Биология. Общая биология
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
Принципиальные направления инженерной защиты окружающей среды Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий – внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и 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. В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов: строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки; сжигание отходов на мусоросжигательных заводах; компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива); ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков, и др.); предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов; Медицинская экология Характерной чертой современной науки является возрастающее взаимопроникновение ее отраслей и междисциплинарный подход к решению проблем. Все чаще возникают новые научные направления и дисциплины на стыке наук. К таким наукам относится и медицинская экология. Особенно прочные узы связывают ее с медицинской географией, экологией человека, 54 социальной экологией, гигиеной, экотоксикологией, медицинской статистикой, экологической информатизацией и моделированием. Медицинская экология базируется и развивается на достижениях медицинской географии, приобретенных за более чем 200-летний период развития. Медицинская экология отражает потребность в изучении основных общих закономерностей взаимодействия окружающей среды и здоровья. Состояние здоровья населения все чаще признается показателем конечного экологического эффекта воздействия природных и антропогенных факторов на людей. При этом имеются в виду как негативные, так позитивные и защитные взаимодействия. Существует много определений и моделей здоровья, но нет одной общепринятой. К сожалению, по ряду причин (определяемых уровнем современных знаний, состоянием экологической и медицинской статистики, степенью доступности необходимой информации и др.) не все эти взаимодействия могут быть исследованы и оценены с достаточной полнотой, прежде всего в количественном отношении. Следует также иметь в виду, что на состояние индивидуального и общественного здоровья и заболеваемость населения могут оказывать прямое и косвенное влияние десятки тысяч факторов. В структуре медицинской экологии выделяют общую и частную медицинскую экологию. Недостаточность исходных данных, ведомственная разобщенность и недоступность, неравномерность и неполнота медико- географической изученности различных территорий страны являются в настоящее время серьезным препятствием для развития медико- экологического картографирования. Медико-экологическое картографирование находится сейчас в стадии накопления данных и разработки ее теоретических основ, принципов и методов. Другим направлением в медико-экологическом картографировании, является составление карт, на которых одновременно показываются неблагоприятные экологические факторы и заболеваемость населения. Третьим направлением в медико-экологическом картографировании является составление медико-географических «картографических досье», содержащих исходные данные, необходимые для пространственного анализа корреляционных и причинно-следственных связей между природными, социально-экологическими ситуациями и здоровьем людей. В настоящее время медицинская экология в ее полном объеме может быть определена как комплексная научная отрасль, базирующаяся на ассоциировании наук медицинского, биологического, географического, физико-химического, экономического, социологического и других циклов. Каждая из этих наук является самостоятельной системой знаний о человеке, природе, хозяйстве, технике и т.д. Ассоциация не представляет собой единства, присущего отраслевым дисциплинам. Она оперирует закономерностями природными (относящимися как к человеку, так и к окружающей среде) и социально-экономическими. Центром ассоциирования, объединяющим усилия частных дисциплин, в данном случае является проблема комплексной антропоэкологической 55 оценки окружающей среды. Особое место в этой ассоциации должно принадлежать социальной экологии, медицинской географии, геогигиене и экологии человека. Биогеохимические провинции, экологические заболевания человека и экологическая безопасность человека Биогеохимические провинции – это территории богатые определёнными природными ресурсами. Это разделение связано с тем, что природные ресурсы по территории земного шара распространены неравномерно. Сейчас в мире с дефицитом воды сталкивается 505 млн. человек, так как территории, на которых они проживают бедны водой. Экологическая безопасность обеспечивается комплексом мер, улучшающих состояние окружающей среды. В настоящее время состояние нашей среды находится в состоянии близком к катастрофе. Поэтому обеспечение экологической безопасности сейчас носит приоритетный характер. Улучшить экологическую обстановку в доме можно улучшить несложным комплексом мер: проветривание помещений, осторожное обращение с электроприборами. С осторожностью надо использовать полимерные материалы, которые при определённых температурах и влажности выделяют в окружающую среду очень вредные вещества: формальдегид, фенол, акрилаты, фталаты, бензол, ксилол, толуол, бутилацетат. Огромный вред атмосфере наносят различные виды транспорта. Выхлопные газы загрязняют город, а городской смог многие учёные считают условно канцерогенным. В регионах, сильно загрязнённых смогом, резко возрастает вероятность заболеть раковыми опухолями. Экологические заболевания. В наше время научно-технического прогресса в производстве используются сверхвысокие и сверхнизкие температуры, вакуум, радиация и т.д. Всё это вредит человеческому организму. Вредные факторы вызывают патологии органов и систем в организме. Например, усиленное потоотделение на производстве ведёт к невосполнимой потере солей и витаминов. Вода является средой для распространения целого ряда инфекционных заболеваний: малярия, желтая лихорадка, лихорадка денге, онхоцеркоз, гепатит, брюшной тиф, филяриоз, энцефалиты. Вода, загрязнённая ртутью, вызывает меркуриоз (болезнь Минамата). Дисбаланс, избыток или недостаток элементов ведёт к патологиям: флюороз, эндемический зоб, арсениоз. Экологический кризис и экологическая катастрофа Между природной средой и обществом существуют сложные взаимодействия, а также обмен энергией и веществом.Воздействие человека на природу можно классифицировать различным образом. Например, разделить на разрушительное, стабилизирующее и конструктивное; на прямое и косвенное; на преднамеренное и непреднамеренное. 56 С другой стороны, природа постоянно воздействует на человека. Человек связан с природой своим происхождением, существованием, своим будущим. Окружающая человека природная среда влияла и влияет на формирование биологического вида Homo sapiens, рас и этносов. Территориальное расселение людей, их материальная деятельность, размещение производственных сил зависят от количества, качества и местоположения природных ресурсов. Расширяющееся использование природных ресурсов вследствие роста населения и развития научно-технического прогрессаприводит к их истощению и увеличению загрязнения природной среды отходами производства и отбросами потребления. То есть ухудшение природной среды происходит вследствие сокращения природных ресурсов и загрязнения природной среды. Следует сразу обратить внимание на то, что чем выше уровень использования извлеченных природных ресурсов, тем ниже уровень загрязнения природной среды. Следовательно, решая проблему рационального использования природных ресурсов, общество, во-первых, сохраняет природные ресурсы от истощения, а во-вторых, снижает загрязнение природной среды. Несбалансированные взаимоотношения общества и природы, т.е. нерациональное природопользование, часто приводят к экологическому кризису и даже экологической катастрофе. Экологический кризис (чрезвычайная экологическая ситуация) – это экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) – это экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими нео- братимыми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Данная 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. Важнейшие экологические проблемы современности состоят в сокращении площади естественных экосистем; потребление первичной биологической продукции; изменении концентрации парниковых газов в атмосфере; истощении озонового слоя и росте озоновой дыры в Антарктиде; сокращении площади лесов, особенно тропических; опустынивание и деградации земель. Загрязнение – это привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение может возникать в результате естественных причин или под влиянием деятельности человека. Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием 57 ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды. Твердые бытовые отходы (ТБО) вывозятся за пределы городов на специально отведенные территории, где часто сжигаются. В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. Радиоактивные отходы (РАО) – это неиспользуемые радиоактивные вещества, образующиеся при работе ядерных реакторов и применении радиоактивных изотопов. Парниковый эффект – это разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Парниковому эффекту способству- ет поступление в атмосферу антропогенных примесей (диоксида углерода, пыли, метана, фреонов и т.д.). Кислотный дождь – дождь или снег, подкисленный до рН < 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (диоксид серы, оксиды азота, хлороводород и пр.). Деградация почв – ухудшение качества почвы в результате снижения плодородия. В «Красную книгу» (1984) вошло 603 вида редких высших растений. Среди них водяной орех, альдрованда, железное дерево, шелковая акация, дуб каштанолистный, самшит гирканский, платан пальчатколистный, туранга, фисташка, тис, падуб. Одним из способов восстановления растительного покрова является лесовозобновление, т.е. выращивание леса на некогда вырубленных, выжженных и других лесных площадях. Лесовозобновление бывает двух типов: естественное – процесс образования леса естественным путем на безлесных (раннее лесных площадях), нарушенных промышленными разработками и т.п. территориях и искусственное – выращивание леса путем его посадки с последующим уходом за лесным молодняком. При сохранении современных экономических и политических, методов промышленный рост и потребление ресурсов и энергии будут продолжать увеличиваться ускоряющимися темпами до тех пор, пока не будет достигнут некий предел. Затем произойдет катастрофа. Причиной кризиса является рост численности населения и общественная мания роста, когда на каждом уровне (индивидуальном, семейном, классовом, национальном) ставится одна цель – стать богаче и могущественнее, без учета платы за экспоненциальный рост. Попытки прогнозировать будущее всего мира на основе математических моделей и вычислительной техники привели к возникновению нового междисциплинарного направления – глобального моделирования. Принята Всемирная стратегия охраны природы. Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг)– это система наблюдения, оценки и прогнозирования состояния окружающей человека природной среды. Конечная цель экологического мониторинга заключается в оптимизации отношений человека с природой, а также 58 экологической ориентации его хозяйственной деятельности. На рубеже II и III тысячелетий н. э. в мышлении человека и его практической деятельности происходит смена парадигмы – экономические приоритеты заменяются экологическими. Господствовавший вплоть 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. Лабораторная работа № 7 Изучение влияние температуры на жизнеспособность листьев разных экологических групп Температура среды является одним из важных экологических факторов для жизнедеятельности организма, в том числе растений. Температура влияет на все процессы их жизнедеятельности: фотосинтез, дыхание, транспирацию и т.д. Разные виды нуждаются в разных температурных условиях. Цель работы: изучить влияние температуры на жизнеспособность листьев растений разных экологических групп. Материалы и оборудование: свежие листья различных растений; электроплитка; термометры; 8 чашек Петри; горячая вода; снег; NaCl; химические стаканы на 500 мл (8 штук); холодная вода; 2 стакана на 50-100 мл; пинцеты; карандаши по стеклу. Реактивы: 0,2 н. раствор соляной кислоты (HCl). Ход работы. В химических стаканах подготовьте водяные бани с разной температурой – 0 °С, 10 °С, 25 °С, 40 °С, 55 °С, 65 °С, 70 °С. Для этого к горячей воде добавьте холодную воду или снег. В один стакан для t = (–10°С) поместите снег, добавьте поваренную соль (приготовьте охладительную смесь: 2/3 части снега, 1/3 часть соли). Во все стаканы поместите листья разных растений на 25 минут. В стакан с охладительной смесью поставьте стаканчик на 150 мл с водопроводной холодной водой и в него также поместите листья. После выдерживания листьев в стаканах перенесите их в чашки Петри с холодной водой. Затем вылейте воду и добавьте раствор 0,2 н. HCl. Выдержите 7 – 10 мин. Отметьте процент побуревшей поверхности листьев. Бурые пятна на листьях образуются вследствие разрушения клеток и образования феофитина при взаимодействии хлорофилла с соляной кислотой. Результаты опыта занесите в таблицу. По жизнеспособности листьев в оптимальных условиях (берем ее за 100%) определите жизнеспособность листьев при каждой температуре. Для этого от 100% (оптимум жизнеспособности листьев) вычтите процент побуревшей поверхности листьев. Данные занесите в таблицу и постройте график зависимости жизнеспособности листьев от температуры. Найдите по графику оптимальные и негативные зоны действия температурного фактора для 59 каждого вида. Определите, какой из видов имеет более высокое значение экологической толерантности. Задания по теме 1. На основе полученных результатов сделайте выводы о закономерностях действия температуры на жизнеспособность листьев. 2. Найдите оптимальные и негативные зоны действия температурного фактора для каждого вида. 3. Определите какой из видов имеет более высокое значение экологической толерантности. Контрольные вопросы 1. Что такое охрана окружающей среды и природы? 2. Охарактеризуйте понятие природопользование. 3. Что такое медицинская экология? 4. Что такое экологические кризис и катастрофа? 5. Дайте определения понятиям биогеохимические провинции, экологические заболевания человека и экологическая безопасность человека. 6. Какие существуют проблемы современной экологии? 60 ЛИТЕРАТУРА 1. О.Б. Гигани Биология. Руководство к лабораторным занятиям. Под ред. О.Б. Гигани. ГЭОТАР-Медицина. 2016. – 272 с. 2. А.И. Григорьев Экология человека. Учебник. Под ред. А.И. Григорьева. ГЭОТАР-Медицина. 2016. – 240 с. С.Б. Мамонтов, В.Б. Захаров, Т.А. Козлова Биология. Учебник для вузов. М.: Академия. 2014. 512 с. 3. А.Ф. Никитин Биология. Современный курс. Учебное пособие. Под ред. А.Ф. Никитина. СпецЛит. 2016. 495 с. 4. А.П. Пехов Биология. Медицинская биология, генетика и паразитология. Учебник. ГЭОТАР-Медицина. 2014. 656 с. 5. С.В. Пучковский Биология. Учебное пособие. 3-е изд., доп. Ижевск: Институт компьютерных исследований. 2014. 336 с. 6. А.А. Слюсарев Биология с общей генетикой. Альянс. 2015. 472 с. 7. А.С. Степановских Общая экология. Учебник для вузов. М.: Юнити-Дана. 2012. 687 с. 8. Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут Биология в 3-х томах. Под ред. Р. Сопера. Лаборатория знаний. 2016. 1340 с. 9. Н.В. Чебышев Биология. Учебник для студентов ВУЗов. Под ред. Н.В. Чебышева. МИА (Медицинское информационное агентство). 2016. 640 с. 10. К. Уилсон, Дж. Уолкер Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии. Бином. 2015. 848 с. 11. Д.М. Фаллер, Д. Шилдс. Молекулярная биология клетки. Пер. с англ. А. Анваера, Ю. Бородиной, К. Кашкина. Бином. 2016. 256 с. 12. В.Н. Ярыгин Биология. Учебник в 2-х томах. Под ред. В.Н. Ярыгина. ГЭОТАР-Медицина. 2015. 1296 с. Интернет-ресурсы 1. http://www.biology.ru – сайт, содержащий информацию по всем разделам дисциплины общей биологии 2. http://www.college.ru – сайт, содержащий открытые учебники по естественно-научным предметам 3. http://www.elementy.ru – сайт, содержащий информацию по всем разделам дисциплины 4. http://www.naturalscience.ru – сайт, посвященный вопросам естествознания |