Лекция № 4, 5

Тема: Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме. Функционирование наземных и водных экосистем, их устойчивость и развитие

1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме.

2. Концепция биогеоценоза.

3. Роль человека в круговороте веществ и потоке энергии.

4. Экологические пирамиды.

Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и положительными для себя последствиями и, в конечном счете, не может существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами - необходимое условие питания и размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды, а с другой стороны - это опасность ущерба и часто даже непосредственная угроза существования индивидуума. Всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, объединяют названием биотические факторы среды. Непосредственное живое окружение организма составляет его биоценотическую среду.

Представители каждого вида способны существовать лишь в таком живом окружении, гдё связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Иными словами, многообразные живые организмы встречаются на Земле не в любом сочетании, а образуют определенные сожительства, или сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами (от лат. биос - жизнь, ценоз – общий. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом.

Масштабы биоценотических группировок организмов очень различны, от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т. п. Термин «биоценоз» в современной экологической литература чаще употребляют применительно к населению территориальных участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности (обычно по границам растительных ассоциаций), например биоценоз ельника-кисличника, биоценоз суходольного луга, сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, пшеничного поля и т. д.

Сообщества часто имеют расплывчатые границы, иногда неуловимо переходя одно в другое. Тем не менее, они вполне объективно, реально существуют в природе. Та часть экологии, которая изучает закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них живых организмов, получила название синэкология или биоценология.

Тот участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом, т. е., иначе, биотоп - место обитания биоценоза (от лат. биос - жизнь, топос - место).

Структура любой системы - это закономерности в соотношении и связях ее частей. Структура биоценоза многопланова, и при изучении ее выделяют различные аспекты.

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношение их численности или массы, различают бедные и богатые видами биоценозы.

Пространственная структура биоценоза определяется, прежде всего, сложением его растительной части - фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений.

При совместном обитании растений, разных по высоте, фитоценоз часто приобретает четкое ярусное сложение: ассимилирующие надземные органы растений и подземные их части располагаются в несколько слоев, по-разному используя и изменяя среду. Ярусность особенно хорошо заметна в лесах умеренного пояса.

Разные типы биоценозов характеризуются определенным соотношением экологических групп организмов, которое выражает экологическую структуру сообщества. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, так как в них одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами.

Основу возникновения исуществования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп. Эти связи определяют основные условия жизни видов в сообществе, возможности добывания пищи и завоевания нового пространства.

По классификации В.Н. Беклимишева, прямые и косвенные межвидовые отношения по тому значению, которое они могут иметь для занятия видом в биоценозе определенной экологической ниши, подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форическне, фабрические. Трофические связи возникают, когда один вид питается другим - либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И стрекозы, ловящие на лету других насекомых, и жуки-навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы, собирающие нектар растений; вступают в прямую трофическую связь с видами, предоставляющими им пищу.

Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое, изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Эти связи крайне разнообразны. Они заключаются в создании одним видом среды для другого (например, внутренний паразитизм или норовый комменсализм), в формировании субстрата, на котором поселяются или, наоборот; избегают селиться представители других видов.

Форические связи - э то участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией, перенос других, более мелких животных - форезией (от лат. форас - наружу, вон). Перенос осуществляется обычно с помощью специальных и разнообразных приспособлении.

Фабрические связи - э то такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Так, птицы употребляют для

постройки гнезд ветви деревьев, шерсть млекопитающих, траву,

листья, пух и перья других видов птиц и т. п.

Биотические факторы. Среди огромного многообразия взаимосвязей живых существ можно выделить определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов самых разных систематических групп.

Отношения типа хищник - жертва, паразит - хозяин это прямые пищевые связи, которые для одного из партнеров имеют отрицательные, а для другого - положительные последствия. По существу, к этому типу экологических взаимодействий можно отнести все варианты пищевых связей. Хотя пасущуюся на лугу корову и дятла, добывающего личинок из-под коры дерева, обычно не называют хищниками, тот тип взаимоотношений, в которые они вступают с организмами, служащими им пищей, имеет много общего с отношениями хищника и его жертв. Пищевые взаимосвязи - основные в сообществах. Любой гетеротрофный организм может существовать лишь за счет других гетеротрофных или автотрофных организмов. Хищниками обычно называют животных, питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. для хищников характерно специально охотничье поведение. Если размеры жертв намного меньше размеров питающихся ими животных, то численность объектов питания высока и сами они легкодоступны - в этом случае деятельность плотоядного вида превращается в поиск и простой сбор добычи.

Паразитизм - такая форма связей между видами, при которой организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. По существу, типичный паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Паразиты обычно намного мельче своего хозяина.

Во взаимоотношениях хищник - жертва, паразит - хозяин наиболее ярко проявляется эволюционная и экологическая роль пищевых связей организмов. Хищничество, связанное с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей, ведет к выработке разнообразных экологических адаптаций, как у жертв, так и у их потребителей. При активном способе защиты от врагов естественный отбор способствует развитию у жертв органов чувств, быстроты реакции, скорости бега, инстинктов обманного поведения что сопровождается совершенствованием нервной системы и ведет к прогрессивной эволюции группы.

Комменсализм - это такая форма взаимоотношений между двумя видами, когда деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому (комменсалу). Иными словами, комменсализм - одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи. Комменсалами крупных акул являются сопровождающие их рыбы-прилипалы и т. д.

Мутуализм. В природе широко распространены взаимовыгодные отношения видов, для обозначения которых часто применяют термин мутуализм. Мутуалистические связи могут возникать на основе предшествующего паразитизма или комменсализма. Степень развития взаимовыгодного сожительства может быть самой различной - от временных, необязательных контактов до такого состояния, когда присутствие партнера становится обязательным условием жизни каждого из них. Такие неразделимые полезные связи двух видов получили название симбиоза.

Классический пример симбиотических отношений лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли.

Нейтрализм, аменсализм Нейтрализм - этотакая форма биотических отношений, при которой сожительство двух видов на одной территории не влечет для них ни положительных, ни отрицательных последствий. При нейтрализме виды не связаны друг с другом непосредственно, но зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, практически не контактируют друг с другом. Отношения типа нейтрализма особенно развиты в насыщенных видами сообществах, включающих разных по экологии сочленов.

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия чаще встречается у растений. Например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате сильного затенения ее кроной, тогда как для самого дерева их соседство может быть безразличным.

Конкуренция - эт о взаимоотношения, возникающие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, так как присутствие другого уменьшает возможности в овладении пищевыми ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию которыми располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми экологическими потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Это одно из наиболее общих экологических правил, которое получило название «закона конкурентного исключения» и было сформулировано

Г.Ф. Гаузе.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты, и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определённого объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена - консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В.Н. Сукачев (1942). Экосистема и 6ногеоценоз - близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то биогеоценоз понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова - фитоценозами. Наука о биогеоценозах - биогеоценология - выросла из геоботаники и направлена на изучение функционирования экосистем в конкретных условиях ландшафта в зависимости от свойств почвы, рельефа, характера окружения биогеоценоза в составляющих его первичных компонентов - горной породы, животных, растений, микроорганизмов.

Биогеоценология рассматривает поверхностьЗемли как сеть соседствующих биогеоценозов, связанных между собой через миграцию веществ, но, тем не менее, хотя и в разной степени, автономных и специфичных по своим круговоротам. Конкретные свойства участка, занятого биогеоценозом, придают ему своеобразие, выделяя из других, исходных по типу. Обе концепции экосистем и биогеоценозов - дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах в с разных точек зрения.

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном итоге вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть.

На самом деле путь каждой конкретной порции энергии, накопленной зелеными растениями, короток. Она может передаваться не более чем через 4-6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания.

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень: это всегда продуценты, создатели органической массы; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм к третьему; потребляющие других плотоядных соответственно к четвертому и т. д. Таким образом, различают консументов первого, второго и третьего порядков, занимающих разные уровни в цепях питания. Естественно, что основную роль при этом играет пищевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных трофических уровнях. Так, например, человек, в рацион которого входит как растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных, выступает в разных пищевых цепях в качестве консумента первого, второго и третьего порядков.

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования, как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых связях.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов или консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т. е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Немаловажную роль при этом играет скорость оборота генераций основных продуцентов и консументов.

В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников. Отношение годового прироста растительности к биомассе в наземных экосистемах сравнительно невелико. Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы выедания растительной массы, которые возможны в сообществе без подрыва его продуктивности. Относительная доля потребляемой животными первичной продукции в травянистых сообществах выше, чем в лесах. Копытные, грызуны, насекомые-фитофаги в степях используют до 70 % годового прироста растений, тогда как в лесах в среднем не более 10%. Однако возможные пределы отчуждения растительной массы животными в наземных сообществах не реализуются полностью и значительная часть ежегодной продукции поступает в опад.

В океанах, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью оборота генераций, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы. Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей очень мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического веществ а.

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно, она имеет перевернутый вид. На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает.

Все три правила пирамид - продукции, биомассы и чисел - выражают в конечном итоге энергетические накопления в экосистемах, и если первые два проявляются в сообществах с определённой трофической структурой, то последнее имеет универсальный характер.

Литература: 1, 2, 3, 4, 6, 9

Лекция №6

Тема: Учение о биосфере и биосферно-ноосферная концепция В.И. Вернадского.

1. Характерные особенности биосферы

2. Учение В.И. Вернадского о биосфере

3. Круговорот веществ в природе

Биосфера (с греч. «Bios» - жизнь, «sphaira» - шар, сфера) - сложная наружная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, с которой связана жизнедеятельность организмов. Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом из Австрии Э. Зюссом в 1875г. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности.

Биосфера - внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что, они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы: воздуха, воды, горных пород и органического вещества биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи

Учение В.И. Вернадского о биосфере это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

По представлениям В.И. Вернадского, биосфера включает семь различных, геологически связанных типов «живого вещества». Это биогенные (уголь, известняки, нефть и т.д.), косные (неживое, например магматические горные породы), биокосные (почва), радиоактивные, космические (метеориты и др.), рассеянные атомы.

Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический). Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Большой круговорот - это круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана, переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги поверхностного океана - конденсация водяного пара - выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его заключается в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращение органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь, на нашей планете обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Круговорот отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами.

Литература: 1, 2, 3, 4, 6, 9

Лекция №7

Тема: Эколого-экономическая стратегия по выходу из экологического кризиса

1. Римский клуб.

2. Стокгольмская конференция по устойчивому развитию.

3. Конференция ООН в Рио-де-Жанейро.

В 1968 г. был создан «Римский Клуб» - авторитетная международная неправительственная организация. Ее члены поставили своей целью построить прогнозы близкого будущего и представить мировому сообществу доводы о необходимости мер для предотвращения глобального эколого-экономического кризиса. Впервые на основе компьютерного системного анализа и теории многоуровневых иерархических систем они попытались создать математические модели глобального динамического единства экономических, технических, социальных и экологических систем.

В 1971 г. Дж. Форрестер в книге «Мировая динамика» привел результаты расчетов возможных вариантов мирового развития. По одному из сценариев выходило, что при сохранении в будущем тенденций развития, характерных для 1960-х годов, в результате резкого истощения природных ресурсов, загрязнения и других изменений окружающей среды начнется вымирание людей, которое за 20-30 лет приведет к снижению численности населения Земли до 1,5-2 млрд. чел. Довольно скоро стало ясно, что прогноз Форрестера недостаточно надежен (численности 6,5 млрд. человечество достигнет гораздо раньше, в 2006 г., а не в 2030 г., истощение же ресурсов отодвигается на более поздние сроки). Однако многие выявленные тенденции и примененные приемы анализа сохранили свое значение.

Экологический кризис способствовал существенному пересмотру традиционных ценностей, отразил глубокую озабоченность мирового сообщества состоянием окружающей среды и перспективами развития цивилизации. Эта ситуация совпала с подготовкой и проведением первой Всемирной конференции по окружающей среде в Стокгольме в 1972 г. В ней участвовали представители 113 государств. Генеральный секретарь Конференции Морис Стронг впервые сформулировал понятие экоразвития как экологически ориентированного социально-экономического развития, при котором рост благосостояния людей не сопровождается ухудшением среды обитания и деградацией при родных систем.

Стокгольмская декларация предложила разным странам пути реализации идеи экологически ориентированного прогресса. Прежде чем могли быть сформулированы практические принципы экоразвития, приложимые к решению конкретных региональных и национальных задач, понадобилась большая работа сообщества ученых и специалистов разных стран. Исследования и разработка программ велись по нескольким направлениям.

Цели перехода к устойчивому развитию – сохранение биосферы и выживания человечества – определяют его основные принципы, которые в обобщенном виде сводятся к следующим. Во-первых, это принцип сохранения биосферы и связанный с ним биоцентризм. Во-вторых, это принцип коэволюции общества и природы, то есть их совместного развития. В-третьих, это принцип равных возможностей в удовлетворении своих жизненно важных потребностей (в том числе в экологических условиях и природных ресурсах) для нынешних и будущих поколений. В-четвертых, это принцип справедливости в широком смысле слова, который нередко в документах ООН считается главным принципом устойчивого развития. Справедливость до недавнего времени мыслилась как соответствие между действиями людей и их общественным признанием. Вышеупомянутый принцип равенства возможностей развития нынешних и будущих поколений требует его распространения и на пока несуществующие поколения. В-пятых, это принцип приоритета нравственно справедливого разума и интеллектуально-духовных потребностей и ценностей над материально-вещественными, являющийся специфически ноосферным принципом.

Стратегия устойчивого развития складывается из следующих принципов:

•каждый человек имеет право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой в благоприятной для него окружающей среде;

•социально-экономическое развитие должно быть направлено на улучшение качества жизни людей;

•развитие должно реализоваться так, чтобы в равной мере обеспечить возможность удовлетворения основных жизненных потребностей нынешних и будущих поколений при сохранении окружающей природной среды;

•сохранение окружающей природной среды должно составлять неотъемлемую часть процесса развития и не должно рассматриваться в отрыве от него; в ближайшие десятилетия увеличение антропогенного пресса на биосферу должно быть прекращено, а со второй половины XXI века уменьшено до приемлемых для биосферы величин;

•недопустимо в процессе развития превышение пределов жизнеподдерживающей способности экосистем планеты;

•выживание цивилизации и ее дальнейшее сбалансированное развитие должно базироваться на приоритетах биологической стабилизации окружающей среды по сравнению с технологическими средствами;

•экологическая безопасность и стабильность должны стать более приоритетными критериями прогресса, чем экономический рост и экономическая эффективность;

•цивилизации следует переходить на принципы устойчивого освоения природных ресурсов: уменьшение использования невозобновляемых ресурсов, неистощительное использование возобновляемых ресурсов, расширение отходов, освоение космоса, разработка для этих целей высших технологий;

•уменьшить и устранить нежизнеспособные в экономическом и опасные в экологическом планах модели производства и потребления, экологически обоснованно разместить производительные силы;

•усилить взаимосвязи экономики и экологии, сформировать единую экономическую систему развития, обеспечивающую экологобезопасное хозяйствование;

•реализовать надлежащую демографическую стратегию, приводящую численность населения и его деятельность в соответствии с фундаментальными законами природы и возможностями обеспечения устойчивости биосферы;

•ввести в глобальном масштабе принцип «тот, кто загрязняет окружающую среду, тот и платит»;

•искоренить нищету, имущественную несправедливость и неравенство уровней жизни людей, как в различных странах, так и внутри каждой страны;

•использовать разнообразие форм собственности и многоукладности, механизма рыночных отношений, процессов демократизации и общественно-политических движений в становлении гражданского общества, обеспечить безопасное развитие личности, сообществ людей и групп населения;

•устранить все формы насилия над человеком и природой, прежде всего войны, террор, экоцид, т.к. мир, развитие и охрана природы взаимозависимы и неразделимы;

•сохранить все формы не только био -, но и социоразнообразия, имея ввиду коренное население, малые народы, этносы и т.д., их культуру, традиции, окружающую природную среду;

•развивать дальнейшее международное сотрудничество в целях сохранения, защиты и восстановление целостности экосистемы Земли, оздоровление нарушенных экосистем и экологически неблагополучных регионов, направить усилия на принятие государствами эффективных законов, защищающих природную среду и соответствующих международных соглашений по переходу на модель устойчивого развития;

•обеспечить свободный доступ к экологической информации, создать для этого необходимые базы данных, глобальные и национальные коммуникации;

•сформировать новые принципы управления, в том числе государственного, в области природы и природопользования, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

•экологизировать сознание и мировоззрение человека, радикально переориентировать системы воспитания, образования, морали, культуры, искусства, науки и техники на новые цивилизационные цели, выдвигая интеллектуально-духовные ценности на приоритетное место по отношению к материально-вещественным.

Литература: 7, 12, 13

Лекция №8

Тема: Природные ресурсы

1. Классификации природных ресурсов.

2. Минеральные ресурсы.

3. Топливно-энергетические ресурсы.

Классификация природных ресурсов – система соподчиненных понятий и существенных признаков (физических, химических, энергетических и др.), характеризующих их свойства и область использования человеком. В связи с интенсивной хозяйственной деятельностью человека он может создавать ресурсы искусственным путем (наработка ядерного горючего, синтез радиоактивных элементов для различных целей народного хозяйства, синтез органических веществ и др.). Поэтому в составе классификационных признаков могут выделяться ресурсы созданные самой природой (естественные, природные) и искусственные (созданные самим человеком).

Минеральные ресурсы – это совокупность геологических запасов минерального сырья в недрах района, страны, группы стран, континента, мира в целом, подсчитанных применительно к существующим кондициям на полезные ископаемые, с учетом научно-технического прогресса (увеличение глубины разработки, повышение эффективности обогащения, извлечения из руд, снижения уровня кондиций по содержаниям извлекаемых компонентов и т.д.).

Классификация минеральных ресурсов – это разделение минеральных месторождений на классы, группы, серии, типы и т.д. на основе каких-то признаков. Классификационные признаки выбираются в соответствии с целевым назначением не только для практического использования минеральных месторождений, но и для целей геологических (генетические группы, типы; морфологические типы; месторождения по принадлежности к геологическим структурам, температурам образования, возрасту и т.д.).

Классификация природных ресурсов по происхождению. Природные ресурсы (тела или явления природы) возникают в природных средах (водах, атмосфере, растительном или почвенном покрове и т.д.) и в пространстве образуют определенные сочетания, меняющиеся в границах природно-территориальных комплексов. На этом основании они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

Классификация по видам хозяйственного использования. Основной критерий подразделения ресурсов в этой классификации - отнесение их к различным секторам материального производства. По этому признаку природные ресурсы делятся на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.

Топливно-энергетические ресурсы - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ.

К топливно-энергетическим ресурсам относятся:

- различные виды топлива: каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова;

- энергия падающей воды рек, морских приливов, ветра;

- солнечная и атомная энергия.

Добычей и использованием различных видов топливно-энергетических ресурсов занимается энергетика.

Топливно-энергетический комплекс играет важнейшую роль в мировой экономике, т. к. без его продукции невозможно функционирование всех без исключения отраслей. В состав ТЭК входят газовая, нефтяная и угольная промышленность, энергетика.

Мировой спрос на первичные энергетические ресурсы (ПЭР) в 1995—2015 гг. будет расти медленнее, чем в 80-е годы (без учета бывшего СССР), и эта тенденция сохранится в последующие десятилетия XXI в. Одновременно будет повышаться эффективность их использования, особенно в промышленно развитых странах.

Как считают специалисты, в период 1995—2015 гг. общее потребление всех видов ПЭР в мире может возрасти примерно в 1,6—1,7 раза и составит около 17 млрд. т условного топлива. При этом в структуре потребления доминирующее положение сохранится за топливно-энергетическими ресурсами органического происхождения (более 94%). Доля энергии АЭС, ГЭС и других не превысит 6%.

В общем объеме производства и потребления ПЭР лидирующую роль сохранит нефть, на втором месте останется уголь и на третьем — газ. Тем не менее, в структуре потребления доля нефти упадет с 39,4 до 35% при росте доли газа с 23,7 до 28%. Несколько снизится доля угля – с 31,7 до 31,2%. Небольшое увеличение доли неорганических энергоресурсов будет происходить на фоне сокращения удельного веса атомной энергии – с 2,3% в 1995 г. до 2% к 2015 г.

Литература: 2, 5, 8

Лекция №9

Тема: Глобальные экологические проблемы. Проблема разрастания парникового эффекта

1. Причины, способствующие проблеме разрастания парникового эффекта.

2. Газ, отвечающий за тепловой баланс планеты.

3. Источники образования парниковых газов.

4. Принятие Киотского протокола.

Для последних 20 лет характерны климатические аномалии. Среднегодовые усредненные температуры воздуха у поверхности земли были наивысшими за последние 130 лет. Во многих местах отмечены сильные региональные аномалии в виде засух или, наоборот, необычайно обильных осадков, наводнений.

Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. Не исключено, что это наибольшая скорость глобальных изменений за прошедший миллион лет. За 100 лет уровень Мирового океана увеличился на 10…15 мм. Частично это объясняется его тепловым расширением, частично - таянием ледников.

Большинство ученых считает, что указанные аномалии вызваны изменением химического состава атмосферного воздуха с ростом концентрации углекислого газа.

Суть парникового эффекта заключается в том, что парниковые газы хорошо пропускают солнечное излучение, доходящее до поверхности Земли и нагревающее ее, и заметно поглощают отраженное тепловое (длинноволновое) излучение нагретой поверхности и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощенного теплового излучения возвращается атмосферой к поверхности Земли.

В 1956 году во время первого Международного геофизического года на основе многочисленных измерений, проведенных вдали от городов и промышленных центров, было установлено, что концентрация углекислого газа по объему равна 0,028 %. Проверка состава атмосферного воздуха в 1985 году показала, что содержание углекислого газа в нем возросла до 0,034 %.

В настоящее время в атмосферу выбрасывается более 25 млрд. тонн углекислого газа, при этом 45 % дало сжигание угля, 40 % - нефти и 15 %- газа

Согласно расчетам, при таких темпах годовое потепление для суши будет около 1 ккал/см² в год. Исходя из этого, к 2025 году вероятное повышение средней глобальной температуры составит 2,5 ⁰С, а к 2050 году составит 3…4 ⁰С. При этом рост температуры будет несколько выше для Северного полушария Земли.

К парниковым газам относятся: метан, окислы азота, диоксид углерода, озон, фреоны и др. Увеличение концентрации углекислого газа вдвое считается критической, после чего наступят глобальные изменения в климате.

В 1997 году был принят Киотский протокол об изменении климата. Его принятие было направлено на стабилизацию выбросов парниковых газов.

Контроль за выбросами парниковых газов прямо касается энергетики, экспорта технологий и сырья, развития сельского и лесного хозяйства. Кроме того, углекислый газ и метан (газы, влияющие на климат) не загрязняющие вещества, и их выброс нельзя нормировать по стандартным схемам регулирования загрязнений.

Поэтому главная особенность договора, подписанного в 1997 году в Киото, - это «юридически обязывающие количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой по ограничению и снижению поступления парниковых газов в атмосферу». То есть предлагается вести борьбу против изменения климата при помощи экономических рычагов.

Литература: 2, 5, 7, 8, 12

Лекция №10

Тема: Проблема разрушения озонового слоя Земли

1. Назначение озонового слоя Земли.

2. Причины, способствующие разрушению озонового слоя.

3. Принятие Монреальского протокола.

4. Меры, принятые РК для выполнения Монреальского протокола.

Озоновый слой защищает все живое от воздействия радиации. В течение последнего десятилетия ученые и мировая общественность обеспокоены судьбой озонового слоя. В атмосфере озон встречается у земной поверхности и на высотах до 80 км, однако максимальная его концентрация наблюдается в озоносфере, которая располагается в средних широтах на высоте 20…24 км, в тропиках - на высоте 24…27 км, а в высоких широтах опускается до высот 13…15 км.

На протяжении многих лет в озоновом слое наблюдаются локальные уменьшения содержания озона – озоновые дыры. Под озоновой дырой понимают пространство в озоносфере, характеризующиеся значительным понижением концентрации озона (до 50 %) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Время от времени эти громадные по площади дыры возникают над разными территориями и висят над ними от нескольких дней до недели, частота их появления увеличивается.

Причиной разрушения озонового слоя является попадание в него хлора и оксидов азота, которые содержатся в основном в промышленных выбросах и выбросах автомобилей. В этих процессах наиболее значимо первое вещество.

Впервые озоновые дыры были обнаружены над Антарктидой. ОРВ применяются в производстве многих видов продукции и при эксплуатации холодильников, кондиционеров.

В сентябре 1987 года был принят Монреальский протокол по защите от разрушения озонового слоя. К 1996 году промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреонов, а также разрушителей озона и тетрахлоруглеродов, развивающиеся страны сделают это к 2010 году.

Следующим этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. С 1987-1997 годы с момента подписания Монреальского протокола производство и потребление веществ наиболее опасных для озонового слоя сократилось более чем в два раза, остановлен рост создания в атмосфере озоноразрушающих веществ.

Литература: 2, 5, 7, 8, 12

Лекция №11

Тема: Проблема загрязнения СОЗ

1. Загрязнение СОЗ.

2. Стокгольмская конвенция о СОЗ.

3. Меры, принятые РК для выполнения Стокгольмской конвенции о СОЗ.

В мае 2004 года вступила в силу Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях. Целью конвенции является защита здоровья человека от воздействия 12 самых опасных химических веществ.

По предварительным данным в Казахстане накоплено более 1500 тонн устаревших непригодных к использованию пестицидов, среди которых есть вещества из списка Конвенции. Стойкие органические загрязнители очень токсичны. Они обладают высокой устойчивостью к разложению в природных средах в течение нескольких лет и даже десятилетий.

Эти соединения путешествуют по всему миру, перемещаясь с водой и по воздуху. СОЗ могут вызвать значительные негативные последствия для здоровья человека. Разрушая системы внутренней регуляции организма – гормональную и эндокринную, рак.

Конвенция должна помочь в поисках более безопасных средств борьбы с малярией, где ДДТ играет важную роль в борьбе с переносчиками. Страны доноры приняли обязательство выделить сотни миллионов долларов на замену СОЗ менее опасными препаратами.

Осознание мировым сообществом угроз, исходящих от стойких органических загрязнителей, привело к тому, что во многих странах были приняты соответствующие стратегии и введены специальные правовые и регуляторные инструменты для управления увеличивающимся количеством этих веществ. Однако, поскольку СОЗ обладают устойчивостью к разрушению и способностью пересекать границы государств, страны начали искать возможность двустороннего и многостороннего регионального сотрудничества.

СОЗ, регулируемые Стокгольмской конвенцией:

I. Пестициды:

1. Альдрин - используется для обработки почв при борьбе с термитами, саранчой и другими вредителями;

2. Дильдрин - применяется как средство от термитов и вредителей, обитающих в текстильных изделиях, а также как средство борьбы с насекомыми-переносчиками болезней и насекомыми, обитающими в почвах сельскохозяйственных угодий;

3. Хлордан - используется для борьбы с термитами, а также в качестве инсектицида широкого спектра действия для обработки различных сельскохозяйственных культур;

4. Гептахлор - применяется как средство борьбы с почвенными насекомыми и термитами; он также широко используется для борьбы с вредителями хлопка, саранчой и другими вредителями, а также с малярийными комарами;

5. ДДТ - самый известный из СОЗ-пестицидов; широко применялся во время второй мировой войны для защиты военнослужащих и гражданского населения от малярии, тифа и других заболеваний, распространяемых насекомыми; продолжает использоваться в некоторых странах против переносчиков малярии;

6. Эндрин - этим инсектицидом опрыскиваются листья таких культур, как хлопок и зерновые; используется также как средство от мышей, полевок и других грызунов;

7. Гексахлорбензол (ГХБ) - уничтожает грибки, наносящие вред продовольственным культурам. Также образуется в качестве побочного продукта в процессе производства некоторых химикатов и в тех же процессах, которые являются источников диоксинов и фуранов;

8. Мирекс - используется в качестве средства от муравьев вида соленопсис и других видов муравьев и термитов; применяется также в качестве замедлителя горения в пластмассовых, резиновых и электрических изделиях;

9. Токсафен - известен также под названием "камфехлор", применяется для обработки хлопка, зерновых культур, фруктов, орехов и овощей; используется в качестве средства против различных видов клещей у домашних животных.

II. Промышленные химические вещества:

Полихлорированные дифенилы (ПХД) - используются в промышленности в качестве жидкостей для теплообмена, в электрических трансформаторах и конденсаторах, в качестве добавок к краскам, не содержащей углерода копировальной бумаге, в качестве добавок к уплотнительным материалам и пластмассам.

III. Побочные продукты:

1. Диоксины - образуются непреднамеренно в результате неполного сгорания, а также во время производства некоторых пестицидов и других химикатов. К выбросу диоксинов в атмосферу могут приводить некоторые виды переработки металла и целлюлозно-бумажных отходов. Диоксины содержатся в выбросах автотранспортных средств, табачном дыме и дыме, образующемся при сжигании дерева и угля; 2. Фураны - образуются непреднамеренно в результате тех же процессов, которые приводят к выбросу диоксинов. Они также обнаружены в технических смесях ПХД.

Литература: 2, 5, 7, 8, 12

Лекция №12

Дата добавления: 2014-01-07