Введение. Предмет и история экологии.

Тема1: Введение. Предмет и история экологии.

План

1.        Предмет экологии как науки. Содержание и задачи экологии.

2.        Краткий очерк развития экологии.

3.        Структура современной экологии.

4.        Законы экологии Б. Коммонера

I.                   Предмет экологии как науки. Содержание и задачи экологии.

 Экология (гр. oikos- дом, жилище; logos-учение) - это наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой; о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Название экологии образовано сочетанием двух греческих слов: «ойкос», что означает «дом, жилище», и «логос» - наука, изучение. Название это ввел известный немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1866 г. Образно го­воря, экология - это наука о том, как жить в собственном доме. Для одних видов дом - это крошечный участок среды, как, например, ча­шечка цветка для живущего в ней насекомого, а для других - широкое пространство материков или океанов. Дом современного человечества - вся планета Земля, теперь уже вместе с прилегающим космическим про­странством.

Экология в отличие от других биологических наук изучает уровень организации живого, начиная с организменного и выше, а именно: организменный, популяционно- видовой, биоценотический, экосистемный, биосферный. Таким образом, предметом исследования экологии являются надорганизменные системы, а именно популяции, биоценозы, экосистемы и биосфера в целом.

Все термины в экологии имеют точное определение, которое представлено ниже.

Организм – целостная одноклеточная или многоклеточная система, замкнутая по структуре, открытая по обменам веществом и энергией; способная к самостоятельному существованию.

Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство. Например: тополь белый, сосна обыкновенная, шиповник майский, подорожник большой, береза Радде, морж атлантический, осетр русский, гадюка кавказская, аист черный, лягушка озерная, суслик малый, еж ушастый, пингвин обыкновенный и т.д.

Популяция (лат. Populus – наро; В. Иогансен, 1903г.) – основная форма существования вида в природе, совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания. Например: популяция тополя белого, популяция суслика малого и т.д.

Генофонд (популяции) – совокупность генов популяции, группы популяций или вида.

 Биоценоз – (гр. bios – жизнь, koinos – общий, К.Мебиус, 1877г.) – комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов микроорганизмов, растений, грибов и животных, населяющих однородный участок суши или водоема (биотоп). В природе биоценозы бывают разного масштаба. Это, например, биоценоз разрушающегося пня, луга, пруда, болота, леса. Существуют искусственные биоценозы - аквариум, террариум, теплица, оранжерея.

Экосистема – комплекс живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. Термин ввел Э. Тэнсли в 1935 г. Пример экосистем: пруд, море, болото, пустыня, тайга, тундра, саванна,

Биосфера – (гр. bios- жизнь, sphaira- шар - область существования и функционирования ныне живущих организмов, охватывающая часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Это самая крупная экосистема Земли, область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Термин ввёл Эдуард Зюсс (1875г.).

Таким образом, исходя из предмета исследования экологии, основным содержанием современной экологии является исследование взаимоотношений организмов со средой на надорганизменном уровне (популяционно–видовом, биоценотическом, экосистемном и биосферном), изучение их продуктивности и энергетики.

Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, а именно:

1.        изучение динамики популяций во времени и пространстве, развитие сообществ, особенностей функционирования экосистем и биосферы в целом;

2.        познание основных законов, позволяющих существовать и выживать виду в условиях изменения (условий) среды обитания;

3.        выявление закономерностей, позволяющих жизни сохранять устойчивость при колебаниях и нарушениях внешней среды.

Основная теоретическая и практическая задача экологии состоит в том, чтобы познать основы устойчивости жизни на всех уровнях её организации.

Экология является, по сути, научной основой грамотных взаимоотношений общества и природы, рационального использования природных ресурсов, и тем самым – поддержания устойчивого развития человечества в целом.

«Устойчивое развитие» рассматривается как такое, при котором человечество способно удовлетворять свои потреб­ности, не подвергая риску способность будущих поколений также удовлетворять свои потребности.

В основе концепции лежит осознание того факта, что окружаю­щую среду и социально-экономическое развитие нельзя рассмат­ривать как изолированные области. Исходя из этого, только в мире со здоровой социально-экономической средой может быть и здоро­вая окружающая среда. В программе действий, принятой Всемир­ной встречей в Рио-де-Жанейро (1992), отмечается, «... что в мире, где так много нужды и где окружающая среда ухудшается, невоз­можны здоровое общество и экономика». Это, однако, не означает, что экономическое развитие должно остановиться, оно должно пойти «... по иному пути, перестав столь активно разрушать окружаю­щую среду».

2. Краткий очерк развития экологии. Корни экологии как научной дисциплины уходят в глубокую древность. Уже наскальные изображения первобытных эпох свидетельствуют о том, что древний человек, занимавшийся охотой и собирательством, накапливал сведения о зверях и птицах, на которых он охотился, об их повадках и облике, о пригодности и непригодности собираемых им плодов.

Огромное количество экологических сведений заключено в древних египетских, индусских, китайских, тибетских, европейских письменных источниках. В индийских эпических поэмах «Махабхарата» и «Рамаяна» имеется большое количество сведений о внешнем облике и образе жизни различных животных, описано около 50 видов животных (VI вв. до н. э.); имеются сведения о времени посева и способах возделывания культурных растений.

Наибольший прогресс в развитии экологических знаний приходится на эпоху античности (VIII в. до н. э.-V в.н. э.) и связан с именами Эмпедокла, Аристотеля, Теофраста Эрезийского, Гиппократа, Плиния Старшего.

Аристотель - описал свыше 500 видов животных, создал первую из известных классификаций животных, выделив в них 2 типа – кровяные и бескровные.

Теофраст Эрезийский, ученик Аристотеля, заложил основы геоботаники, написал книгу «Исследования о растениях», где описал свыше 500 видов растений, и привёл сведения о своеобразии растений в разных условиях, зависимости их формы и особенностей роста от почвы и климата.

Плиний Старший - римский натуралист, автор 37-томного исследования «Естественная история», в котором обобщены данные по географии, зоологии, ботанике, астрономии, описана практика использования животных в различных отраслях хозяйства.

В середине века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством богословия (догматического христианства).

В эпоху Возрождения интерес к изучению природы возобновляется (XV-XVIвв.). Основным содержанием биологической науки становится изучение разнообразия форм животных и растений, особенностей их внешнего и внутреннего строения.

Леонардо да Винчи – изучал влияние света, воздуха, воды, минеральных частиц почвы на строение и функционирование растений.

Жорж Бюффон - французский натуралист создаёт 36-томную «Естественную историю», в которой высказывает мысль о единстве растительного и животного мира и связи их со средой обитания.

Карл Линней – шведский естествоиспытатель, создал систему классификации растительного и животного мира, ввел бинарную номенклатуру.

Большой вклад в развитие экологических представлений внесли русские естествоиспытатели: П. С. Паллас, С. П. Крашенинников, И. И. Лепёхин. В их трудах описывается животный и растительный мир Сибири, Дальнего Востока, Урала, Казахстана, делаются широкие обобщения с экологической точки зрения.

М. В. Ломоносов – (1763г.) также высказывает идею о влиянии среды на организмы.

Крупным событием XVIII в. стало появление эволюционной концепции французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка, согласно которой главной причиной развития организмов от низших форм к высшим, является присущее живой природе стремление к совершенствованию организации, а также влияние на них различных условий среды обитания.

В 1859г. выходит в свет книга англ. естествоиспытателя Чарльза Дарвина « Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Ч. Дарвин показал, что «борьба за существование» в природе, под которой он понимал все формы противоречивых связей вида со средой, приводит к естественному отбору, т.е. является движущим фактором эволюции.В 1866г. Эрнст Геккель впервые употребил термин «экология» и дал определение сущности новой науки.

В течении 2-й половины XIXв. сложилось несколько крупных направлений экологических исследований, своеобразие каждого из которых определялось наличием у него специфического объекта изучения – экология растений, экология животных, экология человека и геоэкология.

Большой вклад в развитие отечественной экологии внесли: Гиляров, Формозов, Наумов, Калабухов, Сукачёв, Алёхин, Беклемишев, Северцев, Григорьев, Сочава..

Из зарубежных экологов следует отметить: Элтона, Шелфорда, Хатчинсона, Мак-Артура, Мак-Дугола, Ф. Клементса, В. Тишлера, Ю. Одума.

3. Структура современной экологии. На сегодняшний день существуют более 100 экологических дисциплин. Очень спорным является вопрос о структурной организации экологических знаний. В настоящее время выделяют несколько разделов экологии, каждый из которых имеет свои подразделения и связи с другими частями экологии и смежными науками.

1.        Общая экология – посвящена объединению разнообразных экологических знаний на едином научном фундаменте.

2.        Экосферология – глобальная экология, наука о функционировании биосферы как экосистемы.

3.        Геоэкология – наука, изучающая необратимые процессы и явления в природной среде и биосфере, возникающие в результате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдалённые последствия этих воздействий.

4.        Экология человека – комплексная наука, изучающая взаимоотношения человека как биосоциального существа с постоянно усложняющейся динамичной средой обитания (Агаджанян, 1988г.). В один блок с экологией человека часто объединяют социальную экологию. Социальная экология – междисциплинарная область знаний, изучающая различные аспекты взаимодействия общества и природы.

6.        Прикладная экология – большой комплекс дисциплин, связанных с разными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Она включает в себя следующие разделы:

-            инженерная экология – изучает и разрабатывает инженерные нормы и средства, отвечающие экологическим требованиям производства в строительстве, энергетике, транспорте.

-            сельскохозяйственная экология – изучает биологические основы земледелия (агроэкология) и животноводства (экология сельскохозяйственных животных).

-            биоресурсная и промысловая экология – изучает условия, при которых эксплуатация биологических ресурсов природных экосистем не приводит к их истощению и нарушению, утрате видов, уменьшению биоразнообразия.

-            медицинская экология – область изучения экологических условий возникновения, распространения и развития болезней человека, в том числе хронических заболеваний, обусловленных природными факторами и неблагоприятными техногенными воздействиями среды.

4. Законы экологии Б.Коммонера. Экология как наука имеет 4 основополагающих закона, сформулированных в 1966 году американским экологом Барри Коммонером.

1.Все связано со всем.

2. Все должно куда-то деваться

3. Ничто не дается даром

4. Природа знает лучше

·       Все связано со всем. Этот закон отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в природе. Он призван предостеречь человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.

Воздействие на отдельный компонент экосистемы, может привести к неблаго­приятным последствиям в масштабах всей экосистемы. Влияние на любую природную систему на Земле вызывает целый ряд эффектов, развитие которых трудно предвидеть.

В Японии сброс отходов промышленности в р. Агано и залив Минамота привел к концентрированию метилртути в рыбах, крабах, устрицах. Потребление их в пищу вызвало опасную болезнь «Минамата». Промышленные отходы, содержащие кадмий, привели в Японии к гибели сотен людей в районе Тояма. Это новая техногенная болезнь называется «итай-итай».

По Б. Коммонеру: «глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возвращено. Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен».

·       Все должно куда-то деваться.

Бытовые и производственные отходы, попа­дая в окружающую среду, не исчезают бесследно, а накапливаются, образуя масштабные свалки. Подсчитано, что на каждого человека приходится по 20 т техногенных отходов в год.

Всё, что производит промышленность, и используют люди, делится на три части:

1. Продукты долговременного пользования. Например, здания, дороги, мосты, линии связи и электропередач, холодильники, телевизоры, велосипеды, даже детские коляски.

2.      Всё, что используется от года до десяти лет, например, одежда, обувь, предметы домашнего обихода, а также станки и оборудование на заводах.

3.      Короткоживущие продукты, которыми пользуются в пределах одного года. Это,начиная от пищи и заканчивая электрическими лампочками.

Иначе говоря, всё, что называют продуктами, - это фактически, те же отходы, но только не сегодняшнего, а завтрашнего дня. Отходы бывают твёрдые, газообразные и жидкие. Больше всего влияют на здоровье человека газообразные отходы, которые отравляют воз­дух и воду.

Сейчас в промышленной экологии разработано правило так называемого жизнен­ного цикла вещей: давая согласие на выпуск какого-то продукта, общество должно ясно представлять, что будет с ним в дальнейшем, где закончится его существование и что придётся делать с его «останками». Ответ всегда один и тот же: надо наладить производ­ство таким образом, чтобы отходы и «останки» одного промышленного производства стали сырьём для другого.

·      Ничто не дается даром. Технические возможности человека изменять природную среду стремительно возрастали, достигнув своей, высшей точки в эпоху научно – технической революции. Ныне он способен осуществить такие проекты преобразования природной среды, о которых ещё недавно не смел и мечтать.

С другой стороны, современный экологический кризис является обратной стороной НТР, подтверждает тот факт, что именно те достижения научно-технического прогресса, которые послужили отправной точкой объявления о наступлении НТР, привели к самым мощным экологическим катастрофам на нашей планете. В 1945 году была создана атомная бомба, свидетельствуя о новых невиданных возможностях человека. В 1945 году была построена первая в мире атомная электростанция в Обнинске, и на «мирный атом» возлагалось много надежд. А в 1986 году произошла самая крупная в истории Земли техногенная катастрофа на Чернобыльской АЭС как след-ствие попытки «приручить» атом и заставить его работать на себя. В результате этой аварии выделилось больше радиоактивных материалов, чем при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки. «Мирный атом» оказался более страшным, чем военный. Человечество столкнулось с такими техногенными катастрофами, которые подтверждают что за каждую из побед над природой человечеству приходится платить.

· Природа знает лучше. Когда мы пытаемся «улучшить» природу, мы нарушаем ход естественных процессов. В большинстве случаев последствия преобразований делают среду обитания еще менее бла­гоприятной для жизни. Лес, поле, степь - всё это сложные системы, живущие по своим собственным законам, и отменить, их человеку не дано. Природные экологические системы (экосистемы) - это множество связей между разными видами жизни. Это можно сравнить с сетью или с гамаком. Если в сети разорвать одну ниточку, то связи не нарушатся. Поэтому здоровые леса и луга почти никогда значи­тельно не страдают от морозов и засух, вредителей и болезней. Природные системы ус­тойчивы. Надо находить способы хозяйствования и производства энергии, не нарушающие природные связи. К примеру, сейчас «ветряки» в Голландии и других странах выра­батывают электрическую энергию, не загрязняя природу.

Например, строительство ГЭС на Волге, Днепре, Дону уменьшило проточность воды в реках, возникли застойные зоны, куда сносятся фосфор, нитраты, калий с удобряемых полей. В итоге вода «цветет», бурно развиваются сине-зеленые водоросли, в воде исчезает кислород, гибнет рыба, вода обогащается продуктами гниения и становится непригодной для питья. Борьба с сине-зелеными водорослями осложнена их исключительной устойчивостью.

Крупнейшей катастрофой регионального масштаба является высыхание Аральского моря. Ещё несколько десятилетий назад газеты прославляли строителей Каракумского канала, благодаря которому вода пришла в бесплодную пустыню, превратив её в цветущий сад. Но прошло немного времени, и выяснилось, что победные реляции о «покорении» природы оказались опрометчивыми. Полезный эффект от орошения был далек от расчетного, почвы на громадной территории оказались засоленными, вода в многочисленных каналах стала высыхать, и вслед за этим приблизилась катастрофа, которая, в отличие от чернобыльской, не случилась мгновенно в результате аварии, а понемногу подбиралась годами с тем, чтобы предстать во всем своем ужасающем виде.

В настоящее время площадь Арала уменьшилась наполовину, соленость возросла в 3 раза, что фактически погубило в нем всю рыбу, а ветры принесли токсичные соли с его дна на плодородные земли, отдаленные на тысячи километров. «В питьевую воду попало такое количество химических сбросов, что матери в районе Аральского моря не могут кормить грудью своих детей, не подвергая их риску отравления». Спасти Арал уже не удастся, и этот отрицательный опыт преобразования лика Земли подтверждает закон Коммонера о том, что «природа знает лучше».

Тема 8. Биосфера. Экология как научная основа природопользования

План

1.                  Учение В. И. Вернадского о биосфере.

2.                  Круговорот важнейших биогенных элементов.

1. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Все экосистемы Земли являются только подразделениями, составными частями единой гигантской экосистемы, охватывающей всю поверхность планеты. Эту глобальную экосистему называют биосферой.

Итак, биосфера – это область распространения живых организмов, наиболее крупная экосистема планеты, охватывающая верхнюю часть земной коры

(литосферы), нижнюю часть воздушной оболочки Земли (атмосферы) и всю водную оболочку земного шара (гидросферу).

Учение о биосфере создано русским геохимиком В. И. Вернадским. Он впервые оценил масштабы влияния жизни на физическую природу.

Биосфера, по В. И. Вернадскому, - это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.

В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном - тонким слоем газа озона на высоте 16-20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком до дна самых глубоких впадин в 10-11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде оса­дочных пород прослеживаются еще глубже.

Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты. Всю массу организмов всех видов В. И. Вернадский назвал живым веществом Земли.

В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом, меняется химизм биосферы.

В. И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ - нефти, торфа и др.

За счет фотосинтеза накоплен кислород атмосферы. На ранней Земле в атмосфере преобладали другие газы: водород, метан, аммиак, углекислый газ. За счет кислорода возник озоновый экран. Молекулы этого газа состоят из трех атомов кислорода и образуются при действии на молекулярный кислород ультрафиолетовых лучей. Таким образом, жизнь сама создала защитный слой в атмосфере, задерживающий большинство этих лучей.

Большая часть углекислого газа современной атмосферы выделяется в процессах дыхания бесчисленных живых существ или сжигания органического топлива. Атмосферный азот тоже следствие деятельности жизни, он образуется в результате активности ряда почвенных бактерий.

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и на­капливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде. Например, многие морские виды концентрируют в своих скелетах кальций, кремний или фосфор и, отмирая, создают на дне водоемов большие толщи осадочных пород: залежи известня­ков, мела, кремнистых сланцев, фосфоритов. Такие породы называются органогенными, так как они обязаны своим происхождением живым организмам.

Жизнью создан на поверхности суши почвенный слой. В почве так тесно связаны между собой минеральные компоненты, разлагающиеся органические вещества и многочисленные микро - и макроорганизмы, что В. И. Вернадский отнес ее к особым, биокосным телам природы. Такой же биокосный состав имеют и воды Мирового океана, насыщенные продуктами обмена веществ и населенные бесчисленными обитателями.

Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они - главные разрушители мертвого органического вещества.

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

2. Круговорот важнейших биогенных элементов. Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов, которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основ­ные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов - атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором - горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

Круговорот углерода. Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т. п.). Продолжитель­ность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.

Круговорот азота. Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую расте­ниями форму. Другой источник - свободный азот атмосферы - растениям непосредственно недоступен. Но его связывают, т.е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.

Круговорот фосфора и серы. Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов - редуцентов снова возвращает их в почву. Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда - в моря и океаны и используется водоросля­ми. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

Цикл кислорода. Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды - около 2 млн лет. Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.

Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло.

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни.

Тема 9. Человек как биосоциальный вид

План

1.                  Человек как биосоциальный вид

2.                  Экологические отличия человечества.

3.                  Особенности пищевых связей человека.

4.                  Особенности информационных связей человечества.

1. Человек как биосоциальный вид.

Человек, как и любой другой биологический вид формировался в процессе эволюции и является результатом взаимосвязанного действия ее действующих сил. Он вышел из природы и остается ее частью. Организм человека развивается по общим для всех живых существ законам.

В биологическом смысле человек – представитель вида Homo sapiens, семейство Гоминид, отряд Приматы, класс Млекопитающие, подтип Позвоночные, тип Хордовые, подцарство Многоклеточные, царство Животные – высшая ступень развития жизни органической жизни на Земле.

Ученые полагают, что в современном физическом облике, получившем в исторической антропологии название «кроманьонец», человек появился около 50 тысяч лет назад, обособившись от предшествовавшего ему «неандертальца», который уже умел пользоваться огнем. Ранние гоминиды (австралопитеки и др.), употреблявшие каменные орудия труда, появились несколько миллионов лет назад. От человекообразных обезьян и ранних гоминид он отличался развитым мышлением, способным к абстракциям, развитой речью и эквивалентной ей знаковой системой коммуникации, способностью делать разнообразные орудия труда. В отличие от животных человек сохраняет свои основные видовые морфофункциональные характеристики независимо от природных условий. Человека биологического изучают многие дисциплины, в том числе анатомия, физиология, генетика, морфофункциональная антропология, биология человека.

Другие дисциплины (история, социология, экономика, этнография, демография) изучают человека социального как участника общественно-исторического развития, творца материальной и духовной культуры на Земле. В социальном смысле человек - существо, возникшее в коллективе и в нем воспроизводящееся и развивающееся. Исторически сложившиеся нормы права, морали, быта, языка, эстетические вкусы, способ мышления формируют поведение и разум человека, делают из него представителя определенного образа жизни, культуры и психологии. Человек - единица различных групп и общностей, в том числе этносов, государств, где он выступает как индивид. Признанные в между­народных организациях и в законодательстве государств «права человека» есть, прежде всего, права личности.

Человек - высшая ступень развития живых организмов на Земле. Он, по И. Т. Фролову: «человек - биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них благодаря способности производить орудия труда, обладающее членораздельной речью и сознанием, нравственными качествами».

Жизнедеятельность человека обусловлена как биологическими процессами в его организме, его анатомией и физиологией, так и навыками, полученными при общении с другими людьми (обучение, совместный труд, отношения в семье), т.е. в процессе со­циализации. Важную роль в его биосоциальной эволюции имеет тот факт, что человек в ходе индивидуального развития опирает­ся на свои генетические особенности, на присущие ему способности к усвоению языков и т.д.

2. Экологические отличия человечества.

Экологические отличия человечества от популяций иных видов про­являются в уровне развития многих экологических связей и в особенностях форм их реализации. Суммарно эти различия наиболее отчетливо выражены в силе и масштабах влияния человечества на окружающую среду. Как популяция любого вида, человечество оказывает определенное воздействие на среду, в свою очередь, испытывая ответное ее сопротивление. Но давление человечества несоизмеримо по своей мощи и скорости ее нарастания с влиянием на окружающую среду других видов. По своим масштабам оно сейчас существенно превосходит сопротивление среды, подавляет его на значительной части планеты. В отчетливом дисбалансе сил давления человечества на среду и ответного ее сопротивления заключается одна из самых существенных экологических особенностей человека.

Еще одно принципиальное отличие человека от всех других видов животных заключается в том, что современные люди не могут существовать без обмена результатами своей деятельности с себе подобными, вне созданной ими искусственной среды обитания, без использования обобщенного опыта, накопленного предшествующими поколениями, без огромного множества прямых и особенно опосредованных социальных связей. Иными словами, человек не способен длительное время поддер­живать свое существование вне духовной и материальной культуры, вне цивилизации, вне социума - человеческого общества.

Экологическое сходство человека с другими видами объясняется его биологическим происхождением, принадлежностью к миру живой природы, где действуют биологические законы. А экологические его отличия определяются принадлежностью также и к человеческому обществу, где действуют законы общественные, т.е. социальные. Эта двойственность присуща только человеку, который представляет собой единственный на нашей планете биосоциальный вид.

3. Особенности пищевых связей человечества. Как и в глубокой древности, современному человеку для поддержания жизнедеятельности требуется физиологическая норма – примерно 2500 ккал в сутки. В этом его биологическая сущность за многие тысячелетия практически не изменилась. Естественно, что древние предки человека - собиратели и охотники - на добывание пищи не могли тра­тить больше энергии, чем получали, поедая добычу. Пищевые (трофические) связи были простыми и непосредственными: потратил свою мускульную энергию на добывание пищи, съел добытое и восстановил свои энерготраты.

Но обязательно с превышением, чтоб осталось на процессы жизнедеятельности и согревание организма. Кроме того, добычи долж­но было хватить более слабым членам племени, не участвующим в охоте: детям, женщинам, старцам.

В производство современной пищи человек имеет возможность вкла­дывать мощные дополнительные энергоресурсы: топливо для машинной обработки почвы, транспортировки и переработки сельскохозяйствен­ной продукции, энергию для производства удобрений. Эти энергетиче­ские вложения многократно превосходят мускульную силу человека. Благодаря им многократно повысилась продуктивность обрабатывае­мых земель. Значит, с территории, где в древности мог прокормиться всего один собиратель съестного, сейчас возможно собрать урожай, дос­таточный для многих тысяч человек. Пищевые связи значительно изме­нились, стали сложными, в них включилось множество энергопотребляющих посредников. В эпоху собирательства первобытных людей на 500 га мог прокормиться только 1 человек, который затрачивал на сбор пищи только собственную мускульную энергию. При появле­нии примитивного земледелия на 500 га могли прокормиться 100-200 человек, но энергетические затраты на обработку почвы, посев и сбор урожая возросли в 20-30 раз за счет мускульной энергии людей и домашних животных, применения простейших сельскохозяйственных орудий. При современном высокомеханизированном сельском хозяйстве 500 га могут прокормить 2-5 тыс. человек, а энергетические траты за счет работы сельхозмашин и транспорта, применения удобрений и ис­пользования механизмов по переработке первичной сельскохозяйствен­ной продукции возросли в 20-50 тыс. раз. Энергетическая цена 1 ккал конечной, потребляемой современным человеком пищи возросла при­мерно в 10 раз. Стало быть, при сохранившейся с древности физиологи­ческой норме в 2500 ккал современному человеку требуется на ее произ­водство уже 25 000 ккал. Но получать ее можно с площади в тысячи раз меньшей, чем в доисторические времена.

Главные особенности пищевых связей современного человечества - их усложнение, удлинение и примерно десятикратное возрастание энергетической цены производства каждой калории конечной пищевой продукции при тысячекратном уменьшении необходимой для этого площади. В результате общая экологическая (в данном случае - трофическая, пищевая) емкость среды обитания человечества возросла во много тысяч раз.

4. Особенности информационных связей человечества. Все живые существа способны обмениваться информацией с себе подобными для согласования своих действий и ответных реакций на проявление факторов среды. При этом, во-первых, используемые ими сигналы, как правило, просты и конкретны: предупреждение об опасности, сообщение о пище, обращение к полово­му партнеру или потомству и т.п. Во-вторых, дистанция их действия ограничена: от непосредственного физического контакта до сотен метров или нескольких километров. В-третьих, информатив­ные сигналы фиксируются крайне редко и в простейшей форме. Например, медведь наносит свою метку как можно выше, чтобы информировать других медведей о своем росте и, следовательно, силе. Накопление такой информации, ее прямая передача и непосредственное использование вторыми и последующими поколениями («внуками» и далее) невозможны.

У подавляющего большинства видов информационные связи обеспечи­вают согласованные действия только относительно небольшого числа особей - единиц, десятков, очень редко сотен. Это половые партнеры, семьи, соседи, члены стаи. Исключения составляют общественные насе­комые: осы, пчелы, шмели, муравьи. Показательно, что именно эти виды демонстрируют впечатляющие успехи, например, в сборе и заготовке пищи. А колонны бродячих муравьев, повергающие в панику всех обитателей тропических джунглей, - убедительная иллюстрация мощи со­гласованных действий миллионов особей, их непреодолимого давления на окружающую среду.

Уровень развития информационных связей в человеческом обществе качественно иной. Во-первых, человек создал систему сложных сигналов - слов и фраз, в которых кодируется любая информация: как конкретно-описательная, так и абстрактно-логическая. Во-вторых, человек разработал технические средства, благодаря которым даль­ность действия информационных сигналов в пределах Земли стала практически безграничной, а скорость их передачи практически мгновенной. В-третьих, человек научился фиксировать информацию (рисунки, письменность, магнитная и электронная память), накапливать ее (книги, архивы, музеи, фоно - и видеотеки, информационные банки) и передавать в пользование всем последующим поколениям.

Информационные связи человечества насыщены сигналами любой сложности и способны охватить не только ныне живущую видовую популяцию, но адресованы всем будущим поколениям.

Очевидно, что такой уровень развития информационных связей обеспечивает согласованные общественные действия большого числа людей, в том числе неродственных друг другу: многих сотен, тысяч, миллионов. Это производственные, науч­ные, образовательные, военные и иные коллективы, жители городов и поселков, население государств. В принципе они способны обеспечить координацию взаимодействий всей видовой популяции, челове­чества в целом. Способность к взаимодействиям со средой обитания в форме согласованных общественных действий означает, что человечеству свойственны экосоциальные связи с окружающим миром.

Согласованные действия тысячекратно усиливают мощь дав­ления человеческих коллективов на среду обитания, несоизмеримого с ее способностью к сопротивлению. Это обстоятельство таит в себе угрозу полного разрушения природы Земли. Поэтому коллективное воздействие на природную среду безотлагательно требует разумного, осторожного управления, ориентированного на перспективу устойчивого развития человечества и природы.

Тема 10. Экологическая демография

План

1.                                          Демография как наука о воспроизводстве человека.

2.                                          Рост численности человечества.

3.                                           Демографические перспективы. Управление демографическими процессами.

1. Демография как наука о воспроизводстве человека. Наука, изучающая закономерности воспроизводства населения в общественно-исторической обусловленности этого процесса, называется демографией (от греч. demos -народ и graphy- пишу).

Для получения точных данных о населении используют переписи, регулярно проводимые в экономически развитых странах, текущий учет ряда демографических явлений (рождение, смерть, вступление в брак, развод и т. д.).

Перепись населения – это процесс сбора демографических, эко­номических и социальных данных, характеризующих в определенный момент времени каждого жителя страны (или территории). Результа­ты переписи дают информацию о численности населения в целом и по отдельным характеристикам: возрасту, полу, социальному положе­нию, национальности, состоянию в браке и т. д. К населению моложе трудоспособного возраста отнесены мужчины и женщины в возрасте от 0 до 14 лет включительно, трудоспособного возраста – женщины 15-54 лет включительно, мужчины 15-59 лет включительно, старше трудоспособного возраста – женщины 55 лет и старше, мужчины 60 лет и старше.

Распределение населения на городское и сельское производится по месту постоянного проживания (регистрации), при этом городс­кими поселениями считаются населенные пункты, отнесенные в ус­тановленном законодательством порядке к категории городских. Все остальные населенные пункты являются сельскими.

Воспроизводство населения означает процесс возмещения его численности и отражает характер естественного движения населения, определяя наличие прироста или убыли населения. Статистика естественного движения населения в нашей стране основывается на обязательной текущей государственной регистрации рождений, смер­тей, браков и разводов в органах записей актов гражданского состояния (ЗАГС). Гражданская регистрация случаев рождения проводится с 1917 г., случаев смерти – с 1925 г.

Рождаемость – это процесс возобновления новых поколений. Для анализа и оцен­ки величины рождаемости чаще всего используется общий коэффициент рождаемости,

Смертность – процесс вымирания поколений, складывающийся из множества единичных смертей, наступающих в разных возрастах. Общий коэффициент смертности, показывающий число умерших в течение года на 1 тыс. населения.

«Воспроизводство населения» соответствует понятию естественного движения населения. Показатели естественного движения населения отражают динамику изменения численности людей в данном регионе в результате естественных про­цессов: рождений и смертей. Среди основных причин смертности в России лидируют сердечно-сосудистые заболевания (более 50%), несчастные случаи, отравления, травмы (14,3 %), а также онкологическая патология (13,3 %).

2. Рост численности человечества. Десятки тысяч лет численность человечества росла очень медленно. До появления сельского хозяйства, примерно 10 тыс. лет назад, на всей Земле жило, вероятно,около5 млн человек. Это почти вдвое меньше, чем сейчас живет в одной только Москве. Производство продовольствия и соответствующее увеличение экологической емкости среды обеспечили дальнейшее нарастание численности людей - до 200-300 млн к началу новой эры. В средние века темп роста несколько замедлился из-за опустошительных эпидемий и войн. Взлет демографической кривой совпадает с нача­лом промышленной революции около 200 лет назад, когда прогресс науки, медицины и экономики позволил вновь расширить емкость среды обитания человека. Этот ускоренный рост продолжается и поныне. Самое последнее по времени его ускорение пришлось на вторую полови­ну XX в., т. е. на наши дни. После второй мировой войны государства Азии и Африки, Центральной и Южной Америки с помощью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) повели решительное наступление на болезни. Во многих странах оно оказалось успешным. Высокий прежде уровень смертности резко снизился, а высокий уровень рождаемости остался почти неизменным. Рост численности мирового населения резко увеличился.

О темпах ускорения наглядно свидетельствуют цифры: первый свой миллиард человечество отметило около 1830 г., второй - через 100 лет (1939г.), третий - через 20 лет (1960г.), четвертый - через 15 лет (1975 г.), пятый - через 12 лет (1987 г.), шестой - через 13 лет (2000 г.).

В 2000 г. на Земле проживало 6 млрд человек. Ежегодный чистый прирост составляет сейчас 78 млн человек - почти столько живет в настоящее время во всей Германии. За сутки численность землян увеличивается почти на четверть миллиона человек, за час - на 10 тыс. Это равноценно ежесуточному появлению средних размеров российского областного города (Белгород, Калуга, Псков) или ежечасному - небольшого районного центра.

Человечество само способно увеличивать социально-экологическую емкость своей среды. Емкость среды на Земле ограничена пространством пла­неты и поэтому не может возрастать беспредельно.

Но в самое последнее время появились слабые признаки некоторых положительных сдвигов в темпах роста численности человечества. Средний ежегодный прирост мирового населения, хотя совсем немного, но все же снизился: с 2% в 1970-е гг. до 1,3% к 2000 г. Если это не случайность, а начало тенденции, то в конце XX в., возможно, наметилось замедление скорости роста численности человечества.

3. Демографические перспективы. Управление демографическими процессами. Очевидные негативные следствия стихийного хода демографических процессов с очевидностью требуют его упорядоченности. Единственной приемлемой для этого формой является регулирование рождаемости.

Во многих развивающихся странах эта необходимость была осозна­на вскоре после начала фазы быстрого роста численности их населения. В результате появились программы, тактично названные планированием семьи, но по сути дела однозначно направленные на разработку дейст­венных мер по снижению чрезмерно высокой рождаемости. Важно, что эти программы выполняются в странах с самой высокой численностью населения - Индии и Китае.

Суть демографической политики планирования семьи заключается в настойчивом разъяснении экономических преимуществ малодетной семьи (2-3 ребенка) перед многодетной (5-10 детей), обучении населения пользованию противозачаточными средствами, а также в материальном и моральном поощрении семей, следующих этим рекомендациям.

Осуществляемые в развивающихся странах программы планирования семьи дали определенные результаты. Наиболее эффективного снижения рождаемости достигли в Китае. В Индии и других развивающихся странах рождаемость и, соответственно, прирост населения также снижаются, хотя значительно медленнее, чем в Китае. Политика планирования семьи оказалась в целом результативной и породила обоснованные надежды на предотвращение всеобщего демографического кризиса.

В экономически развитых странах Северного региона не проводится всеобъемлющей, скоординированной демографической политики, подобной программам планирования семьи. Однако начавшееся в 90-е гг. сокращение коренного населения - депопуляция в некоторых странах Европы вызвала ответную реакцию. В отдельных государствах (Франция, Германия и др.) проводятся разного рода акции, направленные на повышение рождаемости (пропагандистские кампании, моральное или материальное стимулирование и т. п.). В России еще предстоит остано­вить падение рождаемости, предотвратить дальнейшую депопуляцию и начать восстановление населения.

Основные формы управления современными демографическими процессами: планирование семьи (через снижение рождаемости) в странах Южного региона и предотвращение падения численности населения (через некоторое увеличение рождаемости) в странах Северного региона.

Если стихийные демографические процессы станут управляемыми, в перспективе возможен демографический переход от прежнего неустойчивого баланса высокой смертности и высокой рождаемости к новому, более стабильному балансу низкой смертности и низкой рождаемости. Достижение этой цели во второй половине XXI в. позволит стабилизиро­вать мировое население на уровне 9-11 млрд человек. Это будет означать соответствие фундаментальному экологическому закону роста численности населения по наиболее оптимальному S-образному варианту, соответствующему предельной социально-экологической емкости планеты.

Тема 11. Современные проблемы охраны природы

План

1.      Роль природы в жизни человеческого общества. Охрана природы.

2.      Исчерпаемые и неисчерпаемые природные ресурсы.

3.      Принципы и правила охраны природы. Охрана природы в процессе ее использования.

4.      Правовые основы охраны природы.

1. Роль природы в жизни человеческого общества. Для человека, как и для любого другого биологического вида, природа - среда жизни и источник существования. Как биологический вид, человек нуждается в определенном составе и давлении атмосферного воздуха, чистой природной воде с растворенными в ней солями, растениях и животных, земной температуре.

Оптимальная для человека окружающая среда - это то естественное состояние природы, которое поддерживается нормально протекающими процессами круговорота веществ и потоков энергии.

Как биологический вид, человек своей жизнедеятельностью влияет на природную среду не больше, чем другие живые организмы. Однако это влияние "несравнимо с тем огромным воздействием, которое оказывает человечество на природу благодаря своему труду. Преобразующее влияние человеческого общества на природу неизбежно, оно усиливается по мере развития общества, увеличения числа и массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот. Вносимые человеком изменения сейчас приобрели настолько крупные масштабы, что превратились в угрозу нарушения существующего в природе равновесия и препятствие для дальнейшего развития производительных сил. Долгое время люди смотрели на природу как на неисчерпаемый источник необходимых для них материальных благ. Однако, сталкиваясь с отрицательными последствиями своего воздействия на природу, они постепенно пришли к убеждению в необходимости ее рационального использования и охраны.

Охрана природы - это система научно обоснованных международных, государственных и общественных мер, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов, на защиту природной среды от загрязнения и разрушения в интересах существующих и будущих поколений людей.

Основная цель охраны природы состоит в поддержке динамического равновесия естественных природных процессов, сохранении биологического разнообразия растений, животных, микроорганизмов, обеспечиваю­щих благоприятные условия для жизни настоящих и последующих поколений людей, развития производства, науки и культуры всех народов, населяющих нашу планету. Прогрессивное устойчивое развитие человеческого общества невозможно без рационального природопользования, которым называют совокупность всех форм эксплуатации природных ресурсов и действенных мер по их сохранению и восстановлению.

2.Исчерпаемые и неисчерпаемые природные ресурсы. Естественно, что в связи с разными историческими этапами развития человеческого общества меняются и проблемы использования природных ресурсов и охраны природы.

Человек - относительно молодой житель Земли, он включился в ее экологические системы около 3,5 млн лет назад. Тогда воздействие людей на окружающую среду было незначительным из-за небольшой их численности. Около 1,5 млн лет назад численность людей не превышала 500 тыс. особей. Люди кочевали небольшими группами, собирая съедобные растения, охотясь на животных, вылавливая рыбу. Следы их воздействия быстро сглаживались природой, как только собиратели, охотники и рыболовы покидали места своих стоянок. Первым был приручен волк, помогавший людям охотиться на животных, позже произошло одомашнивание крупного рогатого скота, потом лошадей. Примерно 10-12 тыс. лет назад в благоприятных условиях люди перешли к оседлому образу жизни и стали заниматься земледелием. Начальная фаза преобразования окружающей природной среды связана с развитием животноводства и земледелия. Нарастание преобразующей деятельности человеческого общества, связанное с развитием промышленности, продолжается и в настоящее время. Так, в первой половине XX в. особое беспокойство вызывало очень быстрое истощение природных ресурсов и возможная гибель человечества из-за полного исчерпания рудных месторождений и нефти. Сейчас на первое место выдвигаются угрожающие загрязнения окружающей среды, нарушение природных биоценозов, вырубка лесов, почвенная эрозия, исчезновение редких видов животных и растений.

Природные объекты и явления, которые человек использует в процессе труда, называются природными ресурсами. К ним относятся атмосферный воздух, вода, почва, полезные ископаемые, солнечная радиация, климат, растительность, животный мир. По степени их истощения они делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые.

Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К невозобновимым относят те ресурсы, которые не возрождаются или возобновляются в сотни раз медленнее, чем они расходуются. К ним относятся нефть, каменный уголь, металлические руды и большинство других полезных ископаемых. Запасы этих ресурсов ограничены, охрана их сводится к бережному расходованию.

Возобновимые природные ресурсы - почва, растительность, животный мир, а также такие минеральные соли, как глауберова и поваренная, осаждающиеся в озерах и морских лагунах. Эти ресурсы постоянно восстанавливаются, если сохраняются необходимые для этого условия, а скорость использования не превышает темпы естественного возрождения. Восстанавливаются ресурсы с разной скоростью: животные - за несколько лет», леса - 60-80 лет, а почвы, потерявшие плодородие, в течение нескольких тысячелетий. Превышение темпов расходования над скоростью воспроизводства ведет к истощению и полному исчезновению ресурса.

Неисчерпаемые ресурсы включают водные, климатические и космические. Общие запасы воды на планете неисчерпаемы. Основу их составляют соленые воды Мирового океана, но их пока мало используют. В отдельных районах воды морей и океанов загрязняются нефтью, отходами бытовых и промышленных предприятий, выносом с полей удобрений и ядохимикатов, что ухудшает условия обитания морских растений и животных.

Пресная вода, необходимая для человека - исчерпаемый природный ресурс. Проблема пресной воды с каждым годом обостряется в связи с обмелением рек и озер, возрастанием расхода воды на орошение и нужды промышленности, загрязнением вод производственными и бытовыми отходами.

Необходимо бережное расходование и строгая охрана водных ресурсов.

Климатические ресурсы - атмосферный воздух и энергия ветра неисчерпаемы, но с развитием промышленности и транспорта воздух стал сильно загрязняться дымом, пылью, выхлопными газами. В крупных городах и промышленных центрах загрязнение воздуха становится опасным для здоровья людей. Борьба за чистоту атмосферы стала важ­ной природоохранной задачей.

К космическим ресурсам относятся солнечная радиация, энергия морских приливов и отливов. Они неисчерпаемы. Однако в городах и промышленных центрах солнечная радиация сильно уменьшается из-за задымленности и запыленности воздуха. Это отрицательно сказывается на здоровье людей.

3. Принципы и правила охраны природы. Хозяйственная деятельность вызывает в природе многочисленные изменения, последствия которых необходимо уметь прогнозировать. В процессе длительного использования природных ресурсов были разработаны общие принципы и правила рационального использования и охраны природы.

Первый принцип сводится к тому, что все явления природы имеют для человека множественное значение и должны оцениваться с разных точек зрения. К каждому явлению необходимо подходить с учетом интересов разных отраслей производства и сохранения восстановительной силы самой природы.

Так, лес рассматривается прежде всего, как источник древесины и химического сырья, однако леса имеют водорегулирующее, почвозащитное, климатообразующее значение. Лес важен как место отдыха людей. В этих случаях промышленное значение леса отодвигается на второй план. Река не может служить только транспортной магистралью или местом для сооружения гидроэлектростанций. Нельзя использовать реку как место для стока отработанных промышленных вод. Реки доставляют в моря биогенные вещества, необходимые для живых организмов. Поэтому использовать реку только в интересах одной отрасли, как это часто бывает, нерационально. Необходимо комплексное ее использова­ние в интересах различных отраслей производства, здравоохранения, туризма с учетом сохранения чистоты водоема и восстановления в нем за­пасов воды.

Второй принцип заключается в необходимости строгого учета местных условий при использовании и охране природного ресурса. Его называют правилом региональности. Особенно это касается использования водных и лесных богатств

На Земле много мест, где сейчас ощущается дефицит пресной воды. Избыток воды в других местах не улучшает затруднительного положения с водой в засушливых районах.

Там, где много лесов, и они не освоены, допустимы интенсивные рубки, а в лесостепных районах, в центральных промышленно развитых и густо населенных областях России, где лесов мало, лесные ресурсы надо расходовать очень бережно, с постоянной заботой об их возобновлении.

Правило региональности действует и в отношении животного мира. Один и тот же вид промыслового животного в одних районах нуждается в строгой охране, в других, при высокой численности, возможен интен­сивный его промысел.

Нет ничего более губительного, чем интенсивное расходование ре­сурса там, где он в недостатке, на основании того, что в других местах этот ресурс находится в избытке. Согласно правилу региональности обращение с одним и тем же природным ресурсом в разных районах должно быть различным и зависеть от того, как этот ресурс в данной местно­сти представлен в настоящее время.

Третий принцип, вытекающий из взаимной связи предметов и явлений в природе, состоит в том, что охрана одного объекта означает одновременно охрану и других объектов, тесно с ним связанных.

Охрана водоема от загрязнения - это одновременная охрана рыб, обитающих в нем. Сохранение с помощью лесной растительности нормального гидрологического режима местности - это и предупреждение эрозии почвы. Охрана насекомоядных птиц и рыжих лесных муравьев -это одновременная охрана леса от вредителей.

Часто в природе складываются отношения противоположного характера, когда охрана одного объекта приносит вред другому. Например, охрана лося местами приводит к его перенаселению, а это наносит ощутимый ущерб лесу из-за повреждения подроста. Значительный вред растительности некоторых национальных парков Африки приносят слоны, в избытке населяющие эти территории. Поэтому охрана каждого природного объекта должна быть соотнесена с охраной других.

Следовательно, охрана природы должна быть комплексной. Охраняться должна не сумма отдельных природных ресурсов, а природный комплекс (экосистема), включающий различные компоненты, соединенные естественными связями, сложившимися в процессе длительного исторического развития.

Охрана и использование природы - это на первый взгляд два противоположно направленных действия человека. Однако антагонистического противоречия между этими действиями нет. Это две стороны одного и того же явления - отношения человека к природе. Поэтому вопрос который иногда задают - охранять природу или использовать ее- не имеет смысла.

Природу надо использовать и охранять. Без этого невозможен прогресс человеческого общества. Природу необходимо охранять в процессе ее рационального использования. Важно разумное соотношение ее использования и охраны, что определяется количеством и распределением ресурсов, экономическими условиями страны, региона, социальными традициями и культурой населения. Основной прин­цип охраны природы - охрана в процессе ее использования.

4. Правовые основы охраны природы. Правовой основой охраны природы являются Конституция РФ, международные договоры, законы об охране природы и основных компонентов окружающей природной среды, постановления законодательных учреждений разного уровня. Высшую юридическую силу, прямое действие и применение на всей территории России имеет Конституция РФ. Ею закреплено право человека на благоприятную окружающую среду. Естественно, чтобы действенно пользоваться им, необходимо использовать право на достоверную информацию о состоянии окружающей среды (статья 42). Правила и принци­пы охраны природы выполняются людьми тогда, когда они имеют законодательный характер. В настоящее время действует Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» (19 декабря 1991 г.). Основой его является признание природы и ее богатств «национальным достоянием народов России, естественной основой их социально-экономического развития и благосостояния человека».

В соответствии с законом 1991 г. оценка состояния окружающей природной среды, в том числе и в чрезвычайных экологических ситуа­циях, должна оцениваться как с позиций здоровья населения, так и состояния естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных.

Основными задачами природоохранительного законодательства Российской Федерации являются «регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращение экологически вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, оздоровление и улучшение качества окружающей природной среды, укрепление законности и правопорядка в интересах настоящих и будущих поколений людей».

В законе сформулированы экологические требования, предъявляемые ко всем хозяйственным структурам. Эти требования адресованы предприятиям, организациям, учреждениям, независимо от форм собственности и подчиненности, и отдельным гражданам.

«В соответствии с законодательством РФ международные договоры имеют преимущественную силу по сравнению с внутренними государственными законами. Однако, чтобы международный договор имел юридическую силу в России, он не только должен быть подписан уполномоченными лицами, но и ратифицирован (одобрен) Федеральным Собранием РФ.

Однако нормы закона не действуют автоматически, они выполняются и проверяются государственными органами управления и контроля, прокуратурой и судом, арбитражным судом, общественными организациями и объединениями. Закон должен создавать нравственную основу для поведения граждан.

Примеры и дополнительная информация

1.             На территории России расположено более 24 тыс. предприятий, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу и водоемы. Эти вещества не улавливаются и не обезвреживаются в технологических процессах. Около 33% выбросов дают предприятия металлургической, 29% - энергетической, 7% - химической и 8% - угольной промышленности. Более половины всех выбросов в атмосферу осу­ществляется транспортом. Особенно тяжелая обстановка складывается в городах с высокой концентрацией населения. В России выделено 55 городов, где загрязнение окружающей среды достигает очень высокого уровня.

2.                          Качество воды основных крупных рек России оценивается как неудовлетворительное. Из-за отсутствия очистных сооружений и их неудовлетворительной работы, технической отсталости, малой мощности 82% сточных вод, сбрасываемых предприятиями в реки, не подвергается очистке.

3.             За последние 50 лет из сельскохозяйственного оборота России вышло свыше 1 млн га пахотных земель. Более 1/4 сельскохозяйственных земель подвержены эрозии. Опасный размах приобрели процессы заболачивания почв, зарастания их кустарником и мелколесьем. Много земель нарушено при разработке полезных иско­паемых, строительных, дорожных и иных работах. Нуждаются в рекультивации около 1,2 млн га земель. Большой урон землям России нанесен ядерными испытаниями. На полигонах Новой Земли (на 1992 г.) произведено 118 поверхностных и подземных ядерных взрывов, последствия их неизвестны. В результате Чернобыльской аварии радиоактивными веществами загрязнены Брянская, Тульская, Орловская, Калужская и Рязанская области. Растет загрязнение земель свалками твердых отходов, газовыми выбросами, кислотными дождями, пестицидами и минеральными удобрениями.

4.                          Велики потери невозобновимых природных ресурсов. При добыче полезных ископаемых теряется около трети железной руды, 7,6% медной руды; извлечение нефти из нефтеносных пластов не превышает 30%. Ежегодно в Российской Федерации образуется 45 млрд т отходов добывающей промышленности, из них 20 млн т относится к числу неутилизированных токсических веществ. Они частично складируются на территориях предприятий, бесконтрольно сбрасываются в канализацию, в балки и овраги, на свалки твердых бытовых отходов.

5.                           Основные принципы охраны окружающей природной среды (статья 3, раздел 1 Закона Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды»).

В хозяйственной, управленческой и иной деятельности, оказывающей отрицательное воздействие на состояние окружающей природной среды, государственные органы, предприятия, учреждения, организации, граждане Российской Федерации, иностранные юридические лица и граждане обязаны руководствоваться следующими основными принципами:

- приоритетом охраны жизни и здоровья человека, создания благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха населения;

- научно обоснованным сочетанием экологических и экономических интересов общества, обеспечивающих реальные гарантии прав человека на здоровую и благоприятную для жизни окружающую природную среду;

- рациональным использованием природных ресурсов с учетом законов природы, возможностей окружающей природной среды, необходимости воспроизводства природных ресурсов, предотвращения необратимых последствий для окружающей природной среды и здоровья человека;

- соблюдением требований природоохранительного законодательства, неотвратимостью наступления ответственности за их нарушение;

6.            В Российской Федерации действуют следующие законодательные акты, регулирующие использование и охрану отдельных природных ресурсов.

Земельный кодекс (23 мая 1991 г.) регулирует порядок изъятия земельных участков в пользование, собственность, аренду для государственных и общественных нужд. Он обеспечивает сохранение наиболее ценных природных объектов, особо охраняемых природных территорий (заповедников, заказников, памятников природы и др.).

Лесной кодекс (27 января 1997 г.) устанавливает правовые основы рационального использования, охраны и воспроизводства лесов. Федеральный закон «О животном мире» (1995 г.) регулирует отношения в области использования и охраны животного мира, сохранения и восстановления среды его обитания в целях обеспечения биологического разнообразия и устойчивого использования всех его компонентов, сохранения генетического фонда диких животных и иной защиты животного мира как неотъемлемого элемента природной среды.

Водный кодекс (18 октября 1995 г.) регулирует использование и охрану водных ресурсов, устанавливает государственную собственность на большинство водных объектов, определяет порядок установления водоохранных зон, режим использования их территорий, проведение государственной экспертизы проектных документов на строительство и реконструкцию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов, государственный мониторинг водных объектов и охрану их от загрязнений.

Тема 12. Современное состояние и охрана атмосферы

План

1.      Строение и химический состав атмосферы.

Проблема разрушения озонового экрана.

2.      Изменение состава атмосферы. Парниковый эффект.

3.      Естественное и искусственное загрязнение атмосферы.

4.      Меры по охране атмосферного воздуха.

1. Строение и химический состав атмосферы. Проблема разрушения озонового экрана. Жизнь на Земле возможна до тех пор, пока существует земная атмосфера - газовая оболочка, защищающая живые организмы от вредного воздействия космических излучений и резких колебаний температуры. Атмосферным воздухом дышат все аэробные организмы. Когда хотят подчеркнуть важное значение чего-либо, говорят: «необходим как воздух». Если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды - несколько суток, то смерть от удушья наступает через 4-5 мин.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли - имеет слоистое строение. Масса воздуха в атмосфере 5,15 х 10¹⁵ т. До высоты 16-18 км над экватором и 8-10 км над полюсами воздух наиболее плотный: 0,001 г/см² на уровне моря. Этот слой, в котором находится 4/5 всей массы воздуха, называется тропосферой.

Нижняя часть тропосферы входит в состав биосферы, в ней существуют живые организмы. Даже современные самолеты не поднимаются выше тропосферы. Состояние тропосферы определяет погоду. При удалении от поверхности Земли в тропосфере происходит понижение температуры на 6°С на каждый километр. На высоте 18-20 км плавное понижение температуры прекращается, и здесь она остается почти постоянной -60-70° С. Этот небольшой слой называется тропопаузой.

Следующий слой - стратосфера - занимает высоту 20-50 км от земной поверхности. В ней сосредоточена остальная часть воздуха. Температура в стратосфере повышается при удалении от Земли на 1-2 на каждый километр, и в стратопаузе, на высоте 50-55 км, доходит до нуля. Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он располагается в стратосфере на высоте 20 до 50 км от поверхности Земли. Общее количество озона составляет 3,3 млрд тонн. Мощность этого слоя небольшая, суммарно она составляет 2 мм на экваторе и 4 мм у полюсов при нормальных условиях. Максимальная концентрация озона находится на высоте 20 – 25 км. Основное значение озонового экрана состоит в том, что он защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Озоновый экран поглощает ультрафиолетовые лучи (УФ) с длиной волны около 290 нм и менее, поэтому до земной поверхности доходят УФ-лучи, полезные для высших животных и человека и губительные для микроорганизмов. Разрушение озонового слоя, замеченное в начале 1980-х гг. объясняют применением фреонов в холодильных установках и выбросом аэрозолей, применяемых в быту. Выбросы фреонов в мире тогда достигали 1,4 млн т в год, а вклад отдельных стран в загрязнение атмосферы фреонами составлял: 35 % - США, по 10% - Япония и Россия, 40 % - страны ЕЭС, 5 % - остальные страны. Согласованные меры позволили сократить поступление фреонов в атмосферу.

При разложении фреонов под действием ультрафиолетовых лучей выделяются хлор и фтор, которые взаимодействуют с озоном. Есть опасность, что слой озонового экрана резко уменьшится, и это приведет к росту числа заболеваний раком кожи из-за проникновения на землю жесткого ультрафиолетового излучения. Утончение озонового экрана, появление озоновых дыр отмечено над территориями Антарктиды, Австралии, Южной Америки, некоторых районов Евразии.

Далее на высоте 55-80 км располагается слой мезосферы. При удалении от Земли температура в нем понижается на 2-3 °С на каждый километр и на высоте 80 км, в мезопаузе, достигает - 75-90°С. Слои термосферы и экзосферы (наружная сфера), занимаю­щие высоты соответственно 80-1000 км и 1000-2000 км, представля­ют собой наиболее разреженные части атмосферы. Здесь встречаются лишь отдельные молекулы, атомы и ионы газов, плотность которых в миллионы раз меньше, чем у поверхности Земли. Следы газов обнаружены до высоты 10-20 тыс. км от поверхности Земли.

Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха. В нем содержится азота (N₂) 78,3%, кислорода (О₂) - 20,95%, диоксида углерода (СО₂) - 0,03%, аргона (Аг) - 0,93% от объема сухого воздуха, небольшое количество других инертных газов. Пары воды составляют 3-4% от всего объема воздуха.

Состав воздуха поддерживается за счет постоянно идущих процессов: использования газов живыми организмами и выделения их в атмосферу.

2. Изменение состава атмосферы. Парниковый эффект. В последние годы происходит некоторое изменение баланса азота в атмосфере за счет хозяйственной деятельности людей. Возросла фиксация азота, включение атмосферного азота в сложные химические соединения при производстве азотных удобрений. Уменьшается поступление его в атмосферу из-за нарушения почвообразовательных процессов на больших территориях, например в Западной Сибири.

Однако из-за огромного количества азота в атмосфере проблема его баланса не так серьезна, как баланс кислорода и углекислого газа. Известно, что около 3,5-4 млрд лет назад содержание кислорода в атмосфере было в тысячу раз меньше, чем сейчас, так как не было основных продуцентов кислорода - зеленых растений.

Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления углекислого газа и кислорода и их поступление в атмосферу сбалансированы.

С развитием промышленности и транспорта кислород стали использовать на процессы горения. Так, на сжигание разных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий. Сокра­щается число продуцентов кислорода и в водных экосистемах из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Ученые полагают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере может сократиться на 1/3 по сравнению с современным его содержанием.

Увеличение потребления кислорода происходит одновременно с увеличением выделения в атмосферу диоксида углерода. За последние углекислого газа в атмосфере увеличилось на 10 - 15%, а к 2200 г. может возрасти до 25%, т.е. с 0,0324% сейчас до 0,04% к концу столетия. Некоторое увеличение СО₂ в атмосфере положительно сказывается на продуктивности растений. Например, насыщение углекислым газом воздуха теплиц повышает урожайность овощей за счет интенсификации процессов фотосинтеза. Однако общее увеличение содержания СО₂ в атмосфере приводит к сложным глобальным явлениям. Углекислый газ свободно пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает тепловые лучи, идущие от нагретой земной поверхности. Это явление получило название парникового эффекта. Считается, что за счет парникового эффекта средняя температура Земли в начале XXI века повысится на 1-1,5°С. Дополнительный нагрев нижних слоев атмосферы дает сжигание топлива. Это особенно заметно в крупных городах, где температура в центре на 2-4°С выше среднегодовой для данного района. Повышение среднегодовой температуры нижних слоев атмосферы Земли может вызвать таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня Мирового океана, затоплению низменных участков материков, усилению тектонических процессов, изменению климата.

Противоположный эффект дает запыление и задымление атмосферы. Механические частицы отражают солнечные лучи, увеличивают отражательную способность (альбедо) Земли, уменьшают ее нагревание. Преобладание этих процессов может привести к увеличению ледниковых шапок на полюсах, резкому похолоданию и наступлению ледникового периода.

В настоящее время проводятся исследования теплового баланса Земли, чтобы найти пути управления им.

3. Естественноне и искусственное загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы может быть естественным и искусственным (или антропогенным). Естественное загрязнение происходит при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, выносе в атмосферу кристалликов солей. В норме природные источники не вызывают существенных загрязнений.

Источниками искусственного загрязнения служат промышленные, транспортные и бытовые выбросы. Основные поставщики загрязнений - промышленные предприятия, выделяющие в атмосферу несгоревшие частицы топлива, пыль, сажу, золу. В индустриальных районах выпадает свыше 1 т пылевых частиц на 1 км² в сутки. Мощными поставщиками тончайшей пыли в атмосферу служат цементные заводы.

Главный химический загрязнитель атмосферы - сернистый газ (SO₂), выделяющийся при сжигании каменного угля, сланцев, нефти, при выплавке железа, меди, производстве серной кислоты и др. Сернистый газ служит причиной выпадения кислотных дождей. При высокой концентрации сернистого газа, пыли, дыма во влажную тихую погоду в промышленных районах возникает белый, или влажный, смог - ядовитый туман, резко ухудшающий условия жизни людей. В Лондоне во время такого смога с 5 по 9 декабря 1952 г. наблюдались обострения легочных и сердечных заболеваний, в результате чего умерло на 4000 человек больше, чем обычно.

Под воздействием интенсивного солнечного излучения химические вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом, могут вступать в реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Такой вид смога получил название фотохимический.

В больших городах и густонаселенных районах первенство в загрязнении атмосферы переходит от промышленности к автомобильному транспорту. С выхлопными газами в атмосферу поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды (в том числе обладающие канцерогенными свойствами). В некоторые сорта бензина в качестве антидетонатора до­бавляют тетраэтилсвинец, при этом в атмосферу с выхлопными газами поступают мелкие частички свинцовой пыли. Наибольшее количество загрязнений поступает от автомобилей с плохо отлаженными двигателями и работающими на холостом ходу.

Самое опасное загрязнение атмосферы и всей окружающей среды - радиоактивное. Оно представляет угрозу для здоровья и жизни людей, животных и растений не только ныне живущих поколений, но и их потомков из-за появления многочисленных мутационных уродств. Последствия такого мутагенного влияния на растения, животных и человека изучены еще плохо и труднопредсказуемы. В районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

Источниками радиоактивного загрязнения служат экспериментальные взрывы атомных и водородных бомб. Радиоактивные вещества выделяются в атмосферу при изготовлении ядерного оружия, атомными реакторами электростанций, при дезактивации радиоактивных отходов и др.

Сейчас стало понятно, что не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна.

4. Меры по охране атмосферы. Длительное время локальные загрязнения атмосферы сравнительно быстро разбавлялись массами чистого воздуха. Пыль, дым, газы рассеивались воздушными потоками и выпадали на землю с дождем и снегом, нейтрализовались, вступая в реакции с природными соединениями.

Сейчас объемы и скорость выбросов превосходят возможности природы к их разбавлению и нейтрализации. Поэтому необходимы специальные меры для устранения опасного загрязнения атмосферы.

Основные усилия сейчас направлены на предупреждение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. На предприятиях устанавливают пылеулавливающее и газоочистное оборудование. Таким образом, задерживается около 3/4 всех выбросов. В настоящее время продолжается поиск более совершенных способов их очистки.

Другое важное направление - это создание и внедрение безотходных технологий, строительство таких промышленных комплексов, в которых используются все исходное сырье и любые отходы предприятий. Безотходные технологии ценны сходством с процессами, происходящими в биосфере, где отходов не существует, так как все биологиче­ские выделения утилизируются различными звеньями экосистем. Примерами таких технологических процессов могут служить замкнутые циклы воздуха и воды, при которых полностью исключаются выбросы отходов в окружающую среду.

Благодаря современным исследованиям разработаны и внедряются в практику приемы, снижающие и предотвращающие загрязнение от выхлопных газов автомобилей. Частично загрязнения снижают, устанавливая в двигателях автомобилей фильтры и дожигающие устройства, исключая содержащие свинцовые добавки, организуя четкое движение транс­порта на улицах, без частой смены режимов работы двигателей. Кардинальное решение проблемы загрязнений атмосферы автотранспортом - замена двигателей внутреннего сгорания иными. Созданы образцы газотурбинных, роторных, солнечных и иных двигателей.

Наиболее перспективные средства передвижения - электромобили Современные их модели еще несовершенны, у них сравнительно небольшая скорость и короткий пробег без подзарядки, что не позволяет им конкурировать с современными автомобилями. Для уменьшения содержания токсических веществ в выхлопных газах автомобилей в некото­рых странах переходят на другие виды топлива вместо бензина, например, метан, спирт.

Важное значение в борьбе с загрязнениями атмосферы имеет озеленение городов и промышленных центров. Растения обогащают воздух кислородом. На деревьях и кустах оседает до 72% частиц пыли и до 60% диоксида серы. Поэтому в городских парках, скверах, садах пыли в десятки раз меньше, чем на открытых улицах и площадях.

Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды - биологически активные вещества, убивающие бактерии. Зеленые растения регулируют микроклимат города, поглощают и снижают городской шум.

Тема 13. Рациональное использование и охрана водных ресурсов

План

1.      Причины дефицита пресной воды

2.      Основные меры по охране водных ресурсов.

3.      Очистка сточных вод.

1. Причины дефицита пресной воды. Вода - самое распространенное на Земле вещество. Водная оболочка, гидросфера, содержит 1,4 млрд км³ воды, из них воды суши составляют только 90 млн км³. Моря и океаны занимают 71 % поверхности земного шара, поэтому существует представление о неисчерпаемости водных запасов. Однако соленые воды морей и океанов используются людьми очень мало, а получение пресной воды за счет атмосферных осадков и ледников локально и ограничено.

В последнее время возник острый дефицит пресной воды, хотя общее ее количество огромно. Больше всего пресной воды расходуют на орошение. При этом получают высокие устойчивые урожаи, поэтому расход воды на орошение будет увеличиваться. По прогнозам, использование воды на орошение к 2000 г. достигло 37% всех ресурсов пресных вод, или около 7000 км³ в год.

Потребление воды увеличивается с ростом народонаселения и все возрастающей его концентрацией в городах и промышленных центрах. Уже сейчас около трети населения Земли испытывает недостаток в чистой пресной воде. Это касается почти всех крупных городов.

Недостаток воды стал особенно ощутим в связи с увеличением ее расходования на нужды промышленности. Так, для выплавки 1 т чугун и перевода его в сталь и прокат требуется 300 м³ воды, 1 т никеля - 4000 м³, 1 т синтетического каучука - 3600 м³, 1 т капрона - 5600 м³.

Все в больших количествах вода идет на разбавление отходов. К 2000 г. на эти цели будет расходоваться более 34% общегодовой потребности человечества в пресной воде.

Возросший дефицит пресной воды связан с загрязнением водоемов промышленными и бытовыми стоками. Особенно сильно загрязняют поверхностные воды отходы целлюлозно-бумажных, химических, металлургических, нефтеперерабатывающих предприятий, текстильных фабрик и сельского хозяйства.

К наиболее распространенным загрязнителям относятся нефть и нефтепродукты. Они покрывают поверхность воды тонкой пленкой толщиной 10~⁴ см², препятствуют нормальному газо- и влагообмену между водой и воздухом. Это вызывает гибель водных и околоводных организмов. Если пятно небольшое (до десятка квадратных метров), то оно исчезает с поверхности воды в течение 24 часов, образуя эмульсии. Тяжелые фракции нефти оседают на дно.

Сильно загрязняют водоемы поверхностно-активные вещества (ПAB), в том числе синтетические моющие средства (CMC), широко применяемые в быту и промышленности. Присутствие CMC в воде придает ей неприятный вкус и запах. В загрязненных реках с быстрым течением образуется пена. Концентрация CMC в воде в 1 мг/л вызывает гибель микроскопических планктонных организмов, 3 мг/л - гибель дафний и циклопов, 5 мг/л - заморы рыбы. CMC замедляют естественное самоочищение водоемов, действуя угнетающе на многие биохимические процессы.

Важную роль в ухудшении качества пресной воды играет эвтрофикация водоемов (от греч. «эутрофис» - хорошее питание). Снос биогенных веществ в водоемы в естественных условиях происходит очень медленно - в течение тысячелетий. Человек вносит на поля удобрения, и во время дождей, паводков они сносятся в водоемы. Быстрое накопление органических веществ, азотных и фосфорных удобрений в водоемах приводит к обильному размножению плавающих сине-зеленых водорослей. Вода мутнеет, в ней начинается разложение органических веществ, ухудшается снабжение воды кислородом, гибнут ракообразные и рыбы, вода приобретает неприятный вкус.

Опасными загрязнителями водоемов служат соли тяжелых металлов - свинца, железа, меди, ртути. Их поступление связано с промышленными предприятиями, расположенными на берегах водоемов. Иногда концентрация ионов этих металлов в теле рыб в десятки и сотни раз превышает исходную их концентрацию в водоеме.

Одна из важнейших причин уменьшения запасов пресных вод связана с сокращением водоносности рек. Она вызвана вырубкой лесов, распашкой пойм и осушением болот. За счет этого резко увеличивается поверхностный сток и понижается уровень грунтовых вод. Быстрое таяние снега весной, выпадение обильных дождей в этих условиях вызывает катастрофические половодья, а летом реки мелеют и иногда пересыхают полностью.

2. Основные меры по охране водных ресурсов. Важнейшая мера по охране водных ресурсов - бережное их расходование. Сейчас при орошении полей около 25% воды теряется на фильтрацию и испарение. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снизить непроизводительный расход воды и препятствует засолению почвы в засушливых районах. При использовании дождевальных установок расходуется в 5-6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой способ экономного расходования воды для полива - подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц. Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95-96%. Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных системах. За последние годы такие системы внедрены на нескольких нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятиях.

3. Очистка сточных вод. В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бытовых стоков - до 60%, из промышленных - до 95%.

Химическая очистка - это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых истинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Здесь создается сеть магистральных и распределительных каналов и карт (площадок) шириной 20 м и длиной 100-150 м, окруженных земляными валами. Карты периодически заполняют сточными водами. Под воздействием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачиваются в грунт. На поверхности карт образуется перегной. Через несколько лет после прекращения слива сточных вод поля фильтрации используют для выращивания трав, кормовых культур или овощей которые можно употреблять в пищу после термической обработки.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях производится в специальных сооружениях - биофильтрах и аэротенках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем, керамзитом. На эти пористые материалы нанесена пленка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках с поступающим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов - минерализаторов органического вещества. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. В таких биофильтрах и аэротенках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами.

Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому их обеззараживают жидким хлором или хлорной известью.

Работа очистных сооружений и установок на предприятиях контролируется законом об охране окружающей среды.

 Тема 14. Использование и охрана недр

План

1.                  Недра и их значение для человека.

2.                  Охрана недр при добыче полезных ископаемых.

3.                  Охрана природной среды при разработке полезных ископаемых.

1. Недра и их значение для человека. Недра - это верхняя часть земной коры, в которой добывают полезные ископаемые. Исключительно важное значение полезных ископаемых в развитии человеческого общества отражено в названиях длительных исторических периодов: «каменный», «бронзовый», «железный».

В настоящее время использование полезных ископаемых достигло максимума и темпы эксплуатации их запасов продолжают возрастать.

Большинство полезных ископаемых относится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере использования. В настоящее время многие богатые месторождения с высоким содержанием металлов рудах уже отработаны и используют бедные месторождения. Например, сейчас считается рациональной разработка медных руд с содержанием меди менее 1% - в 10 раз ниже, чем в первой половине XIX века. Создаются новые технологии извлечения металла, обогащения и переработки руд. Следовательно, одной из важнейших задач охраны недр является бережное расходование минеральных и энергетических ресурсов.

Потери при разработке полезных ископаемых достигают огромных размеров. Так, при мировой добыче ежегодно теряется меди 600 тыс. т, свинца - 300, цинка - 500. Отдача нефтеносных слоев в 1975 г. не превышала 30%, к концу столетия она достигла почти 40%.

При современных технологиях добычи и переработки только 1-5% от всего объема извлекаемых полезных ископаемых реализуется в виде чистой продукции, а остальное является отходами. Поэтому важнейшим направлением рациональном использовании и охране недр является совершенствование методов добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых.

Добывая полезные ископаемые шахтным и открытым методом, человек иногда полностью преобразует природные ландшафты. Сейчас открытым способом в мире добывают до 70% минерального сырья. В районах открытых горных разработок обычными становятся безжизненные рукотворные, «лунные» ландшафты. Такие рукотворные каньоны, «лунные долины», характерны для Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна, Черемховского угольного месторождения

2. Охрана недр при добыче полезных ископаемых. Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработку новых. Полнота выработки служит характеристикой рациональности работы добывающего предприятия.

Преимущество отдается открытым способам добычи полезных ископаемых, при которых месторождения разрабатываются с более высоким КПД. Наиболее полной выработке месторождений способствует использование сопутствующих компонентов. Так, рационально одновременно с железом добывать сопутствующие ему титан, ванадий, молибден, кобальт, вместе с медью - кадмий, селен, галлий, вместе с нефтью - йод, бром, серу. Применяемая ранее добыча только одного металла на месторождении полиметаллических руд считается сейчас нерациональной.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ископаемых имеет использование в промышленности вторичного сырья. Так, существенное увеличение производства металлов может быть достигнуто благодаря сбору и использованию металлолома. Общая масса изделий из металла, которые сейчас находятся в обращении, составляет 6 млрд т. Многие изделия сравнительно быстро изымаются из обращения из-за технического износа и морального старения. Подсчитано, что 20-25% металла, заключенного в них, может сравнительно быстро вновь использоваться в производстве, а еще 40-45% - через более долгий срок. Общие запасы потенциального металлолома таковы, что могут долгое время полностью удовлетворять промышленность в сырье. При этом 1 т чугунного или стального лома может сберечь 3,5 т минерального сырья, 2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка.

Для сокращения потерь при транспортировке сырья все чаще переходят на использование трубопроводов и контейнеров. Газопроводы и нефтепроводы постепенно вытесняют другие средства доставки газа и нефти по суше.

Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использование попутных энергетических ресурсов. Например, мало используется тепло, образующееся при сжигании топлива на цементных заводах, в мартеновских печах. Оно в этих производствах теряется и рассеивается вместе с отходящим паром.

Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также при переходе на использование альтернативных источников энергии - геотермальных вод, энергии солнца, ветра и морских приливов.

Важное значение имеет замена редкого минерального сырья синтетическими материалами. Металлы во многих случаях успешно заменяют пластмассами.

3. Охрана природной среды при разработке полезных ископаемых. Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воздуха, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую поднимают из недр вместе с рудой и углем и после сортировки сваливают вблизи шахт и штолен. Порода, сложенная в терриконы и содержащая остатки каменного угля, часто самовозгорается. Поэтому терриконы дымят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую среду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карьере, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами. Рекультивация - восстановление промышленно нарушенных территорий - предусмотрена законом. Предприятия, добывающие минеральные ресурсы, обязаны еще до начала работ обеспечить возможности для восстановления нарушенного ландшафта. В районах добычи угля шахтным способом ликвидируют терриконы, используя породу для строительства дорог, фундаментов домов. Это приносит двойную пользу: сохраняется естественный ландшафт и снижаются затраты на строительство из-за использования дешевого сырья. На месте бывших терриконов разбивают парки, сажают леса. Остающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных шахт и штолен.

После прекращения открытой выработки поверхности отвалов выравнивают, делают террасы на стенках карьеров, а токсичные и бесплодные породы покрывают почвой, на которой могут жить растения. Часто используют плодородные почвы, которые были удалены отсюда в начале разработки месторождения. Рекультивированные участки используют для посадки лесов, создания зон отдыха.

Тема 15. Почвенные ресурсы, их использование и охрана

План

1.      Значение почвы и ее плодородия для человека.

2.       Эрозия почв. Основные виды эрозии почвы.

3.      Рациональное использование и охрана земель.

1. Значение почвы и ее плодородия для человека. Площадь суши 15 млрд га, т.е. около трети поверхности земного шара. Из них леса занимают 28%, пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным покровом – 45%, пастбища – 17%, обрабатываемые земли – 10%, примерно столько же земли пригодно для обработки, но использование ее в земледелии экономически невыгодно. Таким образом, питание людей обеспечивает в основном 1450 млн га возделываемых почв, и в силу этого они заслуживают бережного использования и тщательной охраны.

Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды, животных и растений. Самое большое значение почвы в том, что люди берут из нее почти все необходимое для своей жизни. В настоящее время обрабатываемые земли дают 88% энергии, получаемой человечеством с пищей, около 10% - от лугов, пастбищ, лесов и 2% дают ресурсы Мирового океана. Самым важным свойством почвы является ее плодородие – способность обеспечить урожай растений.

Обрабатываемые земли - результат сложных естественных процессов и многовекового труда людей. Поэтому качество почв зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы минеральные и органические вещества, тем самым обедняя ее. Поэтому необходимо по­стоянно пополнять запасы этих веществ в почве внесением удобрений. Тщательно удобряя и обрабатывая почву, соблюдая последовательность культур в севооборотах, человек повышает плодородие почвы настолько, что большинство современных возделываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека.

Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почву может приводить к повышению ее плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели.

2. Эрозия почв. Основные виды эрозии почвы. К особо опасным последствиям отрицательного воздействия человека на почвы относится их ускоренная эрозия.

Под эрозией почвы понимают процессы разрушения и выноса плодородного слоя водой или ветром. Естественная эрозия протекает очень медленно, и процессы вымывания и выдувания почв уравновешиваются естественным почвообразованием. При ускоренной эрозии разрушение почвы происходит во много раз быстрее естественных процессов ее восстановления (рис. ).

Образование плодородного гумусового горизонта мощностью 25 см происходит в течение 2-7 тысячелетий. При катастрофических ураганах, ливнях нарушенные человеком почвы могут быть уничтожены в течение нескольких дней и даже часов.

Различают несколько видов ускоренной эрозии почв.

Ветровая, или эоловая, эрозия происходит при перемещении ветром мелких частиц почвы. Распространена она на сухих песчаных почвах, содержащих много мелких пылевидных частиц. Существует местная, повседневная, ветровая эрозия (поземка) и пыльные, или черные, бури. Повседневная ветровая эрозия распространена локально и особенно ярко проявляется на ветроударных склонах. Поземка опасна для многих растений, у которых она рассекает листья, нарушает покровные ткани, обнажает корни и вызывает гибель. Местная ветровая эрозия может быть верховой, когда при ветрах образуются смерчи, столбы пыли, поднимаемые на большую высоту.

Пыльные, или черные, бури также возникают при сильных ветрах, которые поднимают такое количество пыли, что воздух теряет прозрачность. В песчаных пустынях Африки, Аравии, Азии они известны с древности. Они распространены в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, на Украине, в Казахстане.

Водная эрозия может быть плоскостной, струйчатой и овражистой Она вызывает оползни и сели. При плоскостной эрозии происходит постепенный смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями в понижения. Вначале плоскостная эрозия мало заметна. Обнаружить ее можно тогда, когда повышенные участки лишаются верхнего плодородного темного слоя и на поверхность выступают нижние, более светлые горизонты. На лишенных гумусового слоя участках почвы плохо развиваются растения, снижается урожай.

Струйчатая или бороздчатая, эрозия быстро развивается при дружном таянии снега весной и сильных ливнях на склонах, лишенных растительности или занятых пропашными культурами. Вода, стекающая по склонам, увлекает за собой частицы почвы, образуя параллельные струйчатые размывы. Развитию этой эрозии способствует распашка полей вдоль склонов.

Овражистая эрозия развивается на склонах, лишенных древесной растительности, со слабо развитой дерновиной. Ручейки, сбегающие со склона, соединяются вместе, образуют единый крупный поток. Он смывает поверхностный слой почвы, углубляет дно оврага до материнской породы, подмывает берега. Средняя скорость роста оврага в безлесных районах 1-3 м в год, в отдельных районах она может достигать 8 и даже 25 м в год. Скорость роста оврагов зависит от особенностей почвы, рельефа местности, природно-климатических условий, развития растительности и дерновины.

Селевые потоки и оползни - наиболее опасные формы водной эрозии в горах. Возникают они в результате вырубки горных лесов, перевыпаса скота, нарушающего растительный покров на склонах. Сели (от араб, «поток») - это мощные грязекаменные потоки, возникающие на горных склонах после сильных дождей. Вода сносит с крутых склонов почву, крупные камни, вырванные с корнями деревья. Сели обладают большой разрушительной силой, приносят огромные убытки, сопровождаются человеческими жертвами.

Ирригационная эрозия возникает в районах орошаемого земледелия в результате неумеренного и неправильного полива. В тех случаях, когда вода на поля подается мощным потоком, стекает по склонам, происходит смыв и разрушение почвы и даже образование оврагов.

Водная эрозия распространена на Земле значительно шире, чем ветровая. Приносимый ею вред более существенный.

3. Рациональное использование и охрана земель. Среди многих природоохранных задач важнейшая - рациональное использование и охрана земель. Основа ее - борьба с эрозией почв, ее причинами и последствиями. В нашей стране разработаны межзональные, общие для всех природно-климатических зон меры борьбы с ускоренной эрозией почв, и конкретные для каждой природно-климатической зоны. Межзональные мероприятия по борьбе с эрозией почв включают следующие:

1) противоэрозионную организацию территории, включающую правильное размещение и чередование севооборотов, полезащитных лесонасаждений и гидротехнических сооружений;

2) введение почвозащитных и лугопастбищных севооборотов, включающих многолетние травы, занятые пары, сокращение площадей пропашных культур и черных паров;

3) прекращение рядового посева растений, культивация полей вдоль склонов;

4) создание на склонах полос-буферов из многолетних трав;

5) укрепление, облесение склонов оврагов, песков, создание защитных лесонасаждений; 6) закрепление ложбин, крутых склонов;

7) регулирование выпаса скота в балках, на крутых склонах, песчаных почвах;

8) специальные меры по защите насыпей дорог от размыва.

Зональные мероприятия по борьбе с эрозией очень разнообразны. В группу агротехнических мер включают:

1) вспашку, культивацию, посев растений поперек склона;

2) углубление пахотного слоя для лучшего впитывания влаги и уменьшения поверхностного стока;

3) безотвальную обработку почв;

4) прокладка на глубине 40 – 40 см специальных горизонтальных скважин для стока излишней воды и др.

Лесомелиоративные меры заключаются в создании полезащитных лесных полос.

Тема 16. Современное состояние и охрана растительного мира

План

1.      Роль зеленых растений в биосфере.

2.      Причины и последствия сокращения лесов.

3.      Охрана и восстановление лесов.

4.      Борьба с лесными пожарами.

5.      Охрана хозяйственно ценных и редких видов растений.

1. Роль зеленых растений в биосфере. Растения играют важнейшую роль в природе. Благодаря фотосинтезу они обеспечивают существование жизни на Земле. Как продуценты растения образуют органические вещества из неорганических. Фотосинтез в растениях на Земле протекает повсеместно, поэтому суммарный эффект его колоссален. По приблизительным подсчетам, растительность суши ежегодно ассимилирует 20-30 млрд. т. углерода, примерно столько же потребляет фитопланктон океанов. В течение 300 лет растения нашей планеты усваивают столько углерода, сколько суммарно его содержится в атмосфере и в воде. При этом растения ежегодно образуют около 177 млрд т органического вещества, а годовая химическая энергия про­дуктов фотосинтеза в 100 раз превосходит выработку энергии всеми электростанциями мира. Весь кислород атмосферы проходит через живые организмы примерно за 2000 лет, а растения используют и разлага­ют всю воду нашей планеты примерно за 2 млн лет.

Из всех растительных ресурсов Земли самое важное значение в природе и жизни человека имеют леса. Они больше всего пострадали от хозяйственной деятельности и раньше других стали объектом охраны.

Леса, в том числе посаженные людьми, занимают площадь около 40 млн км², или около 1/3 поверхности суши. На планете 30% хвойных и 70% лиственных лесов. Леса оказывают влияние на все компоненты биосферы, играют огромную средообразующую роль.

Лес используется в различных отраслях народного хозяйства. Он служит источником химических веществ, получаемых при переработке древесины, коры, хвои. Лес поставляет сырье для получения свыше 20 тыс. изделий и продуктов. Почти половина производимой в мире древесины расходуется на топливо, а треть идет на производство строительных материалов. Дефицит древесины остро ощущается во всех промышленно развитых странах. В последние десятилетия большое значение приобрели леса рекреационных и санитарно-курортных районов.

2. Причины и последствия сокращения лесов. Вырубка лесов началась на заре человеческого общества и по мере его развития возрастала, так как потребность в древесине и других продуктах леса быстро увеличивалась. За последние 10 тыс. лет на Земле сведено 2/3 лесов. Поэтому говорят: человеку предшествуют леса, его сопровождают пустыни. За историческое время около 500 млн га превратились из лесов в бесплодные пустыни. Леса уничтожаются так быстро, что площади вырубок существенно превышают площади посадок деревьев. К настоящему времени в зоне смешанных и широколиственных лесов сведено около 1/2 их первоначальной площади, в средиземноморских субтропиках - 80%, в зонах муссонных дождей - 90%. На Великой Китайской и Индо-Гангской равнинах леса сохранились только на 5% их былого распространения. Влажные тропические леса вырубаются и сокращают площадь со скоростью около 26 га в минуту, есть опасения, что они исчезнут через 25 лет. Вырубленные участки влажного тропического леса не восстанавливаются, а на месте их образуются малопродуктивные кустарниковые формации, а при сильной эрозии почв происходит опустынивание.

В связи с вырубкой лесов сокращается водоносность рек, высыхают озера, понижается уровень грунтовых вод, усиливается эрозия почв, более засушливым и континентальным становится климат, часто возникают засухи и пыльные бури.

3. Охрана и восстановление лесов. Основная задача охраны лесов - их рациональное использование и восстановление. Важное значение имеет повышение продуктивности лесов, защита их от пожаров и вредителей.

При правильном ведении лесного хозяйства рубки на отдельных участках повторно должны проводиться через 80-100 лет, когда лес достигнет полной спелости. Во многих центральных областях Европейской России к повторным рубкам вынуждены возвращаться значительно раньше. Превышение норм вырубок привело к тому, что во многих районах леса потеряли свое климатообразующее и водорегулирующее значение. Существенно возросла доля мелколиственных лесов.

Другая важная мера по сохранению лесов - это борьба с потерями древесины. Наибольшие потери происходят при заготовке древесины. На местах рубок остается много ветвей и хвои, которые могут использоваться для приготовления хвойной муки - основы витаминных и протеиновых концентратов для скота. Эти отходы перспективны для полу­чения эфирных масел.

Часть древесины теряется при лесосплаве. В отдельные годы в се­верные моря реками выносится так много бревен, что в Скандинавских странах существуют специальные суда для их вылова и промышленность для их переработки. В настоящее время нерациональный сплав бревен без объединения их в плоты на крупных реках запрещен. Возле предприятий деревообрабатывающей промышленности строят заводы по производству мебели из древесноволокнистых плит.

Важнейшим условием для сохранения лесных ресурсов служит своевременное лесовозобновление. Только треть ежегодно вырубаемых в России лесов восстанавливается естественным путем, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. При этом на 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, на другой - необходимы посев и посадка деревьев. Слабое возобновление лесов часто связано с прекращением самосева, уничтожением подроста, разрушением почвы при рубках леса и транспортировке древесины. Положительно на восстановлении лесов сказывается очистка их от растительной ветоши, ветвей, коры, хвои, остающихся после рубок.

Большую роль в воспроизводстве лесов играет осушительная мелиорация: посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это способствует быстрому росту деревьев и улучшению качества древесины. Продуктивность лесов повышается за счет посева люпина многолетнего в междурядья посадок сосны, ели, дуба.

На вырубках, где естественного возобновления леса не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или посадку выращенных в питомниках саженцев. Так же восстанавливают леса на гарях, полянах. На таких участках высаживают высокопродуктивные специально подобранные и выведенные сорта деревьев.

4. Борьба с лесными пожарами. Среди мер по охране лесов важное значение имеет борьба с пожарами. Пожар полностью или частично уничтожает лесной биоценоз. На лесных гарях развивается иной тип растительности, полностью меняется население животных. Пожары наносят большой урон, уничтожая растения, охотничье-промысловых животных, другую продукцию леса: грибы, ягоды, лекарственные растения. Основная причина пожаров - небрежное обращение человека с огнем: непотушенные костры, спички, окурки.

Большую опасность для возникновения пожаров представляют сель­скохозяйственные палы, огневая очистка лесосек, пламя и искры из выхлопных труб тракторов и автомашин, труб тепловозов. До 97% лесных пожаров возникает по вине человека. Поэтому среди мер борьбы с пожарами важное место должна занимать противопожарная пропаганда среди населения. В лесах создают противопожарные лесосеки, полосы, рвы, прокладывают дороги противопожарного назначения, проводят чистку лесосек и санитарные рубки. В лесных районах существует дозорно-сторожевая служба для обнаружения очагов пожара. При ликвидации лесных пожаров используют авиационные бригады, иногда на борьбу с по­жарами мобилизуют воинские части и все население.

5. Охрана хозяйственно ценных и редких видов растений. Охрана хозяйственно ценных и редких видов растений состоит в рациональном, нормированном сборе, исключающем их истощение. Под прямым и косвенным воздействием человека многие виды растений стали редкими, многим грозит исчезновение. Такие виды заносятся в Красные книги. В Красной книге Российской Федерации (1983 г.) содержится 533 вида.

Среди них можно назвать такие: водяной орех, лотос, дуб зубчатый, самшит колхидский, сосна пицундская, аралия материковая, тисс ягодный, падуб, женьшень, заманиха. Все они нуждаются в строгой охране, их запрещено собирать, наносить любой другой ущерб (вытаптывать, выпасать скот и др.). Наиболее действенна охрана редких видов растений в заповедниках и заказниках. Так, лотос охраняется в Астраханском заповеднике, Южно-Ханкайском заказнике и на о. Путятина .

Редкие виды растений разводят в ботанических садах и других научных учреждениях. Здесь растения, сохраняемые длительное время, служат резервом для восстановления их в природе.

Занесение вида в Красную книгу - это сигнал об опасности, угрожающей его существованию. Красная книга - важнейший документ, содержащий описание современного состояния редких видов, причин их бедственного положения и основные меры по спасению.

Тема 17. Современное состояние и охрана животного мира

План

1.      Значение животных в природе и хозяйственной деятельности человека

2.      Прямое и косвенное воздействие человека на животных

3.      Охрана редких и исчезающих видов животных

4.       Охрана и восстановление численности промысловых животных

1. Значение животных в природе и хозяйственной деятельности человека. Участвуя в круговороте веществ в биосфере, влияя на состояние ее компонентов, животные играют важную роль в поддержании в ней динамического равновесия. Для человека животные служат источником белкового питания и жира, поставщиком сырья для кожевенной и пушно-меховой промышленности. Животные имеют и отрицательное значение для человека. Среди них есть возбудители и переносчики болезней домашних животных и человека, вредители сельскохозяйственных и лесных растений. Деление животных на полезных и вредных условно и зависит от их численности, характера и интенсивности хозяйственной деятельности людей. В зависимости от места, времени, численности один и тот же вид может быть полезным и вредным для человека. Например, скворцы весной по­лезны: они уничтожают большое количество насекомых - вредителей садов, полей и огородов, а осенью, питаясь плодами винограда, приносят виноградникам значительный ущерб. Черный дрозд и полевой жаворонок полезны в Европе, а в Новой Зеландии, куда их перевезли, стали вредителями сельского хозяйства. Поэтому при оценке пользы и вреда каждого вида животных необходимо учитывать особенности питания, поведения, численность, роль в распространении природно-очаговых заболеваний в конкретных условиях места и времени.

Потеря любого биологического вида (возможно, кроме паразитов человека) крайне нежелательна для биосферы, так как он участвует в круговороте веществ, поддерживает динамическое равновесие в природных экосистемах. Каждый вид уникален и обладает только ему присущими особенностями.

2. Прямое и косвенное воздействие человека на животных. Вымирание одних и появление других видов животных неизбежно и закономерно. Это происходит в ходе естественной эволюции, при изменении климатических условий, ландшафтов, в результате конкурентных взаимоотношений. Процесс этот медленный. До появления человека на Земле средняя продолжительность жизни вида у птиц была около 2 млн лет, млекопитающих - около 600 тыс. лет. Человек ускорил гибель многих видов.

С 1600 г., когда исчезновение видов начали подтверждать документально, на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Гибель большинства их связана с деятельностью человека.

Человек своей деятельностью сильно влияет на животный мир, вызывая увеличение численности одних видов, сокращение других и гибель третьих. Это воздействие может быть прямым и косвенным.

Прямое воздействие (преследование, истребление, переселение, разведение) испытывают промысловые животные, которых добывают ради меха, мяса, жира и.т.п. В результате численность их снижается, отдельные виды исчезают.

Для борьбы с сельскохозяйственными вредителями ряд видов переселяют из одних областей в другие. При этом нередки случаи, когда переселенцы сами становятся вредителями. Например, мангуст, завезенный на Антильские острова для борьбы с грызунами, стал вредить наземно-гнездящимся птицам, распространять бешенство среди животных.

К прямым воздействиям человека на животных относится их гибель от ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве и от отравления выбросами промышленных предприятий.

Косвенное влияние человека на животных проявляется из-за изменения среды обитания при вырубке лесов, распашке степей, осушении болот, сооружении плотин, строительстве городов, поселков, дорог и т.д.

Некоторые виды в измененной человеком среде находят благоприятные для себя условия и расширяют ареалы. Так, домовый и полевой воробьи вслед за продвижением земледелия на север и восток в Палеарктике достигли тундры и побережья Тихого океана. Вслед за появлением полей и лугов далеко на север продвинулись жаворонок, чибис, скворец, грач.

Под влиянием хозяйственной деятельности возникли антропогенные ландшафты с характерной для них фауной. Только в населенных пунктах в субарктике и умеренной зоне северного полушария встречаются домовый воробей, городская ласточка, галка, домовая мышь, серая крыса, некоторые насекомые.

Большинство видов животных не могут приспособиться к измененным условиям, вынуждены переселяться в новые районы, сокращают численность и погибают. Так, по мере распашки европейских степей сильно сократилась численность сурков-байбаков. Вместе с сурком исчезла утка пеганка, гнездившаяся в его норах. Исчезли во многих районах своего распространения степные птицы - дрофа и стрепет.

Отрицательное воздействие человека на животных возрастает, а для многих видов становится угрожающим. Ежегодно погибает один вид (или подвид) позвоночных животных; опасность исчезновения грозит более 600 видам птиц и около 120 видам млекопитающих. Для таких животных необходимы специальные меры по их сохранению.

3. Охрана редких и исчезающих видов животных. Основная задача охраны редких и исчезающих видов в том, чтобы путем создания благоприятных условий обитания добиться такого увеличения их числен­ности, которое устранило бы опасность их исчезновения.

Редкие и исчезающие виды животных (как и растений) заносятся в Красные книги. Включение вида в Красную книгу - сигнал о грозящей ему опасности, о необходимости принятия срочных мер по его спасению. Каждая страна, на территории которой обитает вид, включенный в Красную книгу, несет ответственность перед своим народом и всем человечеством за его сохранение.

В нашей стране для сохранения редких и исчезающих видов организуют заповедники, заказники, животных расселяют в районы их былого распространения, подкармливают, создают укрытия и искусственные гнездовья, охраняют от хищников и болезней. При очень низкой численности животных разводят в неволе (питомниках и зоопарках), а затем выпускают в подходящие для них условия (рис.).

4. Охрана и восстановление численности промысловых животных.

Особо важное значение имеет сохранение и восстановление численности промысловых животных. Как известно, ценность промысловых животных состоит в том, что они живут за счет естественных кормов, недоступных или непригодных для домашних животных, о них не нужно специально заботиться. От промысловых животных человек получает мясо, меха, кожу, сырье для парфюмерной промышленности и лекарственных препаратов. Для некоторых народов Севера охота на диких животных является основой их существования.

Среди промысловых животных наибольшее значение имеют рыбы, птицы и звери. Многовековое, постоянно усиливающееся добывание, а также изменение среды их обитания привели в первой половине текущего столетия к резкому сокращению их запасов. Из млекопитающих наиболее сократились запасы копытных, пушных и морских зверей. Возникло даже мнение, что сохраниться они смогут только в заповедниках. Однако успешное восстановление численности некоторых видов - лося, бобра, соболя - позволило вновь включить их в число промысловых животных.

Среди охотничье-промысловых птиц особенно сильно пострадали по вине человека водоплавающие, куриные и дрофиные. Сильно сократи­лась численность гусей, лебедей, казарок. Краснозобая казарка, малый лебедь, белый и горный гуси, кавказский тетерев, дрофа и многие др­гие виды включены в Красную книгу Российской Федерации 

Система охраны диких животных складывается, с одной стороны, из мер по охране самих животных от прямого истребления, гибели от стихийных бедствий, а с другой - из мер по сохранению их среды обитания. Охрана самих животных осуществляется законами об охоте. Они предусматривают полный запрет охоты на редкие виды и ограничение сроков, норм, мест и способов добычи на другие промысловые виды.

Рациональное использование запасов промысловых животных не противоречит их охране, если основано на знаниях их биологии.

Известно, что в популяциях животных существует определенный резерв не размножающихся особей, они способны повысить плодовитость при низкой численности и обилии корма. Можно добиваться благополучия популяций промысловых животных, поддерживая определенное соотношение половых и возрастных групп, регулируя численность хищных животных.

Охрана охотничьих угодий основана на знании условий обитания, необходимых для жизни промысловых видов, наличии укрытий, подходящих мест для устройства гнезд, обилии корма. Часто оптимальными местами для существования видов служат заповедники и заказники.

Реакклиматизация вида - это его искусственное расселение в районах былого распространения. Она часто бывает успешной, так как при этом вид занимает свою прежнюю экологическую нишу. Акклиматизация новых видов требует большой предварительной подготовки, в том числе составления прогнозов их влияния на местную фауну и возможную роль в биоценозах. Опыт акклиматизации свидетельствует о многих неудачах. Завоз в Австралию в 1859 г. 24 кроликов, которые через десятки лет дали многомиллионное потомство, привел к национальному бедствию. Размножившиеся кролики стали конкурировать за пищу с местными животными. Поселяясь на пастбищах и уничтожая растительность, они принесли огромный ущерб овцеводству. Борьба с кроликами потребовала огромных усилий и длительного времени. Таких примеров немало. Поэтому переселению каждого вида должно предшествовать тщательное изучение возможных последствий внедрения вида на новую территорию на основе экологической экспертизы и прогноза.

Своевременно принятые меры позволяют успешно поддерживать необходимую численность промысловых животных, длительное время использовать их.

 Тема: Экология и здоровье человека

План

1.      Определение понятия «здоровье». Здоровье человека и качество окружающей среды.

2.      Влияние загрязнителей среды на здоровье человека.

3.      Здоровье среды как основа устойчивого развития общества и природы.

1.Определение понятия «здоровья». Здоровье человека и качество окружающей среды. Согласно всеобщему определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), здоровье – это состояние полного физического, душевного и социального благополучия. Оно, несомненно, включает такие важные показатели, как отсутствие болезней и травм, но не исчерпывается ими. Полноценное здоровье обеспечивает нормальное существование и воспроизведение (продолжение во времени и в пространстве) как отдельного человека, так и населения какой-либо территории вплоть до планеты в целом.

Установлено, что здоровье людей только на 20-25% зависит от индивидуальных генетических факторов, а на 75-80% - от социально-экологических и экономических условий существования (образа жизни, состояния среды, уровня здравоохранения и т. п.). Отсюда очевидна взаимо­связь экологии и здоровья, необходимость основательного знания и разумного применения экосоциальных закономерностей и правил здоро­вого образа жизни. Всеобщая декларация прав человека, принятая ООН еще в 1948 г., провозгласила: «Каждый человек имеет право на такой жизненный уровень ….., который необходим для поддержания его здоровья и благосостояния». В предыдущих параграфах были показаны разнообразные формы и масштабы антропогенных нарушений в природной среде, прямо или косвенно влияющие на состояние здоровья населения. В последнее время изучение этих воздействий и разработка методов их коррекции осуществляется в рамках новой концепции здоровья среды как основы устойчивого развития общества и природы. Следовательно, экосоциальные связи в значительной мере определяют сегодня здоровье человека, здоровье населения и здоровье среды.

2. Влияние загрязнителей среды на здоровье человека. Нарушения индивидуального здоровья человека часто вызываются наличием в организме чуждых нормальному метаболизму химических веществ и соединений или чрезмерных их объемов, превышающих защитные возможности иммунной системы.

Среди загрязнителей природной среды насчитываются десятки тысяч разнообразных веществ, число которых непрерывно растет. Некоторые из них особо опасны для здоровья человека и других живых существ. Рассмотрим некоторые из них.

Тяжелые металлы. В виде микроэлементов необходимы для нормальной жизнедеятельности, но в высоких концентрациях они становятся ядами. Больше всего тяжелых металлов выбрасывается при горении и с промышленными отходами. Свинец попадает в среду главным образом при сжигании этилированного бензина автомобилями, и потому самые высокие его концентрации обнаруживают вблизи магистралей с интенсивным движением. Накопление в организме свинца приводит к тяжелым отравлениям, негативно влияет на умственное развитие детей. Поэтому следует воздержи­ваться от употребления в пищу зелени, овощей, фруктов и особенно грибов, выросших в придорожных полосах, и даже молока от коров, поедающих здесь траву. Кадмий встречается реже (он есть, например, в табачном дыме), но его действие на органы дыхания, почки, нервную систему и половую сферу весьма опасно. Тяжелые отравления организма вызывают пары, соли и органические соединения ртути, которая широко используется в электротехнической и химической промышленности. После громкого судебного процесса 1971 г. широко известным кумулятивным (накопительным) заболеванием стала болезнь Минамата. В 1950-х гг. предприятие по переработке руды сбрасывало отходы, содержащие ртуть, в воды залива Минамата (Япония). Бактерии перерабатывали ее в диметилртуть. По цепям питания она попадала и накапливалась в рыбах до 50 мг/кг. Люди, питаясь рыбой, получали сильнейшие отравления, нервно-паралитические заболевания, более 50 человек умерло. С 1955 по 1959 г. здесь каждый третий ребенок рождался с психическими и физическими аномалиями. Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещен; полагают, что на дне залива находится еще около 600 т ртути. Болезнь Минамата вошла во все справочники в качестве примера болезни, вызванная загрязнением парами, солью и органическими соединениями ртути В школах, медицинских учреждениях и дома крайне опасны для здоровья разбитые ртутные термометры.

Органические вещества. Широкую известность в последнее время получили диоксины, поступающие в атмосферу с нефтехимических предприятий или, например, при открытом сжигании бытового мусора, содержащего синтетическую упаковку. Это сверхтоксичные соединения, которые поражают легкие, почки и другие органы, подавляют способность к деторождению, вызывают появление уродств. Известен случай, когда на севере Италии выброс всего 2 кг диоксинов вызвал тяжкие заболевания у двух сотен людей и отравление многих десятков тысяч домашних животных. Опасны также полихлорбифенилы (ПХБ), фенолы, метиловый спирт (вызывает слепоту или даже смерть при употреблении в качестве алкоголя) и многие другие органические соединения.

Нитраты. Эти азотистые удобрения часто используются в завышенных концентрациях для ускорения роста и созревания овощей. «Накачанные» нитратами, например, ранние арбузы и другие овощи вызывают отравление организма. Во избежание неприятных последствий при покупке картофеля, овощей и фруктов полезно проверять концентрацию в них нитратов приборами.

3. Здоровье среды как основа устойчивого развития общества и природы. Быть полностью здоровым можно только в здоровой жизненной среде - это аксиома. Поэтому постоянная забота о высоком качестве окружающей среды закладывает полноценные основы для высокого уровня здоровья населения. В этом и заключается суть концепции о здоровье среды как обобщенной характеристике ее благоприятности для длительного существования живых организмов, включая человека. Основной целью при этом является поддержание такого состояния окружающей среды, которое обеспечивает экологическую безопасность человека и других живых существ через снижение экологических рисков. Тем самым природоохранная деятельность рассматривается не только как акт гуманного отношения, например, к живой природе, но и как насущная необходимость, обязательное условие обеспечения здоровья и выживания самого человечества. Одним из надежных индикаторов здоровья среды является состояние биологического разнообразия на локальном, национальном и глобальном уровнях. При этом оцениваются видовое богатство, сохранение редких видов и видов ландшафтных индикаторов, структура сообществ, наличие и степень антропогенной трансформации природных местообитаний, способность животных и растений адаптироваться к меняющейся среде и многие другие показатели. Сейчас разрабатывается балльная оценка здоровья среды и системы ее мониторинга, учитывающие интегральные характеристики живых организмов: морфологические отклонения, проявление и частота генетических мутаций, физиологическое состояние, иммунный статус.

На Второй конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992 г., Рио-де-Жанейро, Бразилия) не случайно были приняты два базовых документа, дополняющие друг друга: Концепция устойчивого развития общества и природы и Конвенция «О биологическом разнообразии». Состояние биоразнообразия в значительной мере определяет и позволяет оценивать здоровье среды. В свою очередь, здоровая среда обеспечивает экологическую безопасность и тем самым представляет собой экологическую составляющую устойчивого развития общества и природы. Суть устойчивого развития заключается в разумном удовлетворении сегодняшних потребностей человечества, не подрывающем возможность длительного существования будущих поколений жителей Земли. Для этого необходимо гармоничное развитие экосоциальных связей человечества в едином комплексе природной и социально-экономической среды. Важно, что оба эти компонента одинаково значимы для обес­печения устойчивого развития. Задолго до появления самой этой концепции известный отечественный географ Д. Л. Арманд (1966) выразил ее основную идею очень просто: экономические и природные ресурсы надлежит расходовать так, чтобы их хватило «нам и внукам». Добавим от себя: и нашим праправнукам тоже. В реализации этой концепции, в обеспечении максимально длительного бескризисного сосуществования человечества и природы на Земле важная и все возрастающая роль принадлежит экологии.