- •«Экологические основы природопользования».
- •Оглавление.
- •Предисловие.
- •Рейтинговая система контроля знаний. /рс/
- •Содержание дисциплины. Модуль I. Введение в предмет.
- •Тема 1.1.Понятие и взаимосвязь экологии, природопользования и охраны природы.
- •1.1.1. Предмет и задачи природопользования и охраны природы.
- •1.1.2. Мотивы рационального природопользования.
- •1. 1.3. Принципы рационального природопользования.
- •1. 1.4. Виды природопользования.
- •Тема 1.2. Биологические основы экологии, природопользования и охраны природы.
- •1.2.1. Уровни организации живой природы.
- •1.2.2. Систематика живых организмов.
- •1.2.3. Типы питания живых организмов.
- •1.2.4. Метаболизм живых организмов.
- •Литература:
- •Вопросы для самопроверки.
- •Модуль II. Основы экологии.
- •Тема 2.1. Экология особей.
- •2.1.1. Среды жизни и экологические факторы.
- •2.1.2. Адаптация организмов к условиям среды.
- •2.1.3. Законы действия экологических факторов.
- •2.1.4. Основные экологические факторы.
- •2.1.5.Биологические ритмы.
- •Тема 2.2. Экология популяций.
- •По размерам занимаемой популяцией территории:
- •По способу размножения.
- •2.2.2.Статистические показатели популяции.
- •2 2.2.3. Динамические показатели популяции.
- •2.2.4.Экологические стратегии выживания популяций.
- •2.2.5. Регуляция численности популяции.
- •Тема 2.3. Экология сообществ и экосистем.
- •2.3.1.Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме.
- •2.3.2. Типы связей и взаимоотношений между организмами.
- •233. Структура и функционирование экосистем.
- •2.3.4. Биологическая продуктивность экосистем.
- •2.3.5. Динамика экосистем.
- •23.6. Природные экосистемы (биомы).
- •Литература:
- •Вопросы для самопроверки.
- •Модуль III. Биосфера Земли.
- •Тема 3.1. Геосферы Земли.
- •2.3.2.Атмосфера.
- •23.4. Литосфера.
- •2.3.5.Педосфера.
- •Тема 3.2. Строение и свойства биосферы.
- •3.2.1.Строение и границы биосферы.
- •3.2.2.Распределение жизни в биосфере.
- •3.2.3.Свойство живого вещества.
- •3.2.4.Функции живого вещества.
- •3.2.5.Свойства биосферы.
- •3.2.6.Круговорот веществ в природе.
- •3.2.7. Ноосфера как стадия эволюции биосфера.
- •Литература:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Модуль IV. Экология и здоровье человека.
- •Тема 4.1. Потребности человека.
- •Тема 4.2. Фактор риска.
- •4.2.1 Понятие фактора риска.
- •4.2.2. Генетические факторы и их влияние на здоровье человека
- •4.2.3. Состояние окружающей среды и ее влияние на здоровье человека
- •4.2.4.Медицинское обеспечение и его влияние на здоровье человека.
- •4.2.5.Условия и образ жизни и их влияние на здоровье человека.
- •4.2.6. Доминирующие факторы риска и их проявление в современном обществе.
- •Литература:
- •Вопросы для самопроверки.
- •Модуль V. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды.
- •Тема 5.1. Природа как материальная основа природопользования.
- •5.1.1. Природная среда: природные ресурсы, природные условия.
- •5.1.2. Классификация природных ресурсов
- •Тема 5.2. Взаимоотношение природы и общества.
- •5.2.1. Воздействие человека на природу и природы на человека.
- •5.2.2.Экологический кризис и экологическая катастрофа.
- •5.2.3. Законы взаимодействия общества и природы
- •5.2.4. История взаимоотношений общества и природы.
- •Тема 5.3. Важнейшие экологические проблемы современности.
- •5.3.1. Проблема перенаселения
- •53.2.Проблема урбанизации.
- •5.3.3. Загрязнение окружающей среды
- •5.3.4. Проблема отходов.
- •5.3.5. Парниковый эффект
- •5.3.6. Разрушение «озонового слоя».
- •5.3.7. Кислотные дожди
- •5.3.8. Смог.
- •5.3.9. Деградация почвенного покрова
- •1. Нарушение биоэнергетического режима почв и экосистем:
- •2. Патологическое состояние почвенных горизонтов и профиля почв:
- •3. Нарушение водного и химического режима почв:
- •5. Загрязнение и химическое отравление почв:
- •5.3.10. Деградация растительного покрова.
- •5.3.11. Деградация животного мира
- •5.3.12. Радиоактивное загрязнение окружающей среды
- •Тема 5.4. Глобальные прогностические модели и концепции устойчивого развития.
- •5.4.1. Деятельность Римского клуба.
- •5.4.2. Результаты глобального моделирования
- •5.4.3. Коэволюция общества и природы.
- •5.4.4. Стратегия устойчивого развития
- •Тема 5.5. Мероприятия по охране окружающей среды и рационализации природопользования.
- •5.5.1. Правовые основы природопользования и охраны окружающей среды.
- •5.5.2. Государственные органы охраны окружающей природной среды
- •5.5.3. Малоотходные и безотходные технологии.
- •5.5.4. Нормирование качества окружающей среды.
- •5.5.5. Система стандартов в области охраны природы.
- •5.5.6. Экономика природопользования и охраны окружающей среды
- •5.5.6.2. Ущербы при нерациональном природопользовании
- •5.5.6.3. Эффективность природопользования и природоохранных мероприятий.
- •5.5.7. Управление природопользованием и охраной природы.
- •5.5.7.1. Экономический механизм охраны окружающей среды
- •5.5.7.2. Источники финансирования охраны окружающей среды
- •5.5.7.3. Платность использования природных ресурсов.
- •5.5.8. Природные кадастры.
- •5.5.9. Особо охраняемые природные территории.
- •5.5.10. Мониторинг окружающей среды.
- •5.5.12. Экологизация сознания
- •5.5.13. Международные объекты охраны природной среды
- •5.5.14. Международное сотрудничество в области природопользования и охраны окружающей среды
- •Литература:
- •Вопросы для самопроверки.
- •Словарь терминов и понятий.
- •Литература.
3.2.6.Круговорот веществ в природе.
Типы круговоротов веществ. Биосфера З. характеризуется определённым образом сложившимся круговоротом веществ и энергии. Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере. В том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы З. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении внешней энергии Солнца и внутренней энергии З.
1.Геологический круговорот (большой круговорот веществ в природе) – круговорот веществ. Движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы. Эндогенные процессы происходят под влиянием внутренней энергии З. К эндогенным процессам относятся : тектонические движения, землетрясения, магматизм, метаморфизм. Экзогенные процессы протекают под влиянием внешней энергии Солнца. Они включают выветривание горных пород и минералов, удаление продуктов разрушения с одних участков земной коры и перенос их на новые участки, отложение и накопление продуктов разрушения с образованием осадочных пород. Крупнейшие формы рельефа образовались за счёт эндогенных процессов, а средние и мелкие формы рельефа – за счёт экзогенных процессов. Таким образом, геологический круговорот веществ протекает без участия живых организмов и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими слоями З.
2.Биологический (малый круговорот веществ в биосфере) – круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. В отличии от большого геологического малый биогеохимический круговорот веществ совершается в биосфере. Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. В экосистеме органические вещества синтезируется автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. В результате выделения в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов органические вещества подвергаются минерализации, т.е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы для синтеза автотрофами органических веществ. В биологических круговоротах различают две части: 1. резервный фонд – это часть вещества, не связанная с живыми организмами; 2. обменный фонд – значительно меньшая часть вещества, которая связана прямым обменом между организмами и их непосредственным окружением. В зависимости от резервного фонда биогеохимические круговороты можно разделить на типа: 1. круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота). 2. круговороты осадочного типа с резервный фондом в земной коре ( круговороты фосфора, кальция, железа и др. ). Круговороты газового типа более совершенны, так как обладают большим обменным фондом , а значит, способны к быстрой саморегуляции. Круговороты осадочного типа менее совершенны, они более инертны, так как основная масса вещества содержится в резервном фонде земной коры в «недоступном» живым организмам виде. Интенсивность биологического круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды. Например, биологический круговорот интенсивнее протекает во влажных тропических лесах, чем в тундре.
3.Антропогенный круговорот – круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность человека. В нём можно выделить две составляющие: биологическую, связанную с функционированием человека как живого организма, и техническую, связанную с хозяйственной деятельностью людей. Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте. Незамкнутость антропогенного круговорота веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды. Именно они и являются основной причиной всех экологических проблем человечества.
4.Круговороты основных биогенных веществ и элементов. *Круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу относится к большому геологическому круговороту. Вода испаряется с поверхности Мирового океана и либо переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, либо выпадает в виде осадков на поверхность океана. В круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учётом трнспирации воды растениями и поглощения её в биогеохимическом цикле весь запас воды на З. распадается и восстанавливается за 2млн. лет.
*Круговорот углерода. Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа. Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500млрд. т. этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот в круговорот углерода (сжигание угля, нефти, газа, и др.) приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта. Скорость круговорота СО2, т.е. время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300лет.
*Круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. В основном свободный кислород поступает в атмосферу, в результате фотосинтеза зелёных растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растениями и микроорганизмами, а также при минерализации органических остатков. Незначительное количество кислорода образуется из воды и озона под воздействием ультрафиолетовой радиации. Большое количество кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при извержении вулканов и т.д. Основная доля кислорода продуцируется растениями суши - почти 3/4, остальная часть – фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Скорость круговорота – около 2 тыс. лет.
*Круговорот азота. Запас азота в атмосфере огромен (78% от её объёма). Однако растения поглощать свободный азот не могут, усваивая его только в связанной форме, в основном в виде NH4 или NO3. Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы. В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передаётся по цепям питания. После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу. Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в поземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико, что часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений, то происходит загрязнение вол и продуктов питания, что вызывает заболевания человека.
*Круговорот фосфора. Основная масса фосфора содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот фосфора включается в результате процессов выветривания горных пород. В наземных экосистемах растения извлекает фосфор из почвы ( в основном в форме РО4) и включают его в состав органических соединений( белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов идр.) или оставляют в неорганической форме. Далее фосфор передаётся по цепям питания. После отмирания живых организмов и с их выделениями фосфор возвращается в почву. При неправильном применении фосфорных удобрений, водной и ветровой эрозии почв большие количества фосфора удаляются из почвы. С одной стороны, это приводит к перерасходу фосфорных удобрений и истощению запасов фосфосодержащих руд ( фосфоритов, апатитов и др.) С другой стороны поступление из почвы в водоёмы больших количеств таких биогенных элементов как фосфор, азот, сера и др. Вызывает бурное развитие синезелёных водорослей и других водных растений («цветение воды») и эвтрофикацию водоёмов. Но большая часть фосфора уносится в море.
*Круговорот серы. Основной резервный фонд серы находится в отложениях и почве, но, в отличие от фосфора, имеется резервный фонд и в атмосфере. Главная роль в вовлечении серы в биогеохимический круговорот принадлежит микроорганизмам. Одни из них – восстановители, другие – окислители. В горных породах сера встречается в виде сульфидов (FeS2 и др.), в растворах – в форме иона (SO4), в газообразной форме – в виде сероводорода (H2S),. В некоторых организмах сера скапливается в чистом виде (S), и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы. По содержанию в морской среде сульфат-ион занимает второе место после хлора и является основной доступной формой серы, которая потребляется автотрофами и включается в состав белков. В наземных экосистемах сера поступает в растения из почвы в основном в виде сульфатов. В живых организмах сера содержится в белках, в ионов и т.д. После гибели живых организмов часть серы восстанавливается в почве микроорганизмами до H2S, другая часть окисляется до сульфатов и ионов, включается в круговорот. Образовавшийся сероводород улетучивается в атмосферу, там окисляется и возвращается в почву с осадками. Сжигание человеком ископаемого топлива (особенно угля), а также выбросы химической промышленности приводят к накоплению в атмосфере сернистого газа, который, реагируя с парами воды, выпадает на З. в виде кислотных дождей.