Основы экологии. 1. Основные понятия (термины) экологии. Системность Основным понятием в экологии является "экосистема"
 Скачать 116.69 Kb.
|
|
30. Проблема загрязнения или качественного истощения вод. Эвтрофикация вод Загрязнению подвержены все категории вод, но в разной степени. Показатели качества вод и их химический состав Воды содержат растворенные вещества. Наиболее часто встречаются кальций, натрий, хлор, калий. Соленость воды оценивается по суммарному содержанию в ней химических веществ. Выделяют следующие категории вод: пресные, солоноватые, слабосоленые, соленые и очень соленые, рассолы. В водах содержатся органические вещества и различные взвеси. Человек оценивает воду в зависимости от целей ее использования: питьевая, техническая и др. Для оценки качества вод используются предельно допустимые концентрации (ПДК). Кроме химических, при оценке качества питьевой воды используются бактериологические и органолептические (запах, цветность, мутность, привкус) критерии. Важный показатель качества вод - наличие в них кислорода, которое выражается через показатель биологического потребления кислорода (БПК). В водах появляется все больше веществ, не поддающихся биологическому разложению (органические растворители). Их содержание оценивается через химическое потребление кислорода (ХПК). Отношение БПК к ХПК - степень способности воды к самоочищению. Различают первичное и вторичное загрязнение вод. Первичное связано с поступлением в водоемы загрязняющих веществ Вторичное является следствием цепных реакций, протекающих под воздействием первичных загрязнителей. Большое количество загрязняющих веществ приносят атмосферные осадки. К числу наиболее опасных и распространенных загрязняющих веществ относятся нефть и нефтепродукты. Тепловое загрязнение вод является следствием как водопотребления, так и водопользования. Важнейшим поставщиком подогретых вод являются тепловые и атомные электростанции. Существенные отрицательные экологические последствия связаны с водохранилищами. Большой ущерб водным экосистемам приносит также вторичное загрязнение, например эвтрофикация. Под эвтрофикацией вод понимают обогащение их биогенными элементами, особенно азотом и фосфором. Следствие эвтрофикации - интенсивный рост водорослей и других растений, накопление в водоемах органических веществ и других продуктов отмирания организмов. Это создает условия для увеличения численности организмов-редуцентов, питающихся мертвым органическим веществом. Редуценты интенсивно поглощают кислород. Конечный результат - обескислороживание водной среды. Результат анаэробных процессов - выделение в среду сероводорода, метана и других ядовитых загрязняющих веществ. 31. Экологические следствия использования минеральных удобрений и пестицидов Минеральные удобрения - неминуемое следствие интенсивного ведения земледелия. В настоящее время их мировое производство равно 200-220 млн т/г, около 35-40 кг/г. на человека. Экологические последствия применения минеральных удобрений рассматривают с трех точек зрения: местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся; влияние на другие экосистемы, их звенья; влияние на качество продукции, здоровье людей В почве происходят такие изменения, которые приводят к потере плодородия. Для нейтрализации этого приходится вносить в почву минеральные удобрения. Но многие из них содержат посторонние примеси. В частности, внесение удобрений может повышать радиоактивный фон, приводить к накоплению тяжелых металлов. Главный способ сократить эти последствия - умеренное и научно обоснованное их применение (лучшие дозы, наименьшее количество вредных примесей, чередование с удобрениями органическими и пр.). Влияние удобрений на атмосферный воздух, как и воду, связано в основном с азотными формами. Потери азота из удобрений составляют от 10 до 50% от его внесения. Негативное влияние на воды и их обитателей оказывают хлорсодержащие удобрения. Фосфорные формы удобрений содержат в своем составе фтор, тяжелые металлы и радиоактивные элементы. Минудобрения оказывают отрицательное воздействие как на растения, так и на качество продукции, а также на организмы, употребляющие ее. При больших дозах азотных удобрений увеличивается риск заболеваний растений. Фосфор и калий, смягчают вредное воздействие азота. Но при высоких дозах и они вызывают легкие виды отравления растений. Хлорсодержащие удобрения (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно воздействуют на животных и человека через воду. Пестициды - группа веществ, которые используются для уничтожения или уменьшения численности нежелательных для человека организмов. Гербициды - вещества, используемые для уничтожения растений; инсектициды - насекомых; фунгициды - грибов; акарициды - клещей. К пестицидам относят вещества, отпугивающие организмов, приносящих вред человеку или его изделиям (одежде, постройкам). Только около 1 % вносимых в среду ядов имеет непосредственный контакт с организмами, против которых они применяются. Экологическая вредность пестицидов зависит от их ядовитости, продолжительности жизни. В экологическом отношении особую тревогу вызывает ежегодное увеличение объемов применения пестицидов. Это связано не только с расширением обрабатываемых площадей, но и с привыканием организмов к пестицидам. 32. Биологические меры борьбы с нежелательными видами организмов Биологические методы регулирования численности нежелательных для человека видов организмов основаны прежде всего на глубоком знании их биологии и экологии. Беспестицидные технологии находят все более широкое применение в сельском хозяйстве. В данном случае резко снижается или сводится на нет использование минеральных удобрений, стимуляторов роста и т. п. Такая продукция продается обычно по более высоким ценам, но это не затрудняет ее реализацию. Биологические меры борьбы следующие. 1. Хищники и паразиты нежелательных видов, их разведение и внедрение в экосистемы. К таким организмам относятся божьи коровки, муравьи, жужелицы, насекомые-паразиты и другие виды. На Земле в настоящее время разводится около 300 видов организмов-антагонистов. 2. Бактериальные и вирусные препараты. Доля таких препаратов около 10 % от всех биологических средств борьбы с нежелательными видами. 3. Внедрение в популяции таких особей, которые не способны давать потомство или передающие потомству нежизнеспособные линии. Такой генетический метод находит сейчас все большее применение 4. Препараты с физической природой, обладающие пестицидными свойствами: 1) Борьба с насекомыми с помощью "диатомовой земли" (пыль из диатомовых водорослей). Гибельное действие этой пыли на насекомых, очевидно, связано с забиванием ею трахей при дыхании. Полагают, что этим принципом борьбы с насекомыми-паразитами пользуются птицы, купаясь в пыли; 2) пудры (силиконовая и др.) используются также для борьбы с бытовыми насекомыми. 5. Методы борьбы с нежелательными видами, организмами: 1) селекционные методы, которые основаны на выведении сортов, устойчивых к вредителям; 2) методы генной инженерии, которые позволяют повысить устойчивость организмов к болезням и вредителям. Такое возможно с помощью внедрения в геном интересующих человека организмов чужеродных генов, определяющих отпугивающие или ядовитые свойства. В частности, устойчивость томатов значительно повысили введением в их геном бактерий, продуцирующих белки, способных убивать гусениц, насекомых-вредителей; 3) интегрированные методы. Применение комбинаций биологических, агротехнических, селекционных приемов при значительном сокращении использования химических препаратов. Это переходные методы на пути к полному отказу от химических средств; 4) в системе биологических методов борьбы существенное внимание уделяется также увеличению многообразия выращиваемых растений и животных. Это также снижает вероятность их потерь за счет сохранения устойчивых видов (сортов или пород). 33. Экологические следствия современных методов животноводства Большое влияние на окружающую среду оказывают крупные животноводческие комплексы. Предприятия по выращиванию крупного рогатого скота с численностью 10 тыс. голов поставляют количество загрязнений, которое равно отходам города с населением 100-150 тыс. человек. Выращивание только семи цыплят по объему отходов приравнивают к одному человеку. Свиноводческая ферма на 100 тыс. голов выбрасывает в атмосферу каждый час примерно 1,5 млрд микроорганизмов, 160 кг аммиака, около 14 кг сероводорода и 25 кг пыли. Крупные животноводческие комплексы - это один из главных примеров, когда экономические интересы ставят выше экологических интересов. Здесь часто заметно снижают себестоимость получаемой продукции, механизируют и автоматизируют производственные процессы, переводят животноводство на промышленную основу. Но экологические издержки учитывают далеко не всегда. Это связано не с отходами животноводства, а прежде всего с их количеством. В частности, навоз всегда являлся благом и условием благополучия крестьянских хозяйств. Вывозимый на поля навоз включался в процессы круговорота, не загрязняя среду, обеспечивал увеличение урожайности. При выпасе скота также не было больших проблем с загрязнением среды, это объяснялось тем, что экскременты распределялись по пастбищам равномерно и тем самым включались в естественные циклы. Но на крупных предприятиях при концентрированном содержании животных положительные явления стали превращаться в негативные. В таком случае происходило накопление вредных отходов, оказывающих разрушительное влияние на экосистемы. Негативное воздействие животноводческих отходов сокращается в тех случаях, когда их используют в переработанном виде: компостируют либо превращают в навоз посредством смешения их с соломой, торфом или мелкими отходами деревообработки. Таким образом, отходы включаются в процессы круговорота и в пищевые цепи. Также важно не строить животноводческие комплексы вблизи мест проживания людей, сохранять вокруг них наиболее продуктивные (в частности, лесные) экосистемы. Зоны рядом с животноводческими комплексами носят название санитарно-защитных зон. Для птицефабрик на 400-500 тыс. голов подобные зоны, как правило, должны иметь ширину примерно 2,5 км, для свиноферм на 100 тыс. голов примерно 5 км, а для свиноферм на 200-400 тыс. голов уже 10-15 км и больше. 34. Лесной фонд планеты и России. Параметры и критерии лесопользования Общая площадь лесных земель немного больше 4 млрд га. На 1 человека приходится, таким образом, около 0,8 га лесных угодий. Лесистость - это отношение общей площади суши к площади, которая занята лесами, и выраженное в процентах. Для нашей планеты в целом этот показатель близок к 32,2 % (по другим данным около 25 %). Площадь всех лесов нашей страны примерно 870 млн га, а лесистость России - 44,8 %. Площадь России, покрытая лесом, менее общей лесной на 105 млн га и составляет 765 млн га. На каждого жителя России сейчас приходится около 5,8 га общей лесной площади и примерно 5,1 га площади, которая покрыта лесом. За свою историю люди уничтожили примерно 2/3 всей площади лесов. В последнее время огромное внимание стали уделять сохранению и учету площадей, которые не затронуты или слабо затронуты хозяйственной деятельностью человека. Эти зоны представлены главным образом лесными землями. В мире доля этих земель около 20 %, в России - более 60 %. В некоторых странах она близка к нулевой, а для Европы составляет в среднем 4%. В лесах планеты сосредоточено около 1,65 - 1,96 трлн м3биомассы. Она включает в себя всю надземную (листья, стволы, ветви) и подземную массу. Древесина стволов в совокупной массе составляет примерно 50 %. Одним из главных показателей является годовой прирост лесной древесины. Для того чтобы использование леса не было истощительным, можно изымать за год не более такого объема древесины, который прирастает на этой территории (расчеты ведут на стволовую древесину). Из лесов мира ежегодно допустимо изымать примерно 5,5 млрд м3древесины (т. е. их годичный прирост), а из лесов нашей страны примерно 500 млн м3. И в первом и во втором случаях расчетная лесосека используется лишь на 50-60 %. Но это не значит, что в России и в мире проблема истощения лесных ресурсов совсем отсутствует. Расчет лесопользования, как правило, производится применительно ко всем лесам, а рубки проводятся в лесах, где это экономически выгодно человеку. В частности, в России главные лесозаготовки находятся в Европейско-Уральском районе, а основные зоны лесов и тем самым прирост древесины - в Сибири и на Дальнем Востоке. Поэтому в первом регионе изъятие древесины выше допустимых пределов в 2 - 2,5 раза, а во втором - спелая древесина вся не вырубается. Сравнимые с рубками размеры уничтожения лесов связывают часто с лесными пожарами. По официальным данным каждый год леса России вырубаются на площади 2 - 2,5 млн га. От пожаров в среднем страдает столько же леса. 35. Важнейшие экологические функции лесов При оценке экологических функций лесов различают два вида воздействий на среду: биогеохимическое и механическое. Биохимическая деятельность - это физиологические процессы (фотосинтез, минеральное питание и т п.). Механическая деятельность осуществляется через биомассу Биомасса - масса живых организмов или отдельных компонентов, содержащаяся на единице площади или объема экосистем. Продуктивность - скорость образования биомассы. Углеродная функция лесов. Большие надежды по выводу излишка углерода из атмосферы и решению проблемы парникового эффекта связывают с лесными экосистемами. При образовании 1 т растительной продукции используется 1,5 - 1,8 т углекислого газа и высвобождается 1,1 - 1,3 т кислорода. Концентрация больших масс углерода в лесах связана с большой биомассой древостоев. Из всей массы углерода, сконцентрированного в растениях земного шара, 92% содержится в лесных экосистемах. Воздухоочистительные функции лесов. Леса способны удалять из воздуха кроме углерода другие посторонние вещества. Очищение воздуха от загрязняющих веществ совершается как в результате их поглощения, так и через физическое осаждение. 1 кг листьев может поглощать за один сезон около 50-70 г сернистого газа, 40-50 г хлора и 15-20 мг свинца. Лесные посадки значительно уменьшают шумовой эффект. Они также защищают дороги от заносов снегом, снижают сопротивление потоков воздуха движению транспорта. Климатические и метеорологические функции лесов. Леса воздействуют на атмосферные явления и таким образом создают свою специфическую среду, микроклимат. Это свойство используется для защиты почв, дорог, посевов, населенных пунктов и т. п. Лесу свойственна большая влажность воздуха и верхних слоев почв. В глубине леса обычно почти полностью отсутствует ветер. Ночью же можно наблюдать токи воздуха противоположного направления. Эти перемещения воздуха имеют большое экологическое значение. Благодаря им выравнивается концентрация углекислого газа. Водоохранные функции лесов. Положительное влияние оказывают леса на питание грунтовых вод. Это связано с переходом значительной части поверхностных вод в подземные. Грунтовые воды, питая реки, обеспечивают высокий уровень воды в них как зимой, так и летом. Главной причиной увеличения грунтового стока лесами является сохранение под ними неплохой водопроницаемости почв. Положительное воздействие лесов на качество вод связывают с процессом их фильтрации через почвенно-грунтовую толщу, а также водоочищающей способностью растений. 36. Проблемы устойчивости лесов в условиях антропогенных нагрузок. Специфические проблемы тропических лесов Функция очистки среды, которую выполняют леса, ведет к их повреждению, снижению устойчивости и гибели. Гибель лесов от атмосферных загрязнений относится к числу главных экологических проблем современности. Наиболее общие закономерности поражения и гибели лесов и меры по снижению ущерба этого явления следующие. 1. Воздействие сернистого ангидрида и его производных. Значительные повреждения также вызывают окислы азота, фтор, озон, хлор, вещества фотохимического смога. Яды действуют на растения или в виде сухих осаждений, или как кислотные осадки. В наибольшей степени разрушаются покровные ткани деревьев, клеточные структуры. Кислотные дожди действуют через выщелачивание из различных частей растений биогенных веществ, отравляют и разрушают корневые системы. Наиболее подвержены повреждению хвойные леса. Главная из причин этого - отравление долгоживущей (5 - 7 лет) хвои. Мягко-лиственные виды деревьев (береза, ольха, осина) более устойчивы. Рядом с городами и промышленными центрами именно они приходят на смену хвойным лесам. Для снижения действия загрязнения повышают плодородие почв (удобрения, поливы), ускоряют обновление фитоценозов, создают опушки вокруг лесных массивов - барьер для проникновения загрязнителей. 2. Рекреация - восстановление здоровья и трудоспособности человека путем отдыха вне жилища. В качестве рекреационных объектов широко используют леса и лесные ландшафты. Задача рекреационного лесоводства - разработка мероприятий по регулированию нагрузок на леса, снижению ущерба для экосистем и лесных хозяйств в целом. Важнейшие мероприятия: посадка леса из мелколиственных пород (береза, осина), которые устойчивее к нагрузкам, чем хвойные леса. На долю тропических лесов приходится 5 % суши, около 20 % от общей площади лесов. Вместе с этим в тропических лесах более 50% всей растительной массы суши. Тропические леса уничтожают со скоростью 20-25 га каждую минуту ради использования древесины и с целью освобождения площадей для сельскохозяйственных угодий. В биомассе лесов мира сейчас содержится примерно в 1,5 раза больше углерода, чем в атмосфере, в гумусе лесных почв его больше, чем в атмосфере, в 4 раза. Если в северных лесах основная масса углерода в лесных почвах и подстилке, то в тропических лесах углерод в основном в древесине. В результате при уничтожении тропических лесов с этих пространств происходит почти полное высвобождение углерода. 37. Биологическое разнообразие. Красные книги. Особо охраняемые территории Сохранение биоразнообразия имеет большое экологическое значение. К настоящему времени зарегистрировано несколько тысяч видов, которые пригодны для использования в пищевом рационе человека. Но реально используется в значительных количествах не более 200-250 видов животных и растений. Основную же часть продукции сельского хозяйства люди получают в процессе использования всего 12-15 видов растений. Дикие виды - это неоценимый источник для получения продукции из естественных экосистем, особенно для выведения новых пород и сортов сельскохозяйственных растений и животных. Биоразнообразие - источник очень долгого обеспечения человека энергетическими и техническими ресурсами. Разнообразие относят к основным факторам и условиям устойчивых связей в экосистемах. Видовая насыщенность - важнейшая, хотя далеко не единственная составляющая разнообразия экосистемы. |