Экология. лекция №1. Лекция 1 Экологические основы природопользования Введение. Предмет изучения дисциплины "Экологические основы природопользования"
 Скачать 26.62 Kb.
|
|
Лекция №1 Экологические основы природопользования Введение. Предмет изучения дисциплины "Экологические основы природопользования". 1. Предмет, задачи, значение дисциплины «Экологические основы природопользования». Структура экологии. 2. Основные понятия и определения. 3. Воздействие человека на природные экосистемы. 1. Дисциплина "Экологические основы природопользования" является принципиально новой комплексной дисциплиной, которая объединяет общественные и естественные науки. Под природопользованием понимает¬ся использование человеком природной среды. При исполь¬зовании природных ресурсов человек оказывает на окру¬жающую природную среду определенное негативное воз¬действие, изменяя не только ее качества, но вместе с тем и условия своего существования. Таким образом, актуаль¬ным направлением, которое формируется в процессе взаи¬модействия человеческого общества и природы, является охрана окружающей природной среды. Основные начала природопользования заложены в эко¬логии - науке о взаимодействии и взаимосвязи различ¬ных факторов среды с живыми организмами. Термин "эко¬логия", впервые употребленный Геккелем в 1866 г., обра¬зован от греческих слов «экос», что означает "дом" и "ло¬гос" - "наука". Что означает наука о местообитании. Экология как наука зародилась в конце XIX в. Перво¬начально это была биологическая наука, которая изучала популяции животных и растений в среде их обитания. Позднее экология получила широкое развитие на сты¬ке многих естественных (биология, медицина, география, физика, химия) и гуманитарных (экономика, социология, политология) наук. Основным объектом экологии является экосистема -совокупность живых организмов и среды их обитания. Кро¬ме того, экология изучает и группы организмов одного вида входящих в экосистемы, - популяции, а также отноше¬ние к среде отдельных организмов. Предметом изучения дисциплины "Эко¬логические основы природопользования" является взаимо¬действие и взаимосвязь человека, человеческого общества со средой своего обитания. Под средой обитания следует понимать не только при¬родную среду, но и искусственно созданную человеком фи¬зическую среду, т. е. промышленность, города, транспорт и т.д. В настоящее время многие отрасли экологии приобре¬ли ярко выраженное практическое значение для развития различных сфер деятельности человека. В связи с этим по¬явились новые научно-практические дисциплины (на стыке экологии и практической деятельности человека): приклад¬ная экология, призванная оптимизировать взаимоотноше¬ния человека с биосферой; промышленная экология, изу¬чающая взаимодействие общества с природной средой в про¬цессе общественного производства, и др. Все эти новые прикладные отрасли экологии можно объединить в отдель¬ное направление - природопользование. Экология рассматривает закономерности взаимодействия любого биологического вида (в том числе и Homo sapiens) со средой, природопользование — только человека. Специфика, цель и задачи дисциплины Дисциплина "Экологические основы природопользова¬ния" имеет две особенности. • Во-первых, она является прин¬ципиально новой интегрированной дисциплиной, которая связывает физические и биологические явления, образуя мост между естественными и общественными науками. • Во-вторых, она не принадлежит к числу дисциплин с линейной структурой, т. е. развивается не по вертикали (от простого к сложному), а по горизонтали, охватывая все более ши¬рокий круг вопросов. Ни одна отдельная наука не способна решить все зада¬чи по совершенствованию взаимодействия общества и при¬роды, так как это взаимодействие имеет социальные, эко-номические, технологические, географические и другие ас¬пекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная на¬ука, целью которой является изучение основных законо-мерностей рационального взаимодействия общества и при¬роды. Основные задачи дисциплины ЭОП: 1. Объективная оценка состояния природных ресур¬сов. Оценка состояния природных ресурсов проводится по целому ряду параметров: количество, качество, степень загрязненности, влияние различных сфер человеческой де¬ятельности на их воспроизводство и т.д. 2. Оптимизация взаимоотношений между человеком, с одной стороны, и отдельными видами и популяциями, эко¬системами, с другой. Оптимизация взаимоотношений чело¬века с природой рассматривается как необходимое условие существования человека. 3. Детальное изучение количественными методами ос¬нов структуры и функционирования природных и создан¬ных человеком систем. Окружающая нас живая среда не является беспоря¬дочным и случайным сочетанием живых существ. Она пред¬ставляет собой устойчивую и организованную систему, сло-жившуюся в процессе эволюции органического мира. Лю¬бые системы поддаются моделированию, т. е. можно пред¬сказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — это основа изучения эко¬логии. Экологические основы природопользования — научно-практическая дисциплина, призванная быть основой опти¬мизации взаимоотношений человека с биосферой. Структура экологии Природопользование явля¬ется самостоятельным направлением, которое объединяет прикладные отрасли экологии. Чтобы понять, какие отрас¬ли "классической" экологии составляют основу природополь¬зования, рассмотрим подробнее структуру экологии. Экология - это комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология, которая изучает основные за¬кономерности взаимоотношений организмов и условий сре-ды. Отдельной отраслью является прикладная экология, изучающая механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разра¬батывающая принципы рационального использования при¬родных ресурсов. Прикладная экология базируется на сис¬теме законов, правил и принципов общей экологии и при¬родопользования. Из прикладной экологии по научным направлениям вы¬текают: биосферная экология, сельскохозяйственная, промышленная, медицинская, экономическая, юриди¬ческая, математическая. Биосферная экология изучает глобальные изменения, которые происходят на нашей планете в результате воз¬действия хозяйственной деятельности человека на природ¬ные явления. Сельскохозяйственная экология изучает способы полу¬чения сельскохозяйственной продукции без истощения ре¬сурсов почвы, при сохранении окружающей среды. Промышленная экология изучает влияние выбросов промышленных предприятий на окружающую природную среду и возможности уменьшения этого влияния за счет совершенствования технологий и очистных сооружений. Медицинская экология изучает болезни человека, свя¬занные с загрязнением окружающей среды. Некоторые науки экологического комплекса выделе¬ны не по объекту изучения, а по методам, которыми они пользуются. Математическая экология моделирует экологические процессы, т. е. изменения в природе, которые произойдут при изменении экологических условий. Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования. Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы. 2. Основные понятия и определения Ключевым объектом изучения экологии и природополь¬зования является биосфера. Создателем современного уче¬ния о биосфере является выдающийся русский ученый ака-демик В. И. Вернадский. Центральным в его концепции яв¬ляется понятие о живом веществе, которое он определяет как совокупность живых организмов. Биосфера - это единство всего живого и мине¬ральных элементов. С развитием цивилизации, согласно концепции В. И. Вер¬надского, возникает новая оболочка Земли — ноосфера — сфера человеческой деятельности, человеческого разума. Ноосфера (от греч. - "разум" и "шар") - новое состо¬янии биосферы, при котором разумная деятельность чело¬века становится главным, определяющим фактором ее раз-вития. Разрабатывая учение о ноосфере, В. И. Вернадский рассматривал ее как новое эволюционное состояние био¬сферы, преобразуемой в интересах мыслящего человече¬ства. Биосфера — это оболочка Земли, содержащая всю сово¬купность живых организмов и ту часть вещества плане¬ты, которая находится в непрерывном процессе обмена с этими организмами. Вокруг Земли расположены концентрические слои или оболочки, которые характеризуются соответствующим со¬ставом и свойствами вещества. Атмосфера - - внешняя га¬зовая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством, через нее осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоев: тро¬посфера - нижний слой, примыкающий к поверхности Зем¬ли; мезосфера; ионосфера (в двух последних - "живое ве¬щество" отсутствует). Гидросфера - водная оболочка Зем¬ли, которая включает моря и океаны. Литосфера -- вне¬шняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Биосфера - та часть Земного шара, в пределах которой имеется жизнь. Верхний предел био¬сферы обусловлен интенсивной концентрацией УФ-лучей, т. е. верхней ее границей является озоновый слой, нижний предел — высокой температурой земных недр (свыше 10000с). Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гид¬росферу и верхнюю часть литосферы. Устойчивость био¬сферы поддерживается благодаря круговороту веществ и энергии. Энергия солнечного излучения преобразуется в органическую материю благодаря процессу фотосинтеза. Образуемые зелеными растениями органические вещества служат пищей для других живых существ, а выделяемый кислород обеспечивает процессы дыхания. Таким образом, основу биологического круговорота веществ составляют энергия солнца и хлорофилл растений. Все остальные кру¬говороты - воды, углерода, азота - связаны с биологи¬ческим и способствуют ему (рис. 2, 3, 4). В основе экологического взгляда на мир лежит пред¬ставление, что каждое живое существо окружено множе¬ством влияющих на него различных факторов, образую¬щих в комплексе его место обитания •— биотоп. Организ¬мы, характерные для определенного биотопа, составляют жизненное сообщество, или биоценоз. Жизненное сообще¬ство образует со своим биотопом единое целое, называе¬мое экологической системой (экосистемой). Основными компонентами экосистем являются: неживая (абиотическая) среда. Это вода, минераль¬ные вещества, газы, а также органические вещества и гу¬мус; биотические компоненты: продуценты, консументы, редуценты. К продуцентам (производителям) относятся живые существа, способные из неорганических материалов среды строить органические вещества. Такую работу выполняют главным образом зеленые растения, производящие с помо¬щью солнечной энергии из двуокиси углерода, воды и мине¬ральных веществ органические соединения в процессе фотосинтеза. При этом высвобождается кислород. Органичес¬кие вещества, производимые растениями, идут в пищу животным и человеку, кислород используется для дыха¬ния. Консументы (потребители) — живые существа, ис¬пользующие растительную продукцию. Организмы, питаю¬щиеся только растениями, называются консументами пер-вого порядка. Организмы, питающиеся только (или преиму¬щественно) мясом, называются консументами второго по¬рядка. Редуценты (деструкторы, разлагатели) - организмы, разлагающие остатки отмерших живых существ, напри¬мер, растительные остатки или трупы животных, и пре¬вращающие их снова в исходное сырье - воду, минераль¬ные вещества и углекислый газ, которые пригодны для продуцентов, преобразующих эти составные части снова в орга¬нические вещества. Примерами естественных экосистем могут служить пруд, луг, лес, классическим примером искусственной эко¬системы является космический корабль. Природа действует в высшей степени экономно. Есте¬ственные ненарушенные экосистемы стремятся к равнове¬сию. Созданная организмами биомасса (вещество их тел) и содержащаяся в них энергия передаются другим членам эко¬системы: животные поедают растения, этих животных поедают другие животные. Этот процесс называют пище¬вой (трофической) цепью. Примеры пищевых цепей: рас¬тение - растительноядное животное - хищник; злак — полевая мышь — лиса. Как правило, каждый вид питается не одним единственным видом. Поэтому пищевые цепи переплетаются, образуя пищевую сеть. Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями и другими взаимодействиями, тем устойчивее сообщество против возможных нарушений. Состояние равновесия основано на взаимодействии биотических и абиотических факторов среды, которое поддерживается благодаря непрерывному обмену материей и энергией между всеми компонентами экосистем. В замкнутых круговоротах естественных экосистем на¬ряду с другими обязательно участие двух факторов: нали¬чие редуцентов и постоянное поступление солнечной энер¬гии. В городских и искусственных экосистемах мало или со¬всем нет редуцентов, поэтому жидкие, твердые и газооб¬разные отходы накапливаются, загрязняя окружающую сре¬ду. В отношении потребности в энергии природные и ант¬ропогенные (созданные человеком) экосистемы сходны. 3. Воздействие человека на природные экосистемы Человек является частью природы и в то же время оказывает на природу огромное воздействие, которое мо¬жет иметь и положительное, и отрицательное значение. Негативное воздействие человека на природные экоси¬стемы может проявляться следующим образом. 1. Уничтожение отдельных членов экосистемы, что может лишить других ее членов возможностей существо¬вания. Уничтожение насекомых приводит к тому, что неко¬торые рыбы и птицы лишаются своей пищи. Когда в боль¬ших количествах гибнут пчелы от отравления средствами защиты растений, падают урожаи фруктов, зависящие от опыления пчелами. Вмешательством человека с нежелатель¬ными последствиями можно назвать и непродуманное вве¬дение в экосистему таких видов животных и растений, ко-торые раньше в ней отсутствовали. Например, новые чле¬ны экосистемы, не сдерживаемые естественными врагами, которых нет в новом для них месте, иногда чрезвычайно размножаются. Так случилось с ондатрой, енотом-полоску¬ном, колорадским жуком в Центральной Европе, с кроли¬ками в Австралии. 2. Загрязнение природы вредными и токсичными ве¬ществами. Ядовитые и вредные вещества, например, нео¬чищенные сточные воды, отбросы, выхлопные газы, ра-диоактивные вещества, попав в экосистему, не исчезают бесследно. Даже низкие их концентрации, действуя долгое время, могут повредить человеку, животным и растениям. Как показывают наблюдения, некоторые яды могут переда¬ваться по пищевым цепям и сетям. Например, тяжелые металлы (свинец и др.) передаются из растений корове, от¬туда в молоко, а с молоком человеку. Инсектициды (пести¬циды) поступают с отравленными насекомыми в насекомо¬ядную рыбу, а затем к человеку или птице, съевшей эту рыбу. Кроме того, в отдельных звеньях пищевой цепи мо¬жет происходить нарастающее накопление ядов, если они не разлагаются и не выводятся из организма (подробнее см. разд. 3.3). 3. Загрязнение теплом. Тепловые отходы от работы си¬стем охлаждения ТЭС и АЭС, которые попадают в реки, приводят к тому, что в реках повышается среднегодовая температура. Особенно опасны в этом отношении АЭС. На¬пример, АЭС средних размеров, дающая 3000 МВт элект¬роэнергии, производит в час более 5-10) ккал бросового теп¬ла. Тепловое загрязнение рек приводит к следующим отри¬цательным эффектам для водных экосистем: усиливается восприимчивость организмов к токсичным веществам и к заболеваниям; обычная флора заменяется сине-зелеными водорослями, т. е. водоем "цветет"; при повышении темпе¬ратуры воды животным нужно больше кислорода, а его способность растворяться в теплой воде понижена. Все эти негативные воздействия человека на природ¬ные экосистемы приводят к нарушению природного равно¬весия, уничтожению многих видов растений и животных и к другим необратимым последствиям, которые будут рас¬смотрены ниже. |