Экология и защита биосферы
|
Скачать 0.62 Mb.
|
|
Экология и защита биосферы Экология – этот термин появился в конце 19 века, слово состоит из двух частей (гpеч. "oikos" – дом, родина и "logos" – слово, учение). Автор термина – немецкий биолог Э. Геккель, который в 1866 г дал следующее определение экологии: «Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременные неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Изначально экология – это биологическая наука, исследующая структуру и функционирование системы: популяций, сообществ организмов, экосистем и биосферы в целом. В основу экологии положены энергетический и балансовый принципы существования экосистем, теория трофических (пищевых) уровней и пищевых цепей, обеспечивающих возможность изучения потоков вещества, энергии и информации в экосистемах, изменение их структуры и функционирования под влиянием факторов среды, в том числе и вызванных деятельностью человека. Сейчас экологию понимают как науку о взаимоотношениях живых организмов (включая человека) со средой их обитания. Есть и другое определение: «Экология- это дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня». В настоящее время экология распалась на ряд отраслей и дисциплин, иногда далеких от ее первоначального понимания как биологической науки. По размерам объектов изучения разделяют экологию на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (экосистема и ее среда), ландшафтную (крупные геосистемы, географические процессы с участием живого и их среда), глобальную (метаэкология, учение о биосфере Земли). По отношению к предметам изучения она подразделяется на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных и человека, сельскохозяйственную, промышленную (инженерную) и общую (как теоретически обобщающую дисциплину). По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, морскую, Крайнего Севера, высокогорий, химическую (геохимическую, биогеохимическую). С точки зрения фактора времени рассматривают историческую и эволюционную (в том числе археоэкологию) экологию. Предлагается деление экологии на теоретическую и прикладную. В настоящее время экология, основанная на отраслях биологии (физиологии, генетики, биофизики) и связанная с прогрессом смежных биологических наук – ботаники, микробиологии, зоологии, – опирается на небиологические науки – математику, физику, химию, геологию, географию. Происходит постоянное расширение сферы исследований экологии, в том числе и в связи с расширением среды обитания человека. Появилась математическая, географическая, космическая экология. Законы экологии Б. Коммонера: Современная экология имеет собственные законы, правила, эмпирические (гpеч. empeiria – опыт, основанные на опыте) обобщения. Основные проблемы взаимодействия общества и природы в какой-то мере отражают четыре положения, которые сформулировал американский биолог Барри Коммонер в книге "Замыкающийся круг". Он назвал их "законами экологии", именно в кавычках. Первый «закон» экологии: все связано со всем. Этот закон отражает существование тесных связей в биосфере между живыми организмами и физико-химическими свойствами окружающей природной среды. Любое изменение в качестве физико-химического состояния природной среды передается как внутри экосистемы, так и между ними, влияет на их развитие и биосферы в целом. В качестве примера можно привести ситуацию, сложившуюся в экосистеме Азовского моря. Всего полвека назад продуктивность Азовского моря была в 1,5 раза выше, чем Северного, в 8 раз – Балтийского и в 25 раз – Черного. Кроме того, в Азовском море вылавливали ценные осетровые породы рыб. Но в связи с использованием стока Дона и Кубани для орошения и других хозяйственных нужд возросла соленость воды. Это привело к нашествию черноморских медуз, которых раньше здесь вообще не было. Это нарушило экологическое равновесие Азовского моря. Медузы поедали планктон, которым раньше питалась мелкая рыба, бывшая, в свою очередь, пищей для гораздо более крупных рыб. Уловы ценных пород упали с обычных 90000 т до 5700 т. Второй «закон» экологии: все должно куда- то деваться. Действие этого закона - одна из главных причин экологического кризиса. Огромные количества веществ извлекаются из недр Земли, преобразуются в новые соединения, которые рассеиваются в окружающей природной среде, включаясь в биохимические круговороты. Некоторые их них, химически активные, способны вступать в реакцию с белками, замещать биогенные элементы, влиять на развитие живых организмов. Они очень опасны. Б. Коммонер рассматривает это на примере ртути, содержащейся в использованной батарейке или транзисторе, которая проходит свой путь в окружающей среде: «мусорный контейнер – мусоросжигательная фабрика – атмосфера – водоем – метилирующие ртуть бактерии – зоопланктон – рыба – человек». До конца доходит небольшое количество ртути, но все же доходит, накапливается и оказывает свое воздействие. Не менее опасны многие сотни органических соединений – ксенобиотиков, которые рассеяны в биосфере, включились в глобальный круговорот, накапливаются во все новых поколениях рыб, птиц, зверей, людей. Например, ДДТ — (дихлордифенилтрихлорэтан- один из самых экологически опасных инсектицидов. Отличается высокой устойчивостью и концентрируется из окружающей среды живыми организмами, накапливается в тканях печени, почек и мозга млекопитающих), его содержание в микроводорослях и бактериях в 20 – 100 раз больше, чем в воде, в теле рыб – в 5 - 12 тыс. раз, в теле водоплавающих птиц, питающихся рыбой, – в 30 - 100 тыс. раз. В начале 80-х г. жители разных стран Земли содержали в своем теле от 2 до 5 мг ДДТ на каждый кг веса тела. Третий «закон» экологии: природа знает лучше. Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на Земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Главный критерий этого отбора – вписанность в биотический круговорот. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент. Человек же вопреки этому закону создал вещества, материалы, изделия, которые не подвержены биологическим повреждениям, биокоррозии и не могут быть обезврежены природой (например, полиэтилен, ДДТ и др.). Таким образом, человечество, воздействуя на биосферу как мощная "геологическая сила" вызывает в ней необратимые процессы, которые могут перерасти в глобальный кризис. Выход один – найти приемлемый для природы и достойный для человечества компромисс. Б. Коммонер в своей лекции "Экология и социальные действия" внес дополнение в формулировку закона: "Природа знает лучше, что делать, а люди должны решить, как сделать это возможно лучше". Четвертый «закон» экологии: ничто не дается даром. Б. Коммонер пишет: "Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничто не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка слишком затянулась». Б. Коммонер не стал приводить доказательств этого закона, он основан на многовековом опыте человечества. Глобальная экосистема, т.е. биосфера, представляет собой единое целое, в рамках которого любой выигрыш сопровождается потерями, но в другом месте. Например, при выращивании зерна, из почвы извлекаются химические элементы, и если в нее не вносить удобрения, то урожаи снижаются. Учение о биосфере. Термин "биосфера" ввел в 1875 г. Э. Зюсс – австрийский геолог, который писал в своей работе «Происхождение Альп» о Земле: "Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле (Земле – З. Л.), а именно - органическая жизнь. На поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу ...». Вводя в науку новый термин, Э. Зюсс не дал ему точного определения и хотя слово "биосфера" использовалось в геологической литературе, каждый понимал его по - своему. Синонимом биосферы в иностранной литературе является термин «экосфера». Важный вклад в развитие современных взглядов на биосферу внес немецкий ученый А. Гумбольдт (1769 – 1859). Именно он впервые сумел взглянуть на Землю как на единое целое. В своем труде "Космос" он писал о повсеместном распространении жизни, ее неразрывной связи с неорганическим миром (мысль, совершенно новая для 19 в.) и даже употребил термин "жизнесфера" (die Lebensspare), правда, точного определения ему не дал. Высоко ценил труды А. Гумбольдта русский ученый В. И. Вернадский, который развивая идеи своих предшественников (Ламарка, Гумбольдта, Докучаева) и, использовав термин Э. Зюсса, создал учение о биосфере. Под биосферой В. И. Вернадский понимал " оболочку жизни – область существования живого вещества". При этом рассматривал биосферу не как простую совокупность живых организмов, а как единую термодинамическую оболочку (пространство), в котором сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие живого вещества с неорганическими условиями среды. В своих работах В. И. Вернадский подчеркивал "всюдность жизни". В самом деле, живые организмы обитают в самых невероятных местах: горячих источниках, где температура выше точки кипения, вечных снегах Гималаев, сверх соленых озерах, безводных пустынях. Биосфера имеет вполне определенные границы, она включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, населенные живыми организмами. Вертикальная мощность поля существования жизни ограничивается в атмосфере примерно 6 км. В этом поле наблюдаются положительные температуры и могут существовать хлорофиллсодержащие растения. Нижний предел существования жизни в гидросфере находится на глубине 11 км (Марианская впадина в Тихом океане), в литосфере нижней границей жизни, как показало сверхглубокое бурение на Кольском полуострове, является 6 км. Теоретически пределы биосферы шире. Область жизни в атмосфере фактически исчезает за защитным озоновым слоем на высоте 20 – 25 км. По В. И. Вернадскому, важнейшими компонентами биосферы являются: 1. живое вещество (растения, животные, микроорганизмы); 2. биогенное вещество органического происхождения (созданное живыми организмами и состоящее из растительных и животных остатков – уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.); 3. косное вещество – горные породы неорганического происхождения (граниты, базальты); 4. биокосное вещество – продукты распада и переработки горных осадочных пород живыми организмами (почва, почти вся вода биосферы, кора выветривания и т.д.). Функция биосферы — регулярное создание живого вещества. Количество живого вещества всех групп растительных и живых организмов — биомасса. Скорость ее продуцирования (на единицу площади) — одна из необходимых характеристик продуктивности биосферы. Обновление всего живого вещества происходит в среднем за восемь лет: наземной биомассы — за 14 лет, в океане — за 33 дня, в том числе фитомассы океана — ежедневно, но при этом годовая продукция биомассы в океане близка к таковой для пустынь — 1,7 т/га в год. Функции живого вещества в биосфере включают:
Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой (геологический) и малый (биологический). Благодаря круговоротам веществ (у каждого элемента и некоторых соединений, например, воды, свой цикл круговорота) достигается единство биосферы: все компоненты состоят из одних и тех же элементов и неразрывно связаны между собой. Экологические факторы среды Экологические факторы – это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы).Абиотические факторы наземной среды – это лучистая энергия Солнца, поступающая в виде электромагнитных волн; освещенность земной поверхности, выражающаяся в продолжительности и интенсивности светового потока; влажность атмосферного воздуха, проявляющаяся в насыщенности его водяными парами; осадки как следствие конденсации водяных паров в воздухе; газовый состав атмосферы; температура на поверхности Земли, связанная с солнечным излучением и углом стояния Солнца над горизонтом; ветер как движение воздушных масс, вследствие неодинакового нагрева поверхности Земли и перепадов давления; давление атмосферы. Абиотические факторы почвенного покрова связаны с плодородием почвы. Это – химический и физический состав почвы, водопроницаемость, плотность, влажность, аэрация, содержание минеральных веществ в виде растворенных ионов. Абиотические факторы водной среды – плотность, вязкость, подвижность воды, температурная стратификация (изменение температуры по глубине), режим периодического изменения температуры; прозрачность и мутность воды; ее соленость; наличие кислорода и диоксида углерода; концентрация водородных ионов. Очень важными факторами являются прозрачность воды, зависящая от содержания органических и минеральных веществ, в том числе загрязнений; соленость воды; присутствие растворенного кислорода, обеспечивающего дыхание живых организмов; концентрация водородных ионов, характеризуемая отрицательным логарифмом и обозначаемая pH. По уровню pH воду делят на кислую, нейтральную и щелочную, причем, живые организмы приспособлены к определенному уровню pH и погибают или замещаются другими при изменении pH. Биотические факторы – совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие, характеризуемая взаимоотношениями между животными, растениями, микроорганизмами. Все животные и растения, независимо от их деления на хищников, паразитов, зоофагов, фитофагов являются необходимыми факторами среды по отношению к другим животным, с общеэкологической точки зрения они взаимно необходимы друг другу. Человечество в экосистеме Земли Человек – биосоциальный вид. Человек – один из 3 млн. известных сейчас биологических видов на Земле. Определено его место в системе животного царства: класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род человек, в котором до нашего времени дожил только один вид- человек разумный (Homo sapiens). С экологических позиций человечество можно рассматривать как общемировую популяцию биологического вида, составную часть экосистемы Земли. Но вид этот особый, существенно отличающийся от всех других видов, живущих на нашей планете. Изучая роль человека в экосистеме Земли, экология учитывает его специфическое положение, которое вытекает из его личности как биосоциального существа. Жизнь человека, как любого другого живого организма, невозможно без окружающей внешней среды. Как биологическому виду ему присущи обмен веществ с окружающей средой, стремление сохранить и продолжить свою жизнь во времени и пространстве, обеспечит максимум безопасности и комфорта. Постоянный приток атмосферного кислорода, питьевой воды, пищи с определенным набором биогенных элементов абсолютно необходим для биологической жизнедеятельности и существования человека. Человеческий организм, как и организм других животных, подчинен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивности солнечного излучения и т. д. В этом заключается основное экологическое сходство человечества с популяциями других биологических видов. Экологическое отличие 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 своей жизни, 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 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. Таким образом, экологическое сходство человека с другими видами объясняется 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. В 20 веке социально- экологические связи человечества все более отчетливо стали приобретать характер конфликта с природой, который к концу века достиг критического уровня. Давление человечества на среду обитания, стало несоизмеримо с ее способностью к сопротивлению. Своей деятельностью человек постоянно нарушает основные принципы естественного устройства биосферы. Это обстоятельство таит в себе угрозу полного разрушения природы Земли. Угроза возникновения острого глобального экологического кризиса приобретает реальные очертания, а в отдельных регионах мира экологическая ситуация становится близкой к катастрофической. Возникла парадоксальная ситуация. С одной стороны, человек использует биосферу, чтобы дышать и питаться, а с другой- разрушает ее своей деятельностью. Несовместимость этих процессов в конце века стала настолько очевидной, что многие эксперты уже предостерегают: над человечеством нависла угроза экологического катастрофы. |
Похожие:
 |
Что такое экология? Что такое экология? Экология – это наука о взаимодействиях организмов друг с другом и с окружающей средой. Мы считаем, что экология... |
 |
Техническое задание Поставка материалов для вычислительной и множительной техники Оплетка шлейфов, Защита от коротких замыканий (scp), Защита от повышения напряжения (ovp), Защита от перегрузки любого из выходов... |
|
Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине «Экология» ... |
|
Учебник создан преподавателями кафедры «Промышленная экология и безопасность» «Безопасность жизнедеятельности» (бжд) для всех специальностей и направлений бакалавриата высшего профессионального образования.... |
|
Учебник создан преподавателями кафедры «Промышленная экология и безопасность» «Безопасность жизнедеятельности» (бжд) для всех специальностей и направлений бакалавриата высшего профессионального образования.... |
|
Тема проекта Существующие методы переработки радиоактивных отходов (рао) не решают проблемы окончательного удаления их из биосферы |
|
Тема 17 Инженерная защита населения и работников организаций Инженерная защита. Классификация защитных сооружений (ЗС), их устройство и внутреннее оборудование |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Защита информационных процессов в компьютерных системах 090104. 65 – Комплексная защита объектов информатизации Форма подготовки... |
|
О проведении запроса котировок На поставку измельчителя веток bx-62... Настоящая документация о запросе ценовых котировок (далее по тексту также – документация о запросе котировок) подготовлена в соответствии... |
|
Инструкция о порядке действий в чрезвычайных ситуациях действия в случае химической аварии Ахов в атмосферу в количествах, представляющих опасность для жизни и здоровья людей, функционирования биосферы |
|
Инструкция по технике безопасности 1 тб перед началом работы Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет... |
|
Инструкция по технике безопасности 1 тб перед началом работы Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет... |
|
Учебное пособие по дисциплине «Безопасность и природоохранные технологии... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 656600 «Защита окружающей... |
|
Химическая авария Я – это нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств,... |
|
Химическая авария Я – это нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств,... |
|
Защита организма без побочных эффектов Н 92 Натуральные антибиотики. Защита организма без побочных эффектов. / Пер с нем. Ю. Ю. Зленко — М.: Ооо тд «Издательство Мир книги»,... |