Экология как стратегия выживания.

Глобальные проблемы экологии.

В соответствии с программой ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) глобальными экологическими проблемами, возникшими в наше время в результате антропогенной деятельности, являются следующие:

1) изменение атмосферы и климата;

2) изменение гидросферы;

3) изменение литосферы - использование и добыча полезных ископаемых и землепользование;

4) изменение биоты (растительного и животного мира);

5) изменение в сельском и лесном хозяйстве;

6) демографические проблемы, в том числе проблема производства продуктов питания;

7) урбанизация - проблемы населенных пунктов;

8) влияние окружающей среды на здоровье человека;

9) проблема развития промышленного производства;

10) проблемы, связанные с производством и потреблением электроэнергии;

11) проблемы, связанные с развитием транспорта;

12) проблемы, связанные с воздействием войн на окружающую среду, а также возможные экологические последствия войн.

Законы экологии (природы).

Законы экологии были сформулированы в 1926 году американским экологом Б. Коммонером и по своей сути являются законами природы. Они сводятся к четырем основным принципам, объясняющим устойчивое развитие природы и призывающим человечество руководствоваться ими в своем воздействии на окружающую среду.

1. Все взаимосвязано. Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нарушение какого-либо звена влечет за собой изменения в других звеньях. Например, следствием вмешательства человека в природу явилось исчезновение видов и уменьшение видового разнообразия в биоте.

2. Все должно куда-то деваться. Этот принцип вытекает из закона сохранения материи. Ничто в природе не исчезает, а лишь переходит из одной формы существования материи в другую.

3. Природа знает лучше. Человечество прошло гораздо более короткий путь развития, чем биосфера Земли. За многие миллионы лет существования биосферы Земли полностью сформировались связи, механизмы и ее отдельные звенья. Необдуманное и безответственное вмешательство людей в природу может привести к уничтожению отдельных связей между звеньями экосистемы и к невозможности возврата экосистемы в первоначальное состояние. Поэтому человечество должно научиться жить в согласии с природой.

4. За все надо платить. Всякая экосистема представляет собой единое целое, в котором нет ничего лишнего. Все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.

Основные понятия экологии.

Вид - естественная биологическая единица с общим генофондом.

Особь - наименьшая единица одного биологического вида.

Популяция - совокупность особей одного вида, длительное время занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в ряду многих поколений.

Сообщество - все популяции живых организмов, занимающие определенную территорию и взаимодействующие между собой.

Пищевые (трофические цепи) - последовательность организмов (микроорганизмов, растений, животных), в которой каждое предыдущее звено служит пищей для последующего.

Пищевые цепи (рис. 1) включают в себя следующие звенья

Продуценты - фото- и хемосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию (образование крахмала и органических веществ в клетках растений).

Консументы - потребители органического вещества:

а) растительноядные животные (фитофаги) - первичные консументы;

б) плотоядные животные (хищники) - вторичные консументы.

Редуценты - разрушители мертвого органического вещества (грибы, простейшие одноклеточные организмы).

Рис. 01. Схематическое изображение основных компонентов экосистемы пруда по Ю.Одуму: I - продуценты (А - прикрепленная растительность; В - фитопланктон); II - консументы (1 - первичные, 2 - вторичные, 3 - третичные); III - редуценты; IV - абиотическая среда

Биоценоз - совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенный участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями между собой.

Биотоп - пространство, занимаемое биоценозом (атмосфера, почва, водоемы и т.д.).

Экосистема - основная функциональная единица в экологии, единый природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценозом) и средой их обитания (биотопом), в которой живые (биотические) и косные (абиотические) компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии.

Биогеоценоз - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и т.д.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обмен веществ и энергии).

Понятие биогеоценоза как частного случая экосистемы было введено советским биологом В.Н.Сукачевым. Экосистема может быть искусственной (город, оранжерея, зоопарк, аквапарк и т.д.), тогда как биогеоценоз - это обязательно естественная экосистема, даже если она подвергается антропогенному воздействию.

Экологическая ниша - определенное место, занимаемое видом в природе.

Экологическая ниша включает в себя не только физическое пространство, занимаемое организмом (местообитание), но и функциональную роль организма в сообществе. Она зависит не только от того, где живет организм, но что он делает и как он ограничен другими видами. По выражению Ю.Одума, «местообитание - это адрес организма, а экологическая ниша - его занятие в системе видов, частью которой он является».

Экологический фактор - это отдельные компоненты или свойства среды, которые оказывают определенное воздействие на организм.

Различают следующие составляющие экологического фактора:

1) абиотические факторы - это температура, излучение, давление, влажность, радиоактивность и т.д.;

2) биотические факторы - это все возможные факторы воздействия живых организмов друг на друга;

3) антропогенные факторы - это все виды деятельности людей, приводящие к изменению среды обитания.

Биосфера - это структурная оболочка Земли, созданная самой жизнью, преобразованная живыми организмами и связанная с их жизнедеятельностью.

Биосфера - самая крупная экосистема, т.е. экосистема Земли в целом.

Различают три типа веществ в биосфере:

1) косное (тропосфера, гидросфера, литосфера);

2) биокосное (компоненты неживой природы, преобразованные живыми организмами);

3) живое (биота).

Ноосфера - земное планетарное и космическое пространство, преобразуемое и управляемое человеческим разумом, который гарантирует всестороннее прогрессивное развитие человечества.

Ноосфера - это последнее эволюционное состояние биосферы. Это понятие ввел В.И.Вернадский в середине тридцатых годов. Он также сформулировал условия, необходимые для перехода биосферы в ноосферу:

1) единое экономическое и информационное поле всего человечества;

2) полное равенство рас;

3) прекращение войн между народами.

Основные пути и механизмы загрязнения окружающей природной среды.

На рисунке 4 схематично изображены три основных входных потока (вода, пища, топливо) и три выходных потока (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) типичного американского города с населением в 1 млн. человек.

Рис. 04. Схематическое изображение трех основных входных (вода, пища, топливо) и трех выходных (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) потоков города

Трофические цепи и их роль в биосфере.

Пищевые (трофические цепи) - последовательность организмов (микроорганизмов, растений, животных), в которой каждое предыдущее звено служит пищей для последующего.

Пищевые цепи (рис. 1) включают в себя следующие звенья

Продуценты - фото- и хемосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию (образование крахмала и органических веществ в клетках растений).

Консументы - потребители органического вещества:

а) растительноядные животные (фитофаги) - первичные консументы;

б) плотоядные животные (хищники) - вторичные консументы.

Редуценты - разрушители мертвого органического вещества (грибы, простейшие одноклеточные организмы).

Рис. 01. Схематическое изображение основных компонентов экосистемы пруда по Ю.Одуму: I - продуценты (А - прикрепленная растительность; В - фитопланктон); II - консументы (1 - первичные, 2 - вторичные, 3 - третичные); III - редуценты; IV - абиотическая среда