- •1. Цель курса.
- •2. История экологии.
- •3. Современные экологические проблемы, роль экологии в их решении.
- •4. Структура экологии.
- •5. Значение экологии.
- •1. Международная биологическая программа (1964-1974) (мбп).
- •2. Программа «Человек и биосфера» (маб).
- •1. Основные определения.
- •2. «Закон» минимума Либиха.
- •3. «Закон» толерантности Шелфорда.
- •4. Обобщенная концепция лимитирующих факторов.
- •1. Диапазон активности организмов в зависимости от температурных условий.
- •2. Периодичность температурного фактора.
- •3. Зональность распределения организмов.
- •1. Солнечный свет и его составляющие.
- •2. Световой режим в различных географических зонах.
- •3. Экологические характеристики света.
- •1. Общая характеристика гидросферы.
- •2.Потеря воды и пополнение её запасов организмами.
- •3. Классификация организмов в зависимости от их потребности в воде.
- •1. Состав воздуха и его значение в жизни организмов.
- •2. Радиоактивность и ионизация в атмосфере.
- •3. Почвенный покров Земли.
- •4. Физические свойства почвы и их экологическое значение.
- •1. Термодинамические законы в экосистеме.
- •2. Энергетические характеристики среды.
- •3. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни.
- •4. Трофическая структура и экологические пирамиды.
- •5. Продуктивность экосистемы.
- •6. Измерение первичной продуктивности.
- •7. Продуктивность экосистемы.
- •1. Понятия местообитания и экологической ниши.
- •2. Экологические эквиваленты.
- •3. Смещение признаков: симпатрия и аллопатрия.
- •1. Естественный отбор: аллопатрическое и симпатрическое видообразование.
- •2. Искусственный отбор. Одомашнивание.
- •1. Определения.
- •2. Внутрипопуляционные процессы.
- •4. Возрастная структура популяций.
- •3. Типы роста популяций.
- •4. Пространственная структура популяций.
- •5. Этологическая структура популяций.
- •1. Разнообразие биологических сообществ.
- •2. Структурные системы классификации.
- •1. Экологические принципы жизни сообщества.
- •2. Открытые и замкнутые сообщества.
- •3. Сукцессии.
- •4. Консортивные связи в биоценозе.
- •5. Модель экологической сукцессии. Тенденции, которых следует ожидать в развитии экосистем.
- •1. Научная деятельность в.И. Вернадского, приведшая к возникновению теории о биосфере.
- •2. Характеристика биосферы по Вернадскому.
- •3. Геологический круговорот веществ. Единство малого и большого круговоротов веществ.
- •1. Понятие о техносфере и антропогенном обмене веществ.
- •2. Понятие «ноосфера».
- •1. Понятие о биогеохимических круговоротах.
- •2. Блочная модель круговорота биогенных элементов.
- •1. Круговорот углерода.
- •2. Круговорот воды.
- •3. Круговорот кислорода.
- •4. Круговорот азота.
- •5. Круговорот фосфора.
- •Глава 1. Экология мегаполиса
- •1.1. Статистика городского населения на 2000 г.
- •1.2. Вступительное слово о проблемах города.
- •1.3. История возникновения города.
- •1.4. Отличия города от деревни.
- •1.6. Стадии урбанизации.
- •1.7. Рост конурбаций или мегаполисов.
- •1.8. Возникновение пригородов.
- •1. 9. Кризис городов.
- •Глава 2. Антропогенное воздействие на биосферу
- •2.1. Основные экологические проблемы современности и пути их решения.
- •2.2.Экологические принципы рационального природопользования.
- •2.5. Экозащитная техника и технологии.
- •2.6. Экологическое управление.
- •2.7.Профессиональная ответственность.
1. Понятие о техносфере и антропогенном обмене веществ.
В процессе производственной деятельности человек активно вмешивается в окружающую его природу. Сфера технического преобразования природы носит название техносферы. Подобно тому, как в биосфере существует биологический обмен веществ, в техносфере существует антропогенный обмен веществ – процесс обеспечения развития общества за счёт веществ и энергии окружающей среды, играющий всё большую роль по мере развития человеческого общества.
Антропогенный обмен представляет собой часть круговорота веществ на нашей планете, причём доля его стремительно возрастает и к настоящему времени стала основой в районах промышленных центров. Антропогенный обмен имеет ряд существенных отличий от биологического обмена веществ.
Основные причины следующие.
1. Любой технологический процесс начинается вводом исходных веществ (сырья) и завершается в конечном итоге выводом разнообразных готовых изделий и отходов. Иными словами, система антропогенного обмена в целом включает ввод природных ресурсов, их переработку, использование и вывод в окружающую среду отработанных веществ. Процесс этот носит линейный, незамкнутый и, следовательно, конечный характер, поскольку возвращение отходов и отработанных изделий в качестве исходного сырья всё ещё скорее исключение, чем правило.
В биосфере же любые отходы жизнедеятельности одних организмов являются пищей другим организмам. Поэтому суммарный процесс движения веществ в биосфере носит замкнутый, цикличный характер (теоретически бесконечный).
Эти принципиальные различия порождают и не могут не породить существенные противоречия в сосуществовании техносферы и биосферы на планете Земля.
Одним из проявлений этого противоречия является нарушение природного круговорота кислорода и углерода. В последнее время происходит интенсивное пополнение углекислым газом атмосферы за счёт:
1) сжигания ископаемого топлива;
2) развития химической и металлургической промышленности;
3) сокращения биомассы лесов;
4) интенсивного развития транспорта.
Сейчас антропогенное поступление СО2 в атмосферу в 100-200 раз превышает его естественную производительность в процессе дыхания растений и животных.
Большинство данных свидетельствует, что за последнее 100 лет общая концентрация углекислоты в атмосфере выросла на 10-15%. Этот прирост не может не вызвать глобальных климатических явлений на планете. Дело в том, что СО2 обладает способностью вызывать «парниковый эффект», основаны на том, что углекислый газ беспрепятственно пропуская солнечные лучи, является в то же время непроницаемым для теплового излучения нашей планеты. Действие СО2 весьма схоже с тем, как сквозь оконные стёкла автомобиля солнечные лучи проникают в салон и нагревают сиденья и прочие предметы. Однако, пропуская солнечные лучи, стекло не выпускает тепло, отчего внутри автомобиля становится всё более жарко.
По расчётам учёных увеличение температуры Земли всего на 2оС может привести к катастрофическим последствиям; одно из них – затопление части материков растаявшими ледниками Арктики и Антарктиды.
С другой стороны тревожными выглядят долгосрочные прогнозы возможного снижения концентрации О2 и О3 в атмосфере. Антропогенный расход кислорода на сжигание топлива, окисление различных соединений и т.д. составляет сейчас 10-16% от того количества кислорода, которое продуцируют растения всей планеты в процессе фотосинтеза.
2. Второе отличие – различие между темпами введения новых химических соединений и химических элементов в антропогенный обмен веществ и биологический обмен веществ.
По данным статистики в результате деятельности человека в окружающую среду введено около 4 млн. посторонних химических веществ, которые в биосфере не встречаются, т.е. эти вещества являются чужеродными для биосферы. Ежегодно это количество увеличивается на 6 тыс. новых химических соединений. Таким образом, видно, что темпы прироста новых химических соединений в техносфере велики.
В биосфере же, наоборот, введение нового химического соединения в биологический круговорот веществ происходит очень медленно, т.е. биосфера очень медленно приспосабливается к введению в круговорот чужеродных химических веществ, во много раз медленнее, чем способна их вырабатывать техносфера.
Чужеродные вещества, выбрасываемые техносферой в окружающую среду, практически не усваиваются организмами и поэтому накапливаются, постепенно превращая окружающую среду в гигантскую свалку. Следует также помнить, что любое чужеродное вещество, не входящее в биологический круговорот веществ, отрицательно влияет на жизнедеятельность живых организмов.
С другой стороны известно, что химический состав живого вещества близок к химическому составу литосферы, но всё же биосфера содержит одних элементов меньше, а других больше, чем литосфера. В состав живых организмов входит всего лишь 40 химических элементов, которые в таблице Д.И. Менделеева занимают верхние 4-е ряда, т.е. эти элементы являются лёгкими. Из тяжёлых химических элементов в состав живых организмов входит лишь железо. Концентрация других тяжёлых элементов в живом веществе в тысячи и миллионы раз меньше, чем в литосфере.
Но, как раз, именно тяжёлые элементы вошли в кровь и плоть человеческой цивилизации. Человечество извлекает из земных недр многие миллионы тонн меди, олова, кобальта, свинца, хрома и других элементов и использует их для технологических и прочих нужд. Трагедия в том, что спустя определённое время, исчисляемое годами, большая часть этих «элементов прогресса» возвращается в окружающую среду в виде твёрдых, жидких и газообразных отходов. Эти отходы вливаются в общий круговорот веществ в природе и, в конце концов, внедряются в живое вещество биосферы.
Таким образом, в настоящее время складывается такая ситуация, которую ещё Энгельс проницательно предсказал в своей «Диалектике природы». Он предупреждал: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых».