Реферат Экология как наука 4
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Гипероглавление:
Шпаргалка по экологии
1. Экология как наука
2. Современное понимание экологии как науки об экосистемах и биосфере
3. Проблемы, связанные с антропогенным воздействием на биосферу
4. Экологический кризис
5. Биосфера и человек
6. Происхождение и строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика
7. Природные ландшафты
8. Биосфера. Структура и границы биосферы
9. Функциональная целостность биосферы
10. Почва как компонент биосферы
11. Человек как биологический вид. Его экологическая ниша
12. Понятие «экосистема». Структура экосистемы
13. Основные формы межвидовых связей в экосистемах
14. Составные компоненты экосистем, основные факторы, обеспечивающие их существование
15. Развитие экосистем: сукцессия
16. Популяция как биологическая система
17. Конкуренция
18. Трофические уровни
19. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов
20. Значение фото и хемосинтеза
21. Пищевые цели «выедания» (пастбищные) и пищевые цепи «разложения» (детритные)
22. Взаимоотношения организма и среды
23. Глобальные экологические проблемы
24. Экология и здоровье человека
25. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу
27. Энергетика биосферы и природный лимит хозяйственной деятельности человека
28. Пищевые ресурсы человечества
29. Агроэкосистемы, их основные особенности
30. Особенности охраны чистоты атмосферного воздуха, водных ресурсов, почвы, растительного и животного мира
31. Глобальные проблемы окружающей среды
32. «Зеленая революция» и ее последствия
33. Значение и экологическая роль применения удобрений и пестицидов
34. Формы и масштабы сельскохозяйственного загрязнения биосферы
35. Нехимические методы борьбы с видами, распространение и рост численности которых нежелательны для человека
36. Воздействие промышленности и транспорта на окружающую среду
37. Загрязнение биосферы токсическими и радиоактивными веществами
39. Опасность ядерных катастроф
40. Урбанизация и ее влияние на биосферу
41. Город как новая среда обитания человека и животных
42. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы
43. Пути решения проблем урбанизации
44. Охрана природы и рекультивация земель на территориях, интенсивно освоенных хозяйственной деятельностью
45. Отдых людей и охрана природы
46. Изменения видового и популяционного состава фауны и флоры, вызванные деятельностью человека
47. Красные книги.
48. Интродукция
49. Начала основ экономики природопользования
50. Основы экономики природопользования
51. Экозащитные технологии и техника
52. Основы экологического права
53. Биосферные заповедники и другие охраняемые территории: основные принципы выделения, организации и использования
54. Специфическая ресурсная значимость охраняемых территорий
55. Заповедное дело России
56. Состояние природной среды и здоровья населения России
57. Прогноз влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу
58. Методы контроля за качеством окружающей среды
59. Экономика и правовые основы природопользования
60. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с размещением производства
61. Эколого-экономическая сбалансированность регионов как государственная задача
62. Экономическое стимулирование природоохранной деятельности
63. Правовые аспекты охраны природы
64. Международные соглашения об охране биосферы
65. Инженерная защита окружающей среды
66. Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация
67. Проблемы и методы очистки промышленных стоков и выбросов
68. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
69. Экологическое сознание и общество человека
70. Экологические катастрофы и кризисы
71. Экологический мониторинг
72. Экология и космос
История экологического знания насчитывает много веков. Уже первобытным людям необходимо было иметь определенные знания о растениях и животных, их образе жизни, взаимоотношениях друг с другом и с окружающей средой. В рамках общего развития естественных наук происходило и накопление знаний, ныне принадлежащих к области экологической науки. Как самостоятельная обособившаяся дисциплина экология выделилась в XIX в.
Термин экология (от греч. экое - дом, логос - учение) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель.
В 1866 г. в работе «Всеобщая морфология организмов» он писал, что это «... сумма знаний, относящихся к экономике природы: изучению всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт». Такое определение относит экологию к биологическим наукам. В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла, в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.
Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друге другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Все возрастающее воздействие человека на окружающую среду потребовало вновь расширить границы экологического знания. Во второй половине XX в. научно-технический прогресс повлек за собой ряд проблем, получивших статус глобальных, таким образом, в поле зрения экологии явственно обозначились вопросы сравнительного анализа природных и техногенных систем и поиска путей их гармоничного сосуществования и развития.
Соответственно дифференцировалась и усложнялась структура экологической науки. Сейчас ее можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.
Таким образом, мы можем дать определение экологии как науки об общих законах функционирования экосистем различного порядка, совокупности научных и практических вопросов взаимоотношений человека и природы.
Вначале экология, оставаясь в рамках биологической науки, имела непосредственную связь с ботаникой и зоологией, затем росли и крепли связи с такими дисциплинами, как география, почвоведение и климатология.
В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла. в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.
Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Дальнейшее развитие экологии связано с возрастающим вовлечением в круг рассматриваемых вопросов проблем взаимодействия общества и природы.
В настоящее время структуру экологии можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.
Биоэкология, в свою очередь, делится на: аутэкологию - экологию особей и видов; синэкологию - экологию популяций и сообществ, экологию биоценозов; эволюционную экологию.
Геоэкология рассматривает биосферные оболочки Земли. Сюда включается экология географических сред соответственно.
Экология человека представляет комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как живого организма и социального элемента с окружающей средой и обществом. Сюда включаются такие дисциплины, как социальная экология, медицинская экология и т.п.
Прикладная экология обеспечивает теоретический фундамент тем областям человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с живой природой. Она исследует техногенные и антропогенные воздействия на природные системы, устанавливает для них нормативные и лимитирующие величины, являясь теоретической базой охраны природы. К этой области относятся сельскохозяйственная экология, инженерная экология, экология природно-технических геосистем, экологическое образование и менеджмент.
Глобальные процессы образования и движения живого в биосфере обусловлены круговоротом огромных масс вещества и колоссальных потоков энергии. Процессы, происходящие с участием живого вещества, превосходят чисто геологические по
интенсивности и скорости. Человечество же создает дополнительный - антропогенный - канал.
Адаптация человека в окружающей среде шла по двум направлениям:
1) человек приспосабливался к новым природным условиям, менял свой способ хозяйства и, следовательно, вырабатывал новый стереотип поведения;
2) человек приспосабливал природу под себя, создавая вторичные, антропогенные геобиоценозы согласно отработанному стереотипу поведения. Причем в естественных условиях оба процесса переплетались.
Многие характеристики развития человеческого общества имеют интересную особенность - графически их можно представить в виде кривой, близкой к экспоненте. Примерно 200 лет назад человечество вступило в индустриальную фазу развития. Произошла сначала промышленная, а затем в XX в. и научно-техническая революция. Все это позволило человечеству скачкообразно увеличить свою численность, произошло явление, называемое демографическим взрывом. Масштабы воздействия человека на биосферу стали сравнимы с масштабами естественных процессов, человечество стало мощной силой, преобразующей лик планеты. В результате чего стали заметны определенные сдвиги в биосферных процессах.
В процессе совместной эволюции общества и природы, предсказывал Вернадский, биосфера должна будет преобразоваться в новое состояние - ноосферу - сферу разумной жизни. Опыт всех предшествующих поколений и настоящего времени показывает, что человечество, к сожалению, движется не к созданию гармоничной с природой ноосферы, а по пути деструкции биосферы и замены ее инженерно-техническими сооружениями (техносферой). В результате преобразования человеком естественных местообитаний, а также и прямого уничтожения исчезают многие виды живых организмов, снижается биоразнообразие, являющееся основой устойчивости экосистем. Нерациональное ведение сельского хозяйства приводит к истощению почв и распространению процессов опустынивания, нарушению водных режимов территорий. Возможно, самым грозным проявлением воздействия человека на биосферу является загрязнение окружающей среды. Влияние загрязнений может проявляться различно, но это всегда разрушающее воздействие, приводящее к стрессу, деградации, а в конечном счете и к гибели экосистемы.
С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком им дано название экологического кризиса. Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:
1) постепенное изменение климата планеты вследствие изменения баланса газов в атмосфере;
2) общее и местное (над полюсами, отдельными участками суши) разрушение биосферного озонового экрана;
3) разрыв естественных экологических связей между океаном и водами суши в результате строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;
4) загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ в результате химических и фотохимических реакций;
5) загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы;
6) опустынивание планеты;
7) деградация почвенного слоя, уменьшение площади плодородных земель, пригодных для сельского хозяйства;
8) радиоактивное загрязнение отдельных территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;
9) накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически неразлагающихся пластмасс;
10) сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;
11) загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало изученной жизни в литосфере;
12) массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение видов живого вещества;
13) ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего в урбанизированных территориях;
14) общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;
15) изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей, массовое размножение отдельных видов организмов;
16) нарушение иерархии экосистем, увеличение системного однообразия на планете.
Структурно биосфера представляет собой совокупность функционально связанных и иерархически соподчиненных единиц - экосистем. В связи с этим одно из наиболее катастрофичных последствий деятельности человека связано с разрушением структуры
экосистем и, следовательно, с разрушением структуры биосферы в целом как системной целостности. Очевидно, что система с нарушенной структурой уже не может выполнять своих прежних функций, поэтому, как правило, разрушение внутренней структуры экосистемы ведет к ее исчезновению с поверхности Земли. Установлено, что если разрушение затрагивает три и более уровней иерархии экосистем, то начинается сначала замедленный, а потом все более ускоряющийся процесс опустынивания - искажаются процессы образования почв, меняется химия среды, исчезают многие виды организмов.
Разрушение экосистем сопровождается исчезновением видов. Проблема исчезновения видов состоит не просто в том, что их невозможно восстановить, но и в том, что их место займут другие. Вопрос в том, какие. Не случайно существуют организмы разного размера, неодинаковой суточной активности и т.п. Полностью безлесая Земля, населенная мелкими животными, будет совсем иной, чем сейчас. Изменятся круговороты всех веществ, газовый состав атмосферы, качество и количество воды в реках, другие условия жизни. Они могут оказаться совершенно не пригодными для существования человека. Он исчезнет как биологический вид. Таким образом, существуют определенные закономерности замены экосистем в биосфере и видов в экосистеме. Их можно сформулировать следующим образом:
1) «свято место пусто не бывает»;
2) крупные организмы исчезают раньше, их сменяют мелкие;
3) более эволюционно высокоорганизованные виды вытесняются низкоорганизованными, быстрее размножающимися существами;
4) всегда побеждают те, кто быстрее и легче изменяется, в том числе генетически.
Закон системного сепаратизма утверждает, что разнокачественные составляющие всегда структурно относительно независимы. Разрушение структуры экосистемы вследствие деятельности человека сопровождается стиранием функциональных границ между экосистемами, что ведет к их нарушению.
Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды: любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Если раньше было достаточно сохранения лишь особо «важных» территорий, то теперь необходимо ставить вопрос о том, чтобы преобразуемые пространства занимали лишь сравнительно небольшие площади.
Взрывы сверхновых сопровождаются возникновением в межзвездной среде ударных волн, которые приводят к повышению давления и плотности вещества. При этом могут возникать сгущения, способные в дальнейшем сжиматься уже за счет самогравитации.
Так и происходило зарождение нашей системы, в центральной области которой по мере роста давления и температуры сформировался гигантский газовый сгусток - Протосолнце. Одновременно со сжатием протосолнечного облака под влиянием центробежных сил его периферийные участки стягивались к экваториальной плоскости вращения облака,
превращаясь таким образом в плоский диск - протопланетное облако, из которого произошли планеты Солнечной системы.
В настоящее время планета Земля имеет ряд оболочек:
1) атмосферу - это наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством;
2) гидросферу - это водная оболочка Земли;
3) земную кору - это наиболее неоднородная твердая оболочка Земли, сложенная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород. Выделяются два основных типа земной коры - континентальный и океанический. Между ними находится промежуточный тип, который называют субконтинентальным;
4) литосферу - это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин примерно 200 км.
Живое вещество биосферы в общем занимает ничтожное пространство в масштабе всего земного шара.
Масса биосферы составляет примерно 0, 05% массы Земли, объем - 0, 4%. Но именно эта незначительная по размерам оболочка планеты есть область зарождения, развития и сохранения на протяжении миллиардов лет жизни в одной из точек Вселенной.
Все оболочки Земли находятся в тесной взаимосвязи через круговороты вещества и потоки энергии.
Выделяют два круговорота вещества:
1) большой (геологический);
2) малый (биотический).
Большой круговорот измеряется масштабами геологического времени и длится сотни тысяч или миллионы лет.
Он заключается в том, что происходит постоянное превращение материковой коры в океаническую и наоборот.
На фоне этого глобального круговорота вещества в биосфере непрерывно происходят малые биотические круговороты. Этот круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы снова в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла.
Ландшафт (от нем. land «земля», schaft суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость). Каждая наземная экосистема приурочена к конкретному ландшафту. В широком понимании ландшафт представляет собой природный территориальный комплекс, а в узком - конкретную территорию, однородную по своему происхождению, истории развития и неделимую по зональным и незональным признакам, обладающую единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, единообразным сочетанием гидротермических условий почв, биоценозов и, следовательно, однохарактерным набором простых геокомплексов (фаций и урочищ). В таком понимании географический ландшафт - одна из категорий физико-географического деления, рассматриваемая как основная единица и основной объект ландшафтного исследования.
Классификацию ландшафтов можно провести на различных основаниях. Но наиболее употребительна классификация, основанная на генезисе ландшафта.
Ландшафт абиогенный - ландшафт, сформировавшийся без существенного влияния живого вещества.
К абиогенному ландшафту условно относят ландшафты центральной части Антарктиды, Гренландского ледяного щита, наиболее высоких вершин Гималаев, лавовые озера и др.
Ландшафт антропогенный - ландшафт, свойства которого обусловлены деятельностью человека. По соотношению целенаправленных и непреднамеренных изменений различают преднамеренно измененные и непреднамеренно измененные ландшафты. Э. Гадач предложил за первыми сохранить название «антропогенных», а вторые именовать «антропическими». Различают также культурный ландшафт (сознательно измененный хозяйственной деятельностью человека) и акультурный, возникающий в результате нерациональной деятельности или неблагоприятных воздействий соседних ландшафтов.
Ландшафт техногенный, антропоэкосистема - разновидность ландшафта, где человек выступает центральным элементом, определяющим функционирование и структуру ландшафта.
Ландшафт природный - ландшафт, формирующийся или сформировавшийся под влиянием только природных факторов, не испытавший влияния деятельности человека.
Научное направление, изучающее ландшафты путем анализа экологических отношений между растительностью и средой, структуру и функционирование природных комплексов на топологическом уровне, взаимодействие составных частей природного комплекса и воздействие общества на природную составляющую ландшафтов путем анализа балансов вещества и энергии, называется ландшафтной экологией.
Биосфера (от греч. bbs - «жизнь», spbaira - «шар») - одна из оболочек (сфер) Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества. Термин введен Э. Зюссом в 1875 г., в результате работ В.И. Вернадского этот термин стал обозначать всю ту наружную область планеты Земля, в которой не только существует жизнь, но которая в той или иной степени видоизменена или сформирована жизнью. Биосфера включает в себя тропосферу, гидросферу, литосферу.
Область современного обитания живых организмов охватывает в среднем 1217 км - несколько меньше на суше, больше в океане. Сфера случайного попадания организмов и биогенных элементов колеблется до 4050 км. Считается, что нижняя граница биосферы в среднем лежит на глубине 3 км от поверхности суши и на 0,5 км ниже дна океана, хотя в буровых скважинах живые микроорганизмы обнаружены на глубине 4 км, а микробиологические остатки - до 7 км. В «черных курильщиках» - выходах термальных вод на дне океана на глубинах в 3 км при давлении около 300 атм (34 107 Па) обнаружены живые организмы при температуре 250 С (с повышением давления при t > 100 С вода не кипит). Растения поднимаются в горы до высоты около 5 км. Дальше царствует вечный холод, но жизнь здесь теплится - обитают некоторые паукообразные и микроорганизмы. Верхняя граница биосферы находится на высоте 2025 км на уровне озонового слоя, защищающего все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Выше случайно залетают только споры бактерий и грибов.
Биосфера не только сфера жизни. Это видно из состава вещества биосферы, состоящего из глубоко разнородных геологически не случайных частей:
1) вещества, образуемые процессами, в которых живое вещество не участвует, - косное вещество, твердое, жидкое и газообразное;
2) биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Организмы в их образовании играют ведущую роль;
3) вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Это вещество в такой форме является одной из самых мощных сил, меняющей всю энергию биосферы;
4) вещество космического происхождения, атомы.
С точки зрения иерархии уровней организации живой материи и системного подхода биосфера - совокупность всех экосистем (биогеоценозов). Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой, возникшей одновременно с появлением жизни на Земле (около 4 млрд лет назад) в виде примитивных протобиоценозов в первичном Мировом океане.
Система связей в биосфере чрезвычайно сложна и пока что расшифрована лишь в общих чертах. В целом биосфера очень похожа на единый гигантский суперорганизм, в котором автоматически поддерживается гомеостаз - динамическое постоянство физико-химических и биологических свойств внутренней среды и стойкость основных функций. С точки зрения кибернетики в каждом биоценозе, т.е. совокупности организмов, которые населяют определенный участок суши или водоема, есть управляющая и управляемая подсистемы. Роль управляющей подсистемы выполняют консументы. Они не разрешают растениям слишком разрастаться, поедая «лишнюю» биомассу. За травоядными «следят» хищники, предотвращая их чрезмерное размножение и уничтожение растительности. Управляющей подсистемой для этих хищников являются хищники второго рода и паразиты, которыми «руководят» сверхпаразиты, и т.д.
Кроме энергетических, пищевых и химических связей, огромную роль в биосфере играют информационные связи. Живые существа Земли освоили все виды информации -
зрительную, звуковую, химическую, электромагнитную. Информационные сигналы содержат важные сведения в закодированной форме. Они расшифровываются и учитываются живыми организмами. Эти процессы в них осуществляются путем общего энергоинформационного обмена. Живые системы могут также обрабатывать, накапливать и использовать информацию в отдельности от энергии. Российский биолог О. Пресман определяет биосферу как систему, в которой вещественно-энергетические взаимодействия подчинены взаимодействиям информационным.
Примером информационных связей в биосфере может быть явление снижения интенсивности размножения животных в случае чрезмерной плотности популяции. Не всегда это обусловлено недостатком корма или загрязнением среды вредными отходами жизнедеятельности. Результаты опытов свидетельствуют, что уменьшение потомства у млекопитающих или снижение яйценоскости у птиц происходит вследствие «перенаселения» территории.
Структурно биосфера представляет собой совокупность функционально связанных и иерархически соподчиненных единиц - экосистем. Такой взгляд на биосферу вытекает из принципа системности - основного принципа современного научного знания. Именно потому что отдельные составляющие - экосистемы - функциональны, а не хаотично структурны, возникает системная целостность. В связи с этим одно из наиболее катастрофичных последствий деятельности человека связано с разрушением структуры экосистем и, следовательно, с разрушением структуры биосферы в целом.
Биокосное вещество - создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Организмы в их образовании играют ведущую роль. Эти биокосные организованные массы являются сложными динамическими равновесными системами, в которых резко проявляется геохимическая энергия живого вещества - биогеохимическая энергия.
В состав почвы входят четыре основных структурных компонента:
1) минеральная основа (обычно 5060% общего состава почвы);
2) органическое вещество (до 10%);
3) воздух (1525%);
4) вода (2530%).
Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.
Свыше 50% минерального состава почвы занимает кремнезем SiO от 1 до 25% приходится на глинозем А1, 0з, от 1 до 10% - на оксиды железа FeO, от 0, 1 до 5% - на 2- 3- оксиды магния, калия, фосфора, кальция. Минеральные элементы, образующие вещество почвенного скелета, различны по размерам: от валунов и камней до песчаных крупинок - частиц диаметром 0,022 мм, ила - частиц диаметром 0, 002 - 0, 02 мм и мельчайших частиц глины размером менее 0,002 мм в диаметре. Их соотношение определяет механическую структуру почвы. Органическое вещество почвы образуется при
разложении мертвых организмов, их частей и экскрементов. Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения - аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный материал, называется гумусом.
Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Порозность возрастает от глин к суглинкам и пескам. Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Обычно в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов несколько меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе.
Почвенная влага делится на свободную, капиллярную и пленочную.
Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов.
В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в различных почвах равна (кг/га): бактерий - 1000 - 7000, микроскопических грибов - 1001000, водорослей 100300, членистоногих - 1000, червей - 350 - 1000.
Современная наука видит в человеке прежде всего биосоциальное существо, прошедшее в своем становлении длительный путь эволюции и выработавшее сложную социальную организацию.
Выйдя из животного царства, человек и поныне остается одним из его членов. Царство Животные, подцарство Многоклеточные, раздел Двустороннесимметричные, тип Хордовые, подтип Позвоночные, группа Челюстноротые, класс Млекопитающие, отряд Приматы, подотряд Обезьяны, секция Узконосые, надсемейство Высшие узконосые (гоминоиды), семейство Гоминиды, род Человек, вид Человек разумный - таково его положение в системе органического мира.
Современный человек произошел от обезьяноподобного предка - дриопитека, представителя ветви гоминид, отделившихся примерно 2025 млн лет назад от высших узконосых обезьян. Причиной отхода предков человека от генеральной линии эволюции, предопределившего невиданный скачок в совершенствовании его физической организации и расширении возможностей функционирования, стали изменения условий существования, произошедшие вследствие развития естественных природных процессов. Общее похолодание, вызвавшее сокращение ареалов лесов - естественных экологических ниш, населяемых предками человека, поставило его перед необходимостью приспособиться к новым, крайне неблагоприятным обстоятельствам жизни. Это дало возможность более гибко реагировать на текущие изменения во внешней среде и тем самым успешнее адаптироваться к ним.
Постепенно, по мере освоения человеком умений, создания и использования орудий, создания им развитой материальной культуры и, что самое главное, развития интеллекта, он фактически перешел от пассивного приспособления к условиям существования к активному и сознательному их преобразованию.
В экосистеме человек занимает место на высших трофических уровнях. Расселение его можно считать повсеместным.
В настоящее время жизнь человечества протекает в совокупности взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой (природно-технических геосистем (ПТГС)). Структура ПТГС включает подсистему природных объектов (геологические тела, почва, растительный покров, водные источники, воздух, животные, составляющую природную основу ПТГС) и подсистему искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства, например бульдозеры, и т.п.).
Экосистема - это совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость.
Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня и т.д. Более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем.
Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства. Наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют эмерджентностью.
Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.
Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов.
Они и составляют биотическую структуру экосистем.
Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания.
Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называется экологическими факторами.
По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.
Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком.
Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и др.
В основе форм взаимодействия популяций лежат трофические связи. Межвидовые отношения реализуются в виде взаимодействия конкретных видов в структуре отдельных биоценозов и выражаются:
1) в антибиозе - крайнем выражении конкурентных отношений. Вид полностью препятствует возможности поселения особей других видов в определенной зоне влияния;
2) нейтрализме - виды, взаимодействуя друг с другом, не оказывают друг на друга заметного биологического воздействия. Такой тип отношений встречается в отношениях между видами смежных трофических уровней;
3) симбиозе - тесными функциональными взаимовыгодными отношениями (мутуализм - выгода для обоих видов, комменсализм - выгода только для одного вида).
В результате взаимоотношений растений и животных и у тех и у других формировались адаптации. Это образование твердой коры, различного рода шипов, колючек, развитие химической формы защиты у живых организмов, что способствовало ограничению выедания растительности. Удобрение почвы экскрементами животных способствует развитию богатой растительности. Важные биологические функции осуществляются на основе прямых трофических связей в пищевых цепях, вызывая ускорение биологического круговорота биомассы, способствуя распространению растений.
Во взаимоотношениях хищник - жертва большую роль играет поведение во время охоты: простое собирательство, широкий поиск, подстерегание, преследование, умерщвление жертв ядом. Животные, выступающие в качестве жертв, выработали приспособления - морфологические (шипы, колючки и т.п.), поведенческие (убегание, затаивание) или физиологические (продукция ядовитых, отпугивающих веществ), а также используют
покровительственную окраску. Хищники могут воздействовать на половую структуру, изымая из популяций жертв преимущественно самцов.
Форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида в течение определенного времени, называется отношениями хозяин - паразит. Для паразита организм хозяина - территория его обитания, которая защищена не только от факторов абиотического характера, но и укрывает его от различного рода врагов. Различают постоянных и временных паразитов. Для фиксации в организме жертвы используются зацепки, крючья, присоски. Обоюдные адаптации приводят к сокращению фатальных случаев среди жертв. Жизненно важно для паразита надежное попадание в организм хозяина. Явление паразитизма на планете наиболее богато представлено среди микроорганизмов и примитивных многоклеточных.
Правомерно вычленить в любой экосистеме взаимообусловленные совокупности биотических и абиотических компонентов, а также факторы среды (такие как солнечная радиация, влажность и температура, атмосферное давление, антропогенные факторы и др.).
Биоту, входящую в состав биогеоценоза, или элементарной экосистемы, принято называть биоценозом (от греч. bios «жизнь», koinos «сообщество»), а пространство, им занятое, - биотопом. Совокупности природных факторов, в свою очередь, определяют и лимитируют развитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и природными факторами составляют экологические условия жизнеобитания.
Основой формирования и функционирования биогеоценозов, а следовательно, и экосистем являются продуценты - растения и микроорганизмы, способные производить из неорганического вещества органическое, используя энергию света или химические реакции.
Продуценты, использующие для продуцирования органического вещества солнечную энергию, называются автотрофами (от греч. avtos «сам», trof «питаться»), а использующие химическую энергию - хемотрофами.
В отличие от продуцентов, образующих первичную продукцию экосистем, организмы, использующие эту продукцию, получили название гетеротрофов (от греч. geteros - «разный»). Они используют для формирования своих органов готовое органическое вещество других организмов и продукты их жизнедеятельности.
Гетеротрофностью обладают консументы (от лат. копsymo - «потреблять») - потребители живого органического вещества, к которым относятся фитофаги и зоофаги.
Фитофаги - травоядные (от греч. fitos - «растение», fagos - «пожиратель») или растительноядные.
Зоофаги - хищники, поедающие фитофагов и более мелких хищников.
Симбиотрофы (от греч. simbios - «сожительство») - микроорганизмы и грибы, живущие на корнях растений и вокруг них и получающие часть продуктов фотосинтеза в виде выделяемых корнями органических веществ.
Паразиты - консументы, начиная от вирусов и бактерий (микропаразитов) и заканчивая крупными растениями-паразитами или насекомыми. Паразиты - организмы, обитающие внутри или на поверхности животных или растений, которые питаются за счет организма хозяина, но не съедают его до гибели, а пользуются длительное время.
В естественных экосистемах обеспечивается состояние динамического постоянства баланса: растения<>фитофагиохищники<>паразиты. Тем не менее колебания численности могут быть значительны.
Сапрофаги - животные, поедающие трупы и экскременты.
Процесс, при котором сообщества видов растений и животных замещаются с течением времени другими, обычно более сложными сообществами, называется экологической сукцессией, или просто сукцессией. Экологическая сукцессия обычно продолжается до тех пор, пока сообщество не станет стабильным и самообеспечивающимся. Конечное сообщество, занявшее нарушенный участок, называется зрелым сообществом, а экосистема в целом - климаксовой. На планете выделяют несколько крупных наземных климаксовых экосистем, которые называют биомами: тундра, хвойные леса (тайга), леса умеренного пояса, степи, пустыни, саванны, дождевые тропические леса.
Экологи выделяют два вида экологических сукцессии: первичные и вторичные. Первичная сукцессия - это последовательное развитие сообществ на участках, лишенных почв.
Более распространенным типом сукцессии является вторичная сукцессия, т.е. последовательное развитие сообществ в ареале, в котором естественная растительность была устранена или сильно нарушена, но почва не была уничтожена.
Существует два крайних типа видовых стратегий – r-стратегия и К-стратегия. Это два различных решения одной задачи - задачи длительного выживания вида.
Виды с r-стратегией быстрее заселяют нарушенные местообитания, характерные для ранних стадий сукцессии, такие как обнаженная горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки, чем виды с К-стратегией, так как они легче распространяются и быстрее размножаются.
Виды с К-стратегией более конкурентоспособны, и в конце концов они вытесняют r-виды, которые тем временем перемещаются в другие нарушенные местообитания.
Сукцессия любого масштаба заканчивается формированием зрелого сообщества, и в экосистеме все популяции приходят в состояние динамического равновесия.
В ходе сукцессии постепенно нарастает видовое разнообразие.
С энергетических позиций сукцессия - это такое неустойчивое состояние сообщества, которое характеризуется несоответствием двух показателей: валовой продуктивности и энергетических затрат всей системы на поддержание жизнедеятельности - дыхания.
Изымая избыток чистой продукции из сообществ, находящихся в начале развития сукцессии, мы задерживаем ее, но не подрываем основу существования сообщества.
Вмешательство же в стабильные, климаксовые системы неминуемо вызывает нарушение сложившегося равновесия. Пока нарушение не превышает самовосстановительной способности системы, вторичные сукцессии могут вернуть ее к исходному состоянию - этим пользуются, например, при планировании рубок леса.
Популяция - совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство в течение большого числа поколений и связанных между собой различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое существование в данной природной среде. Одно из фундаментальных свойств популяции - единство морфобиологического типа составляющих ее особей. Масштабы территориальной группировки вида и степень ее репродуктивной изоляции от других аналогичных группировок определяют величину такого единства.
Способность к воспроизводству путем свободного обмена генетической информацией (панмиксия) - важнейшее свойство популяции.
В фитоценологии принят термин «ценопопуляции», подчеркивающий место и роль населения определенного вида в функционировании фитоценоза. Популяции растений составлены прикрепленными формами. В качестве структурных элементов ценопопуляции выступают особи семенного и вегетативного происхождения, клоны, часть особи - побег, лист, парциальный куст. На основе пространственной и функциональной структуры популяций, численности и плотности населения, рождаемости и смертности, возрастной структуры складывается ход динамики популяций, определяющий изменения фитоценоза в целом. Типы пространственного распределения особей в популяциях:
1) равномерный - равное удаление каждой особи от всех соседних (в природе встречается редко);
2) случайный (диффузный) - встречается чаще;
3) мозаичный (агрегированный) - характерен для высших животных.
Участок обитания играет биологическую роль в жизни животных. Они хорошо исследуют территорию обитания, перемещаются по своим тропам, выбирают места укрытия, формируют запасы корма. Обеспеченность кормом, количество убежищ, мест, пригодных для создания гнезд, нор, - все эти факторы определяют приуроченность участка к определенному месту.
Существование животных, птиц, рыб в составе группы имеет биологические преимущества: уменьшение затрат на добычу корма, своевременное обнаружение хищника, организация обороны от его нападения, возможность обучения молодых особей
группы. В стадах, стаях существуют индивидуальная дистанция, которую соблюдают особи по отношению друг к другу, и синхронизация действий при движении (перелетах] популяции. Важным фактором поддержания целостности стада как функциональной популяционной системы является поддержание информационных контактов. Информация передается звуками, запахами, через следы, тропы, норы, гнезда, фекалии, электрическими разрядами (некоторые рыбы), механическими колебаниями воды (беспозвоночные).
Часто происходит сближение внутрипопуляционных группировок - перекрывание территорий.
Конкуренция - взаимодействие организмов, проявляющееся во взаимном угнетении друг друга из-за потребности в одном и том же ресурсе - потребляемом компоненте среды. Конкуренция - биотический фактор - возникает в результате нехватки ресурса или его ограниченной доступности. Таким ресурсом может быть объект питания для животных, элементы минерального питания для растений (соединения фосфора, азота, калия и др.), пространство для устройства гнезда, норы, количество света и влаги и т.д.
Конкуренция бывает:
1) межвидовой - распространяется практически на все виды организмов. Формы проявления - от жестокой борьбы до почти мирного сосуществования. Выигрывает в борьбе вид, который в данных экологических условиях имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим видом. Например, в результате конкуренции двух сходных видов растений, произрастающих в одной среде, победу одерживает тот вид, который раньше достигнет яруса, имеющего лучшую освещенность. Итог межвидовой конкуренции - вытеснение одного из двух видов из сообщества или расхождение этих видов по различным экологическим нишам. Межвидовая конкуренция играет важную роль в формировании облика природного сообщества;
2) внутривидовая - борьба за территорию, участок обитания, охрана индивидуального охотничьего участка (территориальность). У растений территорию занимает вид - часть популяции, у животных - особь. Борьба особи за территорию может осуществляться простым пением, угрожающими позами. Об интенсивности внутривидовой конкуренции можно судить по тому, как снижается скорость роста популяции - падает рождаемость и растет смертность - при увеличении ее плотности. Территориальность является способом не допустить слишком высокой плотности особей своего вида и сохранить кормовую базу для себя и потомства.
Согласно математической модели, развитой и подтвержденной экспериментально русским ученым Г.Ф. Гаузе, сформулирован принцип конкурентного исключения (теорема Гаузе), который гласит: «Два вида, конкурирующие за один ресурс, не могут существовать в гомогенной среде, и исход конкуренции определяется соотношением интенсивности самоограничения каждой из популяций и их взаимоотношений». Принцип в последнее время оспаривается.
Сосуществование конкурирующих видов (несоблюдение закона Гаузе) происходит по следующим причинам:
1) популяции разных видов ограничены разными ресурсами;
2) хищник преимущественно выедает более сильного конкурента;
3) конкурентное преимущество видов изменяется в зависимости от непостоянства внешних условий;
4) популяции разных видов разделены в пространстве и времени.
Устойчивые биогеохимические циклы вещества и энергии в биосфере нашей планеты формируются вследствие биологического разнообразия потребляемого организмами набора веществ и выделяемых в природную среду продуктов жизнедеятельности. Базу биологического круговорота веществ составляют трофические уровни, которые представлены конкретными видами живых организмов, делящимися на три основные группы: продуценты, консументы и редуценты. Трофический уровень составляют популяции организмов, выполняющих в экосистеме одинаковые трофические функции и имеющих различный видовой состав (от греч. trophe - «питание»).
Первый трофический уровень - уровень первичной продукции - образуют автотрофы. Это организмы, которые синтезируют органические вещества (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты) из неорганических соединений, используя энергию Солнца. Первичная продукция - это биомасса растительных тканей. Первичные продуценты - растения, фотоавтотрофные бактерии и хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы). Хемотрофы - микроорганизмы, синтезирующие органическое вещество за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, имеющихся в воде и почве.
Второй трофический уровень представляют консументы (гетеротрофы):
1) первого порядка - фитофаги - используют в качестве пищи растения;
2) второго порядка - питаются животной пищей.
Консументы - животные, бактерии, грибы, паразитические и насекомоядные растения - накапливают в тканях своего тела энергию, которая используется в пищу консументами высших порядков. Эта энергия составляет вторичную продукцию экосистемы.
На третьем трофическом уровне - редуценты. Это организмы, разлагающие до минеральных веществ, диоксида углерода и воды отходы жизнедеятельности и отмершие организмы. Консументы также участвуют в минерализации органических веществ.
Все организмы используют в пищу биомассу предыдущих трофических уровней, теряя энергию с потерями на дыхание, обогрев тела, на различные формы деятельности, на выделение экскрементов.
Между видами разных трофических уровней существуют взаимоотношения, образующие систему трофических цепей (цепей питания). Использование ресурсов на каждом трофическом уровне зависит от видового разнообразия экосистемы.
Видовое разнообразие может снижаться в зонах загрязнения, вызывая упрощение трофической структуры.
Сегодня фиксируются нарушения структуры биоценозов вследствие загрязнения окружающей природной среды. Токсиканты передаются по цепям питания и способствуют гибели животных, птиц, гидробионтов, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком.
Скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями) называют первичной продукцией.
Первичная продукция - продукция автотрофных организмов. Автотрофы занимают первый трофический уровень.
Перевод слова с греческого: avto - «сам», trophe - «питание», т.е. самопитающиеся. Биосферная функция автотрофных организмов - вовлечение неживой природы в состав тканей организмов, в биологический круговорот.
95% всех живых организмов в биосфере составляет масса автотрофовпродуцентов. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши.
Автотрофные организмы (первичные продуценты) синтезируют органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Распределение автотрофных организмов географически неравномерно и зависит от количества тепла и влаги. Максимум запасов фитомассы приходится на область тропиков, где первичная продуктивность достигает 650 т/га. Запасы фитомассы в полярных и пустынных областях составляют 1 - 2 т/га. Годовая продукция наземной растительности составляет 180 - 200 млрд т.
Фитомасса Мирового океана, состоящая из водорослей и фитопланктона, невелика, так как быстро вовлекается в цепи питания. Максимум фитомассы достигается в умеренном поясе. Приток питательных веществ с континентов обеспечивает насыщенные жизнью зоны океанов вблизи берегов. Годовая продукция фитомассы океана составляет около 50100 млрд т.
Продуценты по характеру источника энергии для синтеза делятся на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.
Фотоавтотрофы используют для синтеза энергию солнечного излучения (длина волны 380710 нм) и диоксид углерода, воду, азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания. Фотоавтотрофы - это зеленые растения. Автотрофыфотосинтетики играют большую роль в высвобождении молекулярного кислорода. Выработка кислорода в наземных экосистемах осуществляется только растениями. В водной среде к фотосинтезу способны цианобактерий, но они не выделяют кислород.
Хемоавтотрофы используют энергию химических связей в процессах синтеза органического вещества. Кхемоавтотрофам относятся прокариоты: бактерии, архебактерий и отчасти синезеленые водоросли. В процессе окисления минеральных
веществ аммиак окисляется до нитритов, затем до нитратов, закисное железо - до окисного, сероводород - до сульфатов.
Некоторые живые организмы, сочетающие свойства автотрофности с использованием в пищу готовых органических веществ, называют миксотрофами. Типичный представитель миксотрофов - омела.
Реакция синтеза органических веществ с помощью световой энергии называется фотосинтезом. В ходе фотосинтеза усваивается порядка 200 млрд т СО2 и выделяется около 145 млрд т свободного кислорода. Поток солнечной энергии, используемой для фотосинтеза, может быть прямым либо отраженным от других предметов, сквозь них прошедшим. Зеленым листом поглощается в среднем 75% падающей на него лучистой энергии, но на фотосинтез используется только небольшая ее часть. На уровень фотосинтеза влияют внешние факторы - температура, свет, диоксид углерода и кислород. Оптимальными температурными условиями являются тепловые условия, при которых фотосинтез достигает 90% своей максимальной величины. Повышение концентрации СО2 в атмосфере ведет к усилению фотосинтеза (до определенного предела). Недостаток воды может быть ограничителем процесса фотосинтеза.
Диоксид углерода и вода - основные исходные вещества, которые используются для фотосинтеза, осуществляемого пигментной системой - хлорофиллом (в некоторых случаях его аналогами). Хлорофилл придает листьям растений зеленую окраску. Процесс фотосинтеза выражается через уравнение: солнечная энергия
6СО2 + 12Н2ОС6 Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.
Продукты реакции фотосинтеза - вода, кислород и углеводы, молекулы которых обладают богатой энергией.
Кислород возвращается в атмосферу через мелкие поры в листьях растений - устьица, а углеводы становятся со временем пищей для консументов. В результате фотосинтеза накапливается первичная продукция - биомасса растений.
Современный газовый состав атмосферы образовался в результате процесса фотосинтеза. Благодаря процессу фотосинтеза замыкается круговорот углерода в биосфере. В результате деятельности фотасинтезирующих организмов появился кислород, играющий важнейшую роль в жизни большинства живых организмов. Кислород под действием ультрафиолетовых лучей превращается в озон.
Озоновый слой планеты является экраном, отражающим губительные ультрафиолетовые солнечные лучи.
Процессы фотосинтеза протекают и у прокариот - бактерий, архебактерий, цианобактерий, использующих для этой функции пигмент бактериохлорин и не выделяющих в окружающую среду кислород.
Среди прокариот распространены также различные формы хемосинтеза. Микроорганизмы, в ходе своей жизнедеятельности осуществляющие процесс синтеза органических веществ из углекислого газа за счет энергии окисления аммиака,
сероводорода и других веществ, называются хемотрофами. Хемотрофы являются начальным этапом круговорота веществ в экосистемах районов геотермальных источников.
Пищевые цепи - трофические цепи - включают ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего.
Всех первичных консументов независимо от размеров и места обитания можно считать растительноядными животными на пастбище. От растений через таких животных, называемых пасущимися, идет поток энергии. Этот поток обозначается пастбищной пищевой цепью.
В пастбищных пищевых цепях наблюдается явление «выедания» в результате повышения плотности популяций. Несмотря на большое количество растительноядных животных, масса наземных растений очень велика.
Между членами трофической цепи складываются сложные отношения, которые прошли длительный путь совместной эволюции. При возрастании плотности популяции включаются регулирующие механизмы, которые закономерно сменяют друг друга. В результате этого растения выработали средства защиты от потребителей - защитные покровы, химические вещества, делающие их несъедобными для консументов. В ответ на повышение плотности жертв возрастает их потребление каждой особью хищника (до определенных пределов).
При высокой плотности популяции влияют на ее динамику различные инфекционные заболевания. Так работает защита пастбищных цепей от выедания. Связь типа регуляции с положением вида в трофической цепи проявляется только в среднем и только в наземных экосистемах. Напротив, основные продуценты водной среды - микроскопические планктонные водоросли - могут сильно выедаться зоопланктоном.
Организмы, использующие в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалии, растительный опад и т.п.), называются редуцентами. Поток энергии от мертвого органического вещества - детрита - до полного использования и рассеивания в виде тепла при дыхании, называется детритной пищевой цепью. Животные участвуют на первых стадиях разложения - они измельчают ткани пищевых объектов, разлагая в процессе пищеварения молекулы белков, углеводов. Основная часть процесса деструкции идет в почве. В категорию редуцентов входят многие виды бактерий, грибов и актиномицетов и простейших, завершающих минерализацию органического вещества. Энергия в цепях разложения частично аккумулируется в составе тканей организмов-редуцентов, тела которых после гибели также попадают в цикл редукции. При определенных условиях (недостатке кислорода, повышенной кислотности, высокой влажности, мерзлоте) редукция в почве замедляется и происходит накопление не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества, превращающегося со временем в торф, нефть и уголь.
Окружающая среда служит источником необходимых веществ для процессов обмена в организме.
Комплекс факторов естественной среды обитания воздействует на живой организм. Поэтому любой организм адаптируется к факторам среды.
Важнейшие экологические факторы, действующие на жизнедеятельность организмов, следующие.
Температура. Влияет на скорость обменных процессов. Существуют верхний и нижний температурный пороги жизни. Эти пороги неодинаковы для разных видов живых организмов. Ряд видов бактерий обитают в горячих источниках с температурой воды 70 "С, растения степей, саванн и пустынь выдерживают нагревание до 5060 "С, растения влажных тропических лесов, водоросли теплых морей погибают при температуре чуть выше 0 °С, морозоустойчивые формы растений выдерживают полное зимнее промерзание.
Вода и минеральные соли. Вода составляет основную массу организмов растений и животных (5080%, у ряда видов до 95%). Водный обмен организма со средой складывается из двух процессов:
1) поступления воды в организм - в виде питья из источников, в виде росы, тумана, дождя, с пищей;
2) отдачи ее во внешнюю среду - с мочой, экскрементами, путем испарения.
Осадки определяют режим водоемов, почвенной влаги и влажности воздуха. Необходимое условие нормальных функций организма - определенный набор солей, входящих в ткани и играющих важную роль в обменных механизмах клеток.
Многие растения (суккуленты и склерофиты) приспособились к жизни в условиях постоянного и регулярного дефицита влаги, на засоленных почвах (растения-галофиты). Пустынные животные адаптируются к водному голоданию. Изменение содержания солей в пище вызывает у млекопитающих-фитофагов также ряд адаптивных реакций.
Кислород. Кислород необходим абсолютному большинству живых организмов, в том числе высшим растениям и животным, для получения энергии в результате аэробного окисления органических веществ. У растений дыхание осуществляется всеми органами и тканями.
Организмы, обитающие в водной среде, используют специальные органы дыхания (жабры) либо извлекают его всей поверхностью тела. В транспорте кислорода принимают участие дыхательные пигменты (гемоглобин) крови.
У обитателей воздушной среды увеличена дыхательная поверхность и активизирована вентиляция легких. У видов, обитающих в высокогорных районах, повышено содержание гемоглобина и эритроцитов. У ныряющих животных запасы кислорода накапливаются в крови и мышцах.
Свет. Большинству видов растений и животных свойственны суточная периодичность проявления активности, сезонный характер репродукции.
Человечество вносит косвенные изменения в состав и условия существования природных сообществ всеми формами своей деятельности, приобретающей глобальный характер.
Производство и применение фреонов (хлорфторуглеводородов) привело к истощению озонового слоя, особенно в районах полюсов. Функция озонового слоя - защитного экрана на пути ультрафиолетового излучения, губительного для живых организмов, ослабевает.
Существенно изменяется состав атмосферного воздуха планеты благодаря увеличению выбросов диоксида углерода и аэрозолей, что ведет к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли - созданию «парникового эффекта». В результате потепления климата прогнозируются таяние ледников, подъем вод Мирового океана, затопление большой площади материков. Дальнейшие последствия этого процесса трудно предсказать.
Ежегодно на материки обрушиваются стихийные бедствия: наводнения, землетрясения, ураганы и смерчи, сильнейшие засухи, стремительные увеличения популяций вредителей, уничтожающих сельскохозяйственные и лесные угодья.
Огромный вред наносят окружающей природной среде ТЭЦ, ГЭС, АЭС, ТЭС. Строительство этих объектов коренным образом меняет ландшафт, плотины перегораживают пути миграции поднимающихся на нерест рыб, образуя искусственные водохранилища, выбросы продуктов сгорания загрязняют атмосферный воздух, отходы отработанного ядерного топлива пополняют объекты их временного захоронения.
Добыча полезных ископаемых ведет к истощению разведанных ресурсов, образованию техногенного ландшафта, состоящего из безжизненных отвалов пустых пород, покрывающих плодородные почвы.
Нормальное функционирование природных экосистем невозможно без лесных сообществ, которые катастрофически уничтожаются. Этот процесс сопровождается утратой видового разнообразия. Процесс синантропизации животных и птиц сопровождается бурным ростом популяций этих видов. Растет количество видов интродуцентов, вытесняющих естественных обитателей экосистем.
Загрязнение вод Мирового океана стоками также является экологической проблемой, состоящей в аккумуляции токсичных веществ в организмах гидробионтов. Загрязнение водных объектов в результате разлива нефти и нефтепродуктов приводит к массовой гибели животных и птиц. Особая опасность заключается в проникновении в подземные воды пестицидов, гербицидов, солей тяжелых металлов, радиоактивных загрязнений.
Экологической проблемой глобального характера являются общее ухудшение состояния здоровья населения планеты: высокая смертность, патологические изменения у новорожденных детей, распространение инфекций.
Согласно формулировке, принятой Всемирной организацией здравоохранения, здоровье человека - объективное состояние и субъективное чувство полного физического, психологического (психического) и социального комфорта.
Масштабы современного антропогенного воздействия человеческого общества на компоненты биосферы велики и имеют последствия, которые уже ощутимы для поколений людей, живущих в начале третьего тысячелетия.
Здоровье человека зависит от качества атмосферного воздуха, питьевой воды, пищевых продуктов, комфортности проживания и эмоционального состояния общества.
Все эти условия находятся в прямой зависимости от состояния окружающей природной среды. Вдыхание загрязненного воздуха, потребление некачественной питьевой воды и загрязненных пестицидами, солями тяжелых металлов, а также модифицированных продуктов питания оказывают губительное влияние на организм человека, вызывая различные заболевания и отравления.
Общее состояние населения планеты характеризуется:
1) старением населения. Численность населения многих европейских стран с учетом возрастного состава находится в таком состоянии, что через 1525 лет людей пенсионного возраста будет гораздо больше, чем работоспособных людей, которым предстоит «кормить» данную категорию общества. Это произойдет вследствие низкой рождаемости, которая отмечается в последние десятилетия XX в. Общая численность населения планеты растет благодаря высокой рождаемости в азиатских странах, Китае;
2) увеличением городского населения, а следовательно, проживанием людей в искусственно созданных экосистемах (факторы городской среды);
3) увеличением смертности населения в результате различных хронических болезней органов дыхания, инфекционных заболеваний, болезней органов кровообращения, злокачественных новообразований, наследственных заболеваний;
4) массовой гибелью людей в природных катастрофах - наводнениях, землетрясениях, цунами, засухах;
5) гибелью людей в военных конфликтах, в результате террористических актов, при транспортных и промышленных авариях и т.п.
Укрепление здоровья населения в глобальном масштабе невозможно без создания национальных программ охраны здоровья, имеющих серьезную поддержку на государственном и местном уровнях, без тесного сотрудничества в области эпидемиологического контроля окружающей природной среды. Современная медицина обладает большими возможностями профилактики различных заболеваний, их диагностики и лечения. Сделать эти возможности доступными для каждого человека является трудной задачей в некоторых странах по экономическим причинам.
Виды антропогенных воздействий на природу:
1) хищническое использование биологических ресурсов планеты, сопровождающееся истреблением представителей флоры и фауны;
2) различного рода загрязнения компонентов биосферы в результате выбросов в атмосферный воздух, сброса токсичных веществ, стоков, загрязнение почвы при добыче полезных ископаемых, в результате сельскохозяйственной деятельности, биологическое засорение почв.
В результате эксплуатации биологических ресурсов человеком истреблены сотни видов крупных млекопитающих, птиц. Неумеренная охота и борьба с вредителями нарушили механизмы воспроизводства популяций и явились причинами исчезновения с лица земли многих видов.
Истребление лесов происходило ради получения древесины. Утрачены многие формы растительности.
Рост промышленных предприятий, развитие всех видов транспорта, урбанизация влияют на процессы круговорота веществ в биосфере.
Наблюдается изменение исходного естественного газового состава атмосферы - уменьшение кислорода и существенное увеличение СО2. Результат процесса возрастания содержания СО2 в атмосфере - «парниковый эффект». Промышленные предприятия выбрасывают в воздух миллионы тонн пыли, токсичных газов, золы. Все виды транспорта загрязняют вредными выбросами атмосферный воздух, водные объекты и почвы. В результате сельскохозяйственной деятельности человека происходит загрязнение почв и грунтовых вод гербицидами, ядохимикатами, минеральными удобрениями. При использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза (происходит повышение численности вредителей), происходит накопление токсинов в пищевых продуктах, потребляемых человеком.
Добыча полезных ископаемых сопровождается нарушением ландшафтов, загрязнением буровыми растворами, образованием отвалов пустых пород, скрывающих под собой плодородные слои почв. Рост промышленности и урбанизация стали причинами загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов промышленными и бытовыми стоками. Особую опасность для водных биоценозов представляют токсины, нефтепродукты, ПАВ, соли тяжелых металлов. Обилие органических веществ ведет к эвтрификации водоемов и гибели ценных видов рыб, ухудшению питьевых качеств воды. В результате снижения уровня биологической самоочистки вод часть загрязнений из пресноводных объектов попадает в моря и океаны. Ежегодно в воды Мирового океана попадает, до 10 млн т нефти и нефтепродуктов, нарушая условия существования планктона и других гидробионтов.
Природные ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества.
По природным группам природные ресурсы делятся на минеральные, растительные, животного мира, климатические, ресурсы энергии природных процессов.
Солнечная энергия, энергия приливов, текущей воды и тепло земных недр являются неисчерпаемыми ресурсами, так как использование их человеком не приводит к видимому истощению как сегодня, так и в будущем.
Исчерпаемые ресурсы подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым природным ресурсам относятся чистый воздух, пресная вода, плодородие почв, растения и животные.
Полезные ископаемые, добываемые человеком, являются невозобновимыми природными ресурсами.
Сроки потребления их несоизмеримы со сроками самовосстановления (каменный уголь, нефть, природный газ и т.д.).
Можно разделить природные ресурсы:
1) на заменимые. Например, использование в качестве источника энергии вместо полезных ископаемых энергии ветра и Солнца;
2) незаменимые - пресная вода, атмосферный воздух и др.;
3) реальные - те природные ископаемые, которые используются сегодня;
4) потенциальные - ресурсы, которые на данном уровне развития производительных сил нельзя освоить, но их запасы уже определены человеком.
Чтобы избежать тяжелых экологических последствий нерационального природопользования, необходимо разумно сочетать экологические интересы общества с экономическими. Направления рационального использования и охраны природных ресурсов построены на следующих правилах:
1) темпы потребления возобновимых ресурсов не должны превышать темпов их самовосстановления;
2) темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превышать темпов их замены возобновимыми ресурсами;
3) предельная интенсивность поступления в природную среду загрязняющих веществ с выбросами, сточными водами и отходами не должна превышать темпов их переработки и обезвреживания в природных, водных и наземных экосистемах.
Охрана и восстановление природных ресурсов невозможны без локального и глобального экологического мониторинга - измерения и контроля их состояния, расширения и увеличения числа заповедных зон, уникальных природных комплексов, восстановления лесов, эффективной, максимально глубокой переработки уже добытых полезных ископаемых, развития безотходного производства.
Тепловой, энергетический баланс между биосферой и космическим пространством, энергетические процессы в экосистемах, антиэнтропийные процессы в живом веществе и энергетика отдельных живых организмов составляют энергетику биосферы. Любое нарушение целостности участка биосферы влечет за собой разнообразные процессы, ведущие к частичной деструкции среды.
Мировой энергетический баланс производства первичных энергоресурсов составляют: органическое топливо (уголь, сланцы, торф), жидкое топливо - нефть, природный и нефтяной газ. На энергию, полученную с использованием нетрадиционных источников (ветра, солнечной энергии, приливов, тепла недр), приходится 1, 01, 5% от всего мирового объема. Используются первичные источники энергии в основном на производство электроэнергии, на обеспечение движения транспорта, для работы промышленных предприятий и для обеспечения потребностей коммунально-бытового хозяйства общества людей. Любая энергоустановка оказывает воздействие на окружающую природную среду. Это выражается через изъятие больших территорий, образование различных отходов, выбросов в атмосферу, нарушение гидрологического режима водных объектов, загрязнение тепловое, радиационное, шумовое, электромагнитное.
Виды в естественной природе не разрушают среду своего обитания, так как это грозит им вымиранием.
И лишь только человек на протяжении всего существования своего вида занимается приспособлением окружающей среды к удовлетворению своих потребностей. Такому хозяйствованию есть предел. Преобразование природы ограничено действием законов, правил и принципов экологии и природопользования. При получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Рост энергетических затрат не может продолжаться бесконечно. Здесь уместно вспомнить один из законов Б. Коммонера: «Ничто не дается даром». Согласно Закону пирамиды энергий (Р. Линдемана) с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. Говорить о «круговороте энергии» нельзя, поскольку в обратный поток поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0, 25%).
Человек в своей хозяйственной деятельности должен учитывать все эти факторы. Потребности человека в некоторых жизненных благах могут до определенной степени заменяться более полным удовлетворением других потребностей (замещение физических потребностей духовными).
Состояние здоровья и работоспособность человека зависят от питания. Восполнение энергетических затрат, рост и обновление клеток, тканей, выработка регуляторов обменных процессов в организме невозможны без питания.
Извлечение и получение продовольственных ресурсов являются существенным разделом природопользования.
Пищевая ценность, объединяющая биологическую и энергетическую ценность, органолептические и санитарно-гигиенические показатели определяют качество пищевых продуктов.
Человеческим обществом за многотысячелетнюю историю накоплены большие знания в различных отраслях сельского хозяйства, обеспечивающего все возрастающие потребности в пищевых ресурсах. Перечислим эти отрасли:
- растениеводство, включающее в себя полеводство, плодоводство, овощеводство;
- животноводство, включающее разведение крупного рогатого скота, овцеводство, коневодство;
- птицеводство.
Растения служат неиссякаемым источником разнообразных пищевых продуктов. Растительная пища насыщена необходимыми для человеческого организма витаминами, углеводами, клетчаткой, растительными жирами. Бобовые растения содержат белок.
Другая сторона использования пищевых продуктов, получаемых из зерновых, бобовых, плодоовощных культур, - это их загрязненность повышенными концентрациями токсичных и радиоактивных веществ, попадающих в растения из почвы, атмосферы и водных объектов. Такому загрязнению способствует применение пестицидов и ядохимикатов при обработке полей, несоблюдение норм внесения минеральных удобрений, многократное превышение ПДК загрязняющих веществ в водоисточниках, используемых для мелиоративных работ. Трансграничное перемещение воздушных масс, загрязненных выбросами промышленных предприятий и транспорта, также является причиной попадания вредных веществ в продукты питания.
По трофическим цепям вещества-токсиканты попадают в организмы животных и гидробионтов, мясом которых впоследствии питается человек.
Численность населения Земли возрастает с каждой секундой. Многие народы стоят перед проблемой вымирания из-за нехватки пищи и воды, из-за истощения и опустынивания земель, вовлечения стран в военные конфликты, отставания в развитии экономики, отсутствия помощи со стороны развитых стран.
В РФ, наоборот, в связи с переходом общества на рыночные отношения огромные площади пахотных земель уже много лет не используются.
Биосфера включает в качестве элементарных единиц естественные и искусственные экосистемы. Агроэкосистемы - искусственные экосистемы, многие из которых исторически формировались в результате использования человеком почвенно-земельных, пастбищных и растительных ресурсов. Агроэкосистемы - неустойчивые биологические системы, удовлетворяющие потребности человеческого общества в продуктах питания. Агроэкосистему образуют живые организмы (растения, животные, насекомые, микроорганизмы и др.) и среда обитания. В настоящее время обрабатываемые земли дают
88% энергии, получаемой человечеством с пищей. Значительные площади суши занимают сельскохозяйственные угодья.
Агроэкосистемы обладают малой экологической надежностью и нуждаются в регулярной поддержке. Они занимают обширные территории в лесостепных и степных районах Северного полушария Земли, располагаясь мозаично. Около 10% суши занимают сельскохозяйственные ландшафты. Естественные степные, лесостепные и лесные биоценозы заменены пастбищами, сенокосными лугами, пашнями, садами, огородами. Структура агроэкосистем упрощена человеком с целью быстрейшего получения продукции. Эти экосистемы являются составными частями биосферы и испытывают на себе влияние компонентов естественных биоценозов - растений, животных, микроорганизмов, факторов неорганической среды. В свою очередь, агроэкосистемы оказывают влияние на компоненты биосферы.
Человеком созданы науки, исследующие законы и приемы возделывания сельскохозяйственных культур, включающие в себя земледелие, агротехнику, агрохимию, растениеводство, селекцию, защиту растений и мелиорацию. Качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Для сохранения агроэкосистем необходимо соблюдать определенные правила и приемы возделывания культур, подготавливать посевной и посадочный материал, вводить севообороты, включающие посевы многолетних трав, насаживать лесозащитные лесополосы, вносить минеральные и другие удобрения. Для повышения устойчивости искусственных биогеоценозов приходится использовать химические средства защиты растений.
Важным направлением развития агроэкосистем является интенсификация природопользования посредством миниатюризации - получения больших валовых урожаев с полей меньшего размера - и выполнения комплекса мер по сохранению общего плодородия земли. Плодородие почвы - совокупность естественного и искусственного плодородия почвы, она зависит от естественного почвенного плодородия и от условий земледелия, уровня развития науки и техники.
Для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха и водных объектов отходами промышленных предприятий активно разрабатываются и внедряются разнообразные очистные сооружения. Для очистки воздуха используются фильтры, абсорберы, скрубберы и другие аппараты и установки. Фильтры бывают:
1) механические;
2) электрические;
3) магнитные;
4) звуковые.
Для очистки газового потока могут быть использованы:
1) сухие окислительные процессы;
2) мокрые окислительные процессы;
3) процессы каталитического превращения.
Очистка промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляется различными методами:
1) механическими;
2) биологическими;
3) физико-химическими.
Для защиты атмосферного воздуха от загрязнения выбросами автотранспорта применяются специальные приемы застройки и озеленения магистралей. Бензин заменяется на более экологичное топливо - природный газ. Постоянно совершенствуются двигатели внутреннего сгорания.
Промышленность, сельское хозяйство и транспорт загрязняют почвы отходами производства и потребления в результате неосторожного применения пестицидов, удобрений, неправильного орошения и вспашки полей.
Решение этих проблем возможно и достигается в случае строгой дозировки и умелого использования химических веществ, а также применения технических методов обработки почв в сельском хозяйстве на основе последних научных разработок, проведения мероприятий по предотвращению эрозии.
Особенностями охраны растительного мира являются рациональное использование лесов и их воспроизводство.
Борьба с лесными пожарами осуществляется посредством предупредительных мер (пропаганда среди населения, чистка лесосек, противопожарное устройство лесов), использования дозорно-сторожевой службы, тушения лесных пожаров, защиты от вредителей и болезней.
Много видов растений находится под охраной государства (Красная книга). Охрана состоит в нормированном сборе. Сохранение лугов и пастбищ возможно при устранении перевыпаса животных и проведении агрокультурных мероприятий по улучшению травостоя и увеличению урожайности растений. Путем создания благоприятных условий для обитания можно добиться охраны редких и вымирающих животных (Красная книга). Решить эту задачу призвано создание национальных парков, заповедников, заказников. Регулирование норм отлова, охрана нерестилищ, организация борьбы с браконьерством, разведение в неволе, сокращение сбросов неочищенных сточных вод позволят сохранить многих обитателей морей и океанов.
Глобальные проблемы окружающей среды - явления природного, природно-антропогенного или чисто антропогенного характера, затрагивающие мир в целом.
Антропогенные проблемы, т.е. вызванные хозяйственной деятельностью человека или его поведением, в свою очередь, можно разделить на экономические, социальные и др.
Среди глобальных проблем окружающей среды современности можно выделить следующие:
1) ядерная угроза. Многие государства имеют сегодня на вооружении атомное оружие. В некоторых странах произведено такого оружия настолько много, что его хватило бы на многократное уничтожение не только общества людей, но и практически всего живого на Земле.
О возможном применении ядерного оружия для решения военных конфликтов не заявляют, но и никто не спешит избавляться от него;
2) экологический кризис, вызванный хищническим отношением к природным ресурсам общества людей. Ресурсно-экологические возможности биосферы ограничены. В истории нашей планеты уже было несколько экологических кризисов. Доантропогенный - изменение среды обитания живых существ, кризис обеднения ресурсов промысла и собирательства. Первый антропогенный экологический кризис связан с массовым уничтожением крупных животных («кризис консументов»). Второй произошел в результате массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов - кризис «продуцентов». Современный глобальный экологический кризис происходит из-за невозможности редуцентами очистить биосферу от загрязнений;
3) глобальное потепление. Изменения теплового баланса планеты многие ученые связывают с природными факторами. Но следует отметить, что в потепление климата на Земле вносят свой вклад промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика. Загрязнение атмосферного воздуха диоксидом углерода, метаном, озоном и фреонами усиливает «парниковый эффект»;
4) эпидемии СПИДа, гепатита и т.п. Быстрое и непрерывное распространение инфекционных заболеваний, на долю которых приходится 33% причин смертности населения мира, связано со многими проблемами. Это нехватка воды, продуктов питания, медицинской помощи, отсталость народов, демографический рост населения и т.п.
К глобальным проблемам окружающей среды следует относить различные формы ее загрязнения и возникающие в результате этого последствия:
1) выпадение кислотных осадков;
2) загрязнение и истощение водных объектов;
3) сокращение плодородия почв и площадей лесов;
4) опустынивание и наводнения, истребление видов.
Одной из проблем человеческого общества на современном этапе развития является необходимость увеличения производства пищевой продукции. Это связано с увеличением численности населения планеты и истощением ее почвенных ресурсов.
Временные положительные результаты повышения производства зерновых культур были достигнуты в третьей четверти XX в. Их удалось добиться в странах, где значительно увеличилось расходование энергии, применялись прогрессивные формы агротехники, использовались минеральные удобрения. Повысились урожаи пшеницы, риса, кукурузы. Были выведены новые высокоурожайные сорта растений. Произошла так называемая зеленая революция. Эта революция не коснулась стран, не обладающих достаточным объемом необходимых ресурсов.
«Зеленая революция» происходила как на традиционно используемых сельскохозяйственных территориях, так и на вновь освоенных. Агроценозы, созданные человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции, обладают малой экологической надежностью. Подобные экосистемы не могут самовосстанавливаться и саморегулироваться.
В результате «зеленой революции» было оказано большое воздействие на биосферу планеты. Получение энергии неизбежно сопровождалось загрязнением атмосферного воздуха и воды. Агротехнические меры, применяемые при обработке почв, привели к обеднению и деградации почв. Использование минеральных удобрений и пестицидов способствовало атмосферному и речному антропогенному притоку соединений азота, тяжелых металлов, хлорорганических соединений в воды Мирового океана.
Широкое применение органических удобрений стало возможным вследствие увеличения объемов их производства.
Объекты производства и хранения удобрений и пестицидов внесли свой весомый вклад в копилку загрязнений биосферы.
«Зеленая революция» возникла в результате бурного роста промышленности и развития науки.
За время «зеленой революции» были освоены большие площади целинных земель. В течение нескольких лет собирались высокие урожаи. Но «ничто не дается даром» согласно одному из положений Б. Коммонера. Сегодня многие из таких территорий - истощенные бескрайние поля. Для восстановления этих экосистем потребуется не одно столетие.
Повышение человеком продуктивности экосистем привело к увеличению затрат на поддержание их в стабильном состоянии. Но существует предел такого увеличения до момента, когда оно станет экономически невыгодным.
В результате «зеленой революции» у человечества добавилось экологических глобальных проблем.
Свойство удобрений повышать плодородие почв и урожайность выращиваемых человеком культурных растений известно издревле. В качестве удобрений в течение многих тысячелетий используются компосты, птичий помет, перегной, навоз. Обогащение почвы необходимыми для сельскохозяйственных культур веществами достигается в результате запашки в почву зеленых бобовых растений (гороха, люцерны), выращенных на месте. Перечисленные удобрения относятся к органическим.
Характеристики почвы можно улучшить применением минеральных (химических) удобрений, которые содержат в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений, микроэлементы (марганец, медь и др.). С помощью минеральных удобрений можно поддерживать баланс азота, фосфора, калия в почве. При необходимости коррекции величины водородного показателя рН в почву вносят известь или гипс.
В качестве удобрений сегодня используются культуры микроорганизмов, бактерий, переводящих органические и минеральные вещества в форму, легко усваиваемую растениями.
Пестициды используются человеком для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, в качестве преграды воздействию вредителей и для борьбы с переносчиками заболеваний.
Пестициды - химические вещества, использование которых неизбежно оказывает отрицательное воздействие на человека и природную среду. Применение гербицидов и ядохимикатов вызывает гибель ряда почвенных организмов, изменение почвообразовательного процесса. Использование пестицидов должно осуществляться с соблюдением норм и назначения. Некоторые хлорорганические пестициды, в частности ДДТ, запрещены для использования. В качестве пестицидов используются хлордан, гексахлорбензол, гексахлорциклогексан и линдан, токсафен, мирекс. Большинство этих веществ жирорастворимы и накапливаются в жировых тканях организма животных и человека, влияют на репродуктивную функцию, вызывают онкологические заболевания, изменения в нервной системе. Пестициды глубоко проникают в почву - до 70115 см. Следует отметить, что пестициды мигрируют в пахотном горизонте на глубину до 200 см. Происходит попадание пестицидов в горизонты подземных вод, которые в местах разгрузки выносят загрязнения в поверхностные водные объекты. В настоящее время многие сельскохозяйственные культуры, являющиеся основой важнейших продуктов питания, - зерновые, масличные, овощные, корне и клубнеплоды - загрязнены хлорорганическими пестицидами.
Сельское хозяйство вносит свою немалую лепту в загрязнение экосистем планеты вредными веществами.
Сельскохозяйственное загрязнение происходит по ряду известных причин. Формы загрязнения сельхозугодий разнообразны.
Продолжительное использование пахотных земель, садов, ягодников приводит к истощению плодородного слоя почвы. Снижение содержания гумуса в почвах восполняется человеком посредством внесения как органических, так и минеральных удобрений. Сверхнормативное внесение минеральных удобрений приводит к нарушению рН среды почв, насыщению нитратами.
Особенно опасными становятся склады минеральных удобрений, где хранятся тонны удобрений. При несоблюдении норм и правил хранения на этих объектах происходит загрязнение почв, грунтовых вод.
Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и уничтожения сорняков применяют пестициды, инсектициды, гербициды и другие ядохимикаты. Все эти вещества, полученные химическим путем, при несоблюдении норм и назначения использования являются причиной токсического загрязнения.
Бактериологическое загрязнение почв происходит в результате попадания в почву нежелательных для человека микроорганизмов и их массового размножения.
Такое загрязнение возможно при несоблюдении санитарно-гигиенических правил внесения органических удобрений - навоза, птичьего помета, при поливе растений из загрязненных водных источников.
Необходимо проведение санитарной оценки состояния почв по специальным показателям: химическим, бактериального загрязнения, санитарно-гельминтологическим.
Таким контролем занимаются агрохимические лаборатории, санитарно-эпидемиологические станции.
Серьезную опасность для населения представляет употребление сельхозпродукции, произведенной на почвах, загрязненных пестицидами. На значительных площадях сельскохозяйственного назначения выявлено загрязнение почв токсичными веществами.
Исследования сельскохозяйственных культур во многих регионах России показали наличие остаточных количеств пестицидов в зерновых, масличных, овощных культурах, кукурузе, картофеле, плодах и ягодах. Ситуация в России выглядит благополучной по сравнению с масштабами загрязнения сельхозугодий в Европе, Северной Америке, Восточной Азии.
Масштабы сельскохозяйственного загрязнения глобальные:
1) значительные площади выведенных из сельхозоборота земель в результате уничтожения гумусового горизонта;
2) превышение уровня грунтовых вод и засоление почв в результате многолетней интенсивной мелиорации земель;
3) деградация и эрозия почв;
4) существенная доля химически загрязненной сельхозпродукции.
Большой вред сельскому хозяйству, лесам наносят вредители: насекомые, грызуны. Полчища саранчи уничтожают поля злаков, гусеницы объедают хвойные леса и яблоневые сады. Деревья гибнут в результате поражения паразитическими грибками, ржавчиной, омелой, вирусами, нематодами. Грызуны наносят ощутимый урон молодым посадкам, сеянцам и семенам в лесных питомниках, посадкам злаковых и бобовых культур, садам и ягодникам.
Существуют несколько методов борьбы с вредителями сельскохозяйственных и лесных угодий. Но самым безопасным является биологический метод борьбы с видами, распространение и рост численности которых снижает урожайность культур, используемых человеком. Биологический метод подразумевает использование насекомых-энтомофагов, хищных клещей и нематод, болезнетворных микроорганизмов (вирусов, грибков, бактерий), птиц, земноводных, пресмыкающихся и зверей.
В России применяют 11 видов насекомых-энтомофагов против 20 видов вредителей растений. Огромное количество вредителей леса уничтожают рыжие лесные муравьи. За сезон ими уничтожаются миллионы вредных насекомых. Поэтому очень важно охранять муравейники от разорения.
Применение бактериальных препаратов также получило широкое распространение. Дендробациллин помогает в борьбе с гусеницами сибирского шелкопряда, энтобактерин вызывает гибель многих вредителей.
Использование птиц в борьбе с вредителями более эффективно в период вскармливания птенцов. Пары синиц, трясогузок, мухоловок и лазоревок приносят своим птенцам десятки тысяч насекомых, личинок, куколок. Для привлечения птиц развешивают кормушки и искусственные гнезда. Большое практическое значение в биологическом контроле за численностью вредителей лесных и сельскохозяйственных растений имеют амфибии (лягушки).
Применение биологического метода борьбы с вредителями - перспективное направление, но оно требует тщательного изучения межвидовых и внутривидовых взаимоотношений в биоценозах. Другим методом борьбы с неблагоприятными видами являются лесохозяйственные и сельскохозяйственные мероприятия. Эти мероприятия состоят в подборе здорового посадочного и посевного материала, выращивании насаждений, устойчивых к воздействию вредителей и болезней, своевременной уборке зараженных деревьев, очистке леса от растительной ветоши. Важным методом является уничтожение потенциальных источников заражения будущих посадок - сжигание пораженных деревьев, растений.
Любая производственная деятельность человека оказывает негативное влияние на окружающую природную среду, ее ресурсы и процессы. Промышленные предприятия подразделяют на добывающие и перерабатывающие. Последние делят на тяжелую и легкую промышленность.
Высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду характеризуются предприятия по добыче полезных ископаемых, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, целлюлозно-бумажные комбинаты, все виды электростанций, транспорт.
Проблемы всех промышленных предприятий - образование большого количества отходов:
1) выбросов в атмосферный воздух;
2) сточных вод и твердых отходов производства.
Сокращение площадей лесов, саванн, степей в связи с бурным строительством городов, крупных промышленных предприятий и автомагистралей влечет за собой уменьшение поступления кислорода в атмосферу. Ежегодно в атмосферу попадают миллионы тонн диоксида серы, сероводорода, диоксида азота, углеводородов, озона, аммиака, оксида углерода и пыли. Транспортные средства с выхлопными газами выбрасывают свинец и его соединения.
Добывающими и перерабатывающими предприятиями для промышленных целей используется большое количество воды. Такое обстоятельство влечет за собой образование сточных вод, загрязненных самыми разными веществами, попадание которых в водные объекты чревато губительными последствиями для их обитателей. В поверхностные воды сбрасываются нефтепродукты, соединения меди, железа, цинка, ПАВ, фосфор, фенол, аммонийный и нитритный азот. Очень часто эти и другие вредные вещества оказываются в составе подземных вод, куда они просачиваются с мест захоронения отходов производства и сельского хозяйства.
Разработка крупных месторождений полезных ископаемых, а также добыча строительных материалов разрушают естественные природные ландшафты, уничтожают почвенный покров, вносят нарушения в гидрологический баланс грунтовых вод.
Промышленные предприятия загрязняют природную среду радиоактивными веществами. Особым видом загрязнения являются шум и вибрация, создаваемые промышленными установками и транспортом.
Снизить уровень антропогенного воздействия на природную среду возможно, если четко соблюдать природоохранное законодательство, вкладывать финансовые средства в развитие отрасли переработки и утилизации отходов производства, совершенствование технологий.
Способность некоторых химических элементов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное воздействие на человеческий организм, организмы животных, растений и микроорганизмы называется токсичностью.
Существует классификация токсичных веществ по степени воздействия на человека и животных в зависимости от концентрации. Высокотоксичными или чрезвычайно опасными для всего живого являются вещества первого класса опасности. Для таких веществ установлены минимальные значения присутствия в объектах природной среды, так как они извлекаются принудительно из глубин земной коры и рассеиваются по поверхности планеты в результате деятельности человека. Бериллий, ванадий, кобальт, никель, ртуть, свинец, цинк, хром и их соединения являются высокотоксичными веществами. Подобной опасностью обладают и некоторые другие тяжелые металлы, металлорганические соединения, нефтеотходы, цианистые соединения, пестициды, радиоактивные элементы. Эти вещества имеют способность накапливаться в организмах и двигаться по трофическим цепям.
Сегодня человеком открыто и широко производится огромное количество синтетических веществ, обладающих мощным мутагенным, канцерогенным и эмбриологическим воздействием на живые организмы. Полихлорбифенилы, диоксины, фураны выбрасываются при сжигании в атмосферу, попадают со стоками в водные объекты, а
также оседают на почве. Воздействие токсичных веществ не только сказывается на общем ухудшении состояния организма, но и ведет к патологическим нарушениям.
Следует отметить, что все отходы производства и потребления являются опасными и делятся на пять классов опасности.
Другим чрезвычайно опасным загрязнением атмосферного воздуха и вод Мирового океана является радиоактивное загрязнение. Радионуклиды накапливаются в донных осадках и биоте, переходя к вершинам трофических пирамид. Радионуклиды попадают в организмы человека и животных и поражают жизненно важные органы, причем такое влияние сказывается и на потомстве. Источниками радиоактивного загрязнения являются все виды испытаний ядерного оружия, выбросы в результате аварий, утечки на объектах, связанных с производством такого вида топлива и уничтожением его отходов. Количество произведенного в мире ядерного оружия и военных кораблей с атомными реакторами достаточно велико и не объяснимо с точки зрения целесообразности. Ведь перспектива войны с применением ядерного оружия имеет только один результат - гибель человечества и невероятный ущерб для всей биосферы.
Вмешательство человека в окружающую природную среду привело к ухудшению его здоровья как биологического вида, огромный ущерб нанесен состоянию компонентов всех природных экосистем. Загрязнение всех сред - атмосферного воздуха, воды, почвы - нарушает природные механизмы стабилизации.
Основными путями миграции токсичных, радиоактивных и других веществ, опасных для человека, животных и растений, являются:
1) перенос воздушными течениями;
2) распространение по водным объектам, в том числе проникновение в подземные воды, с последующим попаданием в воды Мирового океана;
3) движение по трофическим цепям - ряду видов или их групп, каждое предыдущее звено в которых служит пищей для следующего.
Загрязнение окружающей среды токсинами - металлами, хлорированными углеводородами, нитратами, нитритами и нитросоединениями, асбестом, диоксинами и пестицидами - представляет серьезную опасность для всех экосистем. Не меньшую опасность несут канцерогенные вещества - бензапирен, промышленная пыль, диоксид азота и диоксид серы. Потенциальную опасность для водных экосистем и человека-водопользователя представляет аккумуляция радионуклидов водной биотой и донными осадками вследствие долгого периода распада изотопов стронция, цезия, циркония и ниобия.
В организм человека, как и другие живые организмы, радиоактивные и химические загрязнения проникают через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт с потребляемой пищей и водой.
В ходе метаболизма загрязняющие вещества превращаются в неопасные продукты, выводимые затем из организма через выделительную систему. Ксенобиотики не перерабатываются ферментными системами организмов. Значительная часть канцерогенных веществ превращается в еще более опасные и токсичные вещества, чем до поступления в организм.
Долговременные последствия влияния загрязняющих веществ еще слабо изучены. Наиболее опасными ингредиентами, которые могут содержаться в продуктах питания, являются кадмий, ртуть и свинец. Взаимодействуя с белками, эти вещества блокируют различные ферментные системы и нарушают физиологические функции организма. Эти и другие тяжелые металлы могут накапливаться в органах и тканях. Кадмий активно замещает в костях кальций.
Продукты питания могут загрязняться в результате миграции вредных веществ из упаковочных материалов, применения пищевых добавок.
Повышенные дозы радиации оказывают влияние на генетический аппарат и биологические структуры организмов человека, растений и животных. Такие дозы могут выделиться в результате аварийных ситуаций на объектах, связанных с использованием атомной энергии, либо в случае ядерных взрывов.
Это предприятия, на которых получают ядерное топливо, АЭС, базы ледокольного и подводного атомных флотов, заводы по производству атомных субмарин, судоремонтные заводы, стоянки выведенных из эксплуатации атомных кораблей. Особую опасность представляют хранилища ядерных отходов и предприятия по их переработке. Высокая стоимость технологии служит ограничением переработки отработанного ядерного топлива. Сегодня в Россию ввозятся ядерные отходы многих государств.
Атомные электростанции в настоящее время входят в ряд традиционных источников получения энергии. Использование атомной энергии в мирных целях, безусловно, имеет свои преимущества, оставаясь при этом объектом потенциального риска не только для регионов, где располагаются АЭС.
В XX в. в России произошли две крупные аварии, которые по своему воздействию на окружающую среду и человека носят катастрофический характер.
1957 г. - военное производственное объединение «Маяк»: утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. Это озеро имело фон 120 млн кюри. Нанесен ущерб водным источникам, лесным и сельскохозяйственным угодьям.
1986 г. - авария на Чернобыльской атомной станции нанесла огромный ущерб не только району ее расположения.
Воздушными массами радиоактивное облако было отнесено на достаточно большое расстояние. Вокруг ЧАЭС на многие километры протянулась запретная зона для проживания людей. Но животные и птицы обитают на пораженной территории.
После этой трагедии многие страны стали ограничивать работу своих АЭС, отказываться от строительства новых. Это происходит потому, что никто не может гарантировать экологическую безопасность таких объектов.
Ежегодно происходит в среднем 45 пожаров, 15 утечек радиоактивных материалов на АЭС.
На планете Земля накопилось такое количество ядерного оружия, что его применение неоднократно могло бы уничтожить все живое на ее поверхности. Ядерными державами проводятся наземные, подземные и подводные испытания атомного оружия. Стала обязательной демонстрация мощи государства посредством производства собственного ядерного оружия. В случае возникновения военного конфликта с применением ядерного оружия может произойти атомная война, последствия которой будут самыми катастрофическими.
Урбанизация оказывает отрицательное воздействие на все компоненты биосферы. Такое воздействие возрастает год от года.
Крупные города загрязняют атмосферный воздух в результате движения различных видов транспорта, а также выбросов промышленных предприятий, тепло и электростанций, обеспечивающих потребности горожан.
Мировая копилка загрязнений пополняется диоксидом азота, сероводородом, диоксидом серы, озоном, предельными углеводородами, бензапиреном, пылью. Явление смога стало обычным в некоторых городах-миллионерах. Осуществление озеленения улиц, площадей могло бы снизить антропогенное влияние города на воздух, смягчило бы шумовое загрязнение.
Строительство высокоэтажных зданий имеет отрицательные последствия для грунтов. Происходит просадка районов расположения таких зданий с компенсирующими поднятиями поверхности в пригородах. Полностью меняется природный ландшафт.
Города являются искусственно созданными экосистемами, в которых потеряно то видовое разнообразие растений и животных, которое заселяло эту территорию прежде.
Урбанизированные территории характеризуются большим использованием водных ресурсов на различные хозяйственно-бытовые и промышленные нужды. В результате образуется огромное количество сточных вод, которые даже после очистки на специальных сооружениях представляют опасность для тех водных объектов, куда производится их сброс. Учитывая то, что все воды неизбежно попадают в Мировой океан, города вносят в его загрязнение токсичные вещества, взвешенные частицы, сульфаты, хлориды, нефтепродукты, хлорорганические соединения, соли тяжелых металлов.
Город привлекает к себе все новых жителей. Следует отметить, что люди, живущие в городах, не отличаются устойчивым иммунитетом к различного рода болезням.
Горожане чаще страдают от заболеваний кровеносной, нервной и эндокринной систем. На окраинах городов образуются так называемые трущобы - районы проживания бедных
семей. В домах отсутствуют водопроводы питьевой воды и системы канализации, сброс неочищенных хозяйственно-бытовых стоков происходит прямо в водные объекты.
Жизнь горожанина сопровождается образованием большого количества отходов. - Полигоны твердых бытовых отходов, стихийные свалки мусора вокруг крупных городов представляют опасность для грунтовых вод, воздуха, почв. Необходимо строительство мусоросжигательных заводов, предприятий рециклинга, которые, в свою очередь, будут оказывать техногенное воздействие на природную среду.
Городская среда резко отличается от естественных экосистем. Высокая плотность городского населения, которая достигается вследствие строительства многоэтажных домов, наносит непоправимый ущерб окружающей природной среде. Изменяется природный ландшафт. Огромные площади плодородных земель взрезаются котлованами для устройства фундаментов зданий, асфальтируются, бетонируются, так как современный человек стремится создать условия, благоприятные для своей жизни.
Территории городов буквально пронизаны всевозможными подземными и наземными коммуникациями, несущими тепло, свет, воду. В городах растет число источников электромагнитного излучения - результат внедрения новых средств и систем передачи информации. Обычно города возникают вблизи крупных источников питьевой воды - рек, озер, либо на побережьях морей и океанов.
Но не всегда в городе есть очистные сооружения для хозяйственно-бытовых стоков. Отходы городов - большая проблема, которая из года в год обостряется. Полигоны твердых бытовых отходов сопровождают все крупные города. Обилие бродячих кошек и собак, крыс, стаи ворон - следствие образования несанкционированных свалок.
Города растут, развивается сеть городских транспортных артерий. Потоки автомобилей на городских дорогах вносят свою лепту в загрязнение воздуха выбросами: оксидами азота, бензапиреном, оксидом углерода. В городах наблюдается высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами, такими как свинец, ртуть, кадмий, медь и т.п. Это происходит не только из-за обилия автотранспортных средств на городских улицах, но и из-за расположения в черте мегаполисов промышленных предприятий. Из-за плотной застройки движение воздуха в центральных районах осложнено. Городской шум также является загрязнением природной среды.
Человек приспосабливается к таким условиям. Но гораздо труднее выжить в подобных условиях животным и птицам, в чей ареал обитания вторглось общество людей.
Птицы, животные, насекомые перемещаются в те зеленые уголки, которые еще остались в городе, - парки, скверы, аллеи, либо уходят на городские окраины. Разнообразие видов птиц постоянно сокращается из-за невозможности добыть питание и вырастить потомство. Активно увеличиваются популяции голубей, воробьев, ворон, которые приспособились к городским условиям. Становится все меньше обитателей в городских прудах.
Горожане стремятся создать искусственные зеленые насаждения вокруг мест своего проживания. Но зеленые насаждения требуют постоянного ухода и охраны.
Постоянный рост населения планеты сопровождается бурным ростом использования всех видов природных ресурсов. Под влиянием хозяйственной деятельности человека природные ресурсы истощаются. Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов призваны решать эту проблему.
Охрана ресурсов в процессе их использования - это основной принцип охраны природы. «Все связано со всем» - гласит закон Б. Коммонера. Поэтому охрана одного природного объекта означает охрану объектов, связанных с ним.
Организация охраны природы должна осуществляться одновременно с рациональным природопользованием в двух направлениях:
1) минимизация вредных последствий производственной деятельности;
2) стимулирование нормального функционирования биосферы планеты.
Важными принципами рационального использования природных ресурсов являются:
1) изучение ресурсов. Грамотное и бережное использование ресурсов невозможно без наличия сведений об их объеме, качестве, без прогноза последствий их изъятия из природных объектов и возможности замены их на другие;
2) организация мониторинга состояния природных ресурсов;
3) совершенствование технологий добычи, транспортировки и переработки ресурсов, предусматривающее их максимальное использование. Проектирование, строительство новых, а также модернизация уже имеющихся производств с целью сокращения использования природных ресурсов. Использование альтернативных источников энергии;
4) повышение урожайности в сельском хозяйстве на освоенных территориях, строгое соблюдение норм и назначения при использовании минеральных удобрений и пестицидов;
5) постоянный поиск новейших природоохранных технологий с обязательным проведением экологической экспертизы;
6) сокращение образования отходов производства - сточных вод, выбросов в атмосферу и твердых отходов.
Использование отходов в качестве сырья для получения энергии и продукции;
7) восстановление природных объектов после техногенного воздействия - рекультивация земель, защита от эрозии почв, воспроизводство лесов и организация борьбы с лесными пожарами т.п.;
8) сохранение биологического разнообразия планеты.
Организация заповедных зон, заказников, национальных парков. Сокращение отлова промысловых и морских беспозвоночных. Охрана и разведение редких видов растений и животных;
9) открытая демонстрация результатов природоохранной деятельности. Экологическое просвещение населения;
10) совершенствование природоохранного законодательства стран и создание эффективных механизмов его реализации.
Значительная часть населения Земли концентрируется в мегаполисах - крупных городах с населением, по количеству близким к миллиону и более жителей. Пути решения проблем урбанизации определяются теми отрицательными воздействиями, которые оказывают города на окружающую природную среду:
1) загрязнением атмосферного воздуха;
2) загрязнением водных объектов;
3) выведением из сельскохозяйственного оборота плодородных почв;
4)загрязнением почв;
5) образованием твердых бытовых отходов;
6) другими видами загрязнений, возникающими в результате жизнеобеспечения горожан, шумовым, электромагнитным и т.п.
За последние десятилетия увеличился и изменился состав загрязнений, которые несут в себе городские сточные воды, твердые бытовые отходы, выхлопы автотранспорта, выбросы в атмосферу производств. Почвы городов перенасыщены тяжелыми металлами. Продолжительность жизни горожанина ниже, чем у сельского жителя.
Меры по снижению отрицательного воздействия городской среды на компоненты биосферы делятся:
1) на технологические - отвод канализации, строительство очистных сооружений и модернизация построенных с использованием новейших технологий очистки хозяйственно-бытовых стоков, замена хлорирования на другие методы обеззараживания; электрификация транспорта, замена топлива на экологически более чистые виды; организация системы управления отходами - раздельный сбор, компостирование, рециклинг, полигоны захоронения;
2) архитектурно-планировочные - организация санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий; планировка расположения жилых зон с учетом климатических, физико-географических и геологических условий; озеленение городов;
3) инженерно-организационные - рационализация работы городского транспорта, предприятий; замена трубопроводов городских коммуникаций на более устойчивые к действию агрессивных сред; организация социально-экологического мониторинга состояния всех компонентов городской экосистемы;
4) экономические - инвестиции в экологические технологии; стимулирование применения таких технологий - освобождение от уплаты части налогов;
5) правовые - разработка и применение законодательных актов по защите окружающей среды.
Очень важным инструментом является развитие науки урбаэкологии, занимающейся поиском путей, средств, методов решения проблем. Предупреждение загрязнения окружающей природной среды всегда дешевле, чем ликвидация или устранение его последствия. В этой связи актуально планирование природоохранной деятельности.
Моделирование и прогноз, оценка риска являются хорошим подспорьем в решении экологических проблем городов.
Изыскательские работы, добыча полезных ископаемых, их переработка, строительство предприятий и прокладка магистралей всех видов наземного транспорта вызывают изменения почвенного покрова и нарушение гидрологического режима, а также образование техногенного ландшафта.
Рекультивация - искусственное восстановление плодородия почв и растительного покрова. Различают техническую и биологическую рекультивации.
При технической рекультивации производятся планировка поверхности отвалов, террас, приведение в устойчивое состояние откосов и отвалов, при необходимости применяется химическая мелиорация - известкование почв, гипсование. Рекультивируемые площади покрываются слоем плодородной почвы, которая была снята в начале эксплуатации участка земли и хранилась до окончания работ.
При загрязнении почв в результате техногенных аварий и природных катастроф, разрывов трубопроводов и разливов сырья либо химических веществ выполняют комплекс мероприятий. Локализуют загрязнение, по возможности удаляя, нейтрализуя и снижая объемы его вредного воздействия. Эта работа сопровождается применением механических и физико-химических методов.
После технической рекультивации осуществляют биологическую рекультивацию. Она заключается в восстановлении и повышении плодородия почв посредством проведения специальных агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Биологическая рекультивация направлена на возобновление обитания в почве животных, растений, грибов и микроорганизмов.
Очень важным условием проведения любого вида рекультивации является научный подход к проведению восстановительных работ. Анализ исходного состояния почвы служит основой для точного выбора:
1) механических способов обработки - вспашки, рыхления, дискования;
2) количества и видов удобрений;
3) объема и режима полива;
4) внесения структуратора для улучшения состояния газо-воздушной среды.
Заключительным этапом рекультивации является высев трав, который должен выполняться с учетом научных исследований и выбором видов растений, способных расти в данных условиях и обеспечивать развитие микрофлоры почвы. Окончательное восстановление почв занимает несколько лет.
Рекультивация может иметь значение:
1) сельскохозяйственное - с последующим использованием для получения сельскохозяйственной продукции;
2) водохозяйственное - восстановление береговых зон, предотвращение осушения болот;
3) лесохозяйственное - посадка лесных насаждений;
4) рекреационное - использование крупных выемок для создания искусственных водоемов, рекреационных зон.
Рекреация - отдых людей вне жилища - на лоне природы с целью восстановления здоровья и трудоспособности. Для многих стран, не обладающих запасами природных ископаемых, рекреация является основным источником развития экономики. Причем организация отдыха людей приносит колоссальные доходы. В основе рекреации лежит использование ресурсов туризма - природных, культурно-исторических и социально-экономических объектов. Природные ресурсы, используемые человеком для отдыха, разнообразны.
1) леса, лесопарковые зоны. Климатическая зона, где расположен этот ресурс, не имеет значения. Люди одинаково охотно хотят вдохнуть и аромат сибирской тайги, и влажный воздух тропических джунглей;
2) водные объекты - озера, реки, побережья морей и океанов. Это традиционный вид отдыха во многих странах. Целая индустрия обеспечивает такой отдых всевозможными средствами для плавания как по воде, так и под
Распространенной формой туризма стало паломничество к религиозным святыням, экскурсии к историческим объектам и архитектурным памятникам.
Развитие любых форм и видов отдыха людей неминуемо сопровождается нанесением вредного воздействия на природные экосистемы. На территории рекреационных лесов появляется масса тропинок и автомобильных дорог. Происходят вырубка деревьев, вытаптывание подроста, уплотняется почва. Строительство курортных объектов на побережье рек, озер, морей и океана наносит вред представителям флоры и фауны. Все
пляжи являются источниками загрязнения водных объектов и побережья отходами, образующимися в результате присутствия людей. Пластиковые бутылки, всевозможные упаковки и консервные банки одинаково часто встречаются как в лесу, так и на берегу реки, моря и океана. Воздух загрязняется выбросами от транспортных средств, используемых человеком на отдыхе.
Рациональное использование и охрана природных объектов рекреационного значения являются задачами, требующими немедленного решения. Установлены правила поведения человека в лесных угодьях, запрещен въезд в лес на транспорте (исключение составляет спецтехника для проведения лесохозяйственных работ).
Определены штрафы за порчу природных объектов и организацию свалок отходов. Охрана водных объектов, используемых в рекреационных целях, организуется посредством выдачи лицензии. Действие лицензии может быть приостановлено в случае невыполнения владельцем водного объекта условий водопользования. Важным условием рационального использования природных объектов являются защита от загрязнений неочищенными стоками и утилизация отходов, а также мониторинг состояния ресурсов рекреации.
Каждый вид участвует в круговоротах веществ, поддерживает динамическое равновесие в природных экосистемах. Поэтому потеря любого биологического вида крайне нежелательна для биосферы.
Утрата видов происходила в результате эволюционных процессов. Вследствие деятельности человека биологические ресурсы планеты утрачиваются гораздо быстрее.
Под угрозой исчезновения находятся десятки тысяч видов растений и животных. Причинами такой ситуации являются:
1) утрата среды обитания: уничтожение лесов, осушение болот и пойменных озер, распашка степей, изменение и обмеление русла рек, сокращение площади морских лиманов, пригодных для гнездования, линьки и зимовки водоплавающих птиц, строительство дорог, урбанизация и другие изменения, происходящие в результате хозяйственной деятельности человека;
2) загрязнение окружающей среды токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, нефтью и нефтепродуктами, солями тяжелых металлов, твердыми бытовыми отходами;
3) распространение интродуцированных видов растений и животных, активно захватывающих обширные территории и вытесняющих естественных обитателей экосистем. Непреднамеренное, случайное расселение животных усилилось с развитием транспорта;
4) беспощадная эксплуатация природных ресурсов - полезных ископаемых, почвенного плодородия, водных экосистем, перепромысел животных, птиц и гидробионтов.
Изменение климата вследствие выброса в атмосферу парниковых газов может стать причиной увеличения численности одних, сокращения популяций других и вымирания третьих животных. Виды, которые в данный момент не являются доминирующими, могут стать доминантами при изменении условий среды обитания. Необходимо помнить, что многие, виды сыграли главную роль в становлении климата на Земле и продолжают быть мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.
Легче переносят изменения среды обитания обитатели материков. Коренные обитатели островов часто погибают в результате заселения человеком этих территорий суши.
Большое количество видов флоры и фауны находится под угрозой исчезновения.
Изменение видового и популяционного состава флоры и фауны и его причины являются объектами пристального внимания ученых всех стран. Сохранить биоразнообразие можно только в случае создания благоприятных условий для обитания и увеличения численности видов до такого уровня, чтобы устранить угрозу их исчезновения. Усилия
Международного союза охраны природы (МСОП) направлены на сохранение и восстановление редких и вымирающих видов.
Антропогенная деятельность нанесла колоссальный ущерб биоразнообразию планеты - важнейшему жизненному ресурсу. Биологическое разнообразие является основой жизни на Земле. Устойчивость биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере зависит от биоразнообразия. Биологическое разнообразие - все виды животных, растений, микроорганизмов, а также экологические процессы и системы, составляющей частью которых они являются. Уменьшение биоразнообразия влечет за собой нарушение устойчивости экосистем.
Международный союз охраны природы создал Красную книгу, в которую заносятся все редкие и исчезающие виды животных и растений. Ведение Красной книги России, субъектов Федерации и красных книг некоторыми странами является важнейшим элементом сохранения биоразнообразия. Объекты, занесенные в Красную книгу, подлежат особой охране. Международные и национальные программы, разработанные в целях сохранения и устойчивого использования биоразнообразия, предусматривают следующие меры:
1) создание национальных парков, биосферных заповедников, природоохранных зон;
2) защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;
3) организация ботанических садов или банков генов для сохранения генофонда видов;
4) сокращение поступления загрязнений в природную среду.
Всемирная Красная книга издается с 1966 г., первая советская Красная книга была опубликована в 1978 г.
В Красную книгу РФ включены около 600 видов растений: цветковых, голосеменных, папоротниковидных, мохообразных, плауновидных, лишайников, грибов. В Книге
содержится информация о представителях практически всех видов: беспозвоночных, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, насекомых, моллюсков.
На территории России обитают 245 видов млекопитающих, в Красную книгу из них включено около 100 видов.
Стоит отметить, что на территории России биологическое разнообразие сохранилось гораздо лучше, чем в европейских странах. Сегодня можно говорить о результатах восстановления численности речного бобра, соболя, лося, сайгака, зубра, северного калана, дрофы и др.
Многие виды в результате загрязнения их среды обитания и угрозы истребления самостоятельно мигрируют за биогеографическую границу своего ареала. Такое нарушение биогеографических границ сопровождается акклиматизацией в новых природных комплексах либо ведет к вымиранию вида. В экосистеме, потерявшей данный вид, происходит заполнение освободившейся экологической ниши другим видом. В обоих случаях происходит нарушение устойчивости экосистем.
У особей какого-либо вида имеется свой ареал обитания - область распространения. Довольно часто человек изменял ареал обитания для растений, животных, насекомых, перенося представителей самых разных видов порой на очень большие географические расстояния. Такое переселение осуществлялось, в частности, для добычи меха промысловых животных. Ареал обитания может самостоятельно расширяться видом вследствие биологических причин.
Под интродукцией понимают перенос особей за пределы ареала, а также успешное внедрение человека в природные комплексы.
В результате удачной интродукции происходит резкое, относительно внезапное увеличение численности особей вида - популяционный взрыв. Вид, вселенный в новую среду обитания, иногда делается экономически выгодным для человека. Пример - акклиматизация ондатры в России. Но этот результат временный. В Австралии наблюдается другой результат интродукции. Популяция кроликов, завезенных на этот материк, нарушает природное равновесие и наносит существенный урон экономике страны. Возможен и третий вариант, когда вид, искусственно расселенный за пределы своего ареала, сохранится как относительно малочисленный и хозяйственно незначимый. Этот вид отвоевывает себе экологическую нишу у местных форм растений, животных, птиц, насекомых или гидробионтов.
Интродукция происходит часто в результате поиска видами более комфортных мест обитания, ведь загрязнения биосферы и расселение человека по планете становятся для них все ощутимее. Но нишу, которая освобождается видом, все же не стоит торопиться заселять путем интродукции видов.
Примеров интродукции сегодня можно привести великое множество. Интродуцентами населены обширные территории. Это растения, перекочевавшие с более южных широт и даже других материков на новые территории. Колорадский жук - враг картофельных полей, также является интродуцентом. Центром происхождения серой крысы была
Восточная Сибирь, центром распространения - Европа, а теперь этот вид живет практически во всех частях света.
Человек предпринимает попытки реинтродукции, т.е. интродукции видов в места их коренного обитания. Эти попытки не всегда заканчиваются положительным результатом. Реадаптация особей к прежним условиям обитания происходит очень тяжело.
Изменение животными и птицами своих мест обитания часто является причиной гибели целых видов.
Расселение человека в ракурсе интродукции - явление особенное. Биологический вид человека как будто способен адаптироваться к любым условиям проживания - и на Крайнем Севере, и в пустынях, и во влажных тропических лесах.
Вопросы экономической оценки природных ресурсов, а также оценка ущерба, нанесенного загрязнением окружающей природной среды, являются предметом изучения экономики природопользования.
В основе экономики природопользования лежит решение следующих связанных между собой проблем:
1) рациональное использование ресурсов. Все ресурсы, необходимые в производстве и потреблении, нужно использовать наиболее эффективно;
2) предотвращение и ликвидация загрязнений окружающей природной среды. Выбор и целесообразность применяемых природоохранных технологий с экономической точки зрения.
При загрязнении и нарушении природной среды неминуемо происходит нарушение динамического равновесия круговорота веществ в компонентах биосферы. Экономика природопользования призвана путем финансовых расходов общества поддерживать равновесие круговорота веществ.
Природопользователь должен ощущать экономическую выгоду от соблюдения им экологических требований.
Важными инструментами эколого-экономического стимулирования природопользователя являются:
1) введение льгот по налогообложению либо освобождение от уплаты налогов;
2) выделение кредитов банками и бюджетом для организации и проведения природоохранных мероприятий;
3) использование льготных цен в комплексе со специальным налогообложением (акцизный сбор) для поощрения производителей экологически чистой продукции;
4) стимулирование повышения экологической безопасности производства, внедрения ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологий;
5) формирование и насыщение рынка экологических услуг.
Во многих странах, в том числе и в России, неэффективно используются средства, получаемые от платы за использование и загрязнение природных ресурсов в пределах установленных лимитов, сверхлимитное загрязнение, размещение отходов, от взыскания штрафов за экологические нарушения. Нормативы платы за загрязнение природы невелики. Средства идут в столицу государства, и лишь малая часть их возвращается в регионы на мероприятия по охране и восстановлению ресурсов.
Эффективности использования природных ресурсов можно добиться при планировании деятельности, строгом учете ресурсов, разработке балансовых схем движения ресурсов в производстве, оценке риска и обеспечении экологической безопасности, совершенствовании норм и нормативов платы за использование, утилизации отходов. Финансирование экологических мероприятий не приносит сиюминутной видимой выгоды для государства.
Это работа на перспективу. Международное экономическое сотрудничество оказывает помощь странам с переходной экономикой и таким образом влияет на мировую экологическую политику.
Налогообложение. Предприятие отчисляет платежи и сборы за пользование природными ресурсами - земельный налог, плату за водопользование, лесные подати, налог на право пользования недрами и др. В систему налогообложения введена экологическая составляющая, которая определяет зависимость части отчислений с предприятий в бюджеты от степени вреда, причиняемого этим предприятием. Экологические налоги бывают:
1) регулирующие - направленные на непосредственное предотвращение действий, наносящих ущерб окружающей природной среде, при этом налог соизмеряется с размером ущерба;
2) финансирующие - взимание денежных сумм и сосредоточение их в экологических фондах для финансирования природоохранных мероприятий.
Государственная налоговая политика включает следующие виды налогообложений:
1) специальное - налогообложение экологически вредной продукции;
2) льготное - налогообложение и освобождение от уплаты налогов.
Финансово-кредитный механизм природоохранной деятельности включает: а) льготное кредитование бюджетом и банками мероприятий природоохранной направленности; б) субсидии в виде специальных выплат предприятиям-загрязнителям за сокращение выбросов (сбросов); в) субвенцирование на развитие экологической инфраструктуры в регионах.
Ценовая политика. Поощрение производителей экологически чистой продукции, выпущенной с применением малоотходных и безотходных технологий, с использованием
льготных цен и надбавок. Ценообразование должно дополняться специальным налогообложением - введением акцизного сбора.
Экономические методы управления региональным экологическим риском включают стимулирование повышения безопасности производства, перепрофилирования и вынос экологически опасных предприятий, размещенных в районах с высокой концентрацией населения и экстремальными природными факторами.
Методами осуществления подобного стимулирования являются:
1) обязательное страхование источников и реципиентов риска;
2) премирование (штрафование) предприятий, выполняющих принятые обязательства, связанные с риском аварий, и др.
Экологическая сертификация осуществляется с целью защиты потребителей и окружающей среды, а также обеспечения интеграции национальной экономики в мировой рынок.
Формирование рынка экологических работ и услуг сопровождается появлением консалтинговых, инжиниринговых, венчурных фирм, лицензированием деятельности в области охраны природы, проведением политики торговли правами на загрязнения, созданием банков и бирж прав на загрязнение. Перспектива развития рынка экологических товаров и услуг в России связана с мировой переориентацией спроса на товары и услуги, отвечающие определенным экологическим требованиям.
Разработка и внедрение экозащитных технологий предусматривает снижение экологической опасности производственных процессов и сельскохозяйственных работ. Основные направления развития экозащитных технологий:
1) снижение расхода природных, материальных и энергетических ресурсов;
2) сокращение техногенного воздействия на окружающую природную среду.
Защита атмосферного воздуха от химических загрязнений и пыли осуществляется применением технологии улавливания дисперсных частиц, фильтрации и очистки отходящих газовых выбросов, использованием их в качестве сырья для других производств.
Экологическая защита водных ресурсов состоит в ограничении потребления воды для технологических целей, применении замкнутых оборотных систем водоснабжения, строительстве систем водоподготовки, канализования и очистки сточных вод с применением новейших технологий, использовании в качестве обеззараживания действия УФустановок, методов озонирования, замене металлических трубопроводов на коррозионно стойкие - стеклопластиковые, отказе от строительства новых гидроэлектростанций - причин деградации водных объектов.
Развиваются технологии рекультивации земель, нарушенных или загрязненных в результате добычи ресурсов, их транспортировки, переработки, утилизации отходов
производства. Среди новых разработок - использование экологически безопасных сорбентов, применение биологических препаратов.
Отрасль вторичного использования отходов является одним из способов ликвидации постоянно растущего объема отходов производства и потребления.
Агротехнические мероприятия, включающие щадящие виды вспашки почвы, внесение органических удобрений, отказ от пестицидов, применение нехимических методов борьбы с вредителями полей, садов и огородов, рациональное использование поливных систем, также являются новыми экозащитными технологиями.
Строительство электростанций, использующих альтернативные - экологически чистые источники энергии, позволит сократить использование нефти, газа, сланцев, угля.
Сегодня в России как строительство нового производства, так и усовершенствование имеющегося невозможно без проведения экологической экспертизы, оценивающей возможный риск и экологическую безопасность объекта.
Важным преимуществом современных технологий является автоматизация производства и мониторинга, дающая возможность управлять процессами и при необходимости вносить коррективы. Международное сотрудничество по обмену опытом в области достижений науки и техники, направленных на экологизацию производства, успешно развивается.
В Российской Федерации законодательство в области экологии основывается на нормах Конституции и положениях Закона РФ «Об охране окружающей среды». Каждый гражданин РФ имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию, характеризующую ее состояние, и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением.
Экологическое право - это совокупность юридических норм, которые регулируют отношения в области охраны и рационального использования природных ресурсов. Экологические отношения - предмет экологического права - возникают между российскими гражданами, иностранными юридическими лицами, лицами без гражданства, предприятиями, учреждениями, организациями и государством.
Экологическое право обеспечивается:
1) установлением нормативов качества окружающей среды - атмосферного воздуха, водных объектов, почв и др.;
2) осуществлением государственного экологического контроля соблюдения законов в области охраны природы, наказанием виновных в загрязнении окружающей среды;
3) принятием мер по предотвращению и уменьшению антропогенного воздействия на природу;
4) образованием фондов помощи (государственных и общественных), развитием страхования;
5) возмещением вреда, нанесенного в результате загрязнения, катастроф и аварий.
Основной целью проведения в РФ единой государственной экологической политики является сохранение природных богатств и естественной среды обитания человека.
Хозяйственная, управленческая и иная человеческая деятельность, связанная с отрицательным воздействием на окружающую природную среду, должна строиться на следующих принципах:
1) приоритетность охраны здоровья и жизни человека;
2) экологические и экономические интересы общества сочетаются на научной основе и обеспечивают реальные гарантии прав человека на здоровую природную среду;
3) рациональное использование природных ресурсов на основе законов природы, исключая возникновение необратимых отрицательных последствий как для общества людей, так и для компонентов биосферы;
4) четкое соблюдение требований природоохранного законодательства, за нарушение которых обязательно несется ответственность;
5) решение природоохранных задач должно приниматься в тесной связи с общественными организациями и открыто демонстрироваться населению;
6) международная интеграция в сфере экологии.
За экологические правонарушения физические лица несут дисциплинарную, административную, уголовную, материальную ответственность, а предприятия и организации - административную и гражданско-правовую ответственность.
Программой ЮНЕСКО с целью сохранения, исследования, мониторинга предусмотрено выделение репрезентативных ландшафтных единиц: не тронутых хозяйственной деятельностью или малоизмененных экосистем. Эти участки природы строго охраняются и имеют значительную по площади территорию. Наибольшее количество особо охраняемых территорий находится в США, России, Канаде, Австралии и Японии.
Государственные заповедники - участки территорий суши или акваторий, навечно изъятые из хозяйственного пользования, являются наиболее эффективной формой охраны ландшафтов, уникальных природных явлений и, самое главное, биологического разнообразия планеты.
Многие заповедники мира имеют охранные, буферные зоны, в которых ограничена хозяйственная деятельность людей - рубка леса, сенокошение, выпас скота, добыча полезных ископаемых, сбор ягод, грибов. Важным требованием, соблюдение которого обязательно для всех биосферных заповедников мира, является недопущение проникновения на охраняемую территорию интродуцированных растений и акклиматизированных животных.
Часть видов или сообществ, населяющих заповедники, является биоиндикаторами. Изучение наличия, состояния и поведения биоиндикаторов помогает ученым судить о степени загрязнения данной территории.
Границы заповедников должны обеспечивать наиболее полное выполнение целей сохранения экосистем. Они должны проходить по водоразделам. Для поддержания экологического равновесия на территории заповедника следует обеспечить невмешательство людей в природные процессы или ограниченное их вмешательство.
Различают:
1) резерваты - территории с наиболее строгим режимом охраны природы. Полное запрещение всякой хозяйственной деятельности, посещения экскурсантами и туристами;
2) заказники - территории с частичным или временным режимом охраны природы. Допускается использование отдельных природных ресурсов. На территории заказника охраняется один или несколько видов животных, птиц, растений. Чаще всего встречаются охотничьи заказники;
3) национальные парки - большие территории (не менее 1000 га), на которых относительно сохранены природные ресурсы, прекращена их эксплуатация, существуют ценные природные объекты - живописные природные ландшафты, редкие и ценные виды растений и животных.
Национальные парки состоят из заповедной, демонстрационной и хозяйственно-бытовой зон;
4) памятники природы - уникальные природные объекты, взятые под охрану государства, например водопады, пещеры, источники, геологические обнажения, палеонтологические находки, рощи, отдельные деревья.
Еще во времена СССР во многих районах были установлены охраняемые территории, которые подразделялись на четыре группы:
1) полная охрана всех компонентов природно-территориального комплекса и их связей;
2) частичная охрана отдельных природных объектов при возможно более полном сохранении целостности или облика ландшафта;
3) охрана естественных ландшафтов в процессе их эксплуатации;
4) создание, использование и охрана оптимального антропогенного ландшафта.
К первой группе относятся самые распространенные в России зоны санитарной охраны, призванные сохранять и защищать ресурсы питьевой пресной воды в открытых водоемах, а также в подземных горизонтах. Зоны санитарной охраны - это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. Состоят они обычно из трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию на расстоянии 30 - 50 м. Здесь запрещаются присутствие посторонних лиц и
проведение каких-либо работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс зоны санитарной охраны предназначен для защиты водоносного горизонта от бактериальных (микробных) загрязнений, а третий пояс - от химических загрязнений.
Как правило, охраняемые территории вводились с определенной целью. Например, Астраханский заповедник (территория с полной охраной) организовывался с целью сохранения природных условий нереста и зимовки рыб ценных пород, а также гнездования птиц и других компонентов природы. Даже в тундре был организован Таймырский заповедник площадью около 1, 5 млн га с целью сохранения дикой природы тундры - естественных пастбищ, всего растительного и животного мира.
Кроме полной охраны территории (заповедный режим), существует частичный режим охраны. Основная организационная форма его в России - государственный заказник. Государственные заказники организуются для сохранения, воспроизводства и восстановления отдельных или нескольких компонентов природы (биоресурсов) и поддержания общего экологического баланса. Система заказников широко используется в охотничьем хозяйстве России и служит средством увеличения численности охотничьепромысловых животных.
Заказники могут быть организованы по решению местных областных или краевых и республиканских органов власти на определенный срок.
К охраняемым территориям относятся и природные национальные парки, такие как Сочинский, Самарская Лука (Жигули), Лосиный остров и другие, которые образуются для сохранения природных комплексов биоресурсов (чаще всего рекреационных).
Заповедник - наиболее удобное место для сохранения отдельных объектов и явлений природы, требующих повышенной охраны: исчезающих видов животных, растений и неживых тел природы. В соответствии с этим заповедники имеют и вторую функцию - сохранение экологического разнообразия, одним из существенных составляющих которого является генофонд животных и растений.
В первые годы создания заповедников они рассматривались как резерваты для нуждающихся в особой охране исчезающих видов.
Так были созданы: Байкальский заповедник - для сохранения и умножения соболя, Воронежский - бобра, Хоперский - выхухоли, Астраханский - осетровых рыб и редких птиц, Таймырский заповедник - песца и перелетных птиц.
Иногда основанием для организации заповедника служат уникальные явления природы, например гейзеры на Камчатке; уникальное сочетание минеральных месторождений.
С восстановлением своей численности охраняемые виды расселяются не только по всему заповеднику, но и на смежных территориях. Например, в Воронежском заповеднике при его создании было несколько пар бобров.
За 60 лет существования с его территории было расселено более чем в 70 областей России около 5 млн бобров.
Весьма существенна роль заповедников как водоохранной территории. Они являются своеобразными природными «резервуарами» чистой питьевой воды. Заповедники рассматривают и как природные комплексы, изъятые из хозяйственного оборота, и как научно-исследовательские учреждения, выполняющие научные, охранительные, культурно-просветительские и иные функции.
В 1997 г. в России насчитывалось 95 заповедников 2 общей площадью 310, 27 тыс. км., что составляет 1, 53% всей территории нашей страны. Самые крупные из них - Таймырский и Усть-Ленский, площадь каждого из них около 1, 5 млн га. Уникальны по разнообразию растительного и животного мира нетронутые человеком уголки природы в Тебердинском, Алтайском, Кроноцком, Воронежском и других заповедниках России. Для сглаживания влияния прилегающих территорий, особенно в зонах с хорошо развитой инфраструктурой, вокруг заповедников создают охранные зоны, где хозяйственная деятельность строго ограничена. Существуют еще биосферные заповедники, которые входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в качестве фонового заповедно-эталонного объекта при изучении биосферных процессов. В России имеется одиннадцать биосферных заповедников, которые работают по согласованной программе ЮНЕСКО и ведут постоянные наблюдения за изменениями природной среды под влиянием антропогенной деятельности.
Россия относится к числу наиболее экологически неблагополучных стран мира. Природные экосистемы во многих районах нашей страны уже значительно учтены, и лишь обширность территории, которой еще не затронута хозяйственной деятельностью, спасает нашу природу от полной деградации.
Неблагоприятная экологическая ситуация в России явилась результатом длительного доминирования в народном хозяйстве ресурсоемких отраслей и энергоемких технологий в производстве, сырьевой ориентации экспорта, отсталых методов природопользования, несовершенной природоохранной политики.
В одной из глав Проекта государственной стратегии устойчивого развития России, которая озаглавлена «Характеристика экологической напряженности и хозяйственная емкость экосистем России», отмечено, что экологическая ситуация в России усугубляется из-за ограниченности финансирования природо-восстановительных мероприятий.
По данным специалистов-экологов, основной ущерб, который наносится хозяйству России в результате ухудшения окружающей среды, включает в себя:
1) разрушение «человеческого капитала» страны (ухудшение здоровья населения, снижение продолжительности жизни, увеличение смертности). По существующим оценкам 15% территории России с населением около 30 млн человек относится в настоящее время к территориям с особо неблагоприятными экологическими условиями;
2) истощение ресурсной базы экономики - 75% поверхностных вод потеряли питьевое значение, около 30% подземных вод, пригодных к эксплуатации, также опасно загрязнены. 250 тыс. гектаров земли занято складированием 5 млрд тонн отходов, накопившихся в ходе производства и потребления.
По оценкам экспертов-экологов, негативные факторы экологической обстановки в России достигли катастрофических размеров, например 70% населения России (более 100 млн человек) проживает на территории с загрязненной атмосферой в 5 - 10 ПДК сильнодействующих ядовитых веществ. Постоянное загрязнение атмосферы промышленными выбросами, а также выхлопными газами от автотранспорта приводит к выпадению кислотных дождей, что сказывается на ухудшении качества плодоовощной продукции, а в конечном счете ведет к отрицательному влиянию на здоровье людей через потребляемые овощи, зелень, фрукты. Все это в результате вызывает рост числа онкологических, легочных, кишечных и сердечнососудистых заболеваний, так как снижается иммунобиологическая защита организма от постоянных неблагоприятных воздействий со стороны окружающей природной среды.
При составлении прогноза влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу проводится специальная экологическая экспертиза. Экологическая экспертиза - оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной деятельности на окружающую природную среду, природные ресурсы и здоровье людей, т.е. на все компоненты биосферы. Экологическая экспертиза или прогноз хозяйственной деятельности человека на биосферу предусматривают оценки хозяйственных и иных проектов на предмет их соответствия экологической безопасности и системе рационального природопользования. В России работы по экологической экспертизе основываются на Федеральном законе «Об экологической экспертизе» (1995 г.).
Объектами экологической экспертизы являются:
1) проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплуатации будущих хозяйственных сооружений;
2) нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов и новых производств в целом.
Субъектами экономической экспертизы являются:
1) законодательные и исполнительные органы государственной власти, а также суды различных уровней;
2) специализированные правительственные организации;
3) специализированные неправительственные организации.
Экологическая экспертиза основывается на ряде принципов:
1) принципы презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной деятельности;
2) принцип комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду как части биосферы хозяйственной деятельности и ее последствий;
3) принцип достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу по намечаемой хозяйственной деятельности;
4) принцип научной обоснованности, объективности и законности заключений экологической экспертизы по предстоящей хозяйственной деятельности.
Прогноз влияния хозяйственной деятельности на биосферу, как правило, производится с использованием базы данных, накопленных экологами в течение нескольких десятков лет по всем видам хозяйственной деятельности. Только при наличии заключения экологической экспертизы местными органами власти выдается разрешение на ведение какой-либо хозяйственной деятельности. Государственная экологическая экспертиза проводится экспертной комиссией. В ее состав входят: руководитель, ответственный секретарь и эксперты. Результатом работы комиссии является заключение государственной экологической экспертизы. Финансирование экологической экспертизы осуществляется за счет средств заказчика.
Существуют различные виды методов контроля за качеством окружающей среды. По методам исследований - химический, биологический, физический и другие. По используемым методам - наземный, авиационный и космический. Контроль за качеством окружающей среды производится с целью выявления ее загрязнения и состояния ее вообще по всем параметрам. По территориальному признаку контроль за качеством окружающей среды бывает локальный, региональный и глобальный.
Локальный контроль обычно проводят применительно к отдельным объектам, например лесным, водным, горным, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным воздействиям. Его конечная цель состоит в обеспечении такой стратегии хозяйствования, при которой концентрации приоритетных загрязняющих веществ антропогенного происхождения не выходят за допустимые пределы, т.е. ПДК (предельно допустимые концентрации). Разновидность локального контроля - импактный контроль - осуществляется, как правило, в особо опасных зонах и местах. Региональный контроль - слежение за процессами и явлениями в пределах значительного по площади района, который, как правило, отличается от соседних по природным условиям.
Глобальный контроль за качеством окружающей среды проводится с целью получения информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах, в частности об изменении климата, состоянии озонового экрана и т.п. Конкретные цели глобального контроля, а также его объекты определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных соглашений и деклараций.
В ряде случаев проводится фоновый контроль за состоянием окружающей среды с целью определения фонового загрязнения. Как известно, природный фон - это естественная концентрация или степень воздействия природных веществ и явлений на что-либо в окружающей среде. В настоящее время существует мировая сеть станций фонового контроля, которая охватывает все типы экосистемы: наземные и водные (морские и пресноводные). Эта работа осуществляется под эгидой Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). На территории России в одиннадцати биосферных заповедниках расположены станции комплексного фонового контроля; они являются частью глобальной международной наблюдательной сети. Наземный контроль проводится, во-первых, для уточнения данных, полученных с космических или авиационных аппаратов, а во-вторых, для наблюдений, которые не могут быть осуществлены другими методами. Авиационный контроль ориентирован в основном на региональные или локальные явления.
Экономика природопользования - раздел экономики, изучающий главным образом вопросы экономической оценки пользования природными ресурсами и возможных ущербов при этом от загрязнения среды. Задачи экономики природопользования следующие:
1) экономическая оценка используемых природных ресурсов;
2) определение экономического ущерба, наносимого народному хозяйству в результате нерационального природопользования, и величины затрат, необходимых для ликвидации его последствий;
3) выбор наиболее эффективных вариантов использования природных ресурсов и предохранения деятельности, оценка абсолютной эффективности природоохранных затрат;
4) разработка экономических методов управления природоохранной деятельностью, материального стимулирования охраны окружающей среды.
Каждый используемый в процессе хозяйственной деятельности природный ресурс обладает определенной ценностью для человека. Эта ценность отражается суммой экономической и внеэкономической оценок.
Экономическая оценка ресурсов выполняет две функции:
1) учетную (показывает, каким национальным богатством обладает страна, на что можно рассчитывать в развитии производства);
2) расчетную, стимулирующую (создает основу для введения платы за эксплуатацию природных ресурсов с учетом ущерба и его возмещения в случае их нерационального использования).
Правовые основы природопользования заложены в законах и иных нормативных актах Российской Федерации и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей природной среды. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.) лежит в основе природоохранного законодательства РФ. Этот закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды, и нормы других законов в области охраны окружающей среды не должны противоречить Конституции РФ и Федеральному закону РФ «Об охране окружающей среды». Закон РФ «О недрах» (1992 г.) регулирует правовые отношения при использовании природных ресурсов - полезных ископаемых. Закон направлен в первую очередь на рациональное использование недр и борьбу с их загрязнением. Земельный кодекс РФ (2001 г.) регламентирует порядок использования земельных природных ресурсов, а также охрану земель и защиту окружающей природной среды от возможного вредного воздействия. Основными правовыми функциями охраны земель являются сохранение и повышение плодородия почв, сохранение фонда сельскохозяйственных земель.
Водный кодекс РФ (1995 г.) регулирует правовые отношения в области использования и охраны водных объектов.
Природные ресурсы - элементы природы, необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир и т.д.).
Природные ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы могут быть невозобновимыми, т.е. абсолютно не восстанавливающимися (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливающимися значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению.
Наиболее важные проблемы ресурсопотребления в настоящее время следующие:
1) низкий технологический уровень добычи и переработки сырья (всего в хвостах обогатительных фабрик, в факелах и отвалах теряется около 1/3 всех добываемых полезных ископаемых);
2) структура народного хозяйства с высоким удельным весом ресурсоемких отраслей;
3) недостаточность экономических стимулов к ресурсосбережению;
4) слабость государственной политики в области ресурсосбережения.
Все это является главным источником гигантских перерасходов топлива, сырья и материалов. Электроемкость и энергоемкость ВВП России соответственно в 2,5 и 4,5 раза выше этих показателей в США. Разрыв по отношению к европейским странам и Японии еще более впечатляющий: в 3,5 и 8,8 раза. Еще больше по сравнению с ведущими промышленными странами Россия перепотребляет минерального сырья, в частности железной руды, а из промышленных материалов - стали и цемента. Например, Россия в начале 90-х гг. XX в. потребляла железной руды на единицу ВВП в восемь раз больше, чем в США.
В результате всеобщего перепотребления природных ресурсов Россия тратит только на энергоносители от 25 до 30% ВВП, в то время как США - не более 67%, а европейские страны и Япония - еще меньше.
Возобновимые природные ресурсы по мере их использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60-80 лет, почвы - несколько тысячелетий.
Переход к рыночной экономике в стране сопровождался усилением региональной поляризации. Например, по финансово-экономическим аспектам (прибыльность или убыточность производства, денежные доходы населения и т.п.) экономические районы стали делиться на богатые и бедные. К первым принадлежат в основном восточные районы, ко вторым - многие районы европейской части.
Экономические реформы проходят в разных направлениях, различными темпами. Например, быстрее всего на начальном этапе реформы осуществлялись в старых промышленных районах, в то время как в районах с преимущественно аграрной специализацией, а также там, где наблюдается сильное отставание в развитии, процесс происходил медленнее. Выравнивание уровней социально-экономического развития регионов является важнейшей государственной задачей.
Как правило, в старых промышленных районах – на Урале, Кузбассе, в центре европейской части России - промышленность работает в основном успешно и стабильно, но экологическая обстановка очень сложная, неблагоприятная по многим факторам. Поэтому эколого-экономическая сбалансированность регионов является очень важной государственной задачей. В целях эколого-экономической сбалансированности регионов принимаются следующие меры:
1) приближение производств к источникам сырья, топлива, энергии к районам потребления. С учетом этого принципа решается проблема сокращения и ликвидации дальних нерациональных перевозок, снижения затрат труда в целом и по всем стадиям производства, повышения экономической эффективности (особенно в депрессивных регионах);
2) первоочередное освоение и комплексное использование наиболее эффективных видов природных ресурсов. В условиях развития рыночных отношений этот принцип особенно важен. Для комплексного использования наиболее эффективных ресурсов создаются территориальные производственные комплексы, например Западно-Сибирский ТПК на базе добычи нефти и газа, на базе железных руд формируется ТПК КМА (Курской магнитной аномалии), на основе уникальных угольных ресурсов – Канско-Ачинский и Южно-Якутский ТПК;
3) оздоровление экологической обстановки, принятие эффективных мер по охране природы и рациональному природопользованию.
В условиях рынка в процессе размещения и развития производительных сил в регионах остро встают вопросы совершенствования управления природопользованием.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает необходимость комплексной системы решения экологических и экономических проблем регионального развития.
Разгосударствление подавляющего большинства предприятий, создание различных форм собственности, включая частную, не привели в целом по России к существенному снижению сбросов и выбросов загрязняющих веществ.
В настоящее время в России реализуется экономический механизм охраны окружающей природной среды, соответствующий критериям переходного периода к рыночной экономике. Главная его особенность состоит в ориентации не на плановое централизованное финансирование природоохранной деятельности, а в основном на экономические методы его регулирования и стимулирования. При этом внедряются новые экономические стимулы: плата за пользование природными ресурсами, плата за загрязнение окружающей природной среды, экологические фонды, экологические льготы, экологическое страхование и др. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» определил основные задачи экономического механизма природоохранной деятельности в России:
1) установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ;
2) установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов и другие виды вредного воздействия;
3) внедрение комплекса мер по экономическому стимулированию (поощрению) охраны окружающей природной среды;
4) реализация эффективной системы штрафов за нарушение природоохранного законодательства и обязательного возмещения вреда, причиненного окружающей среде и здоровью человека.
Кроме того, применяется материальное стимулирование природоохранной деятельности - обеспечение выгодности для природо-пользователей природоохранной деятельности. Материальное стимулирование предполагает применение не только мер поощрения, но и наказания.
Меры материального поощрения:
1) установление налоговых льгот;
2) освобождение от налогообложения экологических фондов и природоохранного имущества;
3) применение поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию;
4) применение льготного кредитования предприятий, эффективно осуществляющих охрану окружающей среды.
Меры материального наказания:
1) введение специального добавочного налогообложения экологически вредной продукции и продукции, выпускаемой с применением экологически опасных технологий (т.е. такой продукции, потребление или производство которой опасно для здоровья людей и окружающей среды);
2) штрафы за экологические правонарушения.
Первым известным законом об охране окружающей среды считается эдикт 1773 г., запрещавший использование каменного угля для отопления жилищ Лондона.
В истории развития экологического законодательства последняя треть XX в. отмечена рядом постановлений, направленных на улучшение экологических ситуаций в отдельных регионах: бассейны рек Волги, Урала, Каспийское море, Байкал и др. В современной России право человека на надежную охрану окружающей природной среды и достоверную информацию о ее состоянии, а также обязанность каждого сохранять природу и бережно относиться к ее ресурсам закреплены Конституцией Российской Федерации 1993 г.
Экологическое право - это совокупность эколого-правовых норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью охраны природы, предупреждения вредных экологических последствий, оздоровления и улучшения качества окружающей человека природной среды. Источниками экологического права, образующими экологическое законодательство Российской Федерации, являются следующие правовые документы:
1) Конституция Российской Федерации;
2) законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны природы;
3) указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ;
4) нормативные акты министерств и ведомств;
5) нормативные решения органов местного самоуправления.
Конституция Российской Федерации, в частности, устанавливает обязанности граждан соблюдать требования природоохранного законодательства принимать участие в охране природы, повышать уровень знаний о природе и экологическую культуру.
Конституция РФ также определяет организационные и контрольные функции высших и местных органов власти по рациональному использованию и охране природных ресурсов. Основой природоохранного законодательства является Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.). Задачами природоохранного законодательства Российской Федерации являются регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращение вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, оздоровление и улучшение качества окружающей природной среды, укрепление законности и правопорядка в интересах настоящего и будущих поколений людей.
Настоящий Закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды, и нормы других законов в области охраны природы не должны противоречить Конституции РФ и данному Федеральному закону.
Самые важные международные соглашения об охране биосферы - это принятые международные договоры об ограничении, сокращении и запрещении испытаний ядерного, бактериологического, химического оружия в различных средах и регионах. В 1996 г. в ООН был торжественно подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Специальные природоохранительные международные договоры содержат статьи только об охране окружающей среды. К глобальным договорам относятся:
1) Конвенция о запрещении военного или иного враждебного использования средства воздействия на природную среду (1977 г.);
2) Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979 г.);
3) Конвенция об охране мигрирующих видов диких животных (1979 г.).
Существуют и региональные договоры и соглашения:
1) об использовании и охране Дуная, Черного моря;
2) договоры европейских стран (ЕЭС);
3) Африканская конвенция по охране природы и природных ресурсов (1968 г.);
4) Конвенция об охране морских живых ресурсов Антарктики (1980 г.);
5) Соглашение об охране полярного медведя (1974 г.);
6) Конвенция о рыболовстве в северо-восточной части Атлантического океана (1959 г.);
7) Конвенция о рыболовстве и сохранении живых ресурсов в Балтийском море и датских проливах (1973 г.);
8) Соглашение о сотрудничестве по борьбе с загрязнением Северного моря нефтью (1969 г.).
Кроме того, существует еще одна категория международных объектов биосферы, которая охраняется и управляется государствами, но взята на международный учет.
Она включает:
1) природные объекты, представляющие уникальную ценность и взятые на международный контроль;
2) редкие и исчезающие виды животных и растений, занесенные в Международную Красную книгу;
3) разделяемые природные ресурсы, постоянно или значительную часть года находящиеся в пользовании.
Кроме того, в 1973 г. была принята Конвенция по морскому праву, по которой признается суверенное право прибрежных государств на биоресурсы в 200-мильных прибрежных зонах. Еще раньше - в 1959 г. - был принят Договор об Антарктиде, в котором провозглашена свобода научных исследований использования этого материка в мирных целях. Усилия международного сообщества нацелены главным образом на предупреждение и устранение трансграничного переноса загрязнителей атмосферы и охрану озонового слоя от разрушения (Конвенция 1979 г. о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, Монреальское 1987 г. и Венское 1985 г. соглашения по озоновому слою).
Основными направлениями инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий являются внедрение ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.
Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов.
Новейший вид инженерной защиты - это внедрение биотехнологических процессов, основанных на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:
1) утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
2) биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
3) микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
4) компостировании;
5) создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
Инженерная защита атмосферного воздуха предусматривает применение на предприятиях сухих пылеуловителей - циклонов, пылеосадительных камер или мокрых пылеуловителей - скрубберов, а также фильтров - тканевых, зернистых или высокоэффективных электрофильтров.
Промышленные отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении каких-либо работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.
Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в разных местах России, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов. В России к опасным относят около 10% всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т.д. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств - токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью и т.д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь - это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые другие вещества.
По данным специалистов-экологов, только на территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов составляет 1,5 млрд кюри, что равняется тридцати Чернобылям.
Жидкие радиоактивные отходы (РАО) в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые - в спецхранилищах. В нашей стране по данным на 1995 г. уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60%, а к 2004 г. - 95%. Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море. На ряде предприятий Минатома (ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат) и других жидкие низко и среднеактивные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий - наводнений, землетрясений, а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды.
Диоксины - синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов.
Отходы металлургического производства используются или в дорожном строительстве, или для изготовления строительных шлакоблоков. Реутилизация - это повторная (иногда многократно) последовательная переработка образовавшихся ранее отходов. Детоксикация отходов - освобождение их от вредных компонентов на специализированных установках.
Главный загрязнитель поверхностных вод - промышленные стоки, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами являются разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных сточных вод.
В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом в водоем.
При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности - песок, глинистые частицы, окалина, мелкая металлическая стружка и т.д.
Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление.
В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты - известь, кальцинированную соду, аммиак, во втором - различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов. При физико-химической очистке используются: коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются; сорбция-способность некоторых веществ - бентонитовых глин, активированного угля, цеолитов, силикагеля, торфа и других - поглощать загрязнения. Для очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический метод, который основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах, применяют сероводород, нитриты, сульфиды и т.д.
Способы очистки промышленных выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей - NO, N2O, SO2 и других - подразделяют на три основные группы:
1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения с помощью палладий-содержащих и ванадиевых катализаторов;
2) промывка выбросов растворителями примесей;
3) поглощение твердыми телами газообразных примесей.
Ни одна страна в мире, как бы богата и развита она ни была, не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Нужны четкие согласованные усилия всех
государств, координация их действий на международно-правовой основе, чтобы обеспечить выход мирового сообщества из экологического кризиса. Природа всеобща и едина, она не знает государственных границ. Поэтому нарушение в экосистеме одной страны неминуемо вызывает цепную реакцию в соседних странах, сопредельных. Объектами международно-правовой охраны окружающей природной среды признаны ближний космос, воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и многое другое.
Важнейший вклад в становление принципов международного сотрудничества в области охраны окружающей среды внесли стокгольмская Конференция ООН по проблемам окружающей человека среды (1972 г.), Всемирная хартия природы, одобренная Генеральной Ассамблеей ООН (1982 г.), и международная Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).
Хартия провозгласила ряд принципиально важных для всего человечества положений.
1. Человечество осознает, что является составной частью природы. Поэтому к природе следует относиться с уважением и не нарушать ее основных принципов.
2. Генетическая основа жизни на Земле не должна подвергаться опасности.
3. Все регионы Земли, как на суше, так и на морях, должны быть подчинены охране, в соответствии с этими требованиями особая защита должна обеспечиваться уникальным районам - типичным представителям всех видов экосистем и среды обитания редких или исчезающих видов.
4. Природные ресурсы должны не расточаться, а использоваться умеренно. Итоговым документом Конференции ОНИ в Рио-де-Жанейро явилась «Повестка дня на XXI век», которая содержит около сорока разделов по направлениям деятельности мирового сообщества в области взаимных проблем окружающей среды и социально-экономического развития. Конференция приняла рекомендации о переходе человечества к устойчивому развитию и указала на необходимость решения для этого трех стратегических задач, стоящих перед мировым сообществом:
1) ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира;
2) разумное ограничение роста населения, особенно в развитых странах Азии и Африки;
3) предотвращение углубления неравенства между богатыми и бедными странами и регионами.
На рубеже XX-XXI вв. в мышлении человека и его практической деятельности произошла смена парадигмы - экономические приоритеты заменяются экологическими.
Господствовавший почти до конца XX столетия экономический императив все чаще заменяется экологическим.
Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее. Тип экологического сознания отражает существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и природы и определяет поведение людей при их взаимодействии с природой. Выделяют два основных типа экологического сознания:
1) антропоцентризм;
2) экоцентризм.
Антропоцентризм основывается на представлениях о «человеческой исключительности», противопоставлении человека природе. Основные особенности антропоцентризма следующие:
1) высшую ценность представляет человек;
2) иерархическая картина мира: на вершине находится человек, несколько ниже - вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы, место которых в иерархии определяется полезностью для человека;
3) целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей;
4) природа воспринимается только как объект человеческих манипуляций;
5) дальнейшее развитие природы мыслится как процесс, который должен быть подчинен процессу развития человека;
6) деятельность по охране природы продиктована дальним прагматизмом: необходимо сохранить природную среду, чтобы ею могли пользоваться будущие поколения.
Экоцентризм основывается на понимании коэволюции человека и биосферы. Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:
1) высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы;
2) существует отказ от иерархической картины мира;
3) характер взаимодействия с природой определяется
«экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующего в природе экологического равновесия;
4) природа и все природное воспринимается как полноправный субъект взаимодействия с человеком;
5) развитие природы и человека мыслится как процесс взаимовыгодного единства;
6) деятельность по охране природы продиктована необходимостью сохранить природу ради нее самой.
В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу - это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к экоцентрическому.
Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) - экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей Среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остро неблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.
Экологический кризис - чрезвычайная экологическая ситуация, которая возникает в экологических системах (биогеоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлений или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение человеком в результате хозяйственной деятельности атмосферы, гидросферы, педосферы, разрушение естественных экосистем и др.). Современный экологический кризис часто называют «кризисом редуцентов», поскольку природные редуценты уже не успевают очищать биосферу от антропогенных отходов или потенциально не способны это делать в силу чуждого природе характера выбрасываемых синтетических веществ - ксенобиотиков. Иначе говоря, биосфера потеряла способность к самовосстановлению. Причем одновременно с «кризисом редуцентов» активно проявляются два других - термодинамическое и обусловленное снижением надежности экосистем. Связаны они с экологическими последствиями перепроизводства энергии в нижней тропосфере, а также нарушением природного экологического равновесия. Указанные экологические кризисы, возможно, будут разрешены на основе энергетической и планируемой экологической революции. Первый, как считают ученые, будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, почти не добавляющим тепла в приземный слой тропосферы, вторая - в регулируемой коэволюции в системе «общество - природа», строительства ноосферы. Имеется важное наблюдение: общим для всех антропогенных кризисов является то, что выход из них сопровождается, как правило, уменьшением численности народонаселения, его миграцией и социальными потрясениями, в некоторых случаях кризисы завершались сменой общественного строя. Так, первый антропогенный кризис вызвал расселение охотников, или Великое переселение народов.
Переход к земледелию и скотоводству сопровождался разложением первобытнообщинного строя и возникновением рабовладельческого, которому сопутствовали опустынивание и истощение земельных ресурсов.
В России создана единая государственная система экологического мониторинга. Она создана с целью наблюдения за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир, обеспечения заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей среде, предупреждения и прогноза ее состояния.
Экологический мониторинг окружающей природной среды ведет Росгидромет. Система наблюдений включает следующие подсистемы:
1) слежения за загрязнением воздуха в городах и промышленных районах;
2) слежения за загрязнением почв;
3) слежения за загрязнением пресных и морских вод;
4) слежения за трансграничным переносом веществ, загрязняющих атмосферу;
5) слежения за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова;
6) слежения за фоновым загрязнением атмосферы;
7) комплексные наблюдения за загрязнением природной среды и состоянием растительности.
При этом выполняются три вида работ:
1) режимные наблюдения;
2) оперативные;
3) специальные работы.
Необходимость выполнения оперативных работ обусловлена случаями аварийного загрязнения природной среды или стихийного бедствия. В результате выдается экстренная информация о фактических и прогнозируемых изменениях загрязнения окружающей природной среды, опасных природных явлениях.
Специальные работы обычно проводятся в случае увеличения уровня воздействия того или иного антропогенного фактора на развитие природных экосистем. В результате сбора, обработки, учета, хранения и распространения информации о состоянии ОПС и ее загрязнении формируется единый государственный банк данных, которыми пользуются компетентные органы в процессе принятия решений. Министерство здравоохранения РФ через свою службу контроля объединяет санитарно-гигиенические и микробиологические лаборатории.
Государственный комитет России по недрам обеспечивает функционирование системы государственного экологического мониторинга геологических объектов. Она связана с системами государственного мониторинга водных объектов Росгидромета и водного кадастра, Федеральной системой сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений, Российской автоматизированной информационно-управляющей системой по чрезвычайным ситуациям, Единой информационной системой недропользования.
Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой внешнюю газовую оболочку, которая окружает планету. Оно играет роль в сложнейших солнечно-земных
взаимосвязях, определяющих условия жизни на Земле. Антропогенные воздействия на ОКП, связанные с началом космической эры, весьма опасны. Они оказались значительнее уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду, например приземную атмосферу. Ближний космос, или ОКП, уязвимее, нежели другие среды, поскольку количество вещества в нем неизмеримо меньше, а энергетика процессов гораздо слабее по сравнению с тропосферой, а тем более гидро- и литосферой. Выделяют следующие виды воздействия человека на эту среду:
1) выброс химических веществ вследствие работы двигателей ракет;
2) создание энергетических и динамических возмущений в результате полетов ракет;
3) загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором;
4) электромагнитное излучение радиопередающих систем;
5) радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах;
6) попадание загрязнителей из приземной атмосферы.
Практически бесконтрольное использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством мусора - более 3000 т, по данным М.Н. Власова, 1998 г. Фрагменты последнего сосредоточиваются на высотах более 400 км, они занесены в специальный каталог, за ними ведется постоянное слежение. Наиболее опасно большое количество мелких (менее 10 см) осколков; их поток существенно превышает поток метеоритов. По некоторым данным, при сохранении современных темпов загрязнения общее количество твердых частиц размером более 1 см вырастает за 100 лет более чем в два раза, что представит реальную опасность для космических полетов.
Наиболее опасным с позиции изменения свойств ОКП в негативную сторону признается выброс химических веществ. Сообщалось, что наиболее крупномасштабные нарушения были зарегистрированы после запуска ракет «Сатурн-5» (США). Горизонтальные размеры такой «дыры» составили тысячи километров, а содержание электронов уменьшилось в них в несколько раз. Кроме того, диоксид углерода, который при запуске ракеты распространяется на сотни километров, играет большую роль в тепловом балансе термосферы (усиливает «парниковый эффект»). При запусках ракет происходит также разрушение озонового слоя, что является негативным экологическим явлением. Таким образом, освоение ближнего космоса, или ОКП, осложняет в глобальном масштабе экологическую обстановку.
Шпаргалка по экологии
1. Экология как наука
2. Современное понимание экологии как науки об экосистемах и биосфере
3. Проблемы, связанные с антропогенным воздействием на биосферу
4. Экологический кризис
5. Биосфера и человек
6. Происхождение и строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика
7. Природные ландшафты
8. Биосфера. Структура и границы биосферы
9. Функциональная целостность биосферы
10. Почва как компонент биосферы
11. Человек как биологический вид. Его экологическая ниша
12. Понятие «экосистема». Структура экосистемы
13. Основные формы межвидовых связей в экосистемах
14. Составные компоненты экосистем, основные факторы, обеспечивающие их существование
15. Развитие экосистем: сукцессия
16. Популяция как биологическая система
17. Конкуренция
18. Трофические уровни
19. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов
20. Значение фото и хемосинтеза
21. Пищевые цели «выедания» (пастбищные) и пищевые цепи «разложения» (детритные)
22. Взаимоотношения организма и среды
23. Глобальные экологические проблемы
24. Экология и здоровье человека
25. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу
27. Энергетика биосферы и природный лимит хозяйственной деятельности человека
28. Пищевые ресурсы человечества
29. Агроэкосистемы, их основные особенности
30. Особенности охраны чистоты атмосферного воздуха, водных ресурсов, почвы, растительного и животного мира
31. Глобальные проблемы окружающей среды
32. «Зеленая революция» и ее последствия
33. Значение и экологическая роль применения удобрений и пестицидов
34. Формы и масштабы сельскохозяйственного загрязнения биосферы
35. Нехимические методы борьбы с видами, распространение и рост численности которых нежелательны для человека
36. Воздействие промышленности и транспорта на окружающую среду
37. Загрязнение биосферы токсическими и радиоактивными веществами
39. Опасность ядерных катастроф
40. Урбанизация и ее влияние на биосферу
41. Город как новая среда обитания человека и животных
42. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы
43. Пути решения проблем урбанизации
44. Охрана природы и рекультивация земель на территориях, интенсивно освоенных хозяйственной деятельностью
45. Отдых людей и охрана природы
46. Изменения видового и популяционного состава фауны и флоры, вызванные деятельностью человека
47. Красные книги.
48. Интродукция
49. Начала основ экономики природопользования
50. Основы экономики природопользования
51. Экозащитные технологии и техника
52. Основы экологического права
53. Биосферные заповедники и другие охраняемые территории: основные принципы выделения, организации и использования
54. Специфическая ресурсная значимость охраняемых территорий
55. Заповедное дело России
56. Состояние природной среды и здоровья населения России
57. Прогноз влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу
58. Методы контроля за качеством окружающей среды
59. Экономика и правовые основы природопользования
60. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с размещением производства
61. Эколого-экономическая сбалансированность регионов как государственная задача
62. Экономическое стимулирование природоохранной деятельности
63. Правовые аспекты охраны природы
64. Международные соглашения об охране биосферы
65. Инженерная защита окружающей среды
66. Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация
67. Проблемы и методы очистки промышленных стоков и выбросов
68. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
69. Экологическое сознание и общество человека
70. Экологические катастрофы и кризисы
71. Экологический мониторинг
72. Экология и космос
Шпаргалка по экологии
1. Экология как наука
История экологического знания насчитывает много веков. Уже первобытным людям необходимо было иметь определенные знания о растениях и животных, их образе жизни, взаимоотношениях друг с другом и с окружающей средой. В рамках общего развития естественных наук происходило и накопление знаний, ныне принадлежащих к области экологической науки. Как самостоятельная обособившаяся дисциплина экология выделилась в XIX в.
Термин экология (от греч. экое - дом, логос - учение) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель.
В 1866 г. в работе «Всеобщая морфология организмов» он писал, что это «... сумма знаний, относящихся к экономике природы: изучению всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт». Такое определение относит экологию к биологическим наукам. В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла, в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.
Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друге другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Все возрастающее воздействие человека на окружающую среду потребовало вновь расширить границы экологического знания. Во второй половине XX в. научно-технический прогресс повлек за собой ряд проблем, получивших статус глобальных, таким образом, в поле зрения экологии явственно обозначились вопросы сравнительного анализа природных и техногенных систем и поиска путей их гармоничного сосуществования и развития.
Соответственно дифференцировалась и усложнялась структура экологической науки. Сейчас ее можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.
Таким образом, мы можем дать определение экологии как науки об общих законах функционирования экосистем различного порядка, совокупности научных и практических вопросов взаимоотношений человека и природы.
2. Современное понимание экологии как науки об экосистемах и биосфере
Вначале экология, оставаясь в рамках биологической науки, имела непосредственную связь с ботаникой и зоологией, затем росли и крепли связи с такими дисциплинами, как география, почвоведение и климатология.
В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла. в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.
Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Дальнейшее развитие экологии связано с возрастающим вовлечением в круг рассматриваемых вопросов проблем взаимодействия общества и природы.
В настоящее время структуру экологии можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.
Биоэкология, в свою очередь, делится на: аутэкологию - экологию особей и видов; синэкологию - экологию популяций и сообществ, экологию биоценозов; эволюционную экологию.
Геоэкология рассматривает биосферные оболочки Земли. Сюда включается экология географических сред соответственно.
Экология человека представляет комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как живого организма и социального элемента с окружающей средой и обществом. Сюда включаются такие дисциплины, как социальная экология, медицинская экология и т.п.
Прикладная экология обеспечивает теоретический фундамент тем областям человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с живой природой. Она исследует техногенные и антропогенные воздействия на природные системы, устанавливает для них нормативные и лимитирующие величины, являясь теоретической базой охраны природы. К этой области относятся сельскохозяйственная экология, инженерная экология, экология природно-технических геосистем, экологическое образование и менеджмент.
3. Проблемы, связанные с антропогенным воздействием на биосферу
Глобальные процессы образования и движения живого в биосфере обусловлены круговоротом огромных масс вещества и колоссальных потоков энергии. Процессы, происходящие с участием живого вещества, превосходят чисто геологические по
интенсивности и скорости. Человечество же создает дополнительный - антропогенный - канал.
Адаптация человека в окружающей среде шла по двум направлениям:
1) человек приспосабливался к новым природным условиям, менял свой способ хозяйства и, следовательно, вырабатывал новый стереотип поведения;
2) человек приспосабливал природу под себя, создавая вторичные, антропогенные геобиоценозы согласно отработанному стереотипу поведения. Причем в естественных условиях оба процесса переплетались.
Многие характеристики развития человеческого общества имеют интересную особенность - графически их можно представить в виде кривой, близкой к экспоненте. Примерно 200 лет назад человечество вступило в индустриальную фазу развития. Произошла сначала промышленная, а затем в XX в. и научно-техническая революция. Все это позволило человечеству скачкообразно увеличить свою численность, произошло явление, называемое демографическим взрывом. Масштабы воздействия человека на биосферу стали сравнимы с масштабами естественных процессов, человечество стало мощной силой, преобразующей лик планеты. В результате чего стали заметны определенные сдвиги в биосферных процессах.
В процессе совместной эволюции общества и природы, предсказывал Вернадский, биосфера должна будет преобразоваться в новое состояние - ноосферу - сферу разумной жизни. Опыт всех предшествующих поколений и настоящего времени показывает, что человечество, к сожалению, движется не к созданию гармоничной с природой ноосферы, а по пути деструкции биосферы и замены ее инженерно-техническими сооружениями (техносферой). В результате преобразования человеком естественных местообитаний, а также и прямого уничтожения исчезают многие виды живых организмов, снижается биоразнообразие, являющееся основой устойчивости экосистем. Нерациональное ведение сельского хозяйства приводит к истощению почв и распространению процессов опустынивания, нарушению водных режимов территорий. Возможно, самым грозным проявлением воздействия человека на биосферу является загрязнение окружающей среды. Влияние загрязнений может проявляться различно, но это всегда разрушающее воздействие, приводящее к стрессу, деградации, а в конечном счете и к гибели экосистемы.
4. Экологический кризис
С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком им дано название экологического кризиса. Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:
1) постепенное изменение климата планеты вследствие изменения баланса газов в атмосфере;
2) общее и местное (над полюсами, отдельными участками суши) разрушение биосферного озонового экрана;
3) разрыв естественных экологических связей между океаном и водами суши в результате строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;
4) загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ в результате химических и фотохимических реакций;
5) загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы;
6) опустынивание планеты;
7) деградация почвенного слоя, уменьшение площади плодородных земель, пригодных для сельского хозяйства;
8) радиоактивное загрязнение отдельных территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;
9) накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически неразлагающихся пластмасс;
10) сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;
11) загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало изученной жизни в литосфере;
12) массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение видов живого вещества;
13) ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего в урбанизированных территориях;
14) общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;
15) изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей, массовое размножение отдельных видов организмов;
16) нарушение иерархии экосистем, увеличение системного однообразия на планете.
5. Биосфера и человек
Структурно биосфера представляет собой совокупность функционально связанных и иерархически соподчиненных единиц - экосистем. В связи с этим одно из наиболее катастрофичных последствий деятельности человека связано с разрушением структуры
экосистем и, следовательно, с разрушением структуры биосферы в целом как системной целостности. Очевидно, что система с нарушенной структурой уже не может выполнять своих прежних функций, поэтому, как правило, разрушение внутренней структуры экосистемы ведет к ее исчезновению с поверхности Земли. Установлено, что если разрушение затрагивает три и более уровней иерархии экосистем, то начинается сначала замедленный, а потом все более ускоряющийся процесс опустынивания - искажаются процессы образования почв, меняется химия среды, исчезают многие виды организмов.
Разрушение экосистем сопровождается исчезновением видов. Проблема исчезновения видов состоит не просто в том, что их невозможно восстановить, но и в том, что их место займут другие. Вопрос в том, какие. Не случайно существуют организмы разного размера, неодинаковой суточной активности и т.п. Полностью безлесая Земля, населенная мелкими животными, будет совсем иной, чем сейчас. Изменятся круговороты всех веществ, газовый состав атмосферы, качество и количество воды в реках, другие условия жизни. Они могут оказаться совершенно не пригодными для существования человека. Он исчезнет как биологический вид. Таким образом, существуют определенные закономерности замены экосистем в биосфере и видов в экосистеме. Их можно сформулировать следующим образом:
1) «свято место пусто не бывает»;
2) крупные организмы исчезают раньше, их сменяют мелкие;
3) более эволюционно высокоорганизованные виды вытесняются низкоорганизованными, быстрее размножающимися существами;
4) всегда побеждают те, кто быстрее и легче изменяется, в том числе генетически.
Закон системного сепаратизма утверждает, что разнокачественные составляющие всегда структурно относительно независимы. Разрушение структуры экосистемы вследствие деятельности человека сопровождается стиранием функциональных границ между экосистемами, что ведет к их нарушению.
Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды: любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Если раньше было достаточно сохранения лишь особо «важных» территорий, то теперь необходимо ставить вопрос о том, чтобы преобразуемые пространства занимали лишь сравнительно небольшие площади.
6. Происхождение и строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика
Взрывы сверхновых сопровождаются возникновением в межзвездной среде ударных волн, которые приводят к повышению давления и плотности вещества. При этом могут возникать сгущения, способные в дальнейшем сжиматься уже за счет самогравитации.
Так и происходило зарождение нашей системы, в центральной области которой по мере роста давления и температуры сформировался гигантский газовый сгусток - Протосолнце. Одновременно со сжатием протосолнечного облака под влиянием центробежных сил его периферийные участки стягивались к экваториальной плоскости вращения облака,
превращаясь таким образом в плоский диск - протопланетное облако, из которого произошли планеты Солнечной системы.
В настоящее время планета Земля имеет ряд оболочек:
1) атмосферу - это наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством;
2) гидросферу - это водная оболочка Земли;
3) земную кору - это наиболее неоднородная твердая оболочка Земли, сложенная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород. Выделяются два основных типа земной коры - континентальный и океанический. Между ними находится промежуточный тип, который называют субконтинентальным;
4) литосферу - это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин примерно 200 км.
Живое вещество биосферы в общем занимает ничтожное пространство в масштабе всего земного шара.
Масса биосферы составляет примерно 0, 05% массы Земли, объем - 0, 4%. Но именно эта незначительная по размерам оболочка планеты есть область зарождения, развития и сохранения на протяжении миллиардов лет жизни в одной из точек Вселенной.
Все оболочки Земли находятся в тесной взаимосвязи через круговороты вещества и потоки энергии.
Выделяют два круговорота вещества:
1) большой (геологический);
2) малый (биотический).
Большой круговорот измеряется масштабами геологического времени и длится сотни тысяч или миллионы лет.
Он заключается в том, что происходит постоянное превращение материковой коры в океаническую и наоборот.
На фоне этого глобального круговорота вещества в биосфере непрерывно происходят малые биотические круговороты. Этот круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы снова в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла.
7. Природные ландшафты
Ландшафт (от нем. land «земля», schaft суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость). Каждая наземная экосистема приурочена к конкретному ландшафту. В широком понимании ландшафт представляет собой природный территориальный комплекс, а в узком - конкретную территорию, однородную по своему происхождению, истории развития и неделимую по зональным и незональным признакам, обладающую единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, единообразным сочетанием гидротермических условий почв, биоценозов и, следовательно, однохарактерным набором простых геокомплексов (фаций и урочищ). В таком понимании географический ландшафт - одна из категорий физико-географического деления, рассматриваемая как основная единица и основной объект ландшафтного исследования.
Классификацию ландшафтов можно провести на различных основаниях. Но наиболее употребительна классификация, основанная на генезисе ландшафта.
Ландшафт абиогенный - ландшафт, сформировавшийся без существенного влияния живого вещества.
К абиогенному ландшафту условно относят ландшафты центральной части Антарктиды, Гренландского ледяного щита, наиболее высоких вершин Гималаев, лавовые озера и др.
Ландшафт антропогенный - ландшафт, свойства которого обусловлены деятельностью человека. По соотношению целенаправленных и непреднамеренных изменений различают преднамеренно измененные и непреднамеренно измененные ландшафты. Э. Гадач предложил за первыми сохранить название «антропогенных», а вторые именовать «антропическими». Различают также культурный ландшафт (сознательно измененный хозяйственной деятельностью человека) и акультурный, возникающий в результате нерациональной деятельности или неблагоприятных воздействий соседних ландшафтов.
Ландшафт техногенный, антропоэкосистема - разновидность ландшафта, где человек выступает центральным элементом, определяющим функционирование и структуру ландшафта.
Ландшафт природный - ландшафт, формирующийся или сформировавшийся под влиянием только природных факторов, не испытавший влияния деятельности человека.
Научное направление, изучающее ландшафты путем анализа экологических отношений между растительностью и средой, структуру и функционирование природных комплексов на топологическом уровне, взаимодействие составных частей природного комплекса и воздействие общества на природную составляющую ландшафтов путем анализа балансов вещества и энергии, называется ландшафтной экологией.
8. Биосфера. Структура и границы биосферы
Биосфера (от греч. bbs - «жизнь», spbaira - «шар») - одна из оболочек (сфер) Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества. Термин введен Э. Зюссом в 1875 г., в результате работ В.И. Вернадского этот термин стал обозначать всю ту наружную область планеты Земля, в которой не только существует жизнь, но которая в той или иной степени видоизменена или сформирована жизнью. Биосфера включает в себя тропосферу, гидросферу, литосферу.
Область современного обитания живых организмов охватывает в среднем 1217 км - несколько меньше на суше, больше в океане. Сфера случайного попадания организмов и биогенных элементов колеблется до 4050 км. Считается, что нижняя граница биосферы в среднем лежит на глубине 3 км от поверхности суши и на 0,5 км ниже дна океана, хотя в буровых скважинах живые микроорганизмы обнаружены на глубине 4 км, а микробиологические остатки - до 7 км. В «черных курильщиках» - выходах термальных вод на дне океана на глубинах в 3 км при давлении около 300 атм (34 107 Па) обнаружены живые организмы при температуре 250 С (с повышением давления при t > 100 С вода не кипит). Растения поднимаются в горы до высоты около 5 км. Дальше царствует вечный холод, но жизнь здесь теплится - обитают некоторые паукообразные и микроорганизмы. Верхняя граница биосферы находится на высоте 2025 км на уровне озонового слоя, защищающего все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Выше случайно залетают только споры бактерий и грибов.
Биосфера не только сфера жизни. Это видно из состава вещества биосферы, состоящего из глубоко разнородных геологически не случайных частей:
1) вещества, образуемые процессами, в которых живое вещество не участвует, - косное вещество, твердое, жидкое и газообразное;
2) биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Организмы в их образовании играют ведущую роль;
3) вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Это вещество в такой форме является одной из самых мощных сил, меняющей всю энергию биосферы;
4) вещество космического происхождения, атомы.
С точки зрения иерархии уровней организации живой материи и системного подхода биосфера - совокупность всех экосистем (биогеоценозов). Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой, возникшей одновременно с появлением жизни на Земле (около 4 млрд лет назад) в виде примитивных протобиоценозов в первичном Мировом океане.
9. Функциональная целостность биосферы
Система связей в биосфере чрезвычайно сложна и пока что расшифрована лишь в общих чертах. В целом биосфера очень похожа на единый гигантский суперорганизм, в котором автоматически поддерживается гомеостаз - динамическое постоянство физико-химических и биологических свойств внутренней среды и стойкость основных функций. С точки зрения кибернетики в каждом биоценозе, т.е. совокупности организмов, которые населяют определенный участок суши или водоема, есть управляющая и управляемая подсистемы. Роль управляющей подсистемы выполняют консументы. Они не разрешают растениям слишком разрастаться, поедая «лишнюю» биомассу. За травоядными «следят» хищники, предотвращая их чрезмерное размножение и уничтожение растительности. Управляющей подсистемой для этих хищников являются хищники второго рода и паразиты, которыми «руководят» сверхпаразиты, и т.д.
Кроме энергетических, пищевых и химических связей, огромную роль в биосфере играют информационные связи. Живые существа Земли освоили все виды информации -
зрительную, звуковую, химическую, электромагнитную. Информационные сигналы содержат важные сведения в закодированной форме. Они расшифровываются и учитываются живыми организмами. Эти процессы в них осуществляются путем общего энергоинформационного обмена. Живые системы могут также обрабатывать, накапливать и использовать информацию в отдельности от энергии. Российский биолог О. Пресман определяет биосферу как систему, в которой вещественно-энергетические взаимодействия подчинены взаимодействиям информационным.
Примером информационных связей в биосфере может быть явление снижения интенсивности размножения животных в случае чрезмерной плотности популяции. Не всегда это обусловлено недостатком корма или загрязнением среды вредными отходами жизнедеятельности. Результаты опытов свидетельствуют, что уменьшение потомства у млекопитающих или снижение яйценоскости у птиц происходит вследствие «перенаселения» территории.
Структурно биосфера представляет собой совокупность функционально связанных и иерархически соподчиненных единиц - экосистем. Такой взгляд на биосферу вытекает из принципа системности - основного принципа современного научного знания. Именно потому что отдельные составляющие - экосистемы - функциональны, а не хаотично структурны, возникает системная целостность. В связи с этим одно из наиболее катастрофичных последствий деятельности человека связано с разрушением структуры экосистем и, следовательно, с разрушением структуры биосферы в целом.
10. Почва как компонент биосферы
Биокосное вещество - создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Организмы в их образовании играют ведущую роль. Эти биокосные организованные массы являются сложными динамическими равновесными системами, в которых резко проявляется геохимическая энергия живого вещества - биогеохимическая энергия.
В состав почвы входят четыре основных структурных компонента:
1) минеральная основа (обычно 5060% общего состава почвы);
2) органическое вещество (до 10%);
3) воздух (1525%);
4) вода (2530%).
Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.
Свыше 50% минерального состава почвы занимает кремнезем SiO от 1 до 25% приходится на глинозем А1, 0з, от 1 до 10% - на оксиды железа FeO, от 0, 1 до 5% - на 2- 3- оксиды магния, калия, фосфора, кальция. Минеральные элементы, образующие вещество почвенного скелета, различны по размерам: от валунов и камней до песчаных крупинок - частиц диаметром 0,022 мм, ила - частиц диаметром 0, 002 - 0, 02 мм и мельчайших частиц глины размером менее 0,002 мм в диаметре. Их соотношение определяет механическую структуру почвы. Органическое вещество почвы образуется при
разложении мертвых организмов, их частей и экскрементов. Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения - аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный материал, называется гумусом.
Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Порозность возрастает от глин к суглинкам и пескам. Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Обычно в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов несколько меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе.
Почвенная влага делится на свободную, капиллярную и пленочную.
Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов.
В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в различных почвах равна (кг/га): бактерий - 1000 - 7000, микроскопических грибов - 1001000, водорослей 100300, членистоногих - 1000, червей - 350 - 1000.
11. Человек как биологический вид. Его экологическая ниша
Современная наука видит в человеке прежде всего биосоциальное существо, прошедшее в своем становлении длительный путь эволюции и выработавшее сложную социальную организацию.
Выйдя из животного царства, человек и поныне остается одним из его членов. Царство Животные, подцарство Многоклеточные, раздел Двустороннесимметричные, тип Хордовые, подтип Позвоночные, группа Челюстноротые, класс Млекопитающие, отряд Приматы, подотряд Обезьяны, секция Узконосые, надсемейство Высшие узконосые (гоминоиды), семейство Гоминиды, род Человек, вид Человек разумный - таково его положение в системе органического мира.
Современный человек произошел от обезьяноподобного предка - дриопитека, представителя ветви гоминид, отделившихся примерно 2025 млн лет назад от высших узконосых обезьян. Причиной отхода предков человека от генеральной линии эволюции, предопределившего невиданный скачок в совершенствовании его физической организации и расширении возможностей функционирования, стали изменения условий существования, произошедшие вследствие развития естественных природных процессов. Общее похолодание, вызвавшее сокращение ареалов лесов - естественных экологических ниш, населяемых предками человека, поставило его перед необходимостью приспособиться к новым, крайне неблагоприятным обстоятельствам жизни. Это дало возможность более гибко реагировать на текущие изменения во внешней среде и тем самым успешнее адаптироваться к ним.
Постепенно, по мере освоения человеком умений, создания и использования орудий, создания им развитой материальной культуры и, что самое главное, развития интеллекта, он фактически перешел от пассивного приспособления к условиям существования к активному и сознательному их преобразованию.
В экосистеме человек занимает место на высших трофических уровнях. Расселение его можно считать повсеместным.
В настоящее время жизнь человечества протекает в совокупности взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой (природно-технических геосистем (ПТГС)). Структура ПТГС включает подсистему природных объектов (геологические тела, почва, растительный покров, водные источники, воздух, животные, составляющую природную основу ПТГС) и подсистему искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства, например бульдозеры, и т.п.).
12. Понятие «экосистема». Структура экосистемы
Экосистема - это совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость.
Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня и т.д. Более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем.
Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства. Наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют эмерджентностью.
Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.
Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов.
Они и составляют биотическую структуру экосистем.
Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания.
Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называется экологическими факторами.
По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.
Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком.
Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и др.
13. Основные формы межвидовых связей в экосистемах
В основе форм взаимодействия популяций лежат трофические связи. Межвидовые отношения реализуются в виде взаимодействия конкретных видов в структуре отдельных биоценозов и выражаются:
1) в антибиозе - крайнем выражении конкурентных отношений. Вид полностью препятствует возможности поселения особей других видов в определенной зоне влияния;
2) нейтрализме - виды, взаимодействуя друг с другом, не оказывают друг на друга заметного биологического воздействия. Такой тип отношений встречается в отношениях между видами смежных трофических уровней;
3) симбиозе - тесными функциональными взаимовыгодными отношениями (мутуализм - выгода для обоих видов, комменсализм - выгода только для одного вида).
В результате взаимоотношений растений и животных и у тех и у других формировались адаптации. Это образование твердой коры, различного рода шипов, колючек, развитие химической формы защиты у живых организмов, что способствовало ограничению выедания растительности. Удобрение почвы экскрементами животных способствует развитию богатой растительности. Важные биологические функции осуществляются на основе прямых трофических связей в пищевых цепях, вызывая ускорение биологического круговорота биомассы, способствуя распространению растений.
Во взаимоотношениях хищник - жертва большую роль играет поведение во время охоты: простое собирательство, широкий поиск, подстерегание, преследование, умерщвление жертв ядом. Животные, выступающие в качестве жертв, выработали приспособления - морфологические (шипы, колючки и т.п.), поведенческие (убегание, затаивание) или физиологические (продукция ядовитых, отпугивающих веществ), а также используют
покровительственную окраску. Хищники могут воздействовать на половую структуру, изымая из популяций жертв преимущественно самцов.
Форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида в течение определенного времени, называется отношениями хозяин - паразит. Для паразита организм хозяина - территория его обитания, которая защищена не только от факторов абиотического характера, но и укрывает его от различного рода врагов. Различают постоянных и временных паразитов. Для фиксации в организме жертвы используются зацепки, крючья, присоски. Обоюдные адаптации приводят к сокращению фатальных случаев среди жертв. Жизненно важно для паразита надежное попадание в организм хозяина. Явление паразитизма на планете наиболее богато представлено среди микроорганизмов и примитивных многоклеточных.
14. Составные компоненты экосистем, основные факторы, обеспечивающие их существование
Правомерно вычленить в любой экосистеме взаимообусловленные совокупности биотических и абиотических компонентов, а также факторы среды (такие как солнечная радиация, влажность и температура, атмосферное давление, антропогенные факторы и др.).
Биоту, входящую в состав биогеоценоза, или элементарной экосистемы, принято называть биоценозом (от греч. bios «жизнь», koinos «сообщество»), а пространство, им занятое, - биотопом. Совокупности природных факторов, в свою очередь, определяют и лимитируют развитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и природными факторами составляют экологические условия жизнеобитания.
Основой формирования и функционирования биогеоценозов, а следовательно, и экосистем являются продуценты - растения и микроорганизмы, способные производить из неорганического вещества органическое, используя энергию света или химические реакции.
Продуценты, использующие для продуцирования органического вещества солнечную энергию, называются автотрофами (от греч. avtos «сам», trof «питаться»), а использующие химическую энергию - хемотрофами.
В отличие от продуцентов, образующих первичную продукцию экосистем, организмы, использующие эту продукцию, получили название гетеротрофов (от греч. geteros - «разный»). Они используют для формирования своих органов готовое органическое вещество других организмов и продукты их жизнедеятельности.
Гетеротрофностью обладают консументы (от лат. копsymo - «потреблять») - потребители живого органического вещества, к которым относятся фитофаги и зоофаги.
Фитофаги - травоядные (от греч. fitos - «растение», fagos - «пожиратель») или растительноядные.
Зоофаги - хищники, поедающие фитофагов и более мелких хищников.
Симбиотрофы (от греч. simbios - «сожительство») - микроорганизмы и грибы, живущие на корнях растений и вокруг них и получающие часть продуктов фотосинтеза в виде выделяемых корнями органических веществ.
Паразиты - консументы, начиная от вирусов и бактерий (микропаразитов) и заканчивая крупными растениями-паразитами или насекомыми. Паразиты - организмы, обитающие внутри или на поверхности животных или растений, которые питаются за счет организма хозяина, но не съедают его до гибели, а пользуются длительное время.
В естественных экосистемах обеспечивается состояние динамического постоянства баланса: растения<>фитофагиохищники<>паразиты. Тем не менее колебания численности могут быть значительны.
Сапрофаги - животные, поедающие трупы и экскременты.
15. Развитие экосистем: сукцессия
Процесс, при котором сообщества видов растений и животных замещаются с течением времени другими, обычно более сложными сообществами, называется экологической сукцессией, или просто сукцессией. Экологическая сукцессия обычно продолжается до тех пор, пока сообщество не станет стабильным и самообеспечивающимся. Конечное сообщество, занявшее нарушенный участок, называется зрелым сообществом, а экосистема в целом - климаксовой. На планете выделяют несколько крупных наземных климаксовых экосистем, которые называют биомами: тундра, хвойные леса (тайга), леса умеренного пояса, степи, пустыни, саванны, дождевые тропические леса.
Экологи выделяют два вида экологических сукцессии: первичные и вторичные. Первичная сукцессия - это последовательное развитие сообществ на участках, лишенных почв.
Более распространенным типом сукцессии является вторичная сукцессия, т.е. последовательное развитие сообществ в ареале, в котором естественная растительность была устранена или сильно нарушена, но почва не была уничтожена.
Существует два крайних типа видовых стратегий – r-стратегия и К-стратегия. Это два различных решения одной задачи - задачи длительного выживания вида.
Виды с r-стратегией быстрее заселяют нарушенные местообитания, характерные для ранних стадий сукцессии, такие как обнаженная горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки, чем виды с К-стратегией, так как они легче распространяются и быстрее размножаются.
Виды с К-стратегией более конкурентоспособны, и в конце концов они вытесняют r-виды, которые тем временем перемещаются в другие нарушенные местообитания.
Сукцессия любого масштаба заканчивается формированием зрелого сообщества, и в экосистеме все популяции приходят в состояние динамического равновесия.
В ходе сукцессии постепенно нарастает видовое разнообразие.
С энергетических позиций сукцессия - это такое неустойчивое состояние сообщества, которое характеризуется несоответствием двух показателей: валовой продуктивности и энергетических затрат всей системы на поддержание жизнедеятельности - дыхания.
Изымая избыток чистой продукции из сообществ, находящихся в начале развития сукцессии, мы задерживаем ее, но не подрываем основу существования сообщества.
Вмешательство же в стабильные, климаксовые системы неминуемо вызывает нарушение сложившегося равновесия. Пока нарушение не превышает самовосстановительной способности системы, вторичные сукцессии могут вернуть ее к исходному состоянию - этим пользуются, например, при планировании рубок леса.
16. Популяция как биологическая система
Популяция - совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство в течение большого числа поколений и связанных между собой различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое существование в данной природной среде. Одно из фундаментальных свойств популяции - единство морфобиологического типа составляющих ее особей. Масштабы территориальной группировки вида и степень ее репродуктивной изоляции от других аналогичных группировок определяют величину такого единства.
Способность к воспроизводству путем свободного обмена генетической информацией (панмиксия) - важнейшее свойство популяции.
В фитоценологии принят термин «ценопопуляции», подчеркивающий место и роль населения определенного вида в функционировании фитоценоза. Популяции растений составлены прикрепленными формами. В качестве структурных элементов ценопопуляции выступают особи семенного и вегетативного происхождения, клоны, часть особи - побег, лист, парциальный куст. На основе пространственной и функциональной структуры популяций, численности и плотности населения, рождаемости и смертности, возрастной структуры складывается ход динамики популяций, определяющий изменения фитоценоза в целом. Типы пространственного распределения особей в популяциях:
1) равномерный - равное удаление каждой особи от всех соседних (в природе встречается редко);
2) случайный (диффузный) - встречается чаще;
3) мозаичный (агрегированный) - характерен для высших животных.
Участок обитания играет биологическую роль в жизни животных. Они хорошо исследуют территорию обитания, перемещаются по своим тропам, выбирают места укрытия, формируют запасы корма. Обеспеченность кормом, количество убежищ, мест, пригодных для создания гнезд, нор, - все эти факторы определяют приуроченность участка к определенному месту.
Существование животных, птиц, рыб в составе группы имеет биологические преимущества: уменьшение затрат на добычу корма, своевременное обнаружение хищника, организация обороны от его нападения, возможность обучения молодых особей
группы. В стадах, стаях существуют индивидуальная дистанция, которую соблюдают особи по отношению друг к другу, и синхронизация действий при движении (перелетах] популяции. Важным фактором поддержания целостности стада как функциональной популяционной системы является поддержание информационных контактов. Информация передается звуками, запахами, через следы, тропы, норы, гнезда, фекалии, электрическими разрядами (некоторые рыбы), механическими колебаниями воды (беспозвоночные).
Часто происходит сближение внутрипопуляционных группировок - перекрывание территорий.
17. Конкуренция
Конкуренция - взаимодействие организмов, проявляющееся во взаимном угнетении друг друга из-за потребности в одном и том же ресурсе - потребляемом компоненте среды. Конкуренция - биотический фактор - возникает в результате нехватки ресурса или его ограниченной доступности. Таким ресурсом может быть объект питания для животных, элементы минерального питания для растений (соединения фосфора, азота, калия и др.), пространство для устройства гнезда, норы, количество света и влаги и т.д.
Конкуренция бывает:
1) межвидовой - распространяется практически на все виды организмов. Формы проявления - от жестокой борьбы до почти мирного сосуществования. Выигрывает в борьбе вид, который в данных экологических условиях имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим видом. Например, в результате конкуренции двух сходных видов растений, произрастающих в одной среде, победу одерживает тот вид, который раньше достигнет яруса, имеющего лучшую освещенность. Итог межвидовой конкуренции - вытеснение одного из двух видов из сообщества или расхождение этих видов по различным экологическим нишам. Межвидовая конкуренция играет важную роль в формировании облика природного сообщества;
2) внутривидовая - борьба за территорию, участок обитания, охрана индивидуального охотничьего участка (территориальность). У растений территорию занимает вид - часть популяции, у животных - особь. Борьба особи за территорию может осуществляться простым пением, угрожающими позами. Об интенсивности внутривидовой конкуренции можно судить по тому, как снижается скорость роста популяции - падает рождаемость и растет смертность - при увеличении ее плотности. Территориальность является способом не допустить слишком высокой плотности особей своего вида и сохранить кормовую базу для себя и потомства.
Согласно математической модели, развитой и подтвержденной экспериментально русским ученым Г.Ф. Гаузе, сформулирован принцип конкурентного исключения (теорема Гаузе), который гласит: «Два вида, конкурирующие за один ресурс, не могут существовать в гомогенной среде, и исход конкуренции определяется соотношением интенсивности самоограничения каждой из популяций и их взаимоотношений». Принцип в последнее время оспаривается.
Сосуществование конкурирующих видов (несоблюдение закона Гаузе) происходит по следующим причинам:
1) популяции разных видов ограничены разными ресурсами;
2) хищник преимущественно выедает более сильного конкурента;
3) конкурентное преимущество видов изменяется в зависимости от непостоянства внешних условий;
4) популяции разных видов разделены в пространстве и времени.
18. Трофические уровни
Устойчивые биогеохимические циклы вещества и энергии в биосфере нашей планеты формируются вследствие биологического разнообразия потребляемого организмами набора веществ и выделяемых в природную среду продуктов жизнедеятельности. Базу биологического круговорота веществ составляют трофические уровни, которые представлены конкретными видами живых организмов, делящимися на три основные группы: продуценты, консументы и редуценты. Трофический уровень составляют популяции организмов, выполняющих в экосистеме одинаковые трофические функции и имеющих различный видовой состав (от греч. trophe - «питание»).
Первый трофический уровень - уровень первичной продукции - образуют автотрофы. Это организмы, которые синтезируют органические вещества (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты) из неорганических соединений, используя энергию Солнца. Первичная продукция - это биомасса растительных тканей. Первичные продуценты - растения, фотоавтотрофные бактерии и хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы). Хемотрофы - микроорганизмы, синтезирующие органическое вещество за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, имеющихся в воде и почве.
Второй трофический уровень представляют консументы (гетеротрофы):
1) первого порядка - фитофаги - используют в качестве пищи растения;
2) второго порядка - питаются животной пищей.
Консументы - животные, бактерии, грибы, паразитические и насекомоядные растения - накапливают в тканях своего тела энергию, которая используется в пищу консументами высших порядков. Эта энергия составляет вторичную продукцию экосистемы.
На третьем трофическом уровне - редуценты. Это организмы, разлагающие до минеральных веществ, диоксида углерода и воды отходы жизнедеятельности и отмершие организмы. Консументы также участвуют в минерализации органических веществ.
Все организмы используют в пищу биомассу предыдущих трофических уровней, теряя энергию с потерями на дыхание, обогрев тела, на различные формы деятельности, на выделение экскрементов.
Между видами разных трофических уровней существуют взаимоотношения, образующие систему трофических цепей (цепей питания). Использование ресурсов на каждом трофическом уровне зависит от видового разнообразия экосистемы.
Видовое разнообразие может снижаться в зонах загрязнения, вызывая упрощение трофической структуры.
Сегодня фиксируются нарушения структуры биоценозов вследствие загрязнения окружающей природной среды. Токсиканты передаются по цепям питания и способствуют гибели животных, птиц, гидробионтов, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком.
19. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов
Скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями) называют первичной продукцией.
Первичная продукция - продукция автотрофных организмов. Автотрофы занимают первый трофический уровень.
Перевод слова с греческого: avto - «сам», trophe - «питание», т.е. самопитающиеся. Биосферная функция автотрофных организмов - вовлечение неживой природы в состав тканей организмов, в биологический круговорот.
95% всех живых организмов в биосфере составляет масса автотрофовпродуцентов. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши.
Автотрофные организмы (первичные продуценты) синтезируют органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Распределение автотрофных организмов географически неравномерно и зависит от количества тепла и влаги. Максимум запасов фитомассы приходится на область тропиков, где первичная продуктивность достигает 650 т/га. Запасы фитомассы в полярных и пустынных областях составляют 1 - 2 т/га. Годовая продукция наземной растительности составляет 180 - 200 млрд т.
Фитомасса Мирового океана, состоящая из водорослей и фитопланктона, невелика, так как быстро вовлекается в цепи питания. Максимум фитомассы достигается в умеренном поясе. Приток питательных веществ с континентов обеспечивает насыщенные жизнью зоны океанов вблизи берегов. Годовая продукция фитомассы океана составляет около 50100 млрд т.
Продуценты по характеру источника энергии для синтеза делятся на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.
Фотоавтотрофы используют для синтеза энергию солнечного излучения (длина волны 380710 нм) и диоксид углерода, воду, азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания. Фотоавтотрофы - это зеленые растения. Автотрофыфотосинтетики играют большую роль в высвобождении молекулярного кислорода. Выработка кислорода в наземных экосистемах осуществляется только растениями. В водной среде к фотосинтезу способны цианобактерий, но они не выделяют кислород.
Хемоавтотрофы используют энергию химических связей в процессах синтеза органического вещества. Кхемоавтотрофам относятся прокариоты: бактерии, архебактерий и отчасти синезеленые водоросли. В процессе окисления минеральных
веществ аммиак окисляется до нитритов, затем до нитратов, закисное железо - до окисного, сероводород - до сульфатов.
Некоторые живые организмы, сочетающие свойства автотрофности с использованием в пищу готовых органических веществ, называют миксотрофами. Типичный представитель миксотрофов - омела.
20. Значение фото и хемосинтеза
Реакция синтеза органических веществ с помощью световой энергии называется фотосинтезом. В ходе фотосинтеза усваивается порядка 200 млрд т СО2 и выделяется около 145 млрд т свободного кислорода. Поток солнечной энергии, используемой для фотосинтеза, может быть прямым либо отраженным от других предметов, сквозь них прошедшим. Зеленым листом поглощается в среднем 75% падающей на него лучистой энергии, но на фотосинтез используется только небольшая ее часть. На уровень фотосинтеза влияют внешние факторы - температура, свет, диоксид углерода и кислород. Оптимальными температурными условиями являются тепловые условия, при которых фотосинтез достигает 90% своей максимальной величины. Повышение концентрации СО2 в атмосфере ведет к усилению фотосинтеза (до определенного предела). Недостаток воды может быть ограничителем процесса фотосинтеза.
Диоксид углерода и вода - основные исходные вещества, которые используются для фотосинтеза, осуществляемого пигментной системой - хлорофиллом (в некоторых случаях его аналогами). Хлорофилл придает листьям растений зеленую окраску. Процесс фотосинтеза выражается через уравнение: солнечная энергия
6СО2 + 12Н2ОС6 Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.
Продукты реакции фотосинтеза - вода, кислород и углеводы, молекулы которых обладают богатой энергией.
Кислород возвращается в атмосферу через мелкие поры в листьях растений - устьица, а углеводы становятся со временем пищей для консументов. В результате фотосинтеза накапливается первичная продукция - биомасса растений.
Современный газовый состав атмосферы образовался в результате процесса фотосинтеза. Благодаря процессу фотосинтеза замыкается круговорот углерода в биосфере. В результате деятельности фотасинтезирующих организмов появился кислород, играющий важнейшую роль в жизни большинства живых организмов. Кислород под действием ультрафиолетовых лучей превращается в озон.
Озоновый слой планеты является экраном, отражающим губительные ультрафиолетовые солнечные лучи.
Процессы фотосинтеза протекают и у прокариот - бактерий, архебактерий, цианобактерий, использующих для этой функции пигмент бактериохлорин и не выделяющих в окружающую среду кислород.
Среди прокариот распространены также различные формы хемосинтеза. Микроорганизмы, в ходе своей жизнедеятельности осуществляющие процесс синтеза органических веществ из углекислого газа за счет энергии окисления аммиака,
сероводорода и других веществ, называются хемотрофами. Хемотрофы являются начальным этапом круговорота веществ в экосистемах районов геотермальных источников.
21. Пищевые цели «выедания» (пастбищные) и пищевые цепи «разложения» (детритные)
Пищевые цепи - трофические цепи - включают ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего.
Всех первичных консументов независимо от размеров и места обитания можно считать растительноядными животными на пастбище. От растений через таких животных, называемых пасущимися, идет поток энергии. Этот поток обозначается пастбищной пищевой цепью.
В пастбищных пищевых цепях наблюдается явление «выедания» в результате повышения плотности популяций. Несмотря на большое количество растительноядных животных, масса наземных растений очень велика.
Между членами трофической цепи складываются сложные отношения, которые прошли длительный путь совместной эволюции. При возрастании плотности популяции включаются регулирующие механизмы, которые закономерно сменяют друг друга. В результате этого растения выработали средства защиты от потребителей - защитные покровы, химические вещества, делающие их несъедобными для консументов. В ответ на повышение плотности жертв возрастает их потребление каждой особью хищника (до определенных пределов).
При высокой плотности популяции влияют на ее динамику различные инфекционные заболевания. Так работает защита пастбищных цепей от выедания. Связь типа регуляции с положением вида в трофической цепи проявляется только в среднем и только в наземных экосистемах. Напротив, основные продуценты водной среды - микроскопические планктонные водоросли - могут сильно выедаться зоопланктоном.
Организмы, использующие в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалии, растительный опад и т.п.), называются редуцентами. Поток энергии от мертвого органического вещества - детрита - до полного использования и рассеивания в виде тепла при дыхании, называется детритной пищевой цепью. Животные участвуют на первых стадиях разложения - они измельчают ткани пищевых объектов, разлагая в процессе пищеварения молекулы белков, углеводов. Основная часть процесса деструкции идет в почве. В категорию редуцентов входят многие виды бактерий, грибов и актиномицетов и простейших, завершающих минерализацию органического вещества. Энергия в цепях разложения частично аккумулируется в составе тканей организмов-редуцентов, тела которых после гибели также попадают в цикл редукции. При определенных условиях (недостатке кислорода, повышенной кислотности, высокой влажности, мерзлоте) редукция в почве замедляется и происходит накопление не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества, превращающегося со временем в торф, нефть и уголь.
22. Взаимоотношения организма и среды
Окружающая среда служит источником необходимых веществ для процессов обмена в организме.
Комплекс факторов естественной среды обитания воздействует на живой организм. Поэтому любой организм адаптируется к факторам среды.
Важнейшие экологические факторы, действующие на жизнедеятельность организмов, следующие.
Температура. Влияет на скорость обменных процессов. Существуют верхний и нижний температурный пороги жизни. Эти пороги неодинаковы для разных видов живых организмов. Ряд видов бактерий обитают в горячих источниках с температурой воды 70 "С, растения степей, саванн и пустынь выдерживают нагревание до 5060 "С, растения влажных тропических лесов, водоросли теплых морей погибают при температуре чуть выше 0 °С, морозоустойчивые формы растений выдерживают полное зимнее промерзание.
Вода и минеральные соли. Вода составляет основную массу организмов растений и животных (5080%, у ряда видов до 95%). Водный обмен организма со средой складывается из двух процессов:
1) поступления воды в организм - в виде питья из источников, в виде росы, тумана, дождя, с пищей;
2) отдачи ее во внешнюю среду - с мочой, экскрементами, путем испарения.
Осадки определяют режим водоемов, почвенной влаги и влажности воздуха. Необходимое условие нормальных функций организма - определенный набор солей, входящих в ткани и играющих важную роль в обменных механизмах клеток.
Многие растения (суккуленты и склерофиты) приспособились к жизни в условиях постоянного и регулярного дефицита влаги, на засоленных почвах (растения-галофиты). Пустынные животные адаптируются к водному голоданию. Изменение содержания солей в пище вызывает у млекопитающих-фитофагов также ряд адаптивных реакций.
Кислород. Кислород необходим абсолютному большинству живых организмов, в том числе высшим растениям и животным, для получения энергии в результате аэробного окисления органических веществ. У растений дыхание осуществляется всеми органами и тканями.
Организмы, обитающие в водной среде, используют специальные органы дыхания (жабры) либо извлекают его всей поверхностью тела. В транспорте кислорода принимают участие дыхательные пигменты (гемоглобин) крови.
У обитателей воздушной среды увеличена дыхательная поверхность и активизирована вентиляция легких. У видов, обитающих в высокогорных районах, повышено содержание гемоглобина и эритроцитов. У ныряющих животных запасы кислорода накапливаются в крови и мышцах.
Свет. Большинству видов растений и животных свойственны суточная периодичность проявления активности, сезонный характер репродукции.
23. Глобальные экологические проблемы
Человечество вносит косвенные изменения в состав и условия существования природных сообществ всеми формами своей деятельности, приобретающей глобальный характер.
Производство и применение фреонов (хлорфторуглеводородов) привело к истощению озонового слоя, особенно в районах полюсов. Функция озонового слоя - защитного экрана на пути ультрафиолетового излучения, губительного для живых организмов, ослабевает.
Существенно изменяется состав атмосферного воздуха планеты благодаря увеличению выбросов диоксида углерода и аэрозолей, что ведет к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли - созданию «парникового эффекта». В результате потепления климата прогнозируются таяние ледников, подъем вод Мирового океана, затопление большой площади материков. Дальнейшие последствия этого процесса трудно предсказать.
Ежегодно на материки обрушиваются стихийные бедствия: наводнения, землетрясения, ураганы и смерчи, сильнейшие засухи, стремительные увеличения популяций вредителей, уничтожающих сельскохозяйственные и лесные угодья.
Огромный вред наносят окружающей природной среде ТЭЦ, ГЭС, АЭС, ТЭС. Строительство этих объектов коренным образом меняет ландшафт, плотины перегораживают пути миграции поднимающихся на нерест рыб, образуя искусственные водохранилища, выбросы продуктов сгорания загрязняют атмосферный воздух, отходы отработанного ядерного топлива пополняют объекты их временного захоронения.
Добыча полезных ископаемых ведет к истощению разведанных ресурсов, образованию техногенного ландшафта, состоящего из безжизненных отвалов пустых пород, покрывающих плодородные почвы.
Нормальное функционирование природных экосистем невозможно без лесных сообществ, которые катастрофически уничтожаются. Этот процесс сопровождается утратой видового разнообразия. Процесс синантропизации животных и птиц сопровождается бурным ростом популяций этих видов. Растет количество видов интродуцентов, вытесняющих естественных обитателей экосистем.
Загрязнение вод Мирового океана стоками также является экологической проблемой, состоящей в аккумуляции токсичных веществ в организмах гидробионтов. Загрязнение водных объектов в результате разлива нефти и нефтепродуктов приводит к массовой гибели животных и птиц. Особая опасность заключается в проникновении в подземные воды пестицидов, гербицидов, солей тяжелых металлов, радиоактивных загрязнений.
Экологической проблемой глобального характера являются общее ухудшение состояния здоровья населения планеты: высокая смертность, патологические изменения у новорожденных детей, распространение инфекций.
24. Экология и здоровье человека
Согласно формулировке, принятой Всемирной организацией здравоохранения, здоровье человека - объективное состояние и субъективное чувство полного физического, психологического (психического) и социального комфорта.
Масштабы современного антропогенного воздействия человеческого общества на компоненты биосферы велики и имеют последствия, которые уже ощутимы для поколений людей, живущих в начале третьего тысячелетия.
Здоровье человека зависит от качества атмосферного воздуха, питьевой воды, пищевых продуктов, комфортности проживания и эмоционального состояния общества.
Все эти условия находятся в прямой зависимости от состояния окружающей природной среды. Вдыхание загрязненного воздуха, потребление некачественной питьевой воды и загрязненных пестицидами, солями тяжелых металлов, а также модифицированных продуктов питания оказывают губительное влияние на организм человека, вызывая различные заболевания и отравления.
Общее состояние населения планеты характеризуется:
1) старением населения. Численность населения многих европейских стран с учетом возрастного состава находится в таком состоянии, что через 1525 лет людей пенсионного возраста будет гораздо больше, чем работоспособных людей, которым предстоит «кормить» данную категорию общества. Это произойдет вследствие низкой рождаемости, которая отмечается в последние десятилетия XX в. Общая численность населения планеты растет благодаря высокой рождаемости в азиатских странах, Китае;
2) увеличением городского населения, а следовательно, проживанием людей в искусственно созданных экосистемах (факторы городской среды);
3) увеличением смертности населения в результате различных хронических болезней органов дыхания, инфекционных заболеваний, болезней органов кровообращения, злокачественных новообразований, наследственных заболеваний;
4) массовой гибелью людей в природных катастрофах - наводнениях, землетрясениях, цунами, засухах;
5) гибелью людей в военных конфликтах, в результате террористических актов, при транспортных и промышленных авариях и т.п.
Укрепление здоровья населения в глобальном масштабе невозможно без создания национальных программ охраны здоровья, имеющих серьезную поддержку на государственном и местном уровнях, без тесного сотрудничества в области эпидемиологического контроля окружающей природной среды. Современная медицина обладает большими возможностями профилактики различных заболеваний, их диагностики и лечения. Сделать эти возможности доступными для каждого человека является трудной задачей в некоторых странах по экономическим причинам.
25. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу
Виды антропогенных воздействий на природу:
1) хищническое использование биологических ресурсов планеты, сопровождающееся истреблением представителей флоры и фауны;
2) различного рода загрязнения компонентов биосферы в результате выбросов в атмосферный воздух, сброса токсичных веществ, стоков, загрязнение почвы при добыче полезных ископаемых, в результате сельскохозяйственной деятельности, биологическое засорение почв.
В результате эксплуатации биологических ресурсов человеком истреблены сотни видов крупных млекопитающих, птиц. Неумеренная охота и борьба с вредителями нарушили механизмы воспроизводства популяций и явились причинами исчезновения с лица земли многих видов.
Истребление лесов происходило ради получения древесины. Утрачены многие формы растительности.
Рост промышленных предприятий, развитие всех видов транспорта, урбанизация влияют на процессы круговорота веществ в биосфере.
Наблюдается изменение исходного естественного газового состава атмосферы - уменьшение кислорода и существенное увеличение СО2. Результат процесса возрастания содержания СО2 в атмосфере - «парниковый эффект». Промышленные предприятия выбрасывают в воздух миллионы тонн пыли, токсичных газов, золы. Все виды транспорта загрязняют вредными выбросами атмосферный воздух, водные объекты и почвы. В результате сельскохозяйственной деятельности человека происходит загрязнение почв и грунтовых вод гербицидами, ядохимикатами, минеральными удобрениями. При использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза (происходит повышение численности вредителей), происходит накопление токсинов в пищевых продуктах, потребляемых человеком.
Добыча полезных ископаемых сопровождается нарушением ландшафтов, загрязнением буровыми растворами, образованием отвалов пустых пород, скрывающих под собой плодородные слои почв. Рост промышленности и урбанизация стали причинами загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов промышленными и бытовыми стоками. Особую опасность для водных биоценозов представляют токсины, нефтепродукты, ПАВ, соли тяжелых металлов. Обилие органических веществ ведет к эвтрификации водоемов и гибели ценных видов рыб, ухудшению питьевых качеств воды. В результате снижения уровня биологической самоочистки вод часть загрязнений из пресноводных объектов попадает в моря и океаны. Ежегодно в воды Мирового океана попадает, до 10 млн т нефти и нефтепродуктов, нарушая условия существования планктона и других гидробионтов.
26. Классификация природных ресурсов; особенности использования и охраны исчерпаемых (возобновимых, относительно возобновимых и невозобновимых) и неисчерпаемых ресурсов
Природные ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества.
По природным группам природные ресурсы делятся на минеральные, растительные, животного мира, климатические, ресурсы энергии природных процессов.
Солнечная энергия, энергия приливов, текущей воды и тепло земных недр являются неисчерпаемыми ресурсами, так как использование их человеком не приводит к видимому истощению как сегодня, так и в будущем.
Исчерпаемые ресурсы подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым природным ресурсам относятся чистый воздух, пресная вода, плодородие почв, растения и животные.
Полезные ископаемые, добываемые человеком, являются невозобновимыми природными ресурсами.
Сроки потребления их несоизмеримы со сроками самовосстановления (каменный уголь, нефть, природный газ и т.д.).
Можно разделить природные ресурсы:
1) на заменимые. Например, использование в качестве источника энергии вместо полезных ископаемых энергии ветра и Солнца;
2) незаменимые - пресная вода, атмосферный воздух и др.;
3) реальные - те природные ископаемые, которые используются сегодня;
4) потенциальные - ресурсы, которые на данном уровне развития производительных сил нельзя освоить, но их запасы уже определены человеком.
Чтобы избежать тяжелых экологических последствий нерационального природопользования, необходимо разумно сочетать экологические интересы общества с экономическими. Направления рационального использования и охраны природных ресурсов построены на следующих правилах:
1) темпы потребления возобновимых ресурсов не должны превышать темпов их самовосстановления;
2) темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превышать темпов их замены возобновимыми ресурсами;
3) предельная интенсивность поступления в природную среду загрязняющих веществ с выбросами, сточными водами и отходами не должна превышать темпов их переработки и обезвреживания в природных, водных и наземных экосистемах.
Охрана и восстановление природных ресурсов невозможны без локального и глобального экологического мониторинга - измерения и контроля их состояния, расширения и увеличения числа заповедных зон, уникальных природных комплексов, восстановления лесов, эффективной, максимально глубокой переработки уже добытых полезных ископаемых, развития безотходного производства.
27. Энергетика биосферы и природный лимит хозяйственной деятельности человека
Тепловой, энергетический баланс между биосферой и космическим пространством, энергетические процессы в экосистемах, антиэнтропийные процессы в живом веществе и энергетика отдельных живых организмов составляют энергетику биосферы. Любое нарушение целостности участка биосферы влечет за собой разнообразные процессы, ведущие к частичной деструкции среды.
Мировой энергетический баланс производства первичных энергоресурсов составляют: органическое топливо (уголь, сланцы, торф), жидкое топливо - нефть, природный и нефтяной газ. На энергию, полученную с использованием нетрадиционных источников (ветра, солнечной энергии, приливов, тепла недр), приходится 1, 01, 5% от всего мирового объема. Используются первичные источники энергии в основном на производство электроэнергии, на обеспечение движения транспорта, для работы промышленных предприятий и для обеспечения потребностей коммунально-бытового хозяйства общества людей. Любая энергоустановка оказывает воздействие на окружающую природную среду. Это выражается через изъятие больших территорий, образование различных отходов, выбросов в атмосферу, нарушение гидрологического режима водных объектов, загрязнение тепловое, радиационное, шумовое, электромагнитное.
Виды в естественной природе не разрушают среду своего обитания, так как это грозит им вымиранием.
И лишь только человек на протяжении всего существования своего вида занимается приспособлением окружающей среды к удовлетворению своих потребностей. Такому хозяйствованию есть предел. Преобразование природы ограничено действием законов, правил и принципов экологии и природопользования. При получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Рост энергетических затрат не может продолжаться бесконечно. Здесь уместно вспомнить один из законов Б. Коммонера: «Ничто не дается даром». Согласно Закону пирамиды энергий (Р. Линдемана) с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. Говорить о «круговороте энергии» нельзя, поскольку в обратный поток поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0, 25%).
Человек в своей хозяйственной деятельности должен учитывать все эти факторы. Потребности человека в некоторых жизненных благах могут до определенной степени заменяться более полным удовлетворением других потребностей (замещение физических потребностей духовными).
28. Пищевые ресурсы человечества
Состояние здоровья и работоспособность человека зависят от питания. Восполнение энергетических затрат, рост и обновление клеток, тканей, выработка регуляторов обменных процессов в организме невозможны без питания.
Извлечение и получение продовольственных ресурсов являются существенным разделом природопользования.
Пищевая ценность, объединяющая биологическую и энергетическую ценность, органолептические и санитарно-гигиенические показатели определяют качество пищевых продуктов.
Человеческим обществом за многотысячелетнюю историю накоплены большие знания в различных отраслях сельского хозяйства, обеспечивающего все возрастающие потребности в пищевых ресурсах. Перечислим эти отрасли:
- растениеводство, включающее в себя полеводство, плодоводство, овощеводство;
- животноводство, включающее разведение крупного рогатого скота, овцеводство, коневодство;
- птицеводство.
Растения служат неиссякаемым источником разнообразных пищевых продуктов. Растительная пища насыщена необходимыми для человеческого организма витаминами, углеводами, клетчаткой, растительными жирами. Бобовые растения содержат белок.
Другая сторона использования пищевых продуктов, получаемых из зерновых, бобовых, плодоовощных культур, - это их загрязненность повышенными концентрациями токсичных и радиоактивных веществ, попадающих в растения из почвы, атмосферы и водных объектов. Такому загрязнению способствует применение пестицидов и ядохимикатов при обработке полей, несоблюдение норм внесения минеральных удобрений, многократное превышение ПДК загрязняющих веществ в водоисточниках, используемых для мелиоративных работ. Трансграничное перемещение воздушных масс, загрязненных выбросами промышленных предприятий и транспорта, также является причиной попадания вредных веществ в продукты питания.
По трофическим цепям вещества-токсиканты попадают в организмы животных и гидробионтов, мясом которых впоследствии питается человек.
Численность населения Земли возрастает с каждой секундой. Многие народы стоят перед проблемой вымирания из-за нехватки пищи и воды, из-за истощения и опустынивания земель, вовлечения стран в военные конфликты, отставания в развитии экономики, отсутствия помощи со стороны развитых стран.
В РФ, наоборот, в связи с переходом общества на рыночные отношения огромные площади пахотных земель уже много лет не используются.
29. Агроэкосистемы, их основные особенности
Биосфера включает в качестве элементарных единиц естественные и искусственные экосистемы. Агроэкосистемы - искусственные экосистемы, многие из которых исторически формировались в результате использования человеком почвенно-земельных, пастбищных и растительных ресурсов. Агроэкосистемы - неустойчивые биологические системы, удовлетворяющие потребности человеческого общества в продуктах питания. Агроэкосистему образуют живые организмы (растения, животные, насекомые, микроорганизмы и др.) и среда обитания. В настоящее время обрабатываемые земли дают
88% энергии, получаемой человечеством с пищей. Значительные площади суши занимают сельскохозяйственные угодья.
Агроэкосистемы обладают малой экологической надежностью и нуждаются в регулярной поддержке. Они занимают обширные территории в лесостепных и степных районах Северного полушария Земли, располагаясь мозаично. Около 10% суши занимают сельскохозяйственные ландшафты. Естественные степные, лесостепные и лесные биоценозы заменены пастбищами, сенокосными лугами, пашнями, садами, огородами. Структура агроэкосистем упрощена человеком с целью быстрейшего получения продукции. Эти экосистемы являются составными частями биосферы и испытывают на себе влияние компонентов естественных биоценозов - растений, животных, микроорганизмов, факторов неорганической среды. В свою очередь, агроэкосистемы оказывают влияние на компоненты биосферы.
Человеком созданы науки, исследующие законы и приемы возделывания сельскохозяйственных культур, включающие в себя земледелие, агротехнику, агрохимию, растениеводство, селекцию, защиту растений и мелиорацию. Качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Для сохранения агроэкосистем необходимо соблюдать определенные правила и приемы возделывания культур, подготавливать посевной и посадочный материал, вводить севообороты, включающие посевы многолетних трав, насаживать лесозащитные лесополосы, вносить минеральные и другие удобрения. Для повышения устойчивости искусственных биогеоценозов приходится использовать химические средства защиты растений.
Важным направлением развития агроэкосистем является интенсификация природопользования посредством миниатюризации - получения больших валовых урожаев с полей меньшего размера - и выполнения комплекса мер по сохранению общего плодородия земли. Плодородие почвы - совокупность естественного и искусственного плодородия почвы, она зависит от естественного почвенного плодородия и от условий земледелия, уровня развития науки и техники.
30. Особенности охраны чистоты атмосферного воздуха, водных ресурсов, почвы, растительного и животного мира
Для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха и водных объектов отходами промышленных предприятий активно разрабатываются и внедряются разнообразные очистные сооружения. Для очистки воздуха используются фильтры, абсорберы, скрубберы и другие аппараты и установки. Фильтры бывают:
1) механические;
2) электрические;
3) магнитные;
4) звуковые.
Для очистки газового потока могут быть использованы:
1) сухие окислительные процессы;
2) мокрые окислительные процессы;
3) процессы каталитического превращения.
Очистка промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляется различными методами:
1) механическими;
2) биологическими;
3) физико-химическими.
Для защиты атмосферного воздуха от загрязнения выбросами автотранспорта применяются специальные приемы застройки и озеленения магистралей. Бензин заменяется на более экологичное топливо - природный газ. Постоянно совершенствуются двигатели внутреннего сгорания.
Промышленность, сельское хозяйство и транспорт загрязняют почвы отходами производства и потребления в результате неосторожного применения пестицидов, удобрений, неправильного орошения и вспашки полей.
Решение этих проблем возможно и достигается в случае строгой дозировки и умелого использования химических веществ, а также применения технических методов обработки почв в сельском хозяйстве на основе последних научных разработок, проведения мероприятий по предотвращению эрозии.
Особенностями охраны растительного мира являются рациональное использование лесов и их воспроизводство.
Борьба с лесными пожарами осуществляется посредством предупредительных мер (пропаганда среди населения, чистка лесосек, противопожарное устройство лесов), использования дозорно-сторожевой службы, тушения лесных пожаров, защиты от вредителей и болезней.
Много видов растений находится под охраной государства (Красная книга). Охрана состоит в нормированном сборе. Сохранение лугов и пастбищ возможно при устранении перевыпаса животных и проведении агрокультурных мероприятий по улучшению травостоя и увеличению урожайности растений. Путем создания благоприятных условий для обитания можно добиться охраны редких и вымирающих животных (Красная книга). Решить эту задачу призвано создание национальных парков, заповедников, заказников. Регулирование норм отлова, охрана нерестилищ, организация борьбы с браконьерством, разведение в неволе, сокращение сбросов неочищенных сточных вод позволят сохранить многих обитателей морей и океанов.
31. Глобальные проблемы окружающей среды
Глобальные проблемы окружающей среды - явления природного, природно-антропогенного или чисто антропогенного характера, затрагивающие мир в целом.
Антропогенные проблемы, т.е. вызванные хозяйственной деятельностью человека или его поведением, в свою очередь, можно разделить на экономические, социальные и др.
Среди глобальных проблем окружающей среды современности можно выделить следующие:
1) ядерная угроза. Многие государства имеют сегодня на вооружении атомное оружие. В некоторых странах произведено такого оружия настолько много, что его хватило бы на многократное уничтожение не только общества людей, но и практически всего живого на Земле.
О возможном применении ядерного оружия для решения военных конфликтов не заявляют, но и никто не спешит избавляться от него;
2) экологический кризис, вызванный хищническим отношением к природным ресурсам общества людей. Ресурсно-экологические возможности биосферы ограничены. В истории нашей планеты уже было несколько экологических кризисов. Доантропогенный - изменение среды обитания живых существ, кризис обеднения ресурсов промысла и собирательства. Первый антропогенный экологический кризис связан с массовым уничтожением крупных животных («кризис консументов»). Второй произошел в результате массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов - кризис «продуцентов». Современный глобальный экологический кризис происходит из-за невозможности редуцентами очистить биосферу от загрязнений;
3) глобальное потепление. Изменения теплового баланса планеты многие ученые связывают с природными факторами. Но следует отметить, что в потепление климата на Земле вносят свой вклад промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика. Загрязнение атмосферного воздуха диоксидом углерода, метаном, озоном и фреонами усиливает «парниковый эффект»;
4) эпидемии СПИДа, гепатита и т.п. Быстрое и непрерывное распространение инфекционных заболеваний, на долю которых приходится 33% причин смертности населения мира, связано со многими проблемами. Это нехватка воды, продуктов питания, медицинской помощи, отсталость народов, демографический рост населения и т.п.
К глобальным проблемам окружающей среды следует относить различные формы ее загрязнения и возникающие в результате этого последствия:
1) выпадение кислотных осадков;
2) загрязнение и истощение водных объектов;
3) сокращение плодородия почв и площадей лесов;
4) опустынивание и наводнения, истребление видов.
32. «Зеленая революция» и ее последствия
Одной из проблем человеческого общества на современном этапе развития является необходимость увеличения производства пищевой продукции. Это связано с увеличением численности населения планеты и истощением ее почвенных ресурсов.
Временные положительные результаты повышения производства зерновых культур были достигнуты в третьей четверти XX в. Их удалось добиться в странах, где значительно увеличилось расходование энергии, применялись прогрессивные формы агротехники, использовались минеральные удобрения. Повысились урожаи пшеницы, риса, кукурузы. Были выведены новые высокоурожайные сорта растений. Произошла так называемая зеленая революция. Эта революция не коснулась стран, не обладающих достаточным объемом необходимых ресурсов.
«Зеленая революция» происходила как на традиционно используемых сельскохозяйственных территориях, так и на вновь освоенных. Агроценозы, созданные человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции, обладают малой экологической надежностью. Подобные экосистемы не могут самовосстанавливаться и саморегулироваться.
В результате «зеленой революции» было оказано большое воздействие на биосферу планеты. Получение энергии неизбежно сопровождалось загрязнением атмосферного воздуха и воды. Агротехнические меры, применяемые при обработке почв, привели к обеднению и деградации почв. Использование минеральных удобрений и пестицидов способствовало атмосферному и речному антропогенному притоку соединений азота, тяжелых металлов, хлорорганических соединений в воды Мирового океана.
Широкое применение органических удобрений стало возможным вследствие увеличения объемов их производства.
Объекты производства и хранения удобрений и пестицидов внесли свой весомый вклад в копилку загрязнений биосферы.
«Зеленая революция» возникла в результате бурного роста промышленности и развития науки.
За время «зеленой революции» были освоены большие площади целинных земель. В течение нескольких лет собирались высокие урожаи. Но «ничто не дается даром» согласно одному из положений Б. Коммонера. Сегодня многие из таких территорий - истощенные бескрайние поля. Для восстановления этих экосистем потребуется не одно столетие.
Повышение человеком продуктивности экосистем привело к увеличению затрат на поддержание их в стабильном состоянии. Но существует предел такого увеличения до момента, когда оно станет экономически невыгодным.
В результате «зеленой революции» у человечества добавилось экологических глобальных проблем.
33. Значение и экологическая роль применения удобрений и пестицидов
Свойство удобрений повышать плодородие почв и урожайность выращиваемых человеком культурных растений известно издревле. В качестве удобрений в течение многих тысячелетий используются компосты, птичий помет, перегной, навоз. Обогащение почвы необходимыми для сельскохозяйственных культур веществами достигается в результате запашки в почву зеленых бобовых растений (гороха, люцерны), выращенных на месте. Перечисленные удобрения относятся к органическим.
Характеристики почвы можно улучшить применением минеральных (химических) удобрений, которые содержат в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений, микроэлементы (марганец, медь и др.). С помощью минеральных удобрений можно поддерживать баланс азота, фосфора, калия в почве. При необходимости коррекции величины водородного показателя рН в почву вносят известь или гипс.
В качестве удобрений сегодня используются культуры микроорганизмов, бактерий, переводящих органические и минеральные вещества в форму, легко усваиваемую растениями.
Пестициды используются человеком для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, в качестве преграды воздействию вредителей и для борьбы с переносчиками заболеваний.
Пестициды - химические вещества, использование которых неизбежно оказывает отрицательное воздействие на человека и природную среду. Применение гербицидов и ядохимикатов вызывает гибель ряда почвенных организмов, изменение почвообразовательного процесса. Использование пестицидов должно осуществляться с соблюдением норм и назначения. Некоторые хлорорганические пестициды, в частности ДДТ, запрещены для использования. В качестве пестицидов используются хлордан, гексахлорбензол, гексахлорциклогексан и линдан, токсафен, мирекс. Большинство этих веществ жирорастворимы и накапливаются в жировых тканях организма животных и человека, влияют на репродуктивную функцию, вызывают онкологические заболевания, изменения в нервной системе. Пестициды глубоко проникают в почву - до 70115 см. Следует отметить, что пестициды мигрируют в пахотном горизонте на глубину до 200 см. Происходит попадание пестицидов в горизонты подземных вод, которые в местах разгрузки выносят загрязнения в поверхностные водные объекты. В настоящее время многие сельскохозяйственные культуры, являющиеся основой важнейших продуктов питания, - зерновые, масличные, овощные, корне и клубнеплоды - загрязнены хлорорганическими пестицидами.
34. Формы и масштабы сельскохозяйственного загрязнения биосферы
Сельское хозяйство вносит свою немалую лепту в загрязнение экосистем планеты вредными веществами.
Сельскохозяйственное загрязнение происходит по ряду известных причин. Формы загрязнения сельхозугодий разнообразны.
Продолжительное использование пахотных земель, садов, ягодников приводит к истощению плодородного слоя почвы. Снижение содержания гумуса в почвах восполняется человеком посредством внесения как органических, так и минеральных удобрений. Сверхнормативное внесение минеральных удобрений приводит к нарушению рН среды почв, насыщению нитратами.
Особенно опасными становятся склады минеральных удобрений, где хранятся тонны удобрений. При несоблюдении норм и правил хранения на этих объектах происходит загрязнение почв, грунтовых вод.
Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и уничтожения сорняков применяют пестициды, инсектициды, гербициды и другие ядохимикаты. Все эти вещества, полученные химическим путем, при несоблюдении норм и назначения использования являются причиной токсического загрязнения.
Бактериологическое загрязнение почв происходит в результате попадания в почву нежелательных для человека микроорганизмов и их массового размножения.
Такое загрязнение возможно при несоблюдении санитарно-гигиенических правил внесения органических удобрений - навоза, птичьего помета, при поливе растений из загрязненных водных источников.
Необходимо проведение санитарной оценки состояния почв по специальным показателям: химическим, бактериального загрязнения, санитарно-гельминтологическим.
Таким контролем занимаются агрохимические лаборатории, санитарно-эпидемиологические станции.
Серьезную опасность для населения представляет употребление сельхозпродукции, произведенной на почвах, загрязненных пестицидами. На значительных площадях сельскохозяйственного назначения выявлено загрязнение почв токсичными веществами.
Исследования сельскохозяйственных культур во многих регионах России показали наличие остаточных количеств пестицидов в зерновых, масличных, овощных культурах, кукурузе, картофеле, плодах и ягодах. Ситуация в России выглядит благополучной по сравнению с масштабами загрязнения сельхозугодий в Европе, Северной Америке, Восточной Азии.
Масштабы сельскохозяйственного загрязнения глобальные:
1) значительные площади выведенных из сельхозоборота земель в результате уничтожения гумусового горизонта;
2) превышение уровня грунтовых вод и засоление почв в результате многолетней интенсивной мелиорации земель;
3) деградация и эрозия почв;
4) существенная доля химически загрязненной сельхозпродукции.
35. Нехимические методы борьбы с видами, распространение и рост численности которых нежелательны для человека
Большой вред сельскому хозяйству, лесам наносят вредители: насекомые, грызуны. Полчища саранчи уничтожают поля злаков, гусеницы объедают хвойные леса и яблоневые сады. Деревья гибнут в результате поражения паразитическими грибками, ржавчиной, омелой, вирусами, нематодами. Грызуны наносят ощутимый урон молодым посадкам, сеянцам и семенам в лесных питомниках, посадкам злаковых и бобовых культур, садам и ягодникам.
Существуют несколько методов борьбы с вредителями сельскохозяйственных и лесных угодий. Но самым безопасным является биологический метод борьбы с видами, распространение и рост численности которых снижает урожайность культур, используемых человеком. Биологический метод подразумевает использование насекомых-энтомофагов, хищных клещей и нематод, болезнетворных микроорганизмов (вирусов, грибков, бактерий), птиц, земноводных, пресмыкающихся и зверей.
В России применяют 11 видов насекомых-энтомофагов против 20 видов вредителей растений. Огромное количество вредителей леса уничтожают рыжие лесные муравьи. За сезон ими уничтожаются миллионы вредных насекомых. Поэтому очень важно охранять муравейники от разорения.
Применение бактериальных препаратов также получило широкое распространение. Дендробациллин помогает в борьбе с гусеницами сибирского шелкопряда, энтобактерин вызывает гибель многих вредителей.
Использование птиц в борьбе с вредителями более эффективно в период вскармливания птенцов. Пары синиц, трясогузок, мухоловок и лазоревок приносят своим птенцам десятки тысяч насекомых, личинок, куколок. Для привлечения птиц развешивают кормушки и искусственные гнезда. Большое практическое значение в биологическом контроле за численностью вредителей лесных и сельскохозяйственных растений имеют амфибии (лягушки).
Применение биологического метода борьбы с вредителями - перспективное направление, но оно требует тщательного изучения межвидовых и внутривидовых взаимоотношений в биоценозах. Другим методом борьбы с неблагоприятными видами являются лесохозяйственные и сельскохозяйственные мероприятия. Эти мероприятия состоят в подборе здорового посадочного и посевного материала, выращивании насаждений, устойчивых к воздействию вредителей и болезней, своевременной уборке зараженных деревьев, очистке леса от растительной ветоши. Важным методом является уничтожение потенциальных источников заражения будущих посадок - сжигание пораженных деревьев, растений.
36. Воздействие промышленности и транспорта на окружающую среду
Любая производственная деятельность человека оказывает негативное влияние на окружающую природную среду, ее ресурсы и процессы. Промышленные предприятия подразделяют на добывающие и перерабатывающие. Последние делят на тяжелую и легкую промышленность.
Высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду характеризуются предприятия по добыче полезных ископаемых, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, целлюлозно-бумажные комбинаты, все виды электростанций, транспорт.
Проблемы всех промышленных предприятий - образование большого количества отходов:
1) выбросов в атмосферный воздух;
2) сточных вод и твердых отходов производства.
Сокращение площадей лесов, саванн, степей в связи с бурным строительством городов, крупных промышленных предприятий и автомагистралей влечет за собой уменьшение поступления кислорода в атмосферу. Ежегодно в атмосферу попадают миллионы тонн диоксида серы, сероводорода, диоксида азота, углеводородов, озона, аммиака, оксида углерода и пыли. Транспортные средства с выхлопными газами выбрасывают свинец и его соединения.
Добывающими и перерабатывающими предприятиями для промышленных целей используется большое количество воды. Такое обстоятельство влечет за собой образование сточных вод, загрязненных самыми разными веществами, попадание которых в водные объекты чревато губительными последствиями для их обитателей. В поверхностные воды сбрасываются нефтепродукты, соединения меди, железа, цинка, ПАВ, фосфор, фенол, аммонийный и нитритный азот. Очень часто эти и другие вредные вещества оказываются в составе подземных вод, куда они просачиваются с мест захоронения отходов производства и сельского хозяйства.
Разработка крупных месторождений полезных ископаемых, а также добыча строительных материалов разрушают естественные природные ландшафты, уничтожают почвенный покров, вносят нарушения в гидрологический баланс грунтовых вод.
Промышленные предприятия загрязняют природную среду радиоактивными веществами. Особым видом загрязнения являются шум и вибрация, создаваемые промышленными установками и транспортом.
Снизить уровень антропогенного воздействия на природную среду возможно, если четко соблюдать природоохранное законодательство, вкладывать финансовые средства в развитие отрасли переработки и утилизации отходов производства, совершенствование технологий.
37. Загрязнение биосферы токсическими и радиоактивными веществами
Способность некоторых химических элементов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное воздействие на человеческий организм, организмы животных, растений и микроорганизмы называется токсичностью.
Существует классификация токсичных веществ по степени воздействия на человека и животных в зависимости от концентрации. Высокотоксичными или чрезвычайно опасными для всего живого являются вещества первого класса опасности. Для таких веществ установлены минимальные значения присутствия в объектах природной среды, так как они извлекаются принудительно из глубин земной коры и рассеиваются по поверхности планеты в результате деятельности человека. Бериллий, ванадий, кобальт, никель, ртуть, свинец, цинк, хром и их соединения являются высокотоксичными веществами. Подобной опасностью обладают и некоторые другие тяжелые металлы, металлорганические соединения, нефтеотходы, цианистые соединения, пестициды, радиоактивные элементы. Эти вещества имеют способность накапливаться в организмах и двигаться по трофическим цепям.
Сегодня человеком открыто и широко производится огромное количество синтетических веществ, обладающих мощным мутагенным, канцерогенным и эмбриологическим воздействием на живые организмы. Полихлорбифенилы, диоксины, фураны выбрасываются при сжигании в атмосферу, попадают со стоками в водные объекты, а
также оседают на почве. Воздействие токсичных веществ не только сказывается на общем ухудшении состояния организма, но и ведет к патологическим нарушениям.
Следует отметить, что все отходы производства и потребления являются опасными и делятся на пять классов опасности.
Другим чрезвычайно опасным загрязнением атмосферного воздуха и вод Мирового океана является радиоактивное загрязнение. Радионуклиды накапливаются в донных осадках и биоте, переходя к вершинам трофических пирамид. Радионуклиды попадают в организмы человека и животных и поражают жизненно важные органы, причем такое влияние сказывается и на потомстве. Источниками радиоактивного загрязнения являются все виды испытаний ядерного оружия, выбросы в результате аварий, утечки на объектах, связанных с производством такого вида топлива и уничтожением его отходов. Количество произведенного в мире ядерного оружия и военных кораблей с атомными реакторами достаточно велико и не объяснимо с точки зрения целесообразности. Ведь перспектива войны с применением ядерного оружия имеет только один результат - гибель человечества и невероятный ущерб для всей биосферы.
38. Основные пути миграции и накопления в биосфере радиоактивных изотопов и других веществ, опасных для человека, животных и растений
Вмешательство человека в окружающую природную среду привело к ухудшению его здоровья как биологического вида, огромный ущерб нанесен состоянию компонентов всех природных экосистем. Загрязнение всех сред - атмосферного воздуха, воды, почвы - нарушает природные механизмы стабилизации.
Основными путями миграции токсичных, радиоактивных и других веществ, опасных для человека, животных и растений, являются:
1) перенос воздушными течениями;
2) распространение по водным объектам, в том числе проникновение в подземные воды, с последующим попаданием в воды Мирового океана;
3) движение по трофическим цепям - ряду видов или их групп, каждое предыдущее звено в которых служит пищей для следующего.
Загрязнение окружающей среды токсинами - металлами, хлорированными углеводородами, нитратами, нитритами и нитросоединениями, асбестом, диоксинами и пестицидами - представляет серьезную опасность для всех экосистем. Не меньшую опасность несут канцерогенные вещества - бензапирен, промышленная пыль, диоксид азота и диоксид серы. Потенциальную опасность для водных экосистем и человека-водопользователя представляет аккумуляция радионуклидов водной биотой и донными осадками вследствие долгого периода распада изотопов стронция, цезия, циркония и ниобия.
В организм человека, как и другие живые организмы, радиоактивные и химические загрязнения проникают через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт с потребляемой пищей и водой.
В ходе метаболизма загрязняющие вещества превращаются в неопасные продукты, выводимые затем из организма через выделительную систему. Ксенобиотики не перерабатываются ферментными системами организмов. Значительная часть канцерогенных веществ превращается в еще более опасные и токсичные вещества, чем до поступления в организм.
Долговременные последствия влияния загрязняющих веществ еще слабо изучены. Наиболее опасными ингредиентами, которые могут содержаться в продуктах питания, являются кадмий, ртуть и свинец. Взаимодействуя с белками, эти вещества блокируют различные ферментные системы и нарушают физиологические функции организма. Эти и другие тяжелые металлы могут накапливаться в органах и тканях. Кадмий активно замещает в костях кальций.
Продукты питания могут загрязняться в результате миграции вредных веществ из упаковочных материалов, применения пищевых добавок.
39. Опасность ядерных катастроф
Повышенные дозы радиации оказывают влияние на генетический аппарат и биологические структуры организмов человека, растений и животных. Такие дозы могут выделиться в результате аварийных ситуаций на объектах, связанных с использованием атомной энергии, либо в случае ядерных взрывов.
Это предприятия, на которых получают ядерное топливо, АЭС, базы ледокольного и подводного атомных флотов, заводы по производству атомных субмарин, судоремонтные заводы, стоянки выведенных из эксплуатации атомных кораблей. Особую опасность представляют хранилища ядерных отходов и предприятия по их переработке. Высокая стоимость технологии служит ограничением переработки отработанного ядерного топлива. Сегодня в Россию ввозятся ядерные отходы многих государств.
Атомные электростанции в настоящее время входят в ряд традиционных источников получения энергии. Использование атомной энергии в мирных целях, безусловно, имеет свои преимущества, оставаясь при этом объектом потенциального риска не только для регионов, где располагаются АЭС.
В XX в. в России произошли две крупные аварии, которые по своему воздействию на окружающую среду и человека носят катастрофический характер.
1957 г. - военное производственное объединение «Маяк»: утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. Это озеро имело фон 120 млн кюри. Нанесен ущерб водным источникам, лесным и сельскохозяйственным угодьям.
1986 г. - авария на Чернобыльской атомной станции нанесла огромный ущерб не только району ее расположения.
Воздушными массами радиоактивное облако было отнесено на достаточно большое расстояние. Вокруг ЧАЭС на многие километры протянулась запретная зона для проживания людей. Но животные и птицы обитают на пораженной территории.
После этой трагедии многие страны стали ограничивать работу своих АЭС, отказываться от строительства новых. Это происходит потому, что никто не может гарантировать экологическую безопасность таких объектов.
Ежегодно происходит в среднем 45 пожаров, 15 утечек радиоактивных материалов на АЭС.
На планете Земля накопилось такое количество ядерного оружия, что его применение неоднократно могло бы уничтожить все живое на ее поверхности. Ядерными державами проводятся наземные, подземные и подводные испытания атомного оружия. Стала обязательной демонстрация мощи государства посредством производства собственного ядерного оружия. В случае возникновения военного конфликта с применением ядерного оружия может произойти атомная война, последствия которой будут самыми катастрофическими.
40. Урбанизация и ее влияние на биосферу
Урбанизация оказывает отрицательное воздействие на все компоненты биосферы. Такое воздействие возрастает год от года.
Крупные города загрязняют атмосферный воздух в результате движения различных видов транспорта, а также выбросов промышленных предприятий, тепло и электростанций, обеспечивающих потребности горожан.
Мировая копилка загрязнений пополняется диоксидом азота, сероводородом, диоксидом серы, озоном, предельными углеводородами, бензапиреном, пылью. Явление смога стало обычным в некоторых городах-миллионерах. Осуществление озеленения улиц, площадей могло бы снизить антропогенное влияние города на воздух, смягчило бы шумовое загрязнение.
Строительство высокоэтажных зданий имеет отрицательные последствия для грунтов. Происходит просадка районов расположения таких зданий с компенсирующими поднятиями поверхности в пригородах. Полностью меняется природный ландшафт.
Города являются искусственно созданными экосистемами, в которых потеряно то видовое разнообразие растений и животных, которое заселяло эту территорию прежде.
Урбанизированные территории характеризуются большим использованием водных ресурсов на различные хозяйственно-бытовые и промышленные нужды. В результате образуется огромное количество сточных вод, которые даже после очистки на специальных сооружениях представляют опасность для тех водных объектов, куда производится их сброс. Учитывая то, что все воды неизбежно попадают в Мировой океан, города вносят в его загрязнение токсичные вещества, взвешенные частицы, сульфаты, хлориды, нефтепродукты, хлорорганические соединения, соли тяжелых металлов.
Город привлекает к себе все новых жителей. Следует отметить, что люди, живущие в городах, не отличаются устойчивым иммунитетом к различного рода болезням.
Горожане чаще страдают от заболеваний кровеносной, нервной и эндокринной систем. На окраинах городов образуются так называемые трущобы - районы проживания бедных
семей. В домах отсутствуют водопроводы питьевой воды и системы канализации, сброс неочищенных хозяйственно-бытовых стоков происходит прямо в водные объекты.
Жизнь горожанина сопровождается образованием большого количества отходов. - Полигоны твердых бытовых отходов, стихийные свалки мусора вокруг крупных городов представляют опасность для грунтовых вод, воздуха, почв. Необходимо строительство мусоросжигательных заводов, предприятий рециклинга, которые, в свою очередь, будут оказывать техногенное воздействие на природную среду.
41. Город как новая среда обитания человека и животных
Городская среда резко отличается от естественных экосистем. Высокая плотность городского населения, которая достигается вследствие строительства многоэтажных домов, наносит непоправимый ущерб окружающей природной среде. Изменяется природный ландшафт. Огромные площади плодородных земель взрезаются котлованами для устройства фундаментов зданий, асфальтируются, бетонируются, так как современный человек стремится создать условия, благоприятные для своей жизни.
Территории городов буквально пронизаны всевозможными подземными и наземными коммуникациями, несущими тепло, свет, воду. В городах растет число источников электромагнитного излучения - результат внедрения новых средств и систем передачи информации. Обычно города возникают вблизи крупных источников питьевой воды - рек, озер, либо на побережьях морей и океанов.
Но не всегда в городе есть очистные сооружения для хозяйственно-бытовых стоков. Отходы городов - большая проблема, которая из года в год обостряется. Полигоны твердых бытовых отходов сопровождают все крупные города. Обилие бродячих кошек и собак, крыс, стаи ворон - следствие образования несанкционированных свалок.
Города растут, развивается сеть городских транспортных артерий. Потоки автомобилей на городских дорогах вносят свою лепту в загрязнение воздуха выбросами: оксидами азота, бензапиреном, оксидом углерода. В городах наблюдается высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами, такими как свинец, ртуть, кадмий, медь и т.п. Это происходит не только из-за обилия автотранспортных средств на городских улицах, но и из-за расположения в черте мегаполисов промышленных предприятий. Из-за плотной застройки движение воздуха в центральных районах осложнено. Городской шум также является загрязнением природной среды.
Человек приспосабливается к таким условиям. Но гораздо труднее выжить в подобных условиях животным и птицам, в чей ареал обитания вторглось общество людей.
Птицы, животные, насекомые перемещаются в те зеленые уголки, которые еще остались в городе, - парки, скверы, аллеи, либо уходят на городские окраины. Разнообразие видов птиц постоянно сокращается из-за невозможности добыть питание и вырастить потомство. Активно увеличиваются популяции голубей, воробьев, ворон, которые приспособились к городским условиям. Становится все меньше обитателей в городских прудах.
Горожане стремятся создать искусственные зеленые насаждения вокруг мест своего проживания. Но зеленые насаждения требуют постоянного ухода и охраны.
42. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы
Постоянный рост населения планеты сопровождается бурным ростом использования всех видов природных ресурсов. Под влиянием хозяйственной деятельности человека природные ресурсы истощаются. Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов призваны решать эту проблему.
Охрана ресурсов в процессе их использования - это основной принцип охраны природы. «Все связано со всем» - гласит закон Б. Коммонера. Поэтому охрана одного природного объекта означает охрану объектов, связанных с ним.
Организация охраны природы должна осуществляться одновременно с рациональным природопользованием в двух направлениях:
1) минимизация вредных последствий производственной деятельности;
2) стимулирование нормального функционирования биосферы планеты.
Важными принципами рационального использования природных ресурсов являются:
1) изучение ресурсов. Грамотное и бережное использование ресурсов невозможно без наличия сведений об их объеме, качестве, без прогноза последствий их изъятия из природных объектов и возможности замены их на другие;
2) организация мониторинга состояния природных ресурсов;
3) совершенствование технологий добычи, транспортировки и переработки ресурсов, предусматривающее их максимальное использование. Проектирование, строительство новых, а также модернизация уже имеющихся производств с целью сокращения использования природных ресурсов. Использование альтернативных источников энергии;
4) повышение урожайности в сельском хозяйстве на освоенных территориях, строгое соблюдение норм и назначения при использовании минеральных удобрений и пестицидов;
5) постоянный поиск новейших природоохранных технологий с обязательным проведением экологической экспертизы;
6) сокращение образования отходов производства - сточных вод, выбросов в атмосферу и твердых отходов.
Использование отходов в качестве сырья для получения энергии и продукции;
7) восстановление природных объектов после техногенного воздействия - рекультивация земель, защита от эрозии почв, воспроизводство лесов и организация борьбы с лесными пожарами т.п.;
8) сохранение биологического разнообразия планеты.
Организация заповедных зон, заказников, национальных парков. Сокращение отлова промысловых и морских беспозвоночных. Охрана и разведение редких видов растений и животных;
9) открытая демонстрация результатов природоохранной деятельности. Экологическое просвещение населения;
10) совершенствование природоохранного законодательства стран и создание эффективных механизмов его реализации.
43. Пути решения проблем урбанизации
Значительная часть населения Земли концентрируется в мегаполисах - крупных городах с населением, по количеству близким к миллиону и более жителей. Пути решения проблем урбанизации определяются теми отрицательными воздействиями, которые оказывают города на окружающую природную среду:
1) загрязнением атмосферного воздуха;
2) загрязнением водных объектов;
3) выведением из сельскохозяйственного оборота плодородных почв;
4)загрязнением почв;
5) образованием твердых бытовых отходов;
6) другими видами загрязнений, возникающими в результате жизнеобеспечения горожан, шумовым, электромагнитным и т.п.
За последние десятилетия увеличился и изменился состав загрязнений, которые несут в себе городские сточные воды, твердые бытовые отходы, выхлопы автотранспорта, выбросы в атмосферу производств. Почвы городов перенасыщены тяжелыми металлами. Продолжительность жизни горожанина ниже, чем у сельского жителя.
Меры по снижению отрицательного воздействия городской среды на компоненты биосферы делятся:
1) на технологические - отвод канализации, строительство очистных сооружений и модернизация построенных с использованием новейших технологий очистки хозяйственно-бытовых стоков, замена хлорирования на другие методы обеззараживания; электрификация транспорта, замена топлива на экологически более чистые виды; организация системы управления отходами - раздельный сбор, компостирование, рециклинг, полигоны захоронения;
2) архитектурно-планировочные - организация санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий; планировка расположения жилых зон с учетом климатических, физико-географических и геологических условий; озеленение городов;
3) инженерно-организационные - рационализация работы городского транспорта, предприятий; замена трубопроводов городских коммуникаций на более устойчивые к действию агрессивных сред; организация социально-экологического мониторинга состояния всех компонентов городской экосистемы;
4) экономические - инвестиции в экологические технологии; стимулирование применения таких технологий - освобождение от уплаты части налогов;
5) правовые - разработка и применение законодательных актов по защите окружающей среды.
Очень важным инструментом является развитие науки урбаэкологии, занимающейся поиском путей, средств, методов решения проблем. Предупреждение загрязнения окружающей природной среды всегда дешевле, чем ликвидация или устранение его последствия. В этой связи актуально планирование природоохранной деятельности.
Моделирование и прогноз, оценка риска являются хорошим подспорьем в решении экологических проблем городов.
44. Охрана природы и рекультивация земель на территориях, интенсивно освоенных хозяйственной деятельностью
Изыскательские работы, добыча полезных ископаемых, их переработка, строительство предприятий и прокладка магистралей всех видов наземного транспорта вызывают изменения почвенного покрова и нарушение гидрологического режима, а также образование техногенного ландшафта.
Рекультивация - искусственное восстановление плодородия почв и растительного покрова. Различают техническую и биологическую рекультивации.
При технической рекультивации производятся планировка поверхности отвалов, террас, приведение в устойчивое состояние откосов и отвалов, при необходимости применяется химическая мелиорация - известкование почв, гипсование. Рекультивируемые площади покрываются слоем плодородной почвы, которая была снята в начале эксплуатации участка земли и хранилась до окончания работ.
При загрязнении почв в результате техногенных аварий и природных катастроф, разрывов трубопроводов и разливов сырья либо химических веществ выполняют комплекс мероприятий. Локализуют загрязнение, по возможности удаляя, нейтрализуя и снижая объемы его вредного воздействия. Эта работа сопровождается применением механических и физико-химических методов.
После технической рекультивации осуществляют биологическую рекультивацию. Она заключается в восстановлении и повышении плодородия почв посредством проведения специальных агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Биологическая рекультивация направлена на возобновление обитания в почве животных, растений, грибов и микроорганизмов.
Очень важным условием проведения любого вида рекультивации является научный подход к проведению восстановительных работ. Анализ исходного состояния почвы служит основой для точного выбора:
1) механических способов обработки - вспашки, рыхления, дискования;
2) количества и видов удобрений;
3) объема и режима полива;
4) внесения структуратора для улучшения состояния газо-воздушной среды.
Заключительным этапом рекультивации является высев трав, который должен выполняться с учетом научных исследований и выбором видов растений, способных расти в данных условиях и обеспечивать развитие микрофлоры почвы. Окончательное восстановление почв занимает несколько лет.
Рекультивация может иметь значение:
1) сельскохозяйственное - с последующим использованием для получения сельскохозяйственной продукции;
2) водохозяйственное - восстановление береговых зон, предотвращение осушения болот;
3) лесохозяйственное - посадка лесных насаждений;
4) рекреационное - использование крупных выемок для создания искусственных водоемов, рекреационных зон.
45. Отдых людей и охрана природы
Рекреация - отдых людей вне жилища - на лоне природы с целью восстановления здоровья и трудоспособности. Для многих стран, не обладающих запасами природных ископаемых, рекреация является основным источником развития экономики. Причем организация отдыха людей приносит колоссальные доходы. В основе рекреации лежит использование ресурсов туризма - природных, культурно-исторических и социально-экономических объектов. Природные ресурсы, используемые человеком для отдыха, разнообразны.
1) леса, лесопарковые зоны. Климатическая зона, где расположен этот ресурс, не имеет значения. Люди одинаково охотно хотят вдохнуть и аромат сибирской тайги, и влажный воздух тропических джунглей;
2) водные объекты - озера, реки, побережья морей и океанов. Это традиционный вид отдыха во многих странах. Целая индустрия обеспечивает такой отдых всевозможными средствами для плавания как по воде, так и под
Распространенной формой туризма стало паломничество к религиозным святыням, экскурсии к историческим объектам и архитектурным памятникам.
Развитие любых форм и видов отдыха людей неминуемо сопровождается нанесением вредного воздействия на природные экосистемы. На территории рекреационных лесов появляется масса тропинок и автомобильных дорог. Происходят вырубка деревьев, вытаптывание подроста, уплотняется почва. Строительство курортных объектов на побережье рек, озер, морей и океана наносит вред представителям флоры и фауны. Все
пляжи являются источниками загрязнения водных объектов и побережья отходами, образующимися в результате присутствия людей. Пластиковые бутылки, всевозможные упаковки и консервные банки одинаково часто встречаются как в лесу, так и на берегу реки, моря и океана. Воздух загрязняется выбросами от транспортных средств, используемых человеком на отдыхе.
Рациональное использование и охрана природных объектов рекреационного значения являются задачами, требующими немедленного решения. Установлены правила поведения человека в лесных угодьях, запрещен въезд в лес на транспорте (исключение составляет спецтехника для проведения лесохозяйственных работ).
Определены штрафы за порчу природных объектов и организацию свалок отходов. Охрана водных объектов, используемых в рекреационных целях, организуется посредством выдачи лицензии. Действие лицензии может быть приостановлено в случае невыполнения владельцем водного объекта условий водопользования. Важным условием рационального использования природных объектов являются защита от загрязнений неочищенными стоками и утилизация отходов, а также мониторинг состояния ресурсов рекреации.
46. Изменения видового и популяционного состава фауны и флоры, вызванные деятельностью человека
Каждый вид участвует в круговоротах веществ, поддерживает динамическое равновесие в природных экосистемах. Поэтому потеря любого биологического вида крайне нежелательна для биосферы.
Утрата видов происходила в результате эволюционных процессов. Вследствие деятельности человека биологические ресурсы планеты утрачиваются гораздо быстрее.
Под угрозой исчезновения находятся десятки тысяч видов растений и животных. Причинами такой ситуации являются:
1) утрата среды обитания: уничтожение лесов, осушение болот и пойменных озер, распашка степей, изменение и обмеление русла рек, сокращение площади морских лиманов, пригодных для гнездования, линьки и зимовки водоплавающих птиц, строительство дорог, урбанизация и другие изменения, происходящие в результате хозяйственной деятельности человека;
2) загрязнение окружающей среды токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, нефтью и нефтепродуктами, солями тяжелых металлов, твердыми бытовыми отходами;
3) распространение интродуцированных видов растений и животных, активно захватывающих обширные территории и вытесняющих естественных обитателей экосистем. Непреднамеренное, случайное расселение животных усилилось с развитием транспорта;
4) беспощадная эксплуатация природных ресурсов - полезных ископаемых, почвенного плодородия, водных экосистем, перепромысел животных, птиц и гидробионтов.
Изменение климата вследствие выброса в атмосферу парниковых газов может стать причиной увеличения численности одних, сокращения популяций других и вымирания третьих животных. Виды, которые в данный момент не являются доминирующими, могут стать доминантами при изменении условий среды обитания. Необходимо помнить, что многие, виды сыграли главную роль в становлении климата на Земле и продолжают быть мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.
Легче переносят изменения среды обитания обитатели материков. Коренные обитатели островов часто погибают в результате заселения человеком этих территорий суши.
Большое количество видов флоры и фауны находится под угрозой исчезновения.
Изменение видового и популяционного состава флоры и фауны и его причины являются объектами пристального внимания ученых всех стран. Сохранить биоразнообразие можно только в случае создания благоприятных условий для обитания и увеличения численности видов до такого уровня, чтобы устранить угрозу их исчезновения. Усилия
Международного союза охраны природы (МСОП) направлены на сохранение и восстановление редких и вымирающих видов.
47. Красные книги.
Антропогенная деятельность нанесла колоссальный ущерб биоразнообразию планеты - важнейшему жизненному ресурсу. Биологическое разнообразие является основой жизни на Земле. Устойчивость биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере зависит от биоразнообразия. Биологическое разнообразие - все виды животных, растений, микроорганизмов, а также экологические процессы и системы, составляющей частью которых они являются. Уменьшение биоразнообразия влечет за собой нарушение устойчивости экосистем.
Международный союз охраны природы создал Красную книгу, в которую заносятся все редкие и исчезающие виды животных и растений. Ведение Красной книги России, субъектов Федерации и красных книг некоторыми странами является важнейшим элементом сохранения биоразнообразия. Объекты, занесенные в Красную книгу, подлежат особой охране. Международные и национальные программы, разработанные в целях сохранения и устойчивого использования биоразнообразия, предусматривают следующие меры:
1) создание национальных парков, биосферных заповедников, природоохранных зон;
2) защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;
3) организация ботанических садов или банков генов для сохранения генофонда видов;
4) сокращение поступления загрязнений в природную среду.
Всемирная Красная книга издается с 1966 г., первая советская Красная книга была опубликована в 1978 г.
В Красную книгу РФ включены около 600 видов растений: цветковых, голосеменных, папоротниковидных, мохообразных, плауновидных, лишайников, грибов. В Книге
содержится информация о представителях практически всех видов: беспозвоночных, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, насекомых, моллюсков.
На территории России обитают 245 видов млекопитающих, в Красную книгу из них включено около 100 видов.
Стоит отметить, что на территории России биологическое разнообразие сохранилось гораздо лучше, чем в европейских странах. Сегодня можно говорить о результатах восстановления численности речного бобра, соболя, лося, сайгака, зубра, северного калана, дрофы и др.
Многие виды в результате загрязнения их среды обитания и угрозы истребления самостоятельно мигрируют за биогеографическую границу своего ареала. Такое нарушение биогеографических границ сопровождается акклиматизацией в новых природных комплексах либо ведет к вымиранию вида. В экосистеме, потерявшей данный вид, происходит заполнение освободившейся экологической ниши другим видом. В обоих случаях происходит нарушение устойчивости экосистем.
48. Интродукция
У особей какого-либо вида имеется свой ареал обитания - область распространения. Довольно часто человек изменял ареал обитания для растений, животных, насекомых, перенося представителей самых разных видов порой на очень большие географические расстояния. Такое переселение осуществлялось, в частности, для добычи меха промысловых животных. Ареал обитания может самостоятельно расширяться видом вследствие биологических причин.
Под интродукцией понимают перенос особей за пределы ареала, а также успешное внедрение человека в природные комплексы.
В результате удачной интродукции происходит резкое, относительно внезапное увеличение численности особей вида - популяционный взрыв. Вид, вселенный в новую среду обитания, иногда делается экономически выгодным для человека. Пример - акклиматизация ондатры в России. Но этот результат временный. В Австралии наблюдается другой результат интродукции. Популяция кроликов, завезенных на этот материк, нарушает природное равновесие и наносит существенный урон экономике страны. Возможен и третий вариант, когда вид, искусственно расселенный за пределы своего ареала, сохранится как относительно малочисленный и хозяйственно незначимый. Этот вид отвоевывает себе экологическую нишу у местных форм растений, животных, птиц, насекомых или гидробионтов.
Интродукция происходит часто в результате поиска видами более комфортных мест обитания, ведь загрязнения биосферы и расселение человека по планете становятся для них все ощутимее. Но нишу, которая освобождается видом, все же не стоит торопиться заселять путем интродукции видов.
Примеров интродукции сегодня можно привести великое множество. Интродуцентами населены обширные территории. Это растения, перекочевавшие с более южных широт и даже других материков на новые территории. Колорадский жук - враг картофельных полей, также является интродуцентом. Центром происхождения серой крысы была
Восточная Сибирь, центром распространения - Европа, а теперь этот вид живет практически во всех частях света.
Человек предпринимает попытки реинтродукции, т.е. интродукции видов в места их коренного обитания. Эти попытки не всегда заканчиваются положительным результатом. Реадаптация особей к прежним условиям обитания происходит очень тяжело.
Изменение животными и птицами своих мест обитания часто является причиной гибели целых видов.
Расселение человека в ракурсе интродукции - явление особенное. Биологический вид человека как будто способен адаптироваться к любым условиям проживания - и на Крайнем Севере, и в пустынях, и во влажных тропических лесах.
49. Начала основ экономики природопользования
Вопросы экономической оценки природных ресурсов, а также оценка ущерба, нанесенного загрязнением окружающей природной среды, являются предметом изучения экономики природопользования.
В основе экономики природопользования лежит решение следующих связанных между собой проблем:
1) рациональное использование ресурсов. Все ресурсы, необходимые в производстве и потреблении, нужно использовать наиболее эффективно;
2) предотвращение и ликвидация загрязнений окружающей природной среды. Выбор и целесообразность применяемых природоохранных технологий с экономической точки зрения.
При загрязнении и нарушении природной среды неминуемо происходит нарушение динамического равновесия круговорота веществ в компонентах биосферы. Экономика природопользования призвана путем финансовых расходов общества поддерживать равновесие круговорота веществ.
Природопользователь должен ощущать экономическую выгоду от соблюдения им экологических требований.
Важными инструментами эколого-экономического стимулирования природопользователя являются:
1) введение льгот по налогообложению либо освобождение от уплаты налогов;
2) выделение кредитов банками и бюджетом для организации и проведения природоохранных мероприятий;
3) использование льготных цен в комплексе со специальным налогообложением (акцизный сбор) для поощрения производителей экологически чистой продукции;
4) стимулирование повышения экологической безопасности производства, внедрения ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологий;
5) формирование и насыщение рынка экологических услуг.
Во многих странах, в том числе и в России, неэффективно используются средства, получаемые от платы за использование и загрязнение природных ресурсов в пределах установленных лимитов, сверхлимитное загрязнение, размещение отходов, от взыскания штрафов за экологические нарушения. Нормативы платы за загрязнение природы невелики. Средства идут в столицу государства, и лишь малая часть их возвращается в регионы на мероприятия по охране и восстановлению ресурсов.
Эффективности использования природных ресурсов можно добиться при планировании деятельности, строгом учете ресурсов, разработке балансовых схем движения ресурсов в производстве, оценке риска и обеспечении экологической безопасности, совершенствовании норм и нормативов платы за использование, утилизации отходов. Финансирование экологических мероприятий не приносит сиюминутной видимой выгоды для государства.
Это работа на перспективу. Международное экономическое сотрудничество оказывает помощь странам с переходной экономикой и таким образом влияет на мировую экологическую политику.
50. Основы экономики природопользования
Налогообложение. Предприятие отчисляет платежи и сборы за пользование природными ресурсами - земельный налог, плату за водопользование, лесные подати, налог на право пользования недрами и др. В систему налогообложения введена экологическая составляющая, которая определяет зависимость части отчислений с предприятий в бюджеты от степени вреда, причиняемого этим предприятием. Экологические налоги бывают:
1) регулирующие - направленные на непосредственное предотвращение действий, наносящих ущерб окружающей природной среде, при этом налог соизмеряется с размером ущерба;
2) финансирующие - взимание денежных сумм и сосредоточение их в экологических фондах для финансирования природоохранных мероприятий.
Государственная налоговая политика включает следующие виды налогообложений:
1) специальное - налогообложение экологически вредной продукции;
2) льготное - налогообложение и освобождение от уплаты налогов.
Финансово-кредитный механизм природоохранной деятельности включает: а) льготное кредитование бюджетом и банками мероприятий природоохранной направленности; б) субсидии в виде специальных выплат предприятиям-загрязнителям за сокращение выбросов (сбросов); в) субвенцирование на развитие экологической инфраструктуры в регионах.
Ценовая политика. Поощрение производителей экологически чистой продукции, выпущенной с применением малоотходных и безотходных технологий, с использованием
льготных цен и надбавок. Ценообразование должно дополняться специальным налогообложением - введением акцизного сбора.
Экономические методы управления региональным экологическим риском включают стимулирование повышения безопасности производства, перепрофилирования и вынос экологически опасных предприятий, размещенных в районах с высокой концентрацией населения и экстремальными природными факторами.
Методами осуществления подобного стимулирования являются:
1) обязательное страхование источников и реципиентов риска;
2) премирование (штрафование) предприятий, выполняющих принятые обязательства, связанные с риском аварий, и др.
Экологическая сертификация осуществляется с целью защиты потребителей и окружающей среды, а также обеспечения интеграции национальной экономики в мировой рынок.
Формирование рынка экологических работ и услуг сопровождается появлением консалтинговых, инжиниринговых, венчурных фирм, лицензированием деятельности в области охраны природы, проведением политики торговли правами на загрязнения, созданием банков и бирж прав на загрязнение. Перспектива развития рынка экологических товаров и услуг в России связана с мировой переориентацией спроса на товары и услуги, отвечающие определенным экологическим требованиям.
51. Экозащитные технологии и техника
Разработка и внедрение экозащитных технологий предусматривает снижение экологической опасности производственных процессов и сельскохозяйственных работ. Основные направления развития экозащитных технологий:
1) снижение расхода природных, материальных и энергетических ресурсов;
2) сокращение техногенного воздействия на окружающую природную среду.
Защита атмосферного воздуха от химических загрязнений и пыли осуществляется применением технологии улавливания дисперсных частиц, фильтрации и очистки отходящих газовых выбросов, использованием их в качестве сырья для других производств.
Экологическая защита водных ресурсов состоит в ограничении потребления воды для технологических целей, применении замкнутых оборотных систем водоснабжения, строительстве систем водоподготовки, канализования и очистки сточных вод с применением новейших технологий, использовании в качестве обеззараживания действия УФустановок, методов озонирования, замене металлических трубопроводов на коррозионно стойкие - стеклопластиковые, отказе от строительства новых гидроэлектростанций - причин деградации водных объектов.
Развиваются технологии рекультивации земель, нарушенных или загрязненных в результате добычи ресурсов, их транспортировки, переработки, утилизации отходов
производства. Среди новых разработок - использование экологически безопасных сорбентов, применение биологических препаратов.
Отрасль вторичного использования отходов является одним из способов ликвидации постоянно растущего объема отходов производства и потребления.
Агротехнические мероприятия, включающие щадящие виды вспашки почвы, внесение органических удобрений, отказ от пестицидов, применение нехимических методов борьбы с вредителями полей, садов и огородов, рациональное использование поливных систем, также являются новыми экозащитными технологиями.
Строительство электростанций, использующих альтернативные - экологически чистые источники энергии, позволит сократить использование нефти, газа, сланцев, угля.
Сегодня в России как строительство нового производства, так и усовершенствование имеющегося невозможно без проведения экологической экспертизы, оценивающей возможный риск и экологическую безопасность объекта.
Важным преимуществом современных технологий является автоматизация производства и мониторинга, дающая возможность управлять процессами и при необходимости вносить коррективы. Международное сотрудничество по обмену опытом в области достижений науки и техники, направленных на экологизацию производства, успешно развивается.
52. Основы экологического права
В Российской Федерации законодательство в области экологии основывается на нормах Конституции и положениях Закона РФ «Об охране окружающей среды». Каждый гражданин РФ имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию, характеризующую ее состояние, и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением.
Экологическое право - это совокупность юридических норм, которые регулируют отношения в области охраны и рационального использования природных ресурсов. Экологические отношения - предмет экологического права - возникают между российскими гражданами, иностранными юридическими лицами, лицами без гражданства, предприятиями, учреждениями, организациями и государством.
Экологическое право обеспечивается:
1) установлением нормативов качества окружающей среды - атмосферного воздуха, водных объектов, почв и др.;
2) осуществлением государственного экологического контроля соблюдения законов в области охраны природы, наказанием виновных в загрязнении окружающей среды;
3) принятием мер по предотвращению и уменьшению антропогенного воздействия на природу;
4) образованием фондов помощи (государственных и общественных), развитием страхования;
5) возмещением вреда, нанесенного в результате загрязнения, катастроф и аварий.
Основной целью проведения в РФ единой государственной экологической политики является сохранение природных богатств и естественной среды обитания человека.
Хозяйственная, управленческая и иная человеческая деятельность, связанная с отрицательным воздействием на окружающую природную среду, должна строиться на следующих принципах:
1) приоритетность охраны здоровья и жизни человека;
2) экологические и экономические интересы общества сочетаются на научной основе и обеспечивают реальные гарантии прав человека на здоровую природную среду;
3) рациональное использование природных ресурсов на основе законов природы, исключая возникновение необратимых отрицательных последствий как для общества людей, так и для компонентов биосферы;
4) четкое соблюдение требований природоохранного законодательства, за нарушение которых обязательно несется ответственность;
5) решение природоохранных задач должно приниматься в тесной связи с общественными организациями и открыто демонстрироваться населению;
6) международная интеграция в сфере экологии.
За экологические правонарушения физические лица несут дисциплинарную, административную, уголовную, материальную ответственность, а предприятия и организации - административную и гражданско-правовую ответственность.
53. Биосферные заповедники и другие охраняемые территории: основные принципы выделения, организации и использования
Программой ЮНЕСКО с целью сохранения, исследования, мониторинга предусмотрено выделение репрезентативных ландшафтных единиц: не тронутых хозяйственной деятельностью или малоизмененных экосистем. Эти участки природы строго охраняются и имеют значительную по площади территорию. Наибольшее количество особо охраняемых территорий находится в США, России, Канаде, Австралии и Японии.
Государственные заповедники - участки территорий суши или акваторий, навечно изъятые из хозяйственного пользования, являются наиболее эффективной формой охраны ландшафтов, уникальных природных явлений и, самое главное, биологического разнообразия планеты.
Многие заповедники мира имеют охранные, буферные зоны, в которых ограничена хозяйственная деятельность людей - рубка леса, сенокошение, выпас скота, добыча полезных ископаемых, сбор ягод, грибов. Важным требованием, соблюдение которого обязательно для всех биосферных заповедников мира, является недопущение проникновения на охраняемую территорию интродуцированных растений и акклиматизированных животных.
Часть видов или сообществ, населяющих заповедники, является биоиндикаторами. Изучение наличия, состояния и поведения биоиндикаторов помогает ученым судить о степени загрязнения данной территории.
Границы заповедников должны обеспечивать наиболее полное выполнение целей сохранения экосистем. Они должны проходить по водоразделам. Для поддержания экологического равновесия на территории заповедника следует обеспечить невмешательство людей в природные процессы или ограниченное их вмешательство.
Различают:
1) резерваты - территории с наиболее строгим режимом охраны природы. Полное запрещение всякой хозяйственной деятельности, посещения экскурсантами и туристами;
2) заказники - территории с частичным или временным режимом охраны природы. Допускается использование отдельных природных ресурсов. На территории заказника охраняется один или несколько видов животных, птиц, растений. Чаще всего встречаются охотничьи заказники;
3) национальные парки - большие территории (не менее 1000 га), на которых относительно сохранены природные ресурсы, прекращена их эксплуатация, существуют ценные природные объекты - живописные природные ландшафты, редкие и ценные виды растений и животных.
Национальные парки состоят из заповедной, демонстрационной и хозяйственно-бытовой зон;
4) памятники природы - уникальные природные объекты, взятые под охрану государства, например водопады, пещеры, источники, геологические обнажения, палеонтологические находки, рощи, отдельные деревья.
54. Специфическая ресурсная значимость охраняемых территорий
Еще во времена СССР во многих районах были установлены охраняемые территории, которые подразделялись на четыре группы:
1) полная охрана всех компонентов природно-территориального комплекса и их связей;
2) частичная охрана отдельных природных объектов при возможно более полном сохранении целостности или облика ландшафта;
3) охрана естественных ландшафтов в процессе их эксплуатации;
4) создание, использование и охрана оптимального антропогенного ландшафта.
К первой группе относятся самые распространенные в России зоны санитарной охраны, призванные сохранять и защищать ресурсы питьевой пресной воды в открытых водоемах, а также в подземных горизонтах. Зоны санитарной охраны - это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. Состоят они обычно из трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию на расстоянии 30 - 50 м. Здесь запрещаются присутствие посторонних лиц и
проведение каких-либо работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс зоны санитарной охраны предназначен для защиты водоносного горизонта от бактериальных (микробных) загрязнений, а третий пояс - от химических загрязнений.
Как правило, охраняемые территории вводились с определенной целью. Например, Астраханский заповедник (территория с полной охраной) организовывался с целью сохранения природных условий нереста и зимовки рыб ценных пород, а также гнездования птиц и других компонентов природы. Даже в тундре был организован Таймырский заповедник площадью около 1, 5 млн га с целью сохранения дикой природы тундры - естественных пастбищ, всего растительного и животного мира.
Кроме полной охраны территории (заповедный режим), существует частичный режим охраны. Основная организационная форма его в России - государственный заказник. Государственные заказники организуются для сохранения, воспроизводства и восстановления отдельных или нескольких компонентов природы (биоресурсов) и поддержания общего экологического баланса. Система заказников широко используется в охотничьем хозяйстве России и служит средством увеличения численности охотничьепромысловых животных.
Заказники могут быть организованы по решению местных областных или краевых и республиканских органов власти на определенный срок.
К охраняемым территориям относятся и природные национальные парки, такие как Сочинский, Самарская Лука (Жигули), Лосиный остров и другие, которые образуются для сохранения природных комплексов биоресурсов (чаще всего рекреационных).
55. Заповедное дело России
Заповедник - наиболее удобное место для сохранения отдельных объектов и явлений природы, требующих повышенной охраны: исчезающих видов животных, растений и неживых тел природы. В соответствии с этим заповедники имеют и вторую функцию - сохранение экологического разнообразия, одним из существенных составляющих которого является генофонд животных и растений.
В первые годы создания заповедников они рассматривались как резерваты для нуждающихся в особой охране исчезающих видов.
Так были созданы: Байкальский заповедник - для сохранения и умножения соболя, Воронежский - бобра, Хоперский - выхухоли, Астраханский - осетровых рыб и редких птиц, Таймырский заповедник - песца и перелетных птиц.
Иногда основанием для организации заповедника служат уникальные явления природы, например гейзеры на Камчатке; уникальное сочетание минеральных месторождений.
С восстановлением своей численности охраняемые виды расселяются не только по всему заповеднику, но и на смежных территориях. Например, в Воронежском заповеднике при его создании было несколько пар бобров.
За 60 лет существования с его территории было расселено более чем в 70 областей России около 5 млн бобров.
Весьма существенна роль заповедников как водоохранной территории. Они являются своеобразными природными «резервуарами» чистой питьевой воды. Заповедники рассматривают и как природные комплексы, изъятые из хозяйственного оборота, и как научно-исследовательские учреждения, выполняющие научные, охранительные, культурно-просветительские и иные функции.
В 1997 г. в России насчитывалось 95 заповедников 2 общей площадью 310, 27 тыс. км., что составляет 1, 53% всей территории нашей страны. Самые крупные из них - Таймырский и Усть-Ленский, площадь каждого из них около 1, 5 млн га. Уникальны по разнообразию растительного и животного мира нетронутые человеком уголки природы в Тебердинском, Алтайском, Кроноцком, Воронежском и других заповедниках России. Для сглаживания влияния прилегающих территорий, особенно в зонах с хорошо развитой инфраструктурой, вокруг заповедников создают охранные зоны, где хозяйственная деятельность строго ограничена. Существуют еще биосферные заповедники, которые входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в качестве фонового заповедно-эталонного объекта при изучении биосферных процессов. В России имеется одиннадцать биосферных заповедников, которые работают по согласованной программе ЮНЕСКО и ведут постоянные наблюдения за изменениями природной среды под влиянием антропогенной деятельности.
56. Состояние природной среды и здоровья населения России
Россия относится к числу наиболее экологически неблагополучных стран мира. Природные экосистемы во многих районах нашей страны уже значительно учтены, и лишь обширность территории, которой еще не затронута хозяйственной деятельностью, спасает нашу природу от полной деградации.
Неблагоприятная экологическая ситуация в России явилась результатом длительного доминирования в народном хозяйстве ресурсоемких отраслей и энергоемких технологий в производстве, сырьевой ориентации экспорта, отсталых методов природопользования, несовершенной природоохранной политики.
В одной из глав Проекта государственной стратегии устойчивого развития России, которая озаглавлена «Характеристика экологической напряженности и хозяйственная емкость экосистем России», отмечено, что экологическая ситуация в России усугубляется из-за ограниченности финансирования природо-восстановительных мероприятий.
По данным специалистов-экологов, основной ущерб, который наносится хозяйству России в результате ухудшения окружающей среды, включает в себя:
1) разрушение «человеческого капитала» страны (ухудшение здоровья населения, снижение продолжительности жизни, увеличение смертности). По существующим оценкам 15% территории России с населением около 30 млн человек относится в настоящее время к территориям с особо неблагоприятными экологическими условиями;
2) истощение ресурсной базы экономики - 75% поверхностных вод потеряли питьевое значение, около 30% подземных вод, пригодных к эксплуатации, также опасно загрязнены. 250 тыс. гектаров земли занято складированием 5 млрд тонн отходов, накопившихся в ходе производства и потребления.
По оценкам экспертов-экологов, негативные факторы экологической обстановки в России достигли катастрофических размеров, например 70% населения России (более 100 млн человек) проживает на территории с загрязненной атмосферой в 5 - 10 ПДК сильнодействующих ядовитых веществ. Постоянное загрязнение атмосферы промышленными выбросами, а также выхлопными газами от автотранспорта приводит к выпадению кислотных дождей, что сказывается на ухудшении качества плодоовощной продукции, а в конечном счете ведет к отрицательному влиянию на здоровье людей через потребляемые овощи, зелень, фрукты. Все это в результате вызывает рост числа онкологических, легочных, кишечных и сердечнососудистых заболеваний, так как снижается иммунобиологическая защита организма от постоянных неблагоприятных воздействий со стороны окружающей природной среды.
57. Прогноз влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу
При составлении прогноза влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу проводится специальная экологическая экспертиза. Экологическая экспертиза - оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной деятельности на окружающую природную среду, природные ресурсы и здоровье людей, т.е. на все компоненты биосферы. Экологическая экспертиза или прогноз хозяйственной деятельности человека на биосферу предусматривают оценки хозяйственных и иных проектов на предмет их соответствия экологической безопасности и системе рационального природопользования. В России работы по экологической экспертизе основываются на Федеральном законе «Об экологической экспертизе» (1995 г.).
Объектами экологической экспертизы являются:
1) проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплуатации будущих хозяйственных сооружений;
2) нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов и новых производств в целом.
Субъектами экономической экспертизы являются:
1) законодательные и исполнительные органы государственной власти, а также суды различных уровней;
2) специализированные правительственные организации;
3) специализированные неправительственные организации.
Экологическая экспертиза основывается на ряде принципов:
1) принципы презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной деятельности;
2) принцип комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду как части биосферы хозяйственной деятельности и ее последствий;
3) принцип достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу по намечаемой хозяйственной деятельности;
4) принцип научной обоснованности, объективности и законности заключений экологической экспертизы по предстоящей хозяйственной деятельности.
Прогноз влияния хозяйственной деятельности на биосферу, как правило, производится с использованием базы данных, накопленных экологами в течение нескольких десятков лет по всем видам хозяйственной деятельности. Только при наличии заключения экологической экспертизы местными органами власти выдается разрешение на ведение какой-либо хозяйственной деятельности. Государственная экологическая экспертиза проводится экспертной комиссией. В ее состав входят: руководитель, ответственный секретарь и эксперты. Результатом работы комиссии является заключение государственной экологической экспертизы. Финансирование экологической экспертизы осуществляется за счет средств заказчика.
58. Методы контроля за качеством окружающей среды
Существуют различные виды методов контроля за качеством окружающей среды. По методам исследований - химический, биологический, физический и другие. По используемым методам - наземный, авиационный и космический. Контроль за качеством окружающей среды производится с целью выявления ее загрязнения и состояния ее вообще по всем параметрам. По территориальному признаку контроль за качеством окружающей среды бывает локальный, региональный и глобальный.
Локальный контроль обычно проводят применительно к отдельным объектам, например лесным, водным, горным, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным воздействиям. Его конечная цель состоит в обеспечении такой стратегии хозяйствования, при которой концентрации приоритетных загрязняющих веществ антропогенного происхождения не выходят за допустимые пределы, т.е. ПДК (предельно допустимые концентрации). Разновидность локального контроля - импактный контроль - осуществляется, как правило, в особо опасных зонах и местах. Региональный контроль - слежение за процессами и явлениями в пределах значительного по площади района, который, как правило, отличается от соседних по природным условиям.
Глобальный контроль за качеством окружающей среды проводится с целью получения информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах, в частности об изменении климата, состоянии озонового экрана и т.п. Конкретные цели глобального контроля, а также его объекты определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных соглашений и деклараций.
В ряде случаев проводится фоновый контроль за состоянием окружающей среды с целью определения фонового загрязнения. Как известно, природный фон - это естественная концентрация или степень воздействия природных веществ и явлений на что-либо в окружающей среде. В настоящее время существует мировая сеть станций фонового контроля, которая охватывает все типы экосистемы: наземные и водные (морские и пресноводные). Эта работа осуществляется под эгидой Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). На территории России в одиннадцати биосферных заповедниках расположены станции комплексного фонового контроля; они являются частью глобальной международной наблюдательной сети. Наземный контроль проводится, во-первых, для уточнения данных, полученных с космических или авиационных аппаратов, а во-вторых, для наблюдений, которые не могут быть осуществлены другими методами. Авиационный контроль ориентирован в основном на региональные или локальные явления.
59. Экономика и правовые основы природопользования
Экономика природопользования - раздел экономики, изучающий главным образом вопросы экономической оценки пользования природными ресурсами и возможных ущербов при этом от загрязнения среды. Задачи экономики природопользования следующие:
1) экономическая оценка используемых природных ресурсов;
2) определение экономического ущерба, наносимого народному хозяйству в результате нерационального природопользования, и величины затрат, необходимых для ликвидации его последствий;
3) выбор наиболее эффективных вариантов использования природных ресурсов и предохранения деятельности, оценка абсолютной эффективности природоохранных затрат;
4) разработка экономических методов управления природоохранной деятельностью, материального стимулирования охраны окружающей среды.
Каждый используемый в процессе хозяйственной деятельности природный ресурс обладает определенной ценностью для человека. Эта ценность отражается суммой экономической и внеэкономической оценок.
Экономическая оценка ресурсов выполняет две функции:
1) учетную (показывает, каким национальным богатством обладает страна, на что можно рассчитывать в развитии производства);
2) расчетную, стимулирующую (создает основу для введения платы за эксплуатацию природных ресурсов с учетом ущерба и его возмещения в случае их нерационального использования).
Правовые основы природопользования заложены в законах и иных нормативных актах Российской Федерации и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей природной среды. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.) лежит в основе природоохранного законодательства РФ. Этот закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды, и нормы других законов в области охраны окружающей среды не должны противоречить Конституции РФ и Федеральному закону РФ «Об охране окружающей среды». Закон РФ «О недрах» (1992 г.) регулирует правовые отношения при использовании природных ресурсов - полезных ископаемых. Закон направлен в первую очередь на рациональное использование недр и борьбу с их загрязнением. Земельный кодекс РФ (2001 г.) регламентирует порядок использования земельных природных ресурсов, а также охрану земель и защиту окружающей природной среды от возможного вредного воздействия. Основными правовыми функциями охраны земель являются сохранение и повышение плодородия почв, сохранение фонда сельскохозяйственных земель.
Водный кодекс РФ (1995 г.) регулирует правовые отношения в области использования и охраны водных объектов.
60. Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов, их связь с размещением производства
Природные ресурсы - элементы природы, необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир и т.д.).
Природные ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы могут быть невозобновимыми, т.е. абсолютно не восстанавливающимися (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливающимися значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению.
Наиболее важные проблемы ресурсопотребления в настоящее время следующие:
1) низкий технологический уровень добычи и переработки сырья (всего в хвостах обогатительных фабрик, в факелах и отвалах теряется около 1/3 всех добываемых полезных ископаемых);
2) структура народного хозяйства с высоким удельным весом ресурсоемких отраслей;
3) недостаточность экономических стимулов к ресурсосбережению;
4) слабость государственной политики в области ресурсосбережения.
Все это является главным источником гигантских перерасходов топлива, сырья и материалов. Электроемкость и энергоемкость ВВП России соответственно в 2,5 и 4,5 раза выше этих показателей в США. Разрыв по отношению к европейским странам и Японии еще более впечатляющий: в 3,5 и 8,8 раза. Еще больше по сравнению с ведущими промышленными странами Россия перепотребляет минерального сырья, в частности железной руды, а из промышленных материалов - стали и цемента. Например, Россия в начале 90-х гг. XX в. потребляла железной руды на единицу ВВП в восемь раз больше, чем в США.
В результате всеобщего перепотребления природных ресурсов Россия тратит только на энергоносители от 25 до 30% ВВП, в то время как США - не более 67%, а европейские страны и Япония - еще меньше.
Возобновимые природные ресурсы по мере их использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60-80 лет, почвы - несколько тысячелетий.
61. Эколого-экономическая сбалансированность регионов как государственная задача
Переход к рыночной экономике в стране сопровождался усилением региональной поляризации. Например, по финансово-экономическим аспектам (прибыльность или убыточность производства, денежные доходы населения и т.п.) экономические районы стали делиться на богатые и бедные. К первым принадлежат в основном восточные районы, ко вторым - многие районы европейской части.
Экономические реформы проходят в разных направлениях, различными темпами. Например, быстрее всего на начальном этапе реформы осуществлялись в старых промышленных районах, в то время как в районах с преимущественно аграрной специализацией, а также там, где наблюдается сильное отставание в развитии, процесс происходил медленнее. Выравнивание уровней социально-экономического развития регионов является важнейшей государственной задачей.
Как правило, в старых промышленных районах – на Урале, Кузбассе, в центре европейской части России - промышленность работает в основном успешно и стабильно, но экологическая обстановка очень сложная, неблагоприятная по многим факторам. Поэтому эколого-экономическая сбалансированность регионов является очень важной государственной задачей. В целях эколого-экономической сбалансированности регионов принимаются следующие меры:
1) приближение производств к источникам сырья, топлива, энергии к районам потребления. С учетом этого принципа решается проблема сокращения и ликвидации дальних нерациональных перевозок, снижения затрат труда в целом и по всем стадиям производства, повышения экономической эффективности (особенно в депрессивных регионах);
2) первоочередное освоение и комплексное использование наиболее эффективных видов природных ресурсов. В условиях развития рыночных отношений этот принцип особенно важен. Для комплексного использования наиболее эффективных ресурсов создаются территориальные производственные комплексы, например Западно-Сибирский ТПК на базе добычи нефти и газа, на базе железных руд формируется ТПК КМА (Курской магнитной аномалии), на основе уникальных угольных ресурсов – Канско-Ачинский и Южно-Якутский ТПК;
3) оздоровление экологической обстановки, принятие эффективных мер по охране природы и рациональному природопользованию.
В условиях рынка в процессе размещения и развития производительных сил в регионах остро встают вопросы совершенствования управления природопользованием.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает необходимость комплексной системы решения экологических и экономических проблем регионального развития.
62. Экономическое стимулирование природоохранной деятельности
Разгосударствление подавляющего большинства предприятий, создание различных форм собственности, включая частную, не привели в целом по России к существенному снижению сбросов и выбросов загрязняющих веществ.
В настоящее время в России реализуется экономический механизм охраны окружающей природной среды, соответствующий критериям переходного периода к рыночной экономике. Главная его особенность состоит в ориентации не на плановое централизованное финансирование природоохранной деятельности, а в основном на экономические методы его регулирования и стимулирования. При этом внедряются новые экономические стимулы: плата за пользование природными ресурсами, плата за загрязнение окружающей природной среды, экологические фонды, экологические льготы, экологическое страхование и др. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» определил основные задачи экономического механизма природоохранной деятельности в России:
1) установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ;
2) установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов и другие виды вредного воздействия;
3) внедрение комплекса мер по экономическому стимулированию (поощрению) охраны окружающей природной среды;
4) реализация эффективной системы штрафов за нарушение природоохранного законодательства и обязательного возмещения вреда, причиненного окружающей среде и здоровью человека.
Кроме того, применяется материальное стимулирование природоохранной деятельности - обеспечение выгодности для природо-пользователей природоохранной деятельности. Материальное стимулирование предполагает применение не только мер поощрения, но и наказания.
Меры материального поощрения:
1) установление налоговых льгот;
2) освобождение от налогообложения экологических фондов и природоохранного имущества;
3) применение поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию;
4) применение льготного кредитования предприятий, эффективно осуществляющих охрану окружающей среды.
Меры материального наказания:
1) введение специального добавочного налогообложения экологически вредной продукции и продукции, выпускаемой с применением экологически опасных технологий (т.е. такой продукции, потребление или производство которой опасно для здоровья людей и окружающей среды);
2) штрафы за экологические правонарушения.
63. Правовые аспекты охраны природы
Первым известным законом об охране окружающей среды считается эдикт 1773 г., запрещавший использование каменного угля для отопления жилищ Лондона.
В истории развития экологического законодательства последняя треть XX в. отмечена рядом постановлений, направленных на улучшение экологических ситуаций в отдельных регионах: бассейны рек Волги, Урала, Каспийское море, Байкал и др. В современной России право человека на надежную охрану окружающей природной среды и достоверную информацию о ее состоянии, а также обязанность каждого сохранять природу и бережно относиться к ее ресурсам закреплены Конституцией Российской Федерации 1993 г.
Экологическое право - это совокупность эколого-правовых норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью охраны природы, предупреждения вредных экологических последствий, оздоровления и улучшения качества окружающей человека природной среды. Источниками экологического права, образующими экологическое законодательство Российской Федерации, являются следующие правовые документы:
1) Конституция Российской Федерации;
2) законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны природы;
3) указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ;
4) нормативные акты министерств и ведомств;
5) нормативные решения органов местного самоуправления.
Конституция Российской Федерации, в частности, устанавливает обязанности граждан соблюдать требования природоохранного законодательства принимать участие в охране природы, повышать уровень знаний о природе и экологическую культуру.
Конституция РФ также определяет организационные и контрольные функции высших и местных органов власти по рациональному использованию и охране природных ресурсов. Основой природоохранного законодательства является Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.). Задачами природоохранного законодательства Российской Федерации являются регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращение вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, оздоровление и улучшение качества окружающей природной среды, укрепление законности и правопорядка в интересах настоящего и будущих поколений людей.
Настоящий Закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды, и нормы других законов в области охраны природы не должны противоречить Конституции РФ и данному Федеральному закону.
64. Международные соглашения об охране биосферы
Самые важные международные соглашения об охране биосферы - это принятые международные договоры об ограничении, сокращении и запрещении испытаний ядерного, бактериологического, химического оружия в различных средах и регионах. В 1996 г. в ООН был торжественно подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Специальные природоохранительные международные договоры содержат статьи только об охране окружающей среды. К глобальным договорам относятся:
1) Конвенция о запрещении военного или иного враждебного использования средства воздействия на природную среду (1977 г.);
2) Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979 г.);
3) Конвенция об охране мигрирующих видов диких животных (1979 г.).
Существуют и региональные договоры и соглашения:
1) об использовании и охране Дуная, Черного моря;
2) договоры европейских стран (ЕЭС);
3) Африканская конвенция по охране природы и природных ресурсов (1968 г.);
4) Конвенция об охране морских живых ресурсов Антарктики (1980 г.);
5) Соглашение об охране полярного медведя (1974 г.);
6) Конвенция о рыболовстве в северо-восточной части Атлантического океана (1959 г.);
7) Конвенция о рыболовстве и сохранении живых ресурсов в Балтийском море и датских проливах (1973 г.);
8) Соглашение о сотрудничестве по борьбе с загрязнением Северного моря нефтью (1969 г.).
Кроме того, существует еще одна категория международных объектов биосферы, которая охраняется и управляется государствами, но взята на международный учет.
Она включает:
1) природные объекты, представляющие уникальную ценность и взятые на международный контроль;
2) редкие и исчезающие виды животных и растений, занесенные в Международную Красную книгу;
3) разделяемые природные ресурсы, постоянно или значительную часть года находящиеся в пользовании.
Кроме того, в 1973 г. была принята Конвенция по морскому праву, по которой признается суверенное право прибрежных государств на биоресурсы в 200-мильных прибрежных зонах. Еще раньше - в 1959 г. - был принят Договор об Антарктиде, в котором провозглашена свобода научных исследований использования этого материка в мирных целях. Усилия международного сообщества нацелены главным образом на предупреждение и устранение трансграничного переноса загрязнителей атмосферы и охрану озонового слоя от разрушения (Конвенция 1979 г. о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, Монреальское 1987 г. и Венское 1985 г. соглашения по озоновому слою).
65. Инженерная защита окружающей среды
Основными направлениями инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий являются внедрение ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.
Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов.
Новейший вид инженерной защиты - это внедрение биотехнологических процессов, основанных на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:
1) утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
2) биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
3) микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
4) компостировании;
5) создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
Инженерная защита атмосферного воздуха предусматривает применение на предприятиях сухих пылеуловителей - циклонов, пылеосадительных камер или мокрых пылеуловителей - скрубберов, а также фильтров - тканевых, зернистых или высокоэффективных электрофильтров.
66. Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация
Промышленные отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении каких-либо работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.
Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в разных местах России, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов. В России к опасным относят около 10% всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т.д. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств - токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью и т.д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь - это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые другие вещества.
По данным специалистов-экологов, только на территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов составляет 1,5 млрд кюри, что равняется тридцати Чернобылям.
Жидкие радиоактивные отходы (РАО) в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые - в спецхранилищах. В нашей стране по данным на 1995 г. уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60%, а к 2004 г. - 95%. Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море. На ряде предприятий Минатома (ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат) и других жидкие низко и среднеактивные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий - наводнений, землетрясений, а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды.
Диоксины - синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов.
Отходы металлургического производства используются или в дорожном строительстве, или для изготовления строительных шлакоблоков. Реутилизация - это повторная (иногда многократно) последовательная переработка образовавшихся ранее отходов. Детоксикация отходов - освобождение их от вредных компонентов на специализированных установках.
67. Проблемы и методы очистки промышленных стоков и выбросов
Главный загрязнитель поверхностных вод - промышленные стоки, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами являются разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных сточных вод.
В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом в водоем.
При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности - песок, глинистые частицы, окалина, мелкая металлическая стружка и т.д.
Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление.
В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты - известь, кальцинированную соду, аммиак, во втором - различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов. При физико-химической очистке используются: коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются; сорбция-способность некоторых веществ - бентонитовых глин, активированного угля, цеолитов, силикагеля, торфа и других - поглощать загрязнения. Для очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический метод, который основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах, применяют сероводород, нитриты, сульфиды и т.д.
Способы очистки промышленных выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей - NO, N2O, SO2 и других - подразделяют на три основные группы:
1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения с помощью палладий-содержащих и ванадиевых катализаторов;
2) промывка выбросов растворителями примесей;
3) поглощение твердыми телами газообразных примесей.
68. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
Ни одна страна в мире, как бы богата и развита она ни была, не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Нужны четкие согласованные усилия всех
государств, координация их действий на международно-правовой основе, чтобы обеспечить выход мирового сообщества из экологического кризиса. Природа всеобща и едина, она не знает государственных границ. Поэтому нарушение в экосистеме одной страны неминуемо вызывает цепную реакцию в соседних странах, сопредельных. Объектами международно-правовой охраны окружающей природной среды признаны ближний космос, воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и многое другое.
Важнейший вклад в становление принципов международного сотрудничества в области охраны окружающей среды внесли стокгольмская Конференция ООН по проблемам окружающей человека среды (1972 г.), Всемирная хартия природы, одобренная Генеральной Ассамблеей ООН (1982 г.), и международная Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).
Хартия провозгласила ряд принципиально важных для всего человечества положений.
1. Человечество осознает, что является составной частью природы. Поэтому к природе следует относиться с уважением и не нарушать ее основных принципов.
2. Генетическая основа жизни на Земле не должна подвергаться опасности.
3. Все регионы Земли, как на суше, так и на морях, должны быть подчинены охране, в соответствии с этими требованиями особая защита должна обеспечиваться уникальным районам - типичным представителям всех видов экосистем и среды обитания редких или исчезающих видов.
4. Природные ресурсы должны не расточаться, а использоваться умеренно. Итоговым документом Конференции ОНИ в Рио-де-Жанейро явилась «Повестка дня на XXI век», которая содержит около сорока разделов по направлениям деятельности мирового сообщества в области взаимных проблем окружающей среды и социально-экономического развития. Конференция приняла рекомендации о переходе человечества к устойчивому развитию и указала на необходимость решения для этого трех стратегических задач, стоящих перед мировым сообществом:
1) ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира;
2) разумное ограничение роста населения, особенно в развитых странах Азии и Африки;
3) предотвращение углубления неравенства между богатыми и бедными странами и регионами.
69. Экологическое сознание и общество человека
На рубеже XX-XXI вв. в мышлении человека и его практической деятельности произошла смена парадигмы - экономические приоритеты заменяются экологическими.
Господствовавший почти до конца XX столетия экономический императив все чаще заменяется экологическим.
Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее. Тип экологического сознания отражает существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и природы и определяет поведение людей при их взаимодействии с природой. Выделяют два основных типа экологического сознания:
1) антропоцентризм;
2) экоцентризм.
Антропоцентризм основывается на представлениях о «человеческой исключительности», противопоставлении человека природе. Основные особенности антропоцентризма следующие:
1) высшую ценность представляет человек;
2) иерархическая картина мира: на вершине находится человек, несколько ниже - вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы, место которых в иерархии определяется полезностью для человека;
3) целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей;
4) природа воспринимается только как объект человеческих манипуляций;
5) дальнейшее развитие природы мыслится как процесс, который должен быть подчинен процессу развития человека;
6) деятельность по охране природы продиктована дальним прагматизмом: необходимо сохранить природную среду, чтобы ею могли пользоваться будущие поколения.
Экоцентризм основывается на понимании коэволюции человека и биосферы. Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:
1) высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы;
2) существует отказ от иерархической картины мира;
3) характер взаимодействия с природой определяется
«экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующего в природе экологического равновесия;
4) природа и все природное воспринимается как полноправный субъект взаимодействия с человеком;
5) развитие природы и человека мыслится как процесс взаимовыгодного единства;
6) деятельность по охране природы продиктована необходимостью сохранить природу ради нее самой.
В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу - это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к экоцентрическому.
70. Экологические катастрофы и кризисы
Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) - экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей Среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остро неблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.
Экологический кризис - чрезвычайная экологическая ситуация, которая возникает в экологических системах (биогеоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлений или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение человеком в результате хозяйственной деятельности атмосферы, гидросферы, педосферы, разрушение естественных экосистем и др.). Современный экологический кризис часто называют «кризисом редуцентов», поскольку природные редуценты уже не успевают очищать биосферу от антропогенных отходов или потенциально не способны это делать в силу чуждого природе характера выбрасываемых синтетических веществ - ксенобиотиков. Иначе говоря, биосфера потеряла способность к самовосстановлению. Причем одновременно с «кризисом редуцентов» активно проявляются два других - термодинамическое и обусловленное снижением надежности экосистем. Связаны они с экологическими последствиями перепроизводства энергии в нижней тропосфере, а также нарушением природного экологического равновесия. Указанные экологические кризисы, возможно, будут разрешены на основе энергетической и планируемой экологической революции. Первый, как считают ученые, будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, почти не добавляющим тепла в приземный слой тропосферы, вторая - в регулируемой коэволюции в системе «общество - природа», строительства ноосферы. Имеется важное наблюдение: общим для всех антропогенных кризисов является то, что выход из них сопровождается, как правило, уменьшением численности народонаселения, его миграцией и социальными потрясениями, в некоторых случаях кризисы завершались сменой общественного строя. Так, первый антропогенный кризис вызвал расселение охотников, или Великое переселение народов.
Переход к земледелию и скотоводству сопровождался разложением первобытнообщинного строя и возникновением рабовладельческого, которому сопутствовали опустынивание и истощение земельных ресурсов.
71. Экологический мониторинг
В России создана единая государственная система экологического мониторинга. Она создана с целью наблюдения за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир, обеспечения заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей среде, предупреждения и прогноза ее состояния.
Экологический мониторинг окружающей природной среды ведет Росгидромет. Система наблюдений включает следующие подсистемы:
1) слежения за загрязнением воздуха в городах и промышленных районах;
2) слежения за загрязнением почв;
3) слежения за загрязнением пресных и морских вод;
4) слежения за трансграничным переносом веществ, загрязняющих атмосферу;
5) слежения за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова;
6) слежения за фоновым загрязнением атмосферы;
7) комплексные наблюдения за загрязнением природной среды и состоянием растительности.
При этом выполняются три вида работ:
1) режимные наблюдения;
2) оперативные;
3) специальные работы.
Необходимость выполнения оперативных работ обусловлена случаями аварийного загрязнения природной среды или стихийного бедствия. В результате выдается экстренная информация о фактических и прогнозируемых изменениях загрязнения окружающей природной среды, опасных природных явлениях.
Специальные работы обычно проводятся в случае увеличения уровня воздействия того или иного антропогенного фактора на развитие природных экосистем. В результате сбора, обработки, учета, хранения и распространения информации о состоянии ОПС и ее загрязнении формируется единый государственный банк данных, которыми пользуются компетентные органы в процессе принятия решений. Министерство здравоохранения РФ через свою службу контроля объединяет санитарно-гигиенические и микробиологические лаборатории.
Государственный комитет России по недрам обеспечивает функционирование системы государственного экологического мониторинга геологических объектов. Она связана с системами государственного мониторинга водных объектов Росгидромета и водного кадастра, Федеральной системой сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений, Российской автоматизированной информационно-управляющей системой по чрезвычайным ситуациям, Единой информационной системой недропользования.
72. Экология и космос
Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой внешнюю газовую оболочку, которая окружает планету. Оно играет роль в сложнейших солнечно-земных
взаимосвязях, определяющих условия жизни на Земле. Антропогенные воздействия на ОКП, связанные с началом космической эры, весьма опасны. Они оказались значительнее уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду, например приземную атмосферу. Ближний космос, или ОКП, уязвимее, нежели другие среды, поскольку количество вещества в нем неизмеримо меньше, а энергетика процессов гораздо слабее по сравнению с тропосферой, а тем более гидро- и литосферой. Выделяют следующие виды воздействия человека на эту среду:
1) выброс химических веществ вследствие работы двигателей ракет;
2) создание энергетических и динамических возмущений в результате полетов ракет;
3) загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором;
4) электромагнитное излучение радиопередающих систем;
5) радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах;
6) попадание загрязнителей из приземной атмосферы.
Практически бесконтрольное использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством мусора - более 3000 т, по данным М.Н. Власова, 1998 г. Фрагменты последнего сосредоточиваются на высотах более 400 км, они занесены в специальный каталог, за ними ведется постоянное слежение. Наиболее опасно большое количество мелких (менее 10 см) осколков; их поток существенно превышает поток метеоритов. По некоторым данным, при сохранении современных темпов загрязнения общее количество твердых частиц размером более 1 см вырастает за 100 лет более чем в два раза, что представит реальную опасность для космических полетов.
Наиболее опасным с позиции изменения свойств ОКП в негативную сторону признается выброс химических веществ. Сообщалось, что наиболее крупномасштабные нарушения были зарегистрированы после запуска ракет «Сатурн-5» (США). Горизонтальные размеры такой «дыры» составили тысячи километров, а содержание электронов уменьшилось в них в несколько раз. Кроме того, диоксид углерода, который при запуске ракеты распространяется на сотни километров, играет большую роль в тепловом балансе термосферы (усиливает «парниковый эффект»). При запусках ракет происходит также разрушение озонового слоя, что является негативным экологическим явлением. Таким образом, освоение ближнего космоса, или ОКП, осложняет в глобальном масштабе экологическую обстановку.
