Ekologia_UP

ЕНД

Е. Ю. Тюменцева

В. Л. Штабнова

ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие

4

Федеральное агентство по образованию Омский государственный институт сервиса

Кафедра естественнонаучных и инженерных дисциплин

Е. Ю. Тюменцева В. Л. Штабнова

ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие

Омск 2007 ОГИС

5

УДК 546 (075.8)

Т-20

Тюменцева, Е. Ю.

Экология : учебное пособие / Е. Ю. Тюменцева, В. Л. Штабнова. – Омск : Омский государственный институт сервиса, 2007. – 244 с.

Основная цель учебного пособия – сформировать целостное восприятие экологии. На современном уровне рассмотрены основные понятия и законы экологии, нормативы и правила, необходимые для экологической безопасности, экологические факторы и их влияние на компоненты экосистем. Дается краткая характеристика истории экологических идей. Представлены последствия хозяйственной деятельности человека.

Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальностям 230700 «Сервис», 280900 «Конструирование швейных изделий», 060800 «Экономика и управление на предприятиях», 230500 «Социальнокультурный сервис и туризм», 230600 «Домоведение», 351400 «Прикладная информатика».

Предназначено для студентов небиологических специальностей, изучающих основы экологии.

Учебное пособие написали: главы 1, 5, 6, 8, 9 – Е. Ю. Тюменцева, главы 2, 3, 4, 7 – В. Л. Штабнова, остальные разделы выполнены авторами совместно.

УДК 546 (075.8)

Библиогр.: 20 назв. Рис. 16. Табл. 11. Прил. 1. Имен., предм. указ. (в конце)

Рецензент Д-р с.-х. наук, профессор

каф. «Социально-экономическая география и туризм» Омского государственного педагогического университета Н. А. Калиненко

© Омский государственный институт сервиса, 2007

	6
	Оглавление
Предисловие ………………………………………………………………..........		5
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………...........		6
1 ЭКОЛОГИЯ – НАУКА XXI века ……………………………………………		7
1.1	Предмет и задачи курса экологии. История развития экологических
идей ………………………………………………………………………………		7
1.2	Подходы к проблеме взаимоотношения человека и природы в
современной экологии. Экологические «законы» Барри Коммонера ……….		12
1.3	Структура современной экологии ………………………………………….	15
1.4	Экологическое сознание и экологическое образование ………………….	20
2 УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ ………………………………………………..........		23
2.1	Биосфера, ее состав, строение и границы …………………………………	23
2.2	Учение В. И. Вернадского об эволюционном развитии биосферы ……...	28

2.3Основы аутэкологии ………………………………………………………... 31

2.3.1 Организм как самовоспроизведение системы ………………………….. 31

2.3.2 Организм и среда …………………………………………………………. 32

2.3.3 Экологические факторы среды ………………………………………….. 35 2.3.4 Взаимодействие экологических факторов ……………………………... 37

2.4Экология популяций (демэкология) ………………………………………. 42

2.4.1 Популяция как основной элемент эволюции живого ……………..........	42
2.5 Основы синэкологии …………………………………………………..........	45

2.5.1Типы взаимоотношений между организмами ………………………….. 45

2.5.2Экосистема как сообщество живых организмов и среды их

обитания …………………………………………………………………………	47
2.5.3 Стабильность и развитие экосистемы …………………………………	49
2.5.4 Состав и функциональная структура экосистемы ……………………	53
2.6. Материальный и энергетический баланс биосферы ………………..........	55

2.6.1Потоки вещества и энергии в экосистеме ……………………………... 55

2.6.2Круговорот вещества в природе ………………………………………... 60

3 АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ …………………………………………………………. 67

3.1	Понятие о загрязнении окружающей среды ………………………………	67
3.2	Классификация и источники загрязнений …………………………………	68
3.3 Экологические кризисы в истории человечества …………………………		74

3.4Классификация природных ресурсов ……………………………….......... 78

3.5Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов ……. 80

3.6Особо охраняемые природные территории и объекты, как

природно-заповедный фонд РФ …………………………………………..........		81
4 УРБАНИЗАЦИЯ И ЭКОЛОГИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ …………………..		88
4.1	Динамика урбанизации ………………………………………………..........	88
4.2	Урбанизация в России ………………………………………………………	92
4.3	Город как искусственная среда обитания …………………………………	96
4.4	Проблемы экологии и безопасности городской среды …………………	103
5 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРАВО И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ……………..		107

5.1Правовые аспекты охраны природы. Законодательные акты России …... 107

5.2Органы экологического управления РФ ……………………………........... 111

5.3Экологические функции правоохранительных органов РФ ………........... 111

5.4Управление природоохранной деятельностью предприятий ……………. 113

7

5.5Ответственность за экологические правонарушения …………………….. 114

5.6Принципы и задачи экоаудита …………………………………………….......... 117

5.7Экологические фонды. Экологическое страхование ……………………….. 122

5.8Инвестиции в решении экологических проблем (опыт Всемирного банка) …... 125

5.9Национальные и глобальные уровни экологических проблем ………….. 134

6 НОРМАТИВНЫЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ ……………………… 141

6.1Понятие о качестве окружающей природной среды ………………........... 141

6.2Стандартизация в области охраны окружающей среды ………………..... 143

6.3Принципы обеспечения качества окружающей среды …………………... 145

6.4Мониторинг окружающей природной среды ……………………….......... 146

6.4.1 Понятие мониторинга, его виды ………………………………………... 146 6.4.2 Классификация видов мониторинга ……………………………….......... 146

6.5Экологическая экспертиза и экологический контроль …………………... 152

6.6Критерии оценки качества окружающей среды …………………….......... 156

7 ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ……………..........	164
7.1 Особенности экономического механизма охраны окружающей среды….	164
7.2 Лицензирование, договор и лимиты на природопользование ……………	167

7.3Платежи за природопользование …………………………………….......... 168

7.4Система стимулирования природоохранной деятельности ……………... 176

7.5 Экология и инновационная деятельность …………………………………	179
8 МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ……………………………………………………...	181

8.1Принципы международного сотрудничества ……………………….......... 181

8.2Международное сотрудничество и национальные интересы России в

сфере экологии ………………………………………………………………….. 185 8.3 Экологические стратегии. Идеология биоцентризма как путь к устойчивому развитию человечества …….…………………………………. 197

9 ЭКОЗАЩИТНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ …………………………. 201

9.1Методы обеспечения чистоты атмосферы ………………………………... 201

9.1.1 Главные направления обеспечения чистоты атмосферы ……….......... 201 9.1.2 Очистка воздушных выбросов от газо- и парообразных згрязнений ……………………………………………………………………….. 203

9.1.3 Аппараты и системы очистки выбросов от пыли …………………….. 204

9.2Методы очистки сточных вод ……………………………………………... 206

9.2.1 Классификация сточных вод ……………………………………….......... 206

9.2.2 Механическая очистка сточных вод ……………………………………. 207 9.2.3 Химическая очистка сточных вод ………………………………………. 208

9.2.4 Физико-химическая очистка сточных вод ………………………………	209
9.2.5 Биологический метод очистки сточных вод ……………………………	210
9.3 Современные технологии утилизации и переработки твердых
бытовых и промышленных отходов …………………………………………...	211
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………	219
ПРИЛОЖЕНИЕ. Тесты для самоконтроля ………………………………………..	221
Библиографический список …………………………………………………………...	230
Алфавитно-именной указатель ……………………………………………………...	232
Алфавитно-предметный указатель ………………………………………………...	237
Список сокращений …………………………………………………………………….	241

8

Предисловие

Учебное пособие представляет собой цельное учебно-методическое издание теоретической части дисциплины «Экологии».

Пособие полностью соответствует учебной программе курса, основным задачам его усвоения и компенсирует отсутствие учебника, адаптированного к требованиям профессиональной подготовки специалистов и предназначено для студентов специальностей 230700 «Сервис», 280900 «Конструирование швейных изделий», 060800 «Экономика и управление на предприятиях», 230500 «Социально-культурный сервис и туризм», 230600 «Домоведение», 351400 «Прикладная информатика» дневной и заочной форм обучения.

Вучебном пособии раскрыты основные разделы экологии: «Экология – наука XXI века», «Учение о биосфере», «Антропогенные воздействия на окружающую природную среду», «Урбанизация и экология городской среды», «Экологическое право и экологический аудит. Инновации в решении экологических проблем», «Нормативные основы охраны природы», «Основы экономики природопользования», «Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды», «Экозащитная техника и технологии».

Каждый раздел заканчивается выводами и перечнем рекомендуемой литературы.

Пособие включает предисловие, введение, основную часть, заключение, иллюстративный материал и таблицы. Для оптимизации работы пособие содержит список сокращений, алфавитно-именной, алфавитно-предметный указатели, библиографический список, носящий рекомендательный характер.

Вприложении представлены тесты, охватывающие материал всего курса, которые мы рекомендуем использовать как для самоконтроля.

Учебный курс изложен в соответствии с современными представлениями

вобласти экологии, основывается на действующих законах и законодательных актах РФ, на материалах международных форумов и конвенций.

Авторы: главы 1, 5, 6, 8, 9 – зав. каф. ЕНИД ОГИС, доцент, канд. пед. наук Евгения Юрьевна Тюменцева, главы 2, 3, 4, 7 – доцент, канд. хим. наук Валентина Леонидовна Штабнова, остальные разделы выполнены авторами совместно.

Авторы

9

ВВЕДЕНИЕ

Экология приобретает черты всеобъемлющего и очень актуального мировоззрения, превращается в учение о путях выживания человечества. Все большему числу людей становится понятным, что, во-первых, человек

– как существо биологическое, не царь природы, а ее часть, во-вторых, ресурсы природы конечны и исчерпаемы. Изменить отношение к природе, ко всему живому – вот задачи, которые выходят сегодня на передний план.

Экология является одной из фундаментальных дисциплин, формирующая современное научное мировоззрение, позволяющая адаптироваться к происходящим изменениям в окружающей среде.

До середины ХХ века экология рассматривалась как часть биологии, изучающая взаимоотношения между живыми объектами, и представляла интерес лишь для немногих специалистов-экологов. В настоящее время экология превратилась в глобальную науку, затрагивающую широкие аспекты взаимоотношения всего живого, в том числе и человека, с окружающей средой. Научно-технический прогресс и развитие производительных сил сыграли большую роль в становлении проблем экологии. В решение экологических проблем вовлекается все большее количество людей, что связано с урбанизацией, ростом мегаполисов, их отчуждением от живой природы, друг от друга, что приводит, в свою очередь, к необходимости общения с природой, желанию ее сохранить.

Среди многочисленных видов и форм взаимодействия человека со средой выделяются два аспекта. Первый аспект – это влияние среды на человека, которое может изменить протекание его физиологических и психологических функций и процессов, второй – влияние человека на среду и отражение этого влияния, его причин и результатов в сознании человека. Эти два аспекта формируют в экологическом сознании представление о месте человека и его роли в данной экологической системе.

Глубокое освоение каждым человеком экологических знаний будет способствовать бережному отношению к природе, сохранению ее, и меньшему количеству ответных ударов с ее стороны по человечеству за бездумное отношение к ней.

Цели учебного курса: обеспечить подготовку студента, обладающего пониманием важности сохранения качества окружающей природной среды для сегодняшних и будущих поколений, знанием основных естественных законов развития природы и вопросов взаимодействия человека с природной средой, сознанием неразрывности проблем науки и техники с сохранением и воспроизводством окружающей природной среды, рациональным природопользованием, а также формирование системы знаний по обоснованию и реализации комплексных ресурсосберегающих и природоохранных решений во всех сферах материального производства и жизнедеятельности человека.

10

1 ЭКОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА

Два мира есть у человека: Один − который нас творил, Другой, который мы от века Творим по мере наших сил.

Н. Заболоцкий

1.1 Предмет и задачи курса экологии. История развития экологических идей

Предметом исследования экологии является взаимодействие живых организмов с окружающей средой. Термин «экология» происходит от греческого слова «oikos» – «дом», «logos» – «учение» и дословно означает учение о доме, об условиях обитания населяющих этот дом.

В настоящее время существует большое количество определений экологии. Приведем несколько из них.

Экология – это наука об отношениях отдельных организмов или групп между собой и с окружающей средой, или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания [11, с. 6].

Экология – дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня (Реймерс, 1990 г.) [12, с. 7].

Экология – междисциплинарная область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи (Ю. Одум) [13, с. 20].

Последнее определение имеет наиболее емкое значение, и его можно принять за основу.

Экология как наука сформировалась в середине прошлого столетия. Термин "экология" ввел немецкий зоолог Э. Геккель в 1866 году. Общие законы этой науки в разной мере справедливы для всего живого – от амебы до человека, но лишь для человека важнейшее значение приобретает социальный фактор, связанный со всевозрастающим влиянием социума на окружающую среду.

Хотя формально наука “Экология” молодая, но человечество занимается ею издавна. Первые экологические мотивы прослеживаются в древнейших памятниках письменности. Это проявляется и в обожествлении многих природных объектов – лесов, огня, вод и т. п., и в

11

выделении видов животных – покровителей племени, и в системе табуирования.

Для древних цивилизаций Египта, Китая, Индии было свойственно преклонение перед природой. Вырабатывались нормы природопользования, создавались заповедные участки.

Экологические мотивы получили дальнейшее развитие в античную эпоху. Сведения о влиянии условий окружающей среды на здоровье человека содержатся в трактате Гиппократа “О воздухе, воде и местности” (около 390 г. до н. э.). Эпикур из Самоса (342–271 годах до н. э.) фактически ввел представление о невозобновимых ресурсах. Гиппократ из Косса (460–377 гг. до н. э.) заложил основы современной экологии человека. Платон Афинский (428–348 гг. до н. э.) описывал разнообразные последствия деятельности человека.

Теофраст из Эреса (372–287 гг. до н. э.) фактически создал базу для экологии растений: «Одни растения, например, больше любят болото, другие – озера, третьи – реки, а есть и такие, которые растут во всех этих местах».

ВЕвропе в Средние века прослеживается сосуществование экофильных и экофобных мотивов. Природа в эту эпоху часто рассматривается в качестве источника темных сил, чародейства.

Вэпоху Возрождения Николай Кузанский (1401–1464 гг.) высказывает мысли, позже получившие развитие в представлении о биосфере. Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) обсуждал идею круговорота вещества.

Мишель Монтень (1533–1592 гг.) пишет о «равенстве» между человеком и природой.

Позже экология развивалась на основе результатов исследова-

ний, полученных ботаниками и зоологами (Ж. Л. Бюффон, Ж. Б. Ламарк, А. Гумбольдт, Ч. Дарвин). На формирование ее в первую очередь оказали влияние работы, в которых изучался образ жизни организмов, а также зависимость их распространения и развития от различных факторов среды. С XVII века утверждается идея безусловного господства человека над природой.

Существенный вклад в развитие экологии как самостоятельной науки оказал научный труд Ч. Дарвина “Происхождение видов и пути естественного отбора” (1859 г.), в котором изложены результаты исследований механизмов борьбы за существование на Земле различных видов и особей, как основного фактора эволюции органического мира.

12

В1866 г. Чарльз Лайель высказывает идею о системных взаимодействиях в природе. В 1875 г. Эдуард Зюсс вводит представление о биосфере.

Большая часть экологических исследований до конца XIX века велась ботаниками и зоологами раздельно. Так, например, выходит книга русских экологов П. Н. Крылова и С. И. Коржинского “Экология растений”, в которой приводится классификация растений, и даются понятия о растительных сообществах. Зоологами поднимаются проблемы, касающиеся изучения организации сообществ и структур, исследуются закономерности численных соотношений организмов разных трофических уровней.

Вначале XX в. была поставлена комплексная задача по исследованию взаимодействия между собой растений, животных и окружающей среды. На первом этапе были достигнуты успехи в изучении жизни в водоемах, которые было легче представить как целостную систему.

Количественное изучение круговорота веществ на суше начались позднее (в 30–50 гг. XX века). Основными предпосылками для его развития стали успехи, достигнутые в почвоведении российским ученым В. В. Докучаевым. Он развил представление о почве, как об особом естественно-историческом теле, образованном взаимодействием живых и неживых компонентов системы.

В30-е годы разворачиваются работы по изучению популяций, вводится понятие “биотический потенциал”, характеризующий скорость роста (размножения и выживаемости) популяции. Большое значение для развития экологии имело формулирование понятий “экосистемы” и “биогеоценоза”. Введение этих понятий способствовало сближению разных разделов экологии и привело к постановке таких проблем, как изучение круговорота веществ и потока энергии в экосистеме. Развитие представлений о трофических (пищевых) уровнях позволило количественно охарактеризовать процесс превращения вещества и энергии при переходе с одного уровня жизни на другой.

В60–70-х годах наблюдается бурный рост экологических исследований во всем мире, причиной которого стали с одной стороны высокая степень зрелости Экологии как самостоятельной науки, а с другой – необычайно возросшей в ходе научно-технического прогресса степенью воздействия на окружающую природную среду и возникшей необходимостью охраны окружающей среды.