индивидуальные связи со средой, жизненные отправления и поведение, то он как бы изолируется от других компонентов системы, рассматривается вне этой системы («аут»- вне).Таким образом, аутэкология изучает взаимодействие со средой отдельной особи. Иногда аутэкологию рассматривают несколько шире, включая в её задачи изучение отдельных групп особей, относящихся к одному виду. Но такого исследования недостаточно. Невозможно понять биологические особенности того или иного вида, прогнозировать его поведение и численность в изменяющейся окружающей среде и тем более управлять им в интересах человека, если не рассматривать его взаимодействия со всеми остальными компонентами той или иной системы.

комплексное изучение групп организмов, составляющих определённые единства и служит предметом синэкологии.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию человека и животных, экологию растений, экологию микроорганизмов. В свою очередь все эти группы можно исследовать на уровне особи, на уровне популяции, а можно в различных средах обитания (в воде, почве, атмосфере, космическом пространстве).

Особый статус имеет экология человека и человеческого общества. Под экологией человека понимают комплексную дисциплину, исследующую общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы (структурных уровней человечества, его групп и индивидуумов), влияние природной среды на человека и группы людей.

Требования любого живого организма к качеству среды (это степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов) достаточно консервативны, они вырабатывались в течение многих тысячелетий эволюции. Конечно, человек в отличие от всех других животных способен изменять то, что его окружает, в соответствии со своими собственными целями.

Высокое или достаточное качество среды или конкретной экологической системы означает:

а) возможность устойчивого существования и развития данной экологической системы.

б) отсутствие неблагоприятных последствий для людей или наиболее важной популяции.

В качестве критериев качества среды принимают высокую биологическую продуктивность популяции, оптимальное соотношение видов и биомасс популяций, находящихся на разных трофических уровнях.

Совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, называют экологической системой или экосистемой. Примером экосистем могут бытьлес, луг, озеро. Термин предложен А.Тенсли Для экосистемы характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим веществом.

Очень близко по смыслу к понятию «экосистема» понятие «биогеоценоз».Термин предложен академиком В. Н. Сукачевым («биос»-жизнь, «ге»-земля, «ценоз»-сообщество).

Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих компонентов и определённый тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.

Понятия «экосистема» и «биогеоценоз» не синонимы. По определению Тенсли, экосистемы - это безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершается внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Таким образом, экосистема - это и капля воды с её микробным населением, и лес, и горшок с цветком, и космический корабль, и сооружение для биологической очистки сточных вод (азротенк, биофильтр). Под определение биогеоценоза они не попадают. Экосистема может включат несколько биогеоценозов. Таким образом понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз», то есть любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может считаться биогеоценозом, причём биогеоценозы - это сугубо наземные образования, имеющие свои чёткие границы.

В составе любого биогеоценоза (биоценоза) имеются сообщества животных, растений, микроорганизмов, представленных различными видами:

Вид - совокупность особей, обладающих общими морфофизиологическими признаками, занимающих свой ареал (область обитания), способных в природных условиях скрещиваться друг с другом.

Каждый вид в природе находится в полной биологической изоляции от других видов, выражаемой в нескрещиваемости. Все живые организмы одного вида существуют только в форме популяции.

Популяцию можно определить как любую группу организмов одного вида, занимающую определённое пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Популяции характеризуются рядом признаков: плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, биотический потенциал, распределение в пространстве (дисперсия) и кривая роста. Популяции обладают также генетическими характеристиками: репродуктивная приспособленность и непрерывность (т.е. вероятность оставления потомков на протяжении длительного периода времени).

Плотность популяции - это величина популяции, отнесённая к некоторой единице пространства. Её обычно измеряют и выражают числом особей или биомассой популяции на единицу площади или объёма, например, 500 деревьев на 1 га, 5 млн. диатомей в 1 кубическом метре воды или 200 кг. рыбы на 1 га поверхности водоёма. Иногда различают среднюю плотность (т.е. численность (биомассу) на единицу всего пространства).

Часто важнее знать не конкретную величину популяции в тот или иной момент времени, а её динамику, т.е. возрастает она или уменьшается. В таких случаях полезны показатели относительного обилия (например, число птиц, отмеченное в течение часа).

Рождаемость - это способность популяции к увеличению численности. Термин используется также при анализе популяций человека. Максимальная рождаемость (иногда её называют абсолютной или физиологической) - теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях (когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, размножение сдерживается только физиологическими). Максимальная рождаемость постоянна для данной популяции. Экологическая или реализованная рождаемость обозначает увеличение численности популяции при фактических или специфических условиях среды. Эта величина не постоянная и варьирует в зависимости от размерного и возрастного состава популяции и физических условий среды. Обычно рождаемость выражают как скорость, определяемую путём деления общего числа вновь появившихся особей на время (абсолютная или общая рождаемость), либо как число вновь появившихся особей в единицу времени на 1 особь в популяции (удельная рождаемость).

Смертность - отражает гибель особей в популяции. Является антитезой рождаемости. Смертность эквивалентна уровню смертности в демографии. Подобно рождаемости, выражают числом особей, погибших за данный период (число смертей в единицу времени), или в виде удельной смертности для всей популяции. Экологическая или реализованная смертность - гибель особей в данных условиях среды. Эта величина не постоянна и изменяется в зависимости от условий среды и состояния популяции. Теоретическая минимальная смертность - величина постоянная для популяции; она представляет собой гибель особей в идеальных условиях. Даже в самых лучших условиях особи будут умирать от старости. Этот возраст определяется физиологической продолжительностью жизни, которая часто намного превышает среднюю экологическую продолжительность жизни

Возрастной состав популяции - является важной характеристикой. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет её способность к размножению в данный момент и показывает, чего можно ожидать в будущем. Обычно в быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи, в популяции, находящейся в стационарном состоянии, возрастное распределение более равномерно, а в популяции, численность которой снижается, будет содержаться большая доля старых особей. Упрощённо в популяции можно выделить три экологические возрастные группы: предрепродуктивную, репродуктивную, пострепродуктивную. Длительность этих возрастов по отношению к общей продолжительности жизни сильно варьирует у разных организмов. У современного человека три этих возраста приблизительно одинаковы, на каждый из них приходится около трети жизни.

Численность живых организмов, населяющих ту или иную экологическую систему, не бывает постоянной, а всегда колеблется. Эти колебания имеют большое значение для человека, поскольку многие животные и растения служат объектами его хозяйственной деятельности или причиной какого-либо ущерба. На практике специалистов интересуют не только и не столько количественные изменения, сколько их скорость, темп.

Теоретически скорость естественного роста популяции в нелимитированной какими-либо факторами среде характеризуется экспоненциальным законом.

Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, и его функциональных характеристик (преобразование им энергии, обмен информацией со средой и с себеподобными), представляет собой экологическую нишу. Иными словами, экологическая ниша - это совокупность условий жизни внутри экологической системы, предъявляемых к среде видом или его популяцией. Таким образом, каждый вид в среде, где он обитает, занимает место, которое обусловлено его потребностью в пище, территории, связано с функцией воспроизводства.

С понятием экологической ниши связано понятие жизненной формы - группы видов со сходными приспособительными структурами для обитания в одинаковых условиях среды. Например, разные виды растений, живущие в пустынях и далеко отстоящие в систематическом отношении, обладают неодинаковыми, но однонаправленными приспособлениями к предотвращению потерь влаги и обитанию в безводных условиях. Внешне жизненная форма характеризуется общими чертами приспособления к среде, схожестью основных морфологических черт и поведенческих признаков.

В 1987г. Всемирная Комиссия по Ок­ружающей Среде и Развитию, созданная за три года до этого по инициати­ве Генеральной Ассамблеи ООН и возглавляемая премьер-министром Норве­гии Гро Харлем Брундтланд, сделала устойчивое развитие темой своего доклада, озаглавленного "Наше будущее". В докладе этот принцип опреде­ляется как ф орма развития или прогресса общества, которая удовлетворя­ет потребности ныне живущих людей и не ущемляет возможности будущих поколений обеспечивать свое существование.

Стратегия устойчивого эколого-экономического развития предполага­ет отказ от экстенсивного экономического роста базировавшегося на представлении о неисчерпаемости природных ресурсов и неограниченности возможностей природной среды к самовосстановлению по принципу "макси­мального эффекта с минимальными затратами".

Интенсивное развитие предполагает наиболее эффективное применение имеющихся видов сырья и энергии. Экономное, хозяйственное использова­ние природных ресурсов включает:

- всемерную рационализацию производства,

- его комплексность,

- минимизацию отходов.

- ликвидацию потерь,

- широкое применение вторичного сырья.

Задачи сохранения окружающей среды при интенсивном развитии реша­ются с одной строны:

- путем совершенствования технологии и сокращения выбросов, с другой строны:

- всемерной очистки от загрязнения, сведения к минимуму возможно­го ущерба, наносимого здоровью людей средствами производства.

Биосфера представляет собой замкнутую и уравновешенную систему, которая сама себя поддерживает. Примером может служить любая биологи­ческая система (экосистема леса).

Вешательство человека в биосферные системы нарушает их сбаланси­рованность и внутренние связи.

Современное промышленное производство не имеет замкнутого харак­тера, это - открытая система. В нее поступают массы природных сырых материалов (уголь, нефть, руда, строительные материалы, сельскохозяйс­твенное и лесное сырье, вода, воздух). Вся масса материалов проходит одну или несколько стадий обработки и затем в виде конечного продукта выходит иэ системы и поступает в потребление. На всех стадиях ее обра­ботки из системы выбрасываются отходы - пустая порода, шлаки, зола, стоки, аэрозоли, газы, пары, пыль и др.

Объем отходов превосходит объем конечного продукта. В современном мире на долю отходов приходится до 96-98%. от исходного материала и только 2-4% - на конечный продукт.

В процессе развития общества постоянно возникают противоречия между возрастающими потребностями людей и ограниченными возможностями биосферы, природных ресурсов по их удовлетворению.

Управление производством должно учитывать эти противоречия и оп­ределять рациональные соотношения между уровнями потребления, произ­водства и экологическими факторами.

Необходимо превращать производства по возможности в замкнутую систему, развивая малоотходные и безотходные формы производства.

БИОСФЕРА

Биосфера (греч. Bios -жизнь, spharia - шар), оболочка Земли, в которой развивается жизнь исключительно разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросферу. В своей основе биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи.

Основоположником современных представлений о биосфере является выдающийся советский учёный, академик В. И. Вернадский.

Биосфера – термодинамическая оболочка земли с температурой от +50 до - 50 ⁰С и давлением 1 атм. Биосфера имеет свои границы. Верхняя граница проходит на высоте 15 – 20 км в стратосфере. Верхний предел ограничен ультрафиолетовыми лучами. Основная масса живых организмов сосредоточена в нижней части атмосферы, на высоте 50 – 70 м. Нижняя граница в литосфере – на глубине 10 км. Биосфера охватывает нижние слои стратосферы, всю тропосферу и гидросферу, а также верхнюю часть литосферы. Верхней границей биосферы является озоновый слой (20-30 км. от земной поверхности), а её нижняя граница не опускается в литосферу ниже 2-3 км.

Вернадский, таким образом, рассматривает биосферу не как любую совокупность живых организмов, а как единое пространство, в котором сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды.

Биосфера по Вернадскому представляет собой сложную природную систему и включает:

1. «живое вещество», т.е. множество живых организмов.

2. «биогенное вещество», т.е. органо-минеральные или органические продукты, созданные живым веществом (каменный уголь, торф, подстилка, гумус - верхний плодородный слой почвы).

3. «биокосное вещество», созданное живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы).

4. «косное вещество», образованное без участия живых организмов (магматические горные породы).

Ноосфера – будущая, высшая стадия развития биосферы, сфера взаимодействия природы и человека, где определяющей силой станет разум. Это такое преобразование биосферы, которое отвечает потребностям всего развивающегося человечества.

Сегодняшнюю область взаимодействия человеческого общества с биосферой, где влияние человека оказывается определяющим называют антропосферой, техносферой.

Основу жизни на Земле составляет процесс фотосинтеза, осуществляемый наземными растениями, пресноводными водорослями и морским фитопланктоном (совокупность свободноплавающих растительных организмов, населяющих толщу воды).Фотосинтез представляет собой процесс образования растениями богатых энергией органических соединений, под влиянием солнечного света, в результате которого двуокись углерода (СО2) и вода превращаются в углеводы (например глюкозу), а в качестве побочного продукта выделяется кислород.

Биосфера в целом представляет собой единство живого вещества и минеральных элементов, составной частью которого является биотический круговорот. Биотический круговорот как основа биосферы осуществляется при участии всех организмов. Каждый вид живых организмов является звеном в биотическом круговороте. Любой организм использует в качестве средств существования тела или продукты распада других организмов. Основную роль в этом процессе играют микроорганизмы, которые минерализуют органические остатки животных и растений, превращая их в минеральные соли и простейшие органические соединения, которые снова используются зелёными растениями при синтезе нового органического вещества. Биотический круговорот вещества в целом характеризуется относительной стабильностью, для сохранения которой приход органического вещества за счёт фотосинтеза должен компенсироваться расходом потребления его животными и микроорганизмами. Эта работа оценивается величиною порядка 232.5*10⁹ тонн сухого органического вещества, а суммарная биомасса животных и микроорганизмов Земли (сухая масса) составляет 23*10⁹ тонн. Таким образом наземные организмы должны ежегодно разрушать и перерабатывать органического вещества, которая в 10раз превосходит их собственную массу.

Интенсивность биотического круговорота в разных природных условиях далеко не одинакова. Биотические циклы подвержены сильному антропогенному воздействию. Пример: увеличение выброса СО2 в атмосферу, внесение в почву азота.

Итак, биосфера - сложная самоуправляемая система с тонко отрегулированными за миллиарды лет эволюции механизмами, поддерживающими её в состоянии динамического равновесия. В принципе биосфера способна нейтрализовать возмущающее воздействие любого типа при том условии, что сила и продолжительность его не превышает конкретной пороговой величины.

Природными ресурсами - называются элементы природы, которые являются средствами существования человеческого общества и используются им в процессе хозяйственной деятельности.

К ним относятся: энергия Солнца и ветра, почвы (земельные ресурсы), растения, животные, минеральное сырьё, вода и др.

Природные ресурсы по характеру их использования подразделяются на:

1. исчерпаемые возобновимые

2. исчерпаемые невозобновимые

3. неисчерпаемые

К исчерпаемым возобновимым ресурсам относятся: растительность, животный мир и почва. Эти ресурсы постоянно обновляются в процессе их использования. Однако следует заметить, что для восстановления нарушенных почв требуется не один век.

Исчерпаемые невозобновимые ресурсы в процессе эксплуатации вырабатываются и истощаются. К ним относятся все полезные ископаемые, которые образовались в недрах земной коры. В настоящее время перед человечеством стоит задача рационального использования природных ресурсов вообще и полезных ископаемых в частности, поскольку технический прогресс, который сопровождается резким увеличением потребления металлов, минералов и других полезных ископаемых, будет систематически ускорять процесс их выработки.

Неисчерпаемыми - называются такие ресурсы, которые в течение ближайших сотен миллионов лет не могут быть выработаны при самом оптимальном их использовании. Это - тепловая и световая энергия Солнца, энергия ветра, энергия приливов и отливов.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями.

Экологические факторы среды делятся на две категории:

1) факторы неживой природы (абиотические);

2) факторы живой природы (биотические);

Абиотитческие	Биотические
Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление	Фитогенные: растительные организмы
Эдафогенные (эдафос - почва): механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость, плотность	Зоогенные: животные
Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона	Микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии
Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.	Антропогенные: деятельность человека

Абиотические факторы.

Абиотическая компонента наземной среды представляет совокупность климатических и почвенно – грунтовых факторов, воздействующих как друг на друга, так и на живые существа.

Температура, свет, Влажность атмосферного воздуха, Газовый состав атмосферы, осадки

Абиотические факторы водной среды.

На долю воды приходится 71% всей поверхности Земли. Водные условия образуют своеобразную среду обитания живых организмов, отличающуюся от наземной плотностью и вязкостью. Плотность воды в 800 раз, а вязкость в 55 раз больше, чем воздуха. Океан - главный приёмник и аккумулятор солнечной энергии, т.к. вода обладает высокой теплоёмкостью. Обладает физическими и химическими характеристиками.

Водная оболочка Земли носит название гидросферы и включает также пресные воды, сосредоточенные в пределах суши и внутреннего моря.

Важнейшими факторами явл-ся:

1) Подвижность, т. е постоянное перемещение водных масс в пространстве

2) Температурная стратификация, т. е изменение температуры воды по глубине водного объекта

3) Режим, связанный с периодическими изменениями температуры. Самыми низкими температурами воды считают –2 ⁰С, самыми высокими 35 – 37 ⁰С.

4) Прозрачность воды, определяющая световой режим под её поверхностью. От прозрачности и мутности зависит фотосинтез, а следовательно и накопление органического вещества, которое возможно лишь в пределах эвфотической зоны (эв – пере, фотос - свет), т. е. в том слое где процессы фотосинтеза преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависит от содержания в воде взвешенных веществ, в том числе от поступающих в водные объекты вместе с пром выбросами.

5) Солёность – содержание в не растворённых карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах преобладают карбонаты (до 80 %). Воды открытого океана содержат в среднем 35 г/л солей.

6) Количество растворённого кислорода и диоксида озота.

7) Конц ионов водорода, т е рН.

Дата добавления: 2014-01-04