- •Isbn:539000289x
- •Isbn-13(ean):9785390002896
- •Раздел I. Общая экология
- •1. Предмет и задачи экологии
- •2. Краткий обзор истории развития экологии
- •3. Значение экологического образования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Взаимодействие организма и среды
- •1.1. Главные уровни организации жизни и экология
- •1.2. Организм как живая целостная система
- •1.3. Общая характеристика биоты Земли
- •Высшие таксоны ситематики империи клеточных организмов
- •1.4. О среде обитания и экологических факторах
- •1.5. Об адаптациях организмов к среде обитания
- •1.6. Лимитирующие экологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Экологические факторы и ресурсы среды
- •2.1. Физические и химические экологические факторы в жизни организмов Влияние температуры на организмы
- •Свет и его роль в жизни организмов
- •Вода в жизни организмов
- •Совместное действие температуры и влажности
- •Водная среда
- •Атмосферные газы как экологический фактор
- •Физические факторы воздушной среды
- •Химические факторы воздушной среды
- •Биогенные вещества как экологические факторы
- •Биогенные макроэлементы
- •Биогенные микроэлементы
- •2.2. Эдафические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты
- •Состав и структура почв
- •Строение почв в вертикальном разрезе
- •Важнейшие экологические факторы почв
- •Экологические индикаторы
- •2.3. Естественные геофизические поля как экологические факторы
- •2.4. Ресурсы живых существ как экологические факторы
- •Классификация ресурсов
- •Экологическое значение незаменимых ресурсов
- •Экологическое значение пищевых ресурсов
- •Ограждение пищевых ресурсов
- •Пространство как ресурс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Популяционная экология
- •3.1. Количественные показатели популяций Статические показатели популяций
- •Динамические показатели популяций
- •3.2. Продолжительность жизни вида
- •Статическая демографическая таблица женского населения Канады на 1980 г. (по Krebs, 1985)
- •3.3. Динамика численности популяций
- •3.4. Регуляция плотности популяции
- •3.5. Экологические стратегии выживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Экология биотических сообществ
- •4.1. Видовая структура сообществ и способы ее оценки
- •4.2. Пространственная структура сообществ
- •4.3. Экологическая ниша и взаимоотношения организмов в сообществе
- •Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по ю. Одуму, 1986)
- •1 Жираф; 2 антилопа геренук; 3 антилопа дик-дик; 4 носорог; 5 слон; 6 зебра; 7 гну; 8 газель Гранта; 9 антилопа бубал
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Экологические системы
- •5.1. Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
- •5.2. Продуцирование и разложение в природе
- •5.3. Гомеостаз экосистемы
- •5.4. Энергетические потоки в экосистеме Энергетические потоки
- •Принцип биологического накопления
- •5.5. Уровни биологической продуктивности экосистем. Экологические пирамиды
- •Уровни производства органического вещества
- •Экологические пирамиды
- •5.6. Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс)
- •Цикличность
- •Экологическая сукцессия
- •Сукцессионные процессы и климакс
- •5.7. Системный подход и моделирование в экологии
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Учение о биосфере
- •Глава 6. Биосфера как глобальная экосистема Земли
- •6.1. Место биосферы среди оболочек Земли
- •Соотношение горных пород земной коры
- •Распределение вод на Земле
- •Состав атмосферы
- •6.2. Состав биосферы как глобальной экосистемы
- •1 Озоновый слой; 2 граница снегов; 3 почва; 4 животные, обитающие в пещерах; 5 бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)
- •Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины (по а. Н. Геннадиеву и др., 1987)
- •Глобальные функции почв (педосферы) (Добровольский, Никитин, 1986)
- •6.3. Круговорот веществ в природе
- •6.4. Биогеохимические циклы наиболее важных для жизни организмов биогенных веществ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы
- •7.1. Ландшафты и экосистемы
- •Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по р. X. Уиттекеру, 1980)
- •I. Наземные биомы
- •II. Типы пресноводных экосистем
- •III. Типы морских экосистем
- •7.2. Наземные биомы (экосистемы)
- •7.3. Пресноводные экосистемы Особенности и факторы пресноводных местообитаний
- •Характеристика пресноводных экосистем
- •7.4. Морские экосистемы Особенности и факторы морской среды
- •Характеристика морских экосистем
- •1 Stomias; 2 Argyropelecus; 3 Gonostoma; 4 Malacosteus; 5 Idiacanthus; 6 Chauliodus
- •7.5. Функциональная целостность биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Эволюция биосферы и факторы ее устойчивости
- •8.1. Основы учения в. И. Вернадского о биосфере
- •Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по ф. Рамаду, 1981)
- •8.2. Эволюция биосферы и ее биоразнообразие
- •8.3. Биотическая регуляция окружающей среды
- •8.4. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Человек в биосфере
- •Глава 9. Биосоциальная природа человека и экология
- •9.1. Человек как биологический вид Эволюционные особенности вида
- •Наследственность человека
- •Искусственная среда и эволюция человека
- •9.2. Человечество как популяционная система
- •Рост численности населения
- •Темпы роста населения Земли в 19502000 гг. (Лестер р. Браун, 1992)
- •9.3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человечества Общие представления
- •Классификация природных ресурсов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Антропогенные экосистемы
- •10.1. О фундаментальных типах экосистем
- •Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)
- •10.2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)
- •10.3. Индустриально-городские экосистемы о процессах урбанизации
- •Урбанистические системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Здоровье человека и окружающая среда
- •11.1. Понятия «здоровье» и «окружающая среда»
- •11.2. Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
- •11.3. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека
- •11.4. Гигиена и здоровье человека
- •11.5. Валеология наука о здоровье
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Антропогенные воздействия на биосферу
- •Глава 12. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
- •12.1. Общие положения
- •12.2. Загрязнение главнейший вид негативного воздействия на биосферу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Антропогенные воздействия на атмосферу
- •13.1. Загрязнение атмосферного воздуха
- •Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
- •13.2. Основные источники загрязнения атмосферы
- •13.3. Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека (по х. Ф. Френчу, 1992)
- •Токсичность загрязнения воздуха для растений (Бондаренко, 1985)
- •13.4. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •Нарушение озонового слоя
- •Кислотные дожди
- •Закисление озер в мире (по данным «XX век последние 10 лет», 1992)
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Антропогенные воздействия на гидросферу
- •14.1. Загрязнение гидросферы
- •Главные загрязнители воды
- •Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
- •14.2. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •14.3. Истощение подземных и поверхностных вод
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Антропогенные воздействия на литосферу
- •15.1. Деградация почв (земель)
- •Эрозия почв (земель)
- •Загрязнение почв
- •Вторичное засоление и заболачивание почв
- •Опустынивание
- •Отчуждение земель
- •15.2. Воздействия на горные породы и их массивы Горные породы
- •Массивы горных пород
- •15.3. Воздействия на недра
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Антропогенные воздействия на биотические сообщества
- •16.1. Значение леса в природе и жизни человека
- •16.2. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
- •16.3. Экологические последствия воздействия человека на растительный мир
- •Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха
- •Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет
- •16.4. Значение животного мира в биосфере
- •16.5. Воздействие человека на животных и причины их вымирания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Особые виды воздействия на биосферу
- •17.1. Загрязнение среды отходами производства и потребления
- •17.2. Шумовое воздействие
- •17.3. Биологическое загрязнение
- •17.4. Воздействие электромагнитных полей и излучений
- •17.5. Загрязнение от ракетно-космической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18. Экстремальные воздействия на биосферу
- •18.1. Воздействие оружия массового уничтожения
- •18.2. Воздействие техногенных экологических катастроф
- •18.3. Стихийные бедствия
- •Стихийные бедствия эндогенного характера
- •Стихийные бедствия экзогенного характера
- •Контрольные вопросы
- •Раздел V. Охрана окружающей среды. Экологическая защита
- •Глава 19. Взаимодействие природы и общества на современном этапе
- •19.1. Основные формы взаимодействия природы и общества
- •19.2. Важнейшие природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды
- •19.3. Экологический кризис и пути выхода из него
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. Инженерная экологическая защита
- •20.1. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
- •Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
- •Биотехнология в охране окружающей среды
- •20.2. Нормирование качества окружающей среды
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевых водах, мг/л
- •20.3. Защита атмосферы
- •20.4. Защита гидросферы Поверхностная гидросфера
- •Подземная гидросфера
- •1 Водоносные пески; 2 депрессионная воронка; 3 насосная; 4 здание для очистки воды; 5 инфильтрационные бассейны; 6 водозаборные скважины
- •20.5. Защита литосферы Защита почв (земель)
- •Охрана и рациональное использование недр
- •Рекультивация нарушенных территорий
- •Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель
- •Защита массивов горных пород
- •20.6. Защита биотических сообществ Защита растительного мира
- •Охрана животного мира
- •Красная книга
- •Особо охраняемые природные территории
- •20.7. Защита окружающей среды от особых видов воздействий Защита от отходов производства и потребления
- •Защита от шумового воздействия
- •Защита от электромагнитных полей и излучений
- •Защита от негативного биологического воздействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21. Энерго- и ресурсосбережение
- •21.1. Экологичное энергопотребление
- •Основные направления экологичного энергопотребления
- •Характеристика основных утеплителей по данным зарубежных источников
- •Энергосберегающие заглубленные здания
- •Концепция энергосберегающего экодома
- •21.2. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
- •21.3. Ресурсосбережение в строительстве Использование техногенного сырья мощный экологический ресурс
- •Экологическая безопасность техногенного сырья
- •Контрольные вопросы
- •Раздел VI. Охрана окружающей среды. Правовые и экономические аспекты
- •Глава 22. Административно-правовые основы охраны окружающей среды
- •22.1. Экологическое законодательство Российской Федерации
- •22.2. Государственные органы управления в области охраны окружающей среды
- •22.3. Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация
- •22.4. Экологическая экспертиза и овос
- •22.5. Экологический риск и зоны повышенного экологического риска
- •Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
- •22.6. Экологический мониторинг
- •Система наземного мониторинга окружающей среды (по и. П. Герасимову)
- •22.7. Экологический контроль
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Экологические права и обязанности граждан
- •23.1. Экологические права граждан. Общественные экологические движения
- •23.2. Экологические обязанности граждан
- •23.3. Юридическая ответственность за экологические правонарушения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24. Экономический механизм охраны окружающей среды
- •24.1. Методы экономического регулирования
- •24.2. Эколого-экономический учет природных ресурсов и загрязнителей
- •24.3. Лицензии, договора и лимиты на природопользование
- •24.4. Новые механизмы финансирования природоохранных мероприятий
- •24.5. Экономическое стимулирование в области охраны окружающей среды
- •24.6. Понятие о концепции устойчивого эколого-экономического развития
- •Контрольные вопросы
- •Глава 25. Экологизация общественного сознания
- •25.1. Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания
- •25.2. Экологическое образование, воспитание и культура
- •Контрольные вопросы
- •Глава 26. Международное экологическое сотрудничество
- •26.1. Роль международных экологических отношений
- •26.2. Национальные и международные объекты охраны окружающей среды
- •26.3. Основные принципы международного экологического сотрудничества
- •26.4. Участие России в международном экологическом сотрудничестве
- •Контрольные вопросы
Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
В ближнем зарубежье наиболее опасной экологической зоной являются Арал и Приаралье.
Всего на территории Российской Федерации к началу 1997 г. зарегистрировано более 400 регионов общей площадью около 2 млн км2 (12% территории России) с признаками, характерными для зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия. На их территории проживает около 5 млн человек.
22.6. Экологический мониторинг
Под мониторингом (от лат. «монитор» напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип мониторинга непрерывное слежение.
Мониторинг является важнейшей частью экологического контроля, который осуществляет государство. Главная цель мониторинга наблюдение за состоянием окружающей среды и уровнем ее загрязнения. Не менее важно своевременно оценить и последствия антропогенного воздействия на биоту, экосистемы и здоровье человека, а также эффективность природоохранных мероприятий. Но мониторинг это не только слежение и оценка фактов, но и экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей среды.
По территориальному охвату различают три ступени, или блока, современного мониторинга локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический), региональный (геосистемный, природно-хозяйственный) и глобальный (биосферный, фоновый) (табл. 22.2). В программу биоэкологического (санитарно-гигиенического) мониторинга, проводимого на локальном уровне, входят наблюдения за изменением в различных сферах содержания загрязняющих веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприятными свойствами. Постоянным наблюдениям подвергаются следующие загрязняющие вещества, наиболее опасные для природных экосистем и человека:
в поверхностных водах радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен, рН, минерализация, азот, нефтепродукты, фенолы, фосфор;
в атмосферном воздухе оксиды углерода, азота, диоксид серы, озон, пыль, аэрозоли, тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор, углеводороды;
в биоте тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор.
Таблица 22.2
Система наземного мониторинга окружающей среды (по и. П. Герасимову)
Тщательно исследуются и такие вредные физические воздействия, как радиация, шум, вибрация, электромагнитные поля и др.
Пункты экологических наблюдений располагаются в местах концентрации населения и районах интенсивной его деятельности с таким расчетом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленно-энергетических центров, атомных электростанций, нефтепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохимикатов и др.
В составе биоэкологического (санитарно-гигиенического) мониторинга большое внимание уделяют наблюдениям за ростом врожденных дефектов в популяциях человека и динамикой генетических последствий загрязнения биосферы, в первую очередь мутагенами. Экологическую опасность их трудно переоценить, ибо, как подчеркивают Д. П. Никитин и Ю. В. Новиков, «мутагены поражают самое драгоценное, что создано эволюцией живой материи, генетическую программу человека, а также генофонды популяций всех видов животных, растений, бактерий и вирусов, населяющих биосферу».
На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведут за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т. д.), где имеются отличия параметров от базового фона ввиду антропогенных воздействий. Изучают трофические связи (биологические круговороты) и их нарушения, оценивают возможность использования ресурсов природных экосистем в конкретных видах деятельности, анализируют характер и количественные показатели антропогенных воздействий на окружающую среду в этих регионах. Например, ведут контроль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в пределах какого-либо региона и т. д.
Обеспечить наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений в биосфере в целом задача глобального мониторинга. Его называют еще фоновым, или биосферным. Объектами глобального мониторинга являются атмосфера, гидросфера, растительный и животный мир и биосфера в целом как среда жизни всего человечества.
Разработка и координация глобального мониторинга окружающей природной среды осуществляется в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организации (ВМО).
Основными целями этой программы являются:
организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью человека;
оценка влияния глобального загрязнения атмосферы на климат;
оценка количества и распределения загрязнений в биологических системах, особенно в пищевых цепочках;
оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;
оценка реакции наземных экосистем на воздействие окружающей среды;
оценка загрязнения океана и влияния загрязнения на морские экосистемы;
cоздание системы предупреждений о стихийных бедствиях в международном масштабе.
При выполнении работ по программе глобального мониторинга особое внимание уделяют наблюдениям за состоянием природной среды из космоса. Космический мониторинг позволяет получить уникальную информацию о функционировании экосистем как на региональном, так и на глобальном уровне. В сравнении с другими видами мониторинга космический имеет ряд практически значимых преимуществ. По данным Г. И. Марчука (1990), он позволяет, в частности, оперативно получать информацию о природной среде больших территорий Земли, что особенно важно при возникновении ураганов, наводнений и других стихийных бедствий.
Чрезвычайно важным является создание системы космического мониторинга лесных пожаров для малозаселенных пространств.
В России функционирует разветвленная общегосударственная служба наблюдения на всех уровнях мониторинга локальном, региональном и глобальном. На многочисленных станциях, стационарных постах, в химических лабораториях, на самолетах, вертолетах и космических аппаратах наблюдают за загрязнением атмосферы, вод, почв, донных отложений, околоземного пространства, организуют «слежение» за состоянием земель, минерально-сырьевых ресурсов недр, сохранностью животного и растительного мира и т. д.
Основной объем наблюдений выполняет Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет России). С 1995 г. в России с целью радикального повышения эффективности службы наблюдения введена Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ) (рис. 22.2, по В. В. Петрову, 1995).
Рис. 22.2 . Государственная система экологического мониторинга
К основным задачам ЕГСЭМ, в частности, относятся:
ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку, и гармонизация их с международными эколого-информационными системами;
оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воздействий на них, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния окружающей среды.
Задачи по программированию изменений в окружающей среде и принятию управляющих решений, т. е. решений, предотвращающих негативные изменения среды, в системе мониторинга решают с помощью математического моделирования на ЭВМ. Используется динамическая, постоянно действующая модель (ПДМ), входящая в автоматизированную информационную систему (АИС) мониторинга. Особенность ПДМ циклическое функционирование: по мере поступления новых данных в АИС они загружаются в ПДМ и на модели «проигрывается» вариант развития моделируемой системы, затем при новых исходных данных цикл повторяется уже с учетом предыдущего варианта развития и т. д. Отсюда следует очень важное свойство ПДМ: чем дольше функционирует система мониторинга, тем полнее информация и тем ближе модель к моделируемому объекту.
Наиболее эффективным инструментом изучения и оценки комплексного воздействия техногенных и природных факторов на окружающую среду являются геоинформационные системы (ГИС). Эти системы представляют собой совокупность технических, программных и организационных средств сбора, хранения и обработки многоплановой, преимущественно региональной экологической информации, составляют основу АИС и способны обеспечить эффективный контроль, прогнозирование и управление экологической ситуацией.