Направление подготовки 20. 03. 01 Техносферная безопасность Профиль Безопасность технологических процессов и производств Антропогенное воздействие на экосистемы смешанных лесов умеренных широт Российской Федерации Курсовая работа
 Скачать 0.52 Mb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВО «ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет КАФЕДРА БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЯ Направление подготовки 20.03.01 – Техносферная безопасность Профиль - Безопасность технологических процессов и производств Антропогенное воздействие на экосистемы смешанных лесов умеренных широт Российской Федерации Курсовая работа Выполнил(а): студентка 3курса очной формы обучения группы Ф.И.О. Эл. адрес: ivanov@mail.ru Научный руководитель: канд.техн. наук, доц. Л.В.Козырева Тверь 2017 Введение………………………….………………………………….…...3 Глава 1. Общая характеристика экосистемы…………………………..8 1.1. Особенности географического положения………………………..8 1.2. Климатическая характеристика…………………………………….8 1.3. Растительный и животный мир…………………………………….9 1.4. Трофическая структура сообщества ……………………...……….11 1.5. Продуктивность экосистемы………………………………..……...13 Глава 2. Особенности антропогенного воздействия на экосистему…17 2.1. Возможные причины колебания численности популяций………17 2.2. Наиболее характерные примеры антропогенных экологических сукцессий ………………………….………………………….……….....17 2.3. Наиболее опасные загрязнители компонентов экосистемы..….... 17 2.4. Пути и методы сохранения экосистем …………………………….18 Глава 3. Оценка эколого-экономического ущерба от антропогенного загрязнения экосистем …………………………. ………………………24 Заключение………………………….……………………………….…...30 Список использованных источников…………………….……………..31 Приложение 1………………………….……………………..…………..33 Приложение 2………………………….………………………….…..….33 Приложение 3………………………….………………………….…..….33 Приложение 4………………………….………………………….…..….34 Приложение 5………………………….………………………….…..….34 Введение В настоящее время проблема антропогенного воздействия на природу, особенно, на лес, который является "легкими планеты", т.е., производит большую часть потребляемого живыми существами кислорода, перерабатывая выделяемый ими углекислый газ, очень актуальна. Антропогенное воздействие на природу- одна из глобальных проблем человечества. По утверждению специалистов, через 30 - 50 лет начнется необратимый процесс, который может на рубеже XXI - XXII веков привести к глобальной экологической катастрофе. Особую тревогу вызывает положение на Европейском континенте. Там почти нет нетронутых биосистем. Исключение-территория Норвегии, Финляндии, частично Швеции, евразийской России. На территории России (17 млн. кв. км) есть 9 млн. кв. км нетронутых земель, следовательно, работающих экологических систем, большая их часть-тундра, которая биологически малопродуктивна. Однако, тайга, лесотундра, сфагновые (торфяные) болота - это экосистема, которая является одним из основ нормально действующей биоты всего Земного шара. Например, Россия, на первом месте по поглощению углекислоты - около 40 процентов. Однако, в России тоже сложная экологическая обстановка, усугубляющаяся затянувшимся кризисным состоянием. В деятельности государственной системы нет цели ее исправления. Плохо развита правовая база для защиты окружающей среды - экологическое право. Из-за обширной хозяйственной деятельности людей, а также глобальных изменений климата необходимо всестороннее изучение их влияния на состояние, продуктивность, устойчивость лесов и совершенствование мер ухода за последними. Таким образом, тема "Антропогенное воздействие на экосистемы смешанных лесов умеренных широт Российской Федерации" актуальна до настоящего времени в связи с углубляющимся экологическим кризисом и не принятием мер, в т.ч., на федеральном уровне, по его прекращению или приостановлению. Цель данной работы - анализ антропогенного воздействия на экосистемы смешанных лесов умеренных широт Российской Федерации, выявление причин и условий снижения такого воздействия либо иного улучшения экологической ситуации. Объект-смешанные леса умеренных широт РФ. Предмет-антропогенное загрязнение лесов. Используемые методы- анализ, в т.ч., статданных, наблюдение. Научные и практические проблемы Подходы , методы их решения Задачи- выявление причин антропогенного влияния, условий, способов ее снижения на смешанные леса умеренных широт России, формулирование предложений для снижения такого влияния, изучение географии, климата, особенностей вышеуказанной зоны, растительного и животного мира, трофической структуры сообщества, продуктивности экосистемы, особенностей антропогенного воздействия на экосистему, возможных причин колебания численности популяций, наиболее характерных примеров антропогенных экологических сукцессий, наиболее опасных загрязнителей компонентов экосистемы, путей и методов сохранения экосистем, ознакомление с методикой и проведение оценки эколого-экономического ущерба от антропогенного загрязнения экосистем (атмосферы и водного источника). Антропогенное воздействие в целом на экосистемы лесов умеренных широт Российской Федерации изучено мало, чаще рассматриваются более узкие темы, например, воздействие в определенном субъекте РФ, районе, зоне (тайге), соответствующие работы тесно связаны с природными особенностями определенной экосистемы, ее продуктивностью, устойчивостью и другими факторами (Протопопов, 1975; Рубцов, 1984; Успенский,1991; Залесов, 2002; Бугаев, 2003; Мелехов, 2003; Матвеев, 2004; Мартынюк, 2008; Филипчук, Янгутов, 2009). Имеется работа Олейникова Е. В., Зиновьева И. С. «Антропогенное воздействие на леса», Головина Е. О.[7], Косов В.И.[8], И.В. Косова[9], Кузьменко Е. И.[10], где также в полном объёме не изучена и проанализирована тема моей работы. Поэтому решению проблемы вышеуказанного антропогенного воздействия, повышению экологического потенциала лесов уделено недостаточно внимания. Антропогенное воздействие на леса, представляет собой любой вид деятельности человека, оказывающий на них существенное как положительное, так и отрицательное влияние. В настоящее время особо остро выражены такие проблемы как: лесные пожары по вине человека, вырубка лесов, браконьерство в лесопромышленном комплексе, радиоактивное загрязнение лесов и многие другие[. Уничтожение естественного леса, главным образом, результат деятельности человека, связанной с вырубкой леса. Лесные пожары уменьшают прирост деревьев, ухудшают состав леса, уничтожают кормовую базу диких животных, гнездовья птиц нарушают связи корней с почвой, усиливают буреломы. Древесину используют в качестве сырья, топлива для целлюлозно-бумажных фабрик, строительного материала и пр. Наряду с этим лес вырубают при расчистке территорий для пастбищ, при ведении подсечно-огневого хозяйства, а также в местах добычи полезных ископаемых. Не все исчезновения лесов происходят по вине человека, иногда это сочетание природных процессов, таких как пожар и наводнения. Ежегодно пожары уничтожают значительные лесные территории, и хотя огонь может быть естественным жизненным циклом леса, после, которого лесные массивы могут постепенно восстановиться, но этого не происходит, в связи с тем, что на выжженные территории люди приводят скот, развивают земледелие, в результате молодой лес не может вырасти вновь[6]. Браконьерство в лесопромышленном комплексе является серьезной проблемой. Одними контрольными мерами и сотрудниками полиции, которые гоняются за дровосеком, ничего не сделаешь. В настоящее время на рассмотрении находится законопроект, который позволит оптимизировать работу лесопромышленного комплекса. Лесное браконьерство относится к числу экологических преступлений. В настоящее время уголовная ответственность за незаконную порубку или повреждение до степени прекращения роста деревьев, кустарников и лиан в лесах первой группы либо в особо защитных участках лесов всех групп, а также деревьев, кустарников и лиан, не входящих в лесной фонд или запрещенных порубке, совершенные в значительных размерах, устанавливается ст.260 УК РФ. Не менее актуальна проблема радиоактивного загрязнения лесов. Для устойчивого управления лесами в зонах радиоактивного загрязнения разработана и действует система защитных мер, которая включает организационно-технические, технологические и ограничительные, информационные контрмеры. Их эффективность оценивается уровнем предотвращенных доз облучения работников леса и населения, степенью сохранности биологической устойчивости лесных насаждений, оздоровлением экологической обстановки. Повышенное внимание уделяется повышению пожарной устойчивости лесного фонда, профилактике лесных пожаров в зонах загрязнения. Проблемы радиоактивного загрязнения лесов актуальны для России до настоящего времени. По мнению специалистов-экспертов, необходимо организовать обмен опытом ведения лесного хозяйства на радиоактивно загрязненных землях, системой радиационного контроля, регламентами проведения лесохозяйственных мероприятий и получения нормативно чистой лесопродукции, правилами радиационной безопасности[6] Кроме того, для заинтересованных представителей стран научно-практические семинары по вопросам организации контроля радиоактивного загрязнения лесного фонда, радиационного мониторинга, хранения и систематизации данных радиационного контроля, применения для этих целей разработки, введения новых технологий. Важен обмен опытом путем реализации коммуникативной стратегии по проблемам радиоактивного загрязнения лесов, включая информирование общественности и местного населения об ограничении доступа в леса, уровнях загрязнения пищевой продукции леса, лекарственно-технического сырья, продукции охоты, предоставление информации о правилах лесопользования на загрязненных территориях и обмен нормативными правовыми актами[6]. Использованы следующие основные источники: -ГН 2.2.6.1338-03 – «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест» (в ред. Постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 03.11.2005 №26, с изм., внесёнными Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 7.10.2003 №150, от 03.11.2005 №24, от 19.07.2006 №15)[2], -ГН 2.1.5.1315-03 – «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» с дополнениями (дата введения 15.06.2003 г.)[3], -динамика экосистемы. Маркун Т.А., - информация о всероссийской научной конференции по биологическому многообразию. Новости. Казанский университет, -экологические проблемы лесов и других биологических ресурсов. Курсовая работа. Воронежский институт высоких технологи. Глава 1. Общая характеристика экосистемы 1.1.Особенности географического положения Смешанные леса умеренных широт РФ - природные зоны евразийского материка Северного полушария с прохладным, довольно влажным климатом, лесной растительностью в основном из хвойных, листопадных видов, с преобладанием подзолистого типа почвы. Ландшафты лесных зон развиты в тех частях умеренного пояса, где осадки превышают испаряемость. На увлажнённых восточных окраинах материка они распространены от северных до южных границ пояса, во внутриматериковых частях - только в наиболее холодной полосе. В направлении полюсов указанные леса граничат с зонами лесотундры, по направлению к экватору в западных приокеанических частях (секторах) - с зонами субтропических. вечнозелёных жёстколиственных лесов и кустарников, во внутриматериковых секторах - с зонами лесо-степей, в восточно-приокеанических секторах - с зонами субтропических муссонных смешанных лесов (приложение 1). Лесная зона Евразии занимает большие части Русской равнины, Урала, Западно-Сибирской низменности Средне-Сибирского плоскогорья и Дальнего Востока. 1.2. Климатическая характеристика Поверхность смешанных лесов умеренной полосы РФ получает не очень большое количество солнца. Средняя температура самых холодных месяцев - от -40° до +5°, наиболее тёплых - от +10° до +20°. Из-за недостатка тепла зимой прекращается или сильно замедляется поступление влаги в жидком виде, развитие растений и так далее, на большей части территории замерзает поверхность почвы и водоёмов. На внутриконтинентальной территории широкое развиты многолетнемёрзлые горные породы. Атмосферная влага производится в основном воздушными западными массами, на восточной окраине материка - юго-восточными и восточными муссонами. Годовые объём осадков - от 300 мм до 3500 мм. Основная масса осадков выпадает летом. Зимой большая территория покрывается снежным покровом. Превышение объёма влаги (от осадков) над испарением вызывает повышенный объём поверхностных вод, заболачивание значительной территории, развитие промывов в почвах. 1.3.Растительный и животный мир В вышеуказанных лесах растут следующие породы деревьев: мелколиственные, хвойно-широколиственные, мелколиственно-сосновые (приложение 2). Почвы в европейской части России- серые лесные, дерново-подзолистые, а на Дальнем Востоке бурые лесные. Животный мир схож с животным миром тайги и зоны широколиственных лесов, где обитают соболь, лось, бурый медведь. Смешанные леса всегда сильно вырубались и подвергались пожарам. Лучше всего они сохранились на Дальнем Востоке, в Европейской части РФ их используют как поле либо пастбища. Интенсивность биогеохимических процессов больше в широколиственных, чем в хвойных лесах, и соответственно, также больше плотность, разнообразие растений и животных. В смешанных лесах Европейской части России лесообразующие породы — ель, сосна, дуб, липа, клён, ясень, вяз. В Восточной Европе - вяз, яблоня. Ярус кустарников ярко выражен в виде лещины, жимолости красной, бересклета бородавчатого, калины. Ярус травы в основном широкотравье и папоротники. На Дальнем Востоке среди деревьев чаще произрастают- сосна кедровая, лиственница Гмелина, ель аянская, пихта цельнолистная, пихта белокорая, дуб монгольский, липа крупнолистная, ясень маньчжурский, берёза маньчжурская, орех маньчжурский, бархат амурский, разные виды граба, а также попадаются лианы — лимонник, амурский виноград, актинидия острая. Таежные леса образованы деревьями, относящимися к ограниченному числу родов, со своеобразной (игольчатой) формой хвои. Ее наличие обеспечивает полное использование периода вегетации и предохраняет деревья от высыхания зимой. С закрытыми устьицами многие хвойные деревья при прочих равных условиях транспирируют меньше, чем лиственные деревья в безлистном состоянии. Хвойные деревья хорошо переносят сильные зимние холода и способны к ассимиляции даже в очень прохладный сезон. Характерны узкие кроны, что снижает возможность их обламывания под тяжестью снега и позволяет растениям лучше использовать свет при низком стоянии солнца. Таежные леса моно- или олигодоминантные, обычно с простой и четко выраженной ярусной структурой. Выделяются древесный, кустарниковый (степень выраженности которого зависит от типа леса), кустарничково-травяной ярусы и напочвенный моховой или лишайниковый покров. Видовой состав довольно ограничен, по числу видов преобладают травянистые растения, мхи и лишайники. Животный мир тайги очень разнообразен: в ней проживают и «европейцы» - лесная куница, норка и «восточносибирцы» - соболь. Также проживают в тайге барсук, бурундук, медведь, глухарь, горлицы, дятел, в болотах гнездятся серые журавли. В Восточной Сибири водятся следующие животные - бурый медведь, заяц-русак, волк, белки, рябчики, глухари, лисы и другие. Насекомоядные птицы в тайге очень разнообразны в летний период, когда прилетают на гнездование дрозды, горихвостки, славки, камышевки, сверчки. Однако и зимой в тайге много насекомоядных птиц, способных добывать пищу из-под коры деревьев. Это прежде всего синицы, корольки, пищухи и поползни. Остаются на зиму в тайге и дятлы. Зимой они питаются стволовыми насекомыми, семенами и ягодами. Хищные птицы-миофаги таежной зоны - это в основном совы: ястребиная сова, бородатая неясыть, населяющая тайгу обоих полушарий, а также длиннохвостая неясыть, обитающая в тайге Евразии. На тетеревиных и других птиц охотится крупный ястреб-тетеревятник, широко распространенный по всей таежной зоне. Животный мир Дальнего Востока, так же, как и растительный, эндемичен - уссурийский тигр, утка-мандаринка, кожистая черепаха, черный гималайский медведь, куница – харза, встречаются таежные виды - кабан, лось, волк. Животный мир в смешанных лесах Средней полосы России разнообразнее, чем в тайге. Из птиц - преобладание зерноядных и насекомоядных. Белки в этих лесах питаются и семенами хвойных деревьев, и орехами лещины, семенами липы, клена и других лиственных пород, желудями. Желуди — излюбленная пища кабанов. Едят желуди медведи и другие звери и птицы. Наиболее типичные для смешанных лесов звери: лесная кошка, бурый медведь, лесная куница, черный хорь, норка, ласка, белка, несколько видов соней. Из птиц здесь особенно многочисленны зеленый дятел, пестрые дятлы (большой, средний и малый), голубь-вяхирь, иволга, зяблик, лесной жаворонок, синицы — большая и лазоревка, черный и певчий дрозды, западный соловей, зарянка. С юга в леса проникают некоторые степные животные: заяц-русак, хомяк, серая куропатка. Из пресмыкающихся в широколиственных лесах водятся зеленая и живородящая ящерицы, веретеница, медянка и обыкновенная гадюка, а из земноводных — травяная и остромордая лягушки, квакша. 1.4. Трофическая структура сообщества Структура экосистема леса состоит из ярусов. Главными в экосистеме, особенно в ее пищевой цепи, являются, растения — продуценты. Остальные звенья трофической цепи — потребители и разрушители экосистемы леса, играют в ней хотя и зависимую, но важную роль [приложение 3]. И если «деятельность» потребителей во всех видах экосистем приблизительно одинакова, то «существование и работа» разрушителей различна в каждом виде. Растительный мир указанных лесов – продуценты и автотрофы- организмы, синтезирующие в результате фотосинтеза органические вещества из неорганических [приложение 3]. Это - основа любой экосистемы. Следующий этап пищевой цепи потребители или консументы, организмы гетеротрофные. Их масса намного меньше растительной – зеленой (основное правило жизнеспособности экосистемы). Пример: животные, птицы, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, насекомые, грибы, бактерии. Он менее разнообразен. Их представители: грызуны — бобр, белки, мыши, пернатые – сова, дятел, млекопитающие — олени, волки, лоси, лисы, насекомые – клещи, комары, пауки, простейшие – бактерии. Замыкают эту цепь – могильщики — разрушители(редуценты): личинки насекомых, микроорганизмы, черви [приложение 3]. Особенность пищевой цепи смешанного леса – устойчивость (видовое взаимное дополнение, и замена). При снижении популяции либо исчезновении вида продуцентов, происходит замещение другим. Это неприменимо в отношении насекомых. Они – опылители растений, их личинки — редуценты, их исчезновение приводит к затуханию экосистемы. На лиственных породах в таежной зоне кормятся фитофаги: гусеницы различных бабочек, жуки-листоеды, похожие на гусениц личинки перепончатокрылых - пилильщиков. Хвою сосны поедают личинки соснового пилильщика, гусеницы сосновой пяденицы и сосновой совки. Сибирский коконопряд питается хвоей пихты, ели, лиственницы, кедровой сосны. Периодические массовые размножения этих гусениц вызывают порой полное оголение деревьев на больших пространствах тайги. Среди птиц-фитофагов ведущее место занимают потребители семян хвойных деревьев. Наиболее специализированы в питании клесты. Семена кедровой сосны и ели составляют основу питания характерной таежной птицы - кедровки. В урожайные годы кедровка делает много запасов: по сто и более семян сибирской кедровой сосны (кедровых орехов) она прячет в "кладовых" - дуплах деревьев, под камнями, во мху. Тетеревиные птицы летом питаются разнообразной растительной пищей: ягодами, почками, листвой, а также мелкими беспозвоночными, а зимой вынуждены ограничиваться хвоей и почками деревьев. Для таежной зоны Евразии характерны обыкновенный и каменный глухари, рябчик, а в дальневосточной тайге обитает дикуша. 1.5. Продуктивность экосистемы. Экологические сукцессии (сукцессионное замещение или биологическое развитие) - наиболее яркое выражение механизма поддержания гомеостаза на уровне экосистемы ( заключается в развитии, когда на территории (биотопа) сменяется один биоценоз на другой, повышая устойчивость экосистемы. «Сукцессионный ряд - цепь сменяющих друг друга биоценозов [11]». Процессы сукцессии занимают определенные промежутки : 10 лет, но есть и очень быстрые смены сообществ (например, во временных водоемах, и очень медленные вековые изменения эко-систем, связанные с эволюцией на Земле). Сукцессия заканчивается созданием зрелого сообщества, более адаптированного к климату. Сукцессии бывают: «антропогенные, катастрофические, пирогенные, зоогенные (фитогенные)»[11]. По общему характеру сукцессии бывают: первичные, вторичные. Пример: «через серию промежуточных сообществ формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, обрывах, остывшей вулканической лаве, глинах после отступления ледника или прохождения селя и т. п.»[11]. После наступления ледника на материке Евразия многие растения и животные погибли. Оставшиеся стали приспосабливаться к холодному климату, отсутствии пищи и т.д. Например, деревья средних широт вынуждены были приспособиться к резкой смене холода и тепла: при наступлении холодного времени года последние сбрасывают листву (приложение 2). У части растений в это время верхние части стебля отмирают совсем, но они сохраняют жизнь в клубнях/корневищах, залегающих в почве. Одна функций таких сукцессий - постепенное накопление органических остатков для создания (изменения) почвы первичными колонистами. Вторичные сукцессии развиваются на субстрате, «первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее - до пожара, наводнения, вырубки и т. п.»[11]. «В таких местах обычно почва или донные отложения не уничтожены, т. е. сохраняются богатые жизненные ресурсы и сукцессии чаще всего бывают восстановительными (рис.1). Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например, корневища, которые будут влиять на сукцессию, смена фаз сукцессии идет в соответствии с определенными правилами, каждая предыдущая фаза готовит среду для возникновения последующей, постепенно нарастают видовое многообразие и ярусность, в за растениями в сукцессию вовлекаются представители животного мира, а развивающийся биоценоз становится более богатым[11]».  Рис. 1. «Фазы типичной наземной сукцессии: А- вейниковый луг; Б - зарастание кустарниками; В- березовый или осиновый лес; Г - смешанный лес; Д - сосновый лес; Е – сосново-кедровый лес; Ж - кедрово-пихтовый лес [11]». Если рассматривать сукцессию на брошенных землях, которые не используются в сельском хозяйстве, то можно видеть, что бывшие поля быстро покрываются разнообразными однолетними растениями. Сюда же могут попасть, преодолев иногда большие расстояния с помощью ветра или животных, семена древесных пород: сосны, ели, березы, осины. Вначале изменения происходят быстро. Затем, по мере появления растений, растущих более медленно, скорость сукцессии снижается. Всходы березы образуют густую поросль, которая затеняет почву, и даже если вместе с березой прорастают семена ели, ее всходы, оказавшись в весьма неблагоприятных условиях, сильно отстают от березовых. Светолюбивая береза является серьезным конкурентом для ели. К тому же специфические биологические особенности березы дают ей преимущества в росте. Березу называют "пионером леса", так как она почти всегда первой поселяется на нарушенных землях и обладает широким диапазоном приспособляемости. Березы в возрасте 2-3 лет могут достигать высоты 100-120 см, тогда как ель в том же возрасте едва дотягивают до 10 см. Постепенно, к 8-10 годам березы формируют устойчивое березовое насаждение высотой до 10-12 м. Под развивающимся пологом березы начинает подрастать и ель, образуя разной степени густоты подрост. Перемены происходят и в нижнем, травяно-кустарничковом ярусе. Постепенно, по мере смыкания крон березы, светолюбивые виды, характерные для начальных стадий сукцессии, начинают исчезать и уступают место теневыносливым [приложение 5]. Изменения касаются и животного компонента рассматриваемого биоценоза. На первых стадиях поселяются майские хрущи, березовые пяденицы, затем появляются многочисленные птицы: зяблики, славки, пеночки. Поселяются мелкие млекопитающие: землеройки, кроты, ежи. Изменение условий освещения начинает благоприятно сказываться на молодых елях, которые ускоряют свой рост. Если на ранних этапах сукцессии прирост елей составляет 1-3 см в год, то по прошествии 10-15 лет он достигает уже 40-60 см. Где-то к 50 годам ель догоняет березу в росте, и образуется смешанный елово-березовый древостой. Из животных появляются зайцы, лесные полевки и мыши, белки. Заметны сукцессионные процессы и среди птичьего населения. Появляются иволги, питающиеся гусеницами. Смешанный елово-березовый лес постепенно сменяется лесом еловым. Ель перегоняет в росте березу, создает значительную тень, в результате и светолюбивая береза постепенно выпадает из древостоя. Таким образом происходит сукцессия, при которой вначале березовый, затем смешанный елово-березовый лес сменяется чистым ельником. Естественный процесс смены березняка ельником длится более 100 лет. Именно поэтому иногда процесс сукцессии называют вековой сменой. смены экосистем – сукцессии в несколько сотен, тысяч, миллионов лет, т.е., это история развития жизни на планете. Пример исторической смены экосистемы - изменения растений и животных в ходе отступления ледников после оледенения. Глава 2. Особенности антропогенного воздействия на экосистему 2.1. Возможные причины колебания численности популяций Возможные причины колебаний численности популяций - это изменение условий существования: изменение действия абиотических факторов среды, изменение количества и качества корма, изменение межвидовых отношений (враги, паразиты). Изменение численности популяции происходит за счёт: рождаемости, смертности, вселения (иммиграции) и выселения (эмиграции). 2.2. Наиболее характерные примеры антропогенных экологических сукцессий После возникновения очагов возгорания, распашки земель, затопления почв и т.п., возникает вторичная сукцессия, которая длится несколько десятков лет: «Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения [приложение 5], это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха, их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных. Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты - многолетние травы, а затем - кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти. Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними - медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли»[12]. 2.3. Наиболее опасные загрязнители компонентов экосистемы Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение тяжелыми металлами. К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц [приложение 4]. Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа "тяжелых металлов" во многом совпадает с понятием "микроэлементы". Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами. Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение. 2.4. Пути и методы сохранения экосистем Термин «экология» образован от двух греческих слов (oikos – дом, жилище и logos – наука, здание), то есть означает в буквальном смысле «наука о местообитании». Первым трудом по экологии следует считать работу Ч. Дарвина (1859г.)[14] «происхождение видов». Сформулированный им вывод о существующей в природе постоянной борьбе за существование принадлежит, без сомнения, к числу центральных положений экологии. В 1866 г. Вышел в свет фундаментальный труд немецкого зоолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организма»[16]. В нем впервые дано общее определение экологии, как сумма знаний по совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической. Биологическое разнообразие - это совокупность всех видов жизни, населяющих Землю, богатство, многообразие жизни, ее процессов, делится на три категории: генетическое разнообразие, разнообразие между разными видами, между экосистемами. Исследования глобальных проблем БР на уровне генов- дело будущего. Источники права – конституция, законы и кодексы, указы и распоряжения министерств и ведомств, нормативные акты министерств и ведомств, нормативные акты органов местного самоуправления[1]. Максимальное наказание до 2х лет. Законодательные органы охраны окружающей среды[1]: – комитета охраны окружающей среды города, – органы Министерства природных ресурсов Российской Федерации, – комитет РФ по водному хозяйству, – городской лесхоз, – районные, городские или межрайонные инспекторы рыбной охраны, – центры санэпиднадзора, – службы земельных ресурсов, – службы водного хозяйства, – службы охраны лесов, – службы нелесной городской растительности, – службы гидрометеоконтроля, – службы внутренних дел, – службы атомного надзора, – службы ядерной безопасности. Функции Комитета охраны окружающей среды города следующие: - природных ресурсов города и их изменения, выбрасываемых отходов и мест по размещению; -планово-координационная – планирование городских природоохранительных мероприятий на основе координации экологической деятельности отраслевых природоохранительных служб; -нормировочная – разработка нормативов выбросов, сбросов вредных веществ для предприятий, норм захоронения твердых отходов, определение платежей за пользование ресурсами и загрязнение окружающей среды; -инспекционная – организация проверки и контроля за выполнением экологических нормативов и экологоправовых норм; -финансовая – формирование внебюджетного экологического фонда и контроль его расходования; -информационная – экологическое просвещение, воспитание, экологическая информация населения; -разрешительная – выдача разрешений, лицензий на размещение вредных веществ, на специальное и обособленное водопользование, вывоз за рубеж некоторых видов животного мира, выброс вредных веществ, проведение государственной экологической экспертизы; -контрольная – довольно широкая функция, зависящая от местных условий. Комитеты охраны окружающей среды и органы санэпиднадзора обладают правом привлекать виновных организаций и лиц за совершение экологических правонарушений к административной ответственности в виде штрафа. Право наложения административного штрафа предоставлено должностным лицам Комитета без обращения в суд или комиссию[1]. Современное российское законодательство предусматривает не только административную и дисциплинарную, но и уголовную ответственность за причинение вреда окружающей природной среде[1]. Наиболее приемлемая оценка видового разнообразия сделана ЮНЕП (1995г.): количество видов –13–14 млн, из них описаны только 1,75 млн, или менее 13%. Высший иерархический уровень разнообразия– экосистемный/ ландшафтный, где закономерности разнообразия отличаются вначале зональными ландшафтными условиями, потом локальными особенностями природных условий (почв, рельефа, климата). Из-за экологических проблем многие виды уничтожены или находятся перед угрозой уничтожения, причины данных негативных процессов: ускоренный рост населения, развития экономики; увеличение миграции населения, рост международной туризма и торговли и так далее. Все виды должны существовать согласно «Всемирной хартии природы»[4], принятой Генеральной Ассамблеей ООН. Природа, ее красота и разнообразие имеет высочайшую ценность, которую нельзя выразить в количественных показателях. Разнообразие – основа эволюции жизненных видов. Снижение любого вида разнообразия затрудняет дальнейшее совершенствование видов жизни на Земле. Экономическая целесообразность сохранения биоразнообразия обусловлена использованием дикой биоты для удовлетворения различных потребностей общества в сфере промышленности, сельского хозяйства, рекреации, науки и образования: для селекции домашних растений и животных, генетического резервуара, необходимого для обновления и поддержания устойчивости сортов, изготовления лекарств, а также для обеспечения населения продовольствием, топливом, энергией, древесиной и т. д.. Имеется огромное количество способов защиты биологического разнообразия. Имеется два основных: в месте или вне места обитания. Применяется только для избранных видов из-за высокой стоимости. Но главными способами должны быть на уровне экосистем, чтобы планомерное управление экосистемами обеспечивало охрану биологического разнообразия на всех трех иерархических уровнях. Наиболее результативный и экономичный способ охраны вышеуказанного разнообразия – способ создания охраняемых территорий. Согласно классификации Всемирного союза охраны природы имеется 8 видов охраняемой территории: -заповедники; -национальные парки; -памятники природы; -управляемые природные резерваты; -охраняемые приморские виды, ландшафты ( живописные смешанные природные/окультуренные территории); -ресурсный резерват (организуемый для предотвращения преждевременного использования территории); -антропологический резерват; -территории многоцелевых использований природных ресурсов, ориентированные на использование леса, вод, животного, растительного мира, для туризма, пастбищ; -биосферные заповедники (цель-сохранение биологического разнообразия, состоят из нескольких концентрических зон различной степени использования); -место всемирного наследия (цель-охрана уникальных природных особенностей мирового уровня), в мире около 10000 охраняемых территорий (категорий 1–5): площадь 9,6 млн км (7,1 % от общей площади суши (без ледников). Один из эффективных способов защиты разнообразия флоры и фауны - биорегиональное управление значительными территориями и акваториями, а также соответствующие международные соглашения. Например, Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (1992) была приняла Международная конвенция по охране биологического разнообразия[5]. Также существенной является Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения. Есть и иные конвенции, охраняющие различные виды биологических ресурсов и биоразнообразие: Конвенция по охране водно-болотных угодий, Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных, Конвенция по защите китов и прочие. Имеются региональные, а также двухсторонние соглашения, которые регулируют определенные вопросы биоразнообразия. Есть и другие способы сохранения биоразнообразия. Содержание, а также разведение организмов в питомнике, зоопарке, ботаническом саду, генофондном хозяйстве или ферме путем содержания и воспроизводства (посредством естественных/искусственных методов). Хранение генетических материалов(гаметы, зиготы, соматической клетки, зародышей) в банках клеточных/тканевых культур, специальных генетических банках, в банках семян. Введение видов в культуру, численность которых сокращается из-за их неумеренной эксплуатации. При долгом разведении в неволе небольших групп организмов в них происходит нарушение генетических процессов, свойственных природным популяциям и сокращается генетическое разнообразие. Введение видов в культуру также не может сохранить генофонд природных популяций и видов, поскольку при доместикации неизбежны существенные изменения свойств организмов и генетической структуры. Имеются следующие варианты инженерной защиты окружающей среды. Оценка воздействия на окружающую среду планируемой или уже осуществляемой деятельности человека, очистка сточных вод, утилизация отходов, в сельском хозяйстве: смешанные посадки, обогащение почвы азотофиксирующими и другими полезными микроорганизмами. Глава 3. Оценка эколого-экономического ущерба от антропогенного загрязнения экосистем 6 вариант Задача: предприятия является источником выброса в атмосферу одного загрязняющего вещества. Необходимо оценить величину эколого-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды (тыс.руб./год) этим выбросом на основании информации, содержащейся в таблице 5. Таблица 5. Исходные данные для расчёта эколого-экономического ущерба от атмосферного загрязнения[2]
Величина эколого-экономического ущерба при воздействии на экосистему в заданном виде и объёме). Вначале рассчитываем (по формуле 10): А i атм=a i опасн * a i *q i *£i*b i, А i атм=17,32*2*1*1,2*1,2=49,8816 (коэффициент агрессивности вещества), где согласно данных из таблицы 2 : a i -2, q i – 1,2, £i-1,2, b i-1, a i усл.=17,32 (a i опасн). Высчитаем (по формуле 9) массу годового i-го загрязняющего вещества: м il = А i атм *М il=49,8816*90=4489,344, где М il согласно данных таблицы 5 равен 90 т/г. Степень воздействия вредных веществ на реципиентов зависит от характера рассеивания примесей в атмосфере. Увеличение рассеивания приводит к снижению максимальных значений концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы и уменьшению количества вещества, воздействующего на реципиентов с концентрациями, превышающими предельно допустимые. Степень воздействия установлена формулой 8 - f il ЗВ =10, где v il ЗВ больше 20 м/с, эффективность очистки больше 70%, но меньше 90%. Формулы 6),7) к саже не относятся, т.к., последняя имеет низкий коэффициент рассеивания. Высчитываем коэффициент относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха на различных территориях. Зона активного загрязнения, образуемая выбросами высокого стационарного площадного неорганизованного источника, будет иметь границу, отстоящую от границы площадного источника на расстояние, определяемое по формуле (5): р=20hl , высчитываем- р=20*55=1100 (5), где hl-55. При оценке ущерба от выброса примесей высокими неорганизованными источниками (терриконами и т.п.) в качестве hl используют высоту центра тяжести источника (или центра области образования выбросов). Граница ЗАЗ низкого стационарного площадного неорганизованного источника отстоит от его границы на расстояние ρ = 1 км. любой автомобильной магистрали зона активного загрязнения ограничена линиями, отстоящими от осевой линии на расстояние ρ = 100 м. Поправка на факел выброса (φl ) определяется по формуле (4): φl =(1+ t ср.год отх.год -t ср.год атм.возд.)/75, φl=(1+165-10)/75=2,08, где t ср.год отх.год=165, t ср.год атм.возд.=10. Границы ЗАЗ для разных типов источников определяются с применением формул (3, 4, 5, 6). Стационарный организованный точечный источник (труба) высотой hl < 10 м имеет ЗАЗ в форме круга с центром в месте расположения источника и радиусом, определяемым по формуле 3 R= 50 * hl (3), по условию задачи hl больше 10 м. Таким образом, в рассматриваемом случае (согласно данных условия) имеется высокий стационарный организованный точечный источник (труба). Для высокого стационарного организованного точечного источника (труба) высотой hl ≥10 м ЗАЗ будет в форме кольца с центром в точке расположения источника, внутренним радиусом, равным r =2φl * hl(3) и внешним R=20 φl *hl (3). Высчитываем: r =2*2,08 * 55=228,8 (внутренний радиус), внешний- R=20 *2,08 *55=2288. бlзаз=1/ SlЗАЗ Zj=l l (Sjl*бjl) (формула 2), где SlЗАЗ – общая площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ)- =(5*10+15*0,1+40*0,1+30*0,025+10*0,2)/r 2 *π=0,0003544, k – общее число типов территорий, попавших в ЗАЗ-5 j – тип территории-1,2,7,8,14, Sjl – площадь загрязненной территории j-го типа (соответственно, 5, 15,40,30,10)[2], σjl – коэффициент относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха на территории j-го типа (табл.1) (соответственно, 10;0,1;0,1;0,025;0,2). Форма и размер ЗАЗ будут зависеть как от параметров источника выброса, так и от климатических и метеорологических особенностей местности, т.е.: - от типа источника (высокий стационарный организованный точечный источник, - высоты источника hl, м- 55, - среднегодовой температуры отходящих газов на уровне устья источника- 165, - среднегодовой температуры атмосферного воздуха на уровне устья источника-10, - высоты факела выброса, определяемой поправкой на факел φl- 2,08, - розы ветров, количества рассматриваемых румбов (направлений ветра)p n ветр-, - вероятности появления ветра v-го направления pv. Высчитываем для каждого вида территории, подставляя исходные данные и ранее высчитанные значения: бlзаз(1 категория) =163652,02 бlзаз(3 категория) =24404,248 бlзаз(7 категория) =31581,968 бlзаз(8 категория) =22250,932 бlзаз(14 категория) =22968,704 Укрупненная оценка ущерба от загрязнения атмосферы производится по формуле (1): Уатм=I t инд.*Уатм * σlЗАЗ* Zj=l m(f jl *мil), Уатм (заповедники, курорты, др.)=1,035 млн., Уатм(населенные пункты)=1,575 млн., Уатм (леса 1катег.)=0,18 млн., Уатм (леса 2 катег.)=0,135 млн., Уатм (пашни обычные, прочие районы)=0,135 млн.. I - коэффициент индексации удельного ущерба с учётом инфляции, величина которого задаётся в Законе «О федеральном бюджете на t-й год» для нормативов платы за негативное воздействие на окружающую среду, установленных в 2003 году; У атм- удельный экономический ущерб от выброса в атмосферу, условной тонны загрязняющих веществ, У атм= 144 руб./усл.т (в ценах 2003 г.); σlЗАЗ – безразмерный коэффициент, учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов; fil – безразмерная поправка, учитывающая характер рассеивания примеси; μil – приведённая масса годового выброса примеси i-го вида из источника, усл. т/год; m – общее число видов примесей в выбросе. Задача: Расчёт эколого-экономического ущерба от загрязнения водных объектов. Со сточными водами предприятия сбрасывается в водный объект загрязняющее вещество, согласно данным, представленным в таблице 6. Оценить величину эколого-экономического ущерба (тыс.руб./год) от загрязнения водного объекта. Таблица 6. Исходные данные для расчёта эколого-экономического ущерба от загрязнения водных объектов[3]
Таблица 3. Показатели относительной опасности загрязнения водных объектов[3]
Увозм.ущерб =I t инд *У 2003 возм*б вод *мi (согласно 11 формуле из методических указаний). Увозм.ущерб=1,93*24000*2,60*6,5=782808, где по условиям задачи I t инд=1,93, У 2003 возм=24000, б вод=2,60, мi=6,5. Заключение Уровень здоровья и жизни каждого человека всегда зависят от своевременности принятия мер для улучшения экологической ситуации - необходимо прекратить расширение нанесения вреда окружающей среде. Сделать это можно в виде уменьшения количества отходов в результате соблюдения технологий, экономии воды, энергии, иных ресурсов. Для улучшения экологической ситуации необходимо экологизировать промышленность, сельскохозяйственное производство, привить населению бережное отношение к окружающей среде. Сбалансированная экология, соразмерность запросов экономики и восстановления экологически ресурсов - основа мирового сообщества и стабильного развития государства. Существует разные антропогенные факторы, по-разному оказывающие влияние на лесные экосистемы. Последствия могут быть и хорошие, и плохие. Отрицательные последствия происходят чаще. Надо рационально и аккуратно использовать лесные экосистемы, так как негативные изменения в указанной экосистеме могут отрицательно сказываться и на человеке, из-за которого это и происходит. Следовательно, необходимо в ходе деятельности человека уменьшать негативные воздействия на экосистему смешанных лесов умеренной полосы РФ. Список использованных источников 1.Об охране окружающей среды. Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ / http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/f423a121f851ba247c9c24417542ad89d2e67ae7/.2.ГН 2.2.6.1338-03 – «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест» (в ред. Постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 03.11.2005 №26, с изм., внесёнными Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 7.10.2003 №150, от 03.11.2005 №24, от 19.07.2006 №15) 3.ГН 2.1.5.1315-03 – «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» с дополнениями (дата введения 15.06.2003 г.) 4.Всемирная хартия природы. Принята резолюцией 37/7 Генеральной Ассамблеи от 28 октября 1982 года/ http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/ conventions/charter_for_nature.shtml. 5.Конвенция о биологическом разнообразии.ООН.1992г./ http://www.un.org/ru /documents/decl_conv/conventions/biodiv.shtml.6.Антропогенное воздействие на леса. Олейникова Е. В., Зиновьева И. С.. https://www.rae.ru/forum2012/183/108. 7.Головина Е. О. Луговые степи юго-востока Тульской области / Е.О. Головина // Тверской государственный университет. Вестник Тверского государственного университета. Сер. Биология и экология. -Тверь : Тверской государственный университет, 2011. - N 20, вып. 23. - С. 83-107. 8. Косов В.И. Экология Верхневолжской водной системы: Монография / В.И. Косов, В.В. Левинский, И.В. Косова. - Тверь: Булат. -2003. - с.10. 9. Косов, В.И. Экология озера Селигер / В.И. Косов, И.В. Косова; под ред. В.И. Косова - Тверь: Булат, 2001. - 343 с. 10. Кузьменко Е. И. Лесные экосистемы средней и южной тайги Западно-Сибирской равнины (структура и пространственно-временная динамика) / Отв. редакторы: В.С. Михеев, В.А. Усольцев; РАН. СО. Ин-т географии; РАН. Сиб. отд-ние. Ин-т географии; Ин-т географии СО РАН. -Новосибирск: Изд-во Сиб. отд-ния РАН, 2000. - 216 с. 11.Экология/http://bezogr.ru/byurokraticheskij-socializm-ruhnul-potomu-chto-ne-pozvolyal-ce.html?page=4. 12.Динамика экосистемы. Маркун Т.А./http://bono- esse.ru/blizzard/A/Posobie/Ecol/14_2.html. 13.Информация о всероссийской научной конференции по биологическому многообразию. Новости. Казанский университет. Сайт/ http://kpfu.ru/institutes/ institut-upravleniya-ekonomiki-i-finansov/struktura/otdel enie-razvitiya territorij/kafedra-teorii-i-metodiki-geograficheskogo-i/novosti/vi-vserossijskaya-nauchnaya-konferenciya-s_120041.html7. 14.Происхождение видов путём етественного отбора, сохранение благоприятных рас в боьбе за жизнь. Ч.Дарвин. Санкт-Петербург. 1991. Перевод с шестого издания, Лондон, 1872./ http://charles-darwin.narod.ru/origin-content. 15.Экологические проблемы лесов и других биологических ресурсов. Курсовая работа. Воронежский институт высоких технологи. Воронеж, 2003 г./http://works.tarefer.ru/works/98/100093/index.html. 16.Электронный учебник. Биология. Геккель Э..Москва/ http://www.ebio.ru/ haeckel.html Приложение 1(карта расположения климатических экологических зон)  П  риложение 2 (фото смешанного леса умеренных широт осенью)  Приложение 3 (трофические цепи) Приложение 4 (антропогенное влияние вредных веществ на экологию)  Приложение 5 ( рисунок сукцессии после пожара)  |