Экология биосферы

 

Тезисы лекций

Тема 1. Предмет и задачи экологии. Экология особи - Аутэкология

Цель: Ознакомить с основными задачами экологии и устойчивого развития, историей развития экологических знаний, современной структурой экологической науки. Рассмотреть основные уровни организации живой материи. Познакомиться с принципами классификации факторов окружающей среды и их воздействием на живые организмы

План

1. Предмет экологии

. Проблемы и задачи экологии

. Возникновение и развитие экологии как науки, структура современной экологической науки

. Уровни организации живой материи

. Понятие о среде. Классификация факторов окружающей природной среды

. Предмет экологии

Экология как наука сформировалась в рамках биологии. Ее предметом стали взаимоотношения живых организмов между собой, а также с окружающей неживой природой, закономерность размещения и организации сообществ растений и животных, факторы выживания и продуктивности, круговороты веществ, в которых участвуют организмы.

Термин «экология» (от греческого oikos - дом, место обитания и logos - знание, учение) ввел в науку выдающийся немецкий зоолог Эрнст Геккель (1866). Он дал ей следующее определение: «Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все «условия существования». Они частично органические, частично неорганические. К неорганическим относятся физические и химические свойства местообитаний организмов - климат (свет, тепло, влажность, атмосферное давление), неорганическая пища, состав воды, почвы и т.д.

В качестве органических условий существования рассматривается общее отношение организма ко всем остальным организмам, с которыми он вступает в контакт и из которых большинство содействуют его пользе или вредят. Организмы, которые служат пищей остальным или паразитируют в них, во всяком случае, относятся к данной категории органических условий существования».

В трактовке Геккеля экология - это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами природы.

Существуют две концепции. Согласно первой - взаимоотношения человека и природы строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Овладевая законами природы, подчиняя их своим интересам, опираясь на свой разум и техническую оснащенность, человек не считается с законами живой природы.

Такое направление называется антропоцентрическим или технологическим, т.е. человек своими действиями «властвует над природой» в решении экологических проблем.

Второе, противоположное направление, которое именуется биоцентрическим. Человек, как биологический вид, в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой обязан принимать ее условия.

Развитие человеческого общества рассматривается как часть эволюции природы, где действуют законы экологических пределов, необратимости. Антропогенные воздействия приводят к нарушению природного равновесия и не могут быть восстановлены или изменены только техническими решениями.

Должен быть найден компромисс между этими направлениями для определения стратегии дальнейшего гармоничного развития во взаимоотношениях человеческого общества и природы. В последние десятилетия угроза глобального экологического кризиса заставила рассматривать человеческую деятельность на планете с позиций изучения законов живой природы, произошло интенсивное расширение экологии. Экология превратилась из частного раздела биологии в обширный и еще не сформировавшийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин.

Процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания получил название экологизация.

Экологизация отражает потребность общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Расширение предмета экологии привело к появлению ряда новых ее определений. Эта наука стала все чаще квалифицироваться как система знаний о взаимоотношениях общества и природы.

. Проблемы и задачи экологии

Безудержный экономический рост мирового хозяйства привел к возникновению глобальных экологических проблем: опустыниванию, обезлесению, истощению природных ресурсов, разрушению озонового слоя, парниковому эффекту, кислотным дождям, дефициту пресной воды, загрязнению Мирового океана, исчезновению отдельных видов животных и растений, деградации земель и др. Все эти проблемы так или иначе связаны с будущим человеческой цивилизации.

Природа в целом сама по себе не знает экологических проблем. Экологические же проблемы человека стали актуальными проблемами всей природы на Земле.

. Объем антропогенного воздействия на природу и окружающую человека среду в XX веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошел его. Проявления и свидетельства этого многообразны:

резкое сокращение площади ненарушенных земель, их существенная деградация, уменьшение биологического разнообразия вызывают необратимое количественное и качественное обеднение биосферы;

потребление и изъятие возобновимых природных ресурсов - пресной воды, почвенного гумуса, биомассы и продукции растений - достигло критической скорости или превысило темпы их естественного производства;

в XX в. резко сократились и продолжают быстро уменьшаться запасы многих невозобновимых, главным образом минеральных и топливных ресурсов земли, что в свою очередь создает серьезные экономические проблемы;

отходы человеческого хозяйства загрязняют среду, так как они содержат множество веществ и материалов, не утилизируемых в естественных природных круговоротах, что создает угрозу здоровью людей, вызывает деградацию экосистем;

происходит ослабление средорегулирующей функции биосферы, что приводит к нарушению экологического равновесия.

. Природа отвечает на возрастающее антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность:

химическое и радиационное загрязнение среды ускоряет мутации и приводит к появлению новых биологических форм, обладающих повышенной устойчивостью, адаптацией, а иногда и опасными для человека свойствами;

избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений или животных, исключение этих организмов из природных сообществ вызывают неконтролируемые цепные реакции, которые затрагивают многие виды, нарушают устойчивость экосистем и ведут к разрушению многих из них;

антропогенное преобразование ландшафтов и загрязнение среды часто имеет неконтролируемые последствия, приводящие к возникновению зон повышенного экологического риска, экологических бедствий и экономических потерь. Ответы природы относятся непосредственно и к природе человека.

. Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической сущностью и нарастающим отчуждением от природы. Используя изобретенные им самим технологии и средства жизнеобеспечения, человек в большей степени освободился от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Он на несколько порядков превысил биологическую видовую численность и еще в десятки раз - объем использования веществ и энергии для удовлетворения надбиологических потребностей:

огромное увеличение и продолжение роста численности людей отнюдь не связано с повышением их биологического качества. Наоборот, для людей стали характерными груз наследственных заболеваний, наследственная предрасположенность к болезням, огромное число инфекций, возрастная хронизация болезней. Проблемы экологии человека все больше становятся проблемами здравоохранения;

человечество XX в. приобрело черты цивилизации потребления, экономика которой поддерживается преимущественно за счет провокации большого числа вторичных потребностей. Именно их удовлетворение ведет в основном к избыточной техногенной нагрузке на природу и окружающую человека среду.

Экологические проблемы человечества тесно сопряжены с экономическими и социальными. Региональные экологические проблемы часто становятся прямым источником имущественного неравенства социальных и геополитических потрясений.

Главной задачей современной экологии как науки является консолидация различных ее разделов и огромного фактического материала на единой теоретической платформе, сведение их в систему, отражающую все стороны реальных взаимоотношений природы и человеческого общества.

В научно-практическом плане общие задачи современной экологии в ее широком понимании можно сформулировать следующим образом:

) всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов, определение порога выносливости биосферы по отношению к антропогенной нагрузке;

) разработка прогнозов изменений устойчивости, продукционного потенциала наиболее важных природных комплексов и биосферы в целом, а также регионального и глобального состояния окружающей человека среды при разных сценариях экономического и социального развития разных стран, регионов и человечества в целом;

) отказ от природопокорительской идеологии;

) выработка критериев оптимизации - выбор наиболее согласованного с экологическим императивом и экологически ориентированного социально-экономического развития общества;

) формирование экологического мировоззрения, стратегии поведения человеческого общества, экономики и технологий.

. Возникновение и развитие экологии как науки, структура современной экологической науки

Экология имеет длительную предысторию и ее обособление в качестве самостоятельной науки представляет собой естественный этап накопления большого объема научных знаний о природе. Так, в трудах античных философов встречаются попытки обобщения сведений о жизни животных и растений и их зависимость от среды обитания и природно-климатических условий.

В средние века интерес к изучению природы ослабевает под давлением богословия, но проявляется с новой силой в эпоху Возрождения, великих географических открытий. В это время исследователями даются подробнейшие описания растений и животных, их внутреннего и внешнего строения.

Экология как биологическая дисциплина возникла в середине XIX века, а в самостоятельную науку она превратилась только в первой половине XX века. Однако появлению экологии предшествовала длительная предыстория. Накопление экологических сведений началось с момента появления человека на Земле. Всю историю развития экологии можно разделить на пять этапов:

I. Этап накопления экологических сведений о взаимодействии растений и животных со средой в рамках ботаники и зоологии. Этот этап продолжался с глубокой древности до конца XVIII века.

П. Этап формирования экологических направлений в рамках ботанической и зоологической географии. Он продолжался с конца XVIII века до середины XIX века.

III.Этап формирования экологии растений и экологии животных как наук об адаптациях организмов к среде обитания. Данный этап продолжался с середины XIX века до 20-х годов XX века.

IV Этап становления экологии как общебиологической науки, являющейся теоретической базой охраны природы. Продолжался этот этап с 20-х по 60-е годы XX века.

V Этап развития глобальной экологии с выделением в ее рамках антропоэкологии (экологии человека). Начался данный этап с 60-х годов XX века и продолжается в настоящее время.

Начиная с 60-х годов экология начала развиваться такими мощными темпами, что начала проникать во все сферы человеческого знания, и на границе экологии и других наук начали возникать пограничные науки, такие, как экологическая биохимия, экологическая физиология, математическая экология и др. Кроме этого, экология стала проникать и во все сферы человеческой деятельности. Так появились промышленная экология, сельскохозяйственная экология, медицинская экология, инженерная экология, экономическая экология, социальная экология, правовая экология и др.

Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

- аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) с окружающей его средой;

- популяционную экологию (демэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Часто популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

- синэкологию (биоценологию), изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.

. Уровни организации живой материи

Живая материя представляет иерархию взаимосвязанных и взаимоподчиненных уровней организации. Иначе говоря - жизнь имеет многоуровневую организацию.

Между прочим, это означает, что любая система может рассматриваться как элемент более высокого уровня организации и, наоборот, элемент представляет систему для более низких уровней организации. То есть каждый уровень является одновременно и системой и элементом.

Принято рассматривать четыре уровня организации живых систем, что в значительной степени условно, так как в них можно выделить множество подуровней.

Первый - молекулярно-генетический уровень, включает следующие подуровни: органическая молекула, макромолекула, в том числе ген, макромолекулярный комплекс, в том числе вирус, органоид клетки.

Второй - онтогенетический, включает следующие подуровни: клетка, ткань, орган, организм.

Третий - популяционно-видовой, включает следующие подуровни: популяция, вид.

Четвертый - биогеоценотический, включает следующие подуровни: сообщество (биоценоз), биогеоценоз (экосистема), биосфера.

Экология занимается изучением взаимосвязей живых систем надорганизменных уровней, то ест третьим и четвертым уровнем организации живой материи.

5. Понятие о среде. Классификация факторов окружающей природной среды

Термин «среда» в экологии применяется в широком и узком смысле слова. В широком смысле слова среда - это окружающая среда. Окружающая среда - это совокупность всех условий жизни, которые существуют на планете Земля. Среда в узком смысле слова -это среда обитания. Среда обитания - это та часть природы, которая окружает организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Среда обитания каждого организма многообразна и изменчива. Она слагается из множества элементов живой и неживой природы и элементов, привносимых человеком в результате его хозяйственной деятельности.

Анализ огромного разнообразия экологических факторов по природе их происхождения позволяет разделить их на три большие группы, в каждой из которых в свою очередь можно выделить подгруппы:

I. Абиотические факторы - это факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на организм. Они подразделяются на четыре подгруппы:

а) климатические факторы - это все факторы, которые формируют климат и способны влиять на жизнь организмов(свет, температура, влажность, атмосферное давление, скорость ветра и т.д.);

б) эдафические, или почвенные, факторы - это свойства почвы, которые оказывают влияние на жизнь организмов. Они в свою очередь разделяются на физические (механический состав, комковатость, капиллярность, скважность, воздухо- и влагопроницаемость, воздухо- и влагоемкость, плотность, цвет и т.д.) и химические (кислотность, минеральный состав, содержание гумуса) свойства почвы;

в) орографические факторы, или факторы рельефа, - это влияние характера и специфики рельефа на жизнь организмов (высота местности над уровнем моря, широта местности по отношению к экватору, крутизна местности - это угол наклона местности к горизонту, экспозиция местности - это положение местности по отношению к сторонам света);

г) гидрофизические факторы - это влияние воды во всех состояниях (жидкое, твердое, газообразное) и физических факторов среды (шум, вибрация, гравитация, магнитное, электромагнитное и ионизирующее излучения) на жизнь организмов.

П. Биотические факторы - это факторы живой природы, влияние живых организмов друг на друга. Они носят самый разнообразный характер и действуют не только непосредственно, но и косвенно через окружающую неорганическую природу. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы:

а) внутривидовые факторы - это влияние особей этого же вида на организм (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.);

б) межвидовые факторы - это влияние особей других видов на организм (волка на зайца, сосны на березу и т.д.).

В зависимости от принадлежности к определенному царству биотические факторы подразделяют на четыре основные группы:

а) фитогенные факторы - это влияние растений на организм;

б) зоогенные факторы - это влияние животных на организм;

в) микробогенные факторы - это влияние микроорганизмов (вирусы, бактерии, простейшие, риккетсии) на организм;

г) микогенные факторы - это влияние грибов на организм.

III. Антропогенные факторы - это совокупность воздействий человека на жизнь организмов. В зависимости от характера воздействий они делятся на две группы:

а) факторы прямого влияния - это непосредственное воздействие человека на организм (скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т.д.);

б) факторы косвенного влияния - это влияние человека фактом своего существования (ежегодно в процессе дыхания людей в атмосферу поступает 1,1х1012кг углекислого газа; из окружающей среды в виде пищи изымается 2,7x1015 ккал энергии) и через хозяйственную деятельность (сельское хозяйство, промышленность, транспорт, бытовая деятельность и т.д.).

В зависимости от последствий воздействия обе эти группы антропогенных факторов в свою очередь еще подразделяются на положительные факторы (посадка и подкормка растений, разведение и охрана животных, охрана окружающей среды и т.д.), которые улучшают жизнь организмов или увеличивают их численность, и отрицательные факторы (вырубка деревьев, загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, прокладка дорог и других коммуникаций), которые ухудшают жизнь организмов или снижают их численность.

Поскольку факторы среды, действующие одновременно, обладают разной силой воздействия, то жизнедеятельность организма будет зависеть от тех факторов, которые больше всего отклоняются от зоны оптимума, и если хотя бы один из них выйдет за пределы выносливости, то организм погибнет. Факторы, которые определяют жизнедеятельность организма в данной среде, называются ограничивающими или лимитирующими. Ряд ученых в разное время занимались изучением лимитирующих факторов, в результате чего были сформулированы законы о лимитирующих факторах

«Закон минимума». Впервые изучением лимитирующих факторов занимался немецкий химик Ю.Либих. На основании своих наблюдений он в 1840 году сформулировал следующий закон: «Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве», который получил название «закон минимума». Исследования в этой области показали, что для успешного применения данного закона на практике необходимо учитывать два вспомогательных принципа.

. «Закон минимума» строго применим только в условиях стационарного состояния, т.е. когда приток и отток энергии и вещества в среде сбалансированы. Если нет стационарного состояния, эффект минимума отсутствует.

. В среде между факторами происходит взаимодействие, в результате которого один фактор может частично заменять лимитирующий фактор и тогда последний перестает быть лимитирующим. Например, потребность в цинке у некоторых растений в тени ниже, чем на свету, значит, в тени цинк с меньшей вероятностью может быть лимитирующим фактором.

Дальнейшие исследования в области аутэкологии показали, что «закон минимума» справедлив не только для растений, но и для животных и человека. Позже этот закон был истолкован следующим образом: «Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей», т.е. жизненные возможности организма лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близко к необходимому организму минимуму. Дальнейшее снижение или ухудшение этих факторов ведет организм к гибели.

Концепция лимитирующих факторов была дополнена в XX веке еще двумя законами, поскольку изучение взаимодействия организма со средой показало, что ответная реакция организма на изменение силы экологического фактора описывается куполообразной кривой.

«Закон ограничивающих факторов». Этот закон был установлен в 1909 году Ф.Блэкманом и формулируется следующим образом: «Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий». Однако, как уже указывалось выше, пессимальное значение фактор может иметь как при низкой, так и при высокой силе воздействия. Поэтому «закон ограничивающих факторов» не дает однозначного ответа, какой из факторов, имеющих пессимальные значения, максимальный или минимальный по силе, является лимитирующим.

«Закон толерантности». Этот закон был установлен американским ученым В.Шелфордом в 1913 году. Он формулируется следующим образом: «Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору, а в конкретной ситуации тот из них, который ближе к пределам толерантности». Для успешного применения этого закона следует учитывать ряд вспомогательных принципов.

. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого фактора.

. Организмы с широкими пределами толерантности практически ко всем факторам обычно наиболее широко распространены и образуют экотипы, отличающиеся по положению зоны оптимума в пределах толерантности.

. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, при лимитирующем содержании фосфора в почве снижается засухоустойчивость у злаков.

. В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному диапазону того или иного фактора. Пользоваться оптимальными условиями среды организмам часто мешают межпопуляционные и внутри-популяционные взаимоотношения, т.е. межвидовые и внутривидовые биотические факторы. Например, при большом количестве сорняков культурные растения не могут в полной мере использовать солнечную энергию, воду и элементы питания, аналогично как и при слишком густом посеве культурных растений.

. Начальные этапы развития организмов обычно являются критическими, т.к. многие факторы среды в этот период часто становятся лимитирующими в силу того, что пределы толерантности для развивающихся особей обычно уже, чем для взрослых организмов.

Ценность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций в природе. Основное внимание следует уделять тем факторам, которые функционально важны для организма на каких-то этапах его жизненного цикла.

Выявление лимитирующих факторов очень важно в практике сельского хозяйства, т.к., направив основные усилия на их устранение, можно быстро и эффективно повысить урожайность растений или продуктивность животных. Таким образом, знание законов о лимитирующих факторах является ключом к управлению жизнедеятельностью организмов в природе и хозяйстве.

Литература: 2, с.6-93; 5, с. 5-36; 6, с.3-106

Контрольные вопросы:

Что изучает экология, какие задачи и цели она преследует?

Дайте характеристику основным методам экологии?

Какой вклад внесли в накопление экологических знаний труды античных философов.

Какое значение имеет возникновение и развитие биогеографии в 18- 19 вв. в накоплении экологических знаний и становлении экологии как науки.

Какова структура современного экологического знания.

Какие уровни организации живой материи являются объектами изучения экологии?

В чем отличие понятий окружающая среда и среда обитания?

Почему антропогенные факторы выделяют в отдельную группу?

В чем отличие закона минимума Либиха от закона ограничивающих факторов Блэкмана?

Тема 2. Экология популяции

Цель: сформировать представления о популяционной структуре вида, познакомиться с основными динамическими и статическим свойствами популяций.

План

1. Понятие о популяции в экологии

2. Структура популяции

. Динамика популяции

. Гомеостаз популяции

. Понятие о популяции в экологии

Любой вид животного, растения, микроорганизма представляет собой сложную биологическую систему, важнейшими элементами которой являются внутривидовые группировки - популяции. Вид - это таксономическая и экологическая единица, а популяция рассматривается в качестве структурной единицы вида и единицы эволюции.

Термин «популяция» происходит от латинского слова populus (народ) и в дословном переводе означает «население». Понятие о популяции появилось в начале двадцатого века в связи с развитием эволюционно-генетического направления в биологии. Этот термин впервые использовал датский генетик В.Л. Иогансен (1857-1927), рассматривавший популяцию как совокупность генетически неоднородных гетерозиготных особей, противопоставляя ее генетически чистым линиям. В дальнейшем этот подход приобрел генетико-эволюционный смысл, и в современном представлении популяция рассматривается как элементарная единица эволюционного процесса - микроэволюции. Понятие «популяция» является одним из центральных в биологии, а генетические, эволюционные и экологические подходы к изучению популяции объединяются в особое направление - популяционную биологию, разделом которой является популяционная экология, или демэкология. Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Популяция как группа совместно обитающих особей одного вида является первой надорганизменной биологической макросистемой.

. Структура популяции

Структура популяции - это определенная организация, формирующаяся, с одной стороны, на основе биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции не стабильна.

Различают пространственную (территориальную), возрастную, половую, генетическую, поведенческую и другие виды структуры популяции.

Пространственная структура популяции - это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она зависит как от свойств мест обитания, так и от биологических особенностей вида. Она может изменяться во времени, зависит от сезона года, от численности популяции и т.д. Пространственное размещение особей в популяциях может быть равномерным, случайным и групповым.

Для животных как подвижных организмов ведущее значение в определении характера пространственной структуры популяции имеет степень привязанности к территории. По типу использования пространства все подвижные животные делятся на две группы: оседлые и кочевые (номадные), кроме этого существует ряд промежуточных групп.

Видам, для которых характерен оседлый образ жизни, как правило, свойственен интенсивный тип использования территории, при котором отдельные особи или их группировки в течение длительного времени эксплуатируют ресурсы на относительно ограниченном пространстве. Для видов, отличающихся кочевым образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором ресурсы потребляются обычно группами особей, постоянно перемещающимися в пределах обширной площади.

Распространение организмов за пределы популяции называется расселением. Способы расселения отражают, каким образом популяция занимает все большее пространство. Среди них выделяют следующие: анемохория (распространение ветром), гидрохория (водой), фитохория (растениями), зоохория (животными) и антропохория (человеком). Расселение может быть пассивным (аллохория) и активным (автохория).

Передвижения животных, вызванные изменением условий существования или связанные с циклами их развития, называются миграциями. Они могут быть регулярными (суточными и сезонными) и нерегулярными (при засухах, наводнениях, пожарах и т.д.). Классический пример сезонной миграции - перелеты птиц. Нерегулярные миграции, как правило, носят хаотический характер в отличие от большей части организованных, регулярных.

Относительная территориальная изоляция популяции приводит к изоляции воспроизводства - ограничению свободы скрещивания. Популяция распадается на несколько панмиктических подразделений - - близкородственных объединений особей по полу и возрасту, живущих в непосредственной близости друг от друга и потому часто контактирующих между собой. Такими микропопуляциями у растений являются парцеллы, а у животных - демы (стада, колонии и др.), которые существуют в течение жизни одного или нескольких поколений.

Половая структура популяции - это количественное соотношение особей по полу. Соотношение полов популяции устанавливается по генетическим законам, а затем на него влияет среда.

На соотношение полов в популяции влияют условия среды. У некоторых видов пол изначально определяется не генетическими, а экологическими факторами.

В пределах ареала видов половая структура популяций растений более или менее постоянна, однако изменение внешних условий меняет соотношения полов. Например, в засушливый 1975 год в Зауралье резко уменьшилось число женских форм у шалфея степного (в 10 раз).

Генетическая структура популяции характеризуется разной степенью генетического разнообразия особей. Совокупность генов, которые имеются у особей конкретной популяции, называется генофондом. Совокупность всех генов, сосредоточенных в хромосомах одного организма, называется генотипом. С позиций генетики, популяция - совокупность генотипов. Если соотношение генотипов в популяции неизменно в поколениях, то популяция устойчива, в ней существует генотипическое равновесие. Несмотря на изменчивость в ее структурных частях, популяция как целостная система устойчиво сохраняет генофонд, наследованный от предковой популяции.

Генотип, взаимодействуя с условиями среды, формирует фенотип. Фенотипом называются элементарные признаки организма, определяющие индивидуальные особенности его строения и жизнедеятельности (морфологические, физиологические и поведенческие), которые зависят от взаимодействия генотипа с условиями среды.

Относительная пространственная обособленность популяции приводит к ее репродуктивной изоляции - ограничению свободы скрещивания особей разных популяций. Эта изоляция обеспечивает уникальность генофонда популяции и возможность ее самостоятельной эволюции. Однако в природе не существует полностью изолированных популяций и может происходить миграция (отток и приток) генов, приводящих к изменениям их генетической структуры.

Возрастная структура популяции определяет все возрастные группы особей, в том числе всех стадий и фаз развития организма, например, личинки и куколки насекомых, проростки растений.

Изучение распределения организмов по возрастам имеет большое значение в охотничьем и рыбном промыслах, в рубке леса и т.д. Если взять, например, охотничий промысел, то преобладание молодых особей свидетельствует о благополучном размножении вида и позволяет ожидать в следующем сезоне увеличение его численности.

Этологическая (поведенческая) структура - это система взаимоотношений между членами одной популяции. Этология (от греч. ethos - характер, нрав и logos -наука) - наука о биологических основах поведения животных.

Поведение животных по отношению к другим членам популяции зависит от того, какой образ жизни ведут особи: одиночный или групповой. При одиночном образе жизни особи популяции независимы и обособлены друг от друга. Такой образ жизни характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Полностью одиночное существование невозможно из-за основной жизненной функции - размножения.

При групповом образе жизни животные образуют семьи, колонии, стаи и стада, которые организованы иерархически.

Семья - простейшая группировка особей, которая после размножения может распадаться, а может состоять из родителей и потомков нескольких поколений, как, например, кланы у гиеновых собак, прайды у львов.

Колонии - групповое поселение оседлых животных. Они могут существовать длительно или возникать на период размножения как, например, у многих птиц: грачей, чаек, гагар, тупиков и других. Примером такого поселения может служить колония бакланов (Phalacrocorax bougainvillei), насчитывающая не менее 10 000 особей, в которой на 1 кв. м площади приходится не менее трех гнезд.

Стаи - временные подвижные группировки особей для защиты от врагов, добычи пищи, миграции. Наиболее широко стайность распространена среди саранчи, птиц и рыб. У млекопитающих она характерна для собачьих (волков, гиен, койотов и др.). У птиц стаи формируются при сезонных перелетах, у оседлых или кочевых форм -при зимних кормежках.

Стада - это более длительные и постоянные объединения животных. Стадами, как правило, живут китообразные, копытные, приматы (например, павианы). Стадо представляет собой группу животных одного вида, сохраняющих близость друг к другу, ведущих себя одинаково

В стадах осуществляются все основные функции жизни: добывание корма, защита от хищников, миграции, размножение, воспитание молодняка и т.п. Основу группового поведения животных в стадах составляют взаимоотношения доминирования-подчинения, основанные на индивидуальных различиях между особями. Среди доминантов в одних стадах выделяются лидеры - более опытные члены стада (как у северных оленей), в других стадах - вожаки, более сильные особи. Биологический смысл иерархической системы доминирования-подчинения заключается в создании согласованного поведения группы, выгодного всем ее членам.

. Динамика популяции

Количественные показатели популяции можно разделить на статические и динамические.

Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К ним относятся: численность, плотность, половой состав, возрастной состав, пространственная структура.

Динамические показатели отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

Динамика популяции - раздел популяционной экологии, изучающий численность особей популяции и механизмы ее регуляции. Жизнь популяции проявляется в ее динамике. Таким образом, к основным признакам динамики относятся:

численность популяции - общее число особей на данной территории или в данном объеме (например, воды);

плотность популяции - это среднее число особей на единицу площади или объема;

рождаемость (плодовитость) -- число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

смертность - число особей, погибших за определенный период;

прирост популяции - разница между рождаемостью и смертностью;

темп роста - средний прирост за единицу времени. Изучение этих демографических признаков необходимо для выявления законов жизни популяции, а следовательно, и основ стабильности экосистемы в целом.

Численность популяции никогда не бывает постоянной и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность же приводит к сокращению ее численности.

Рождаемость характеризует частоту появления новых особей в популяции.

Численность и плотность популяции зависят также от ее смертности. Смертность популяции - это количество особей, погибших за определенный период. Она, как и плодовитость, изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции и выражается в процентах к начальной или, чаще, к средней величине ее. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда выше, чем у взрослых особей.

Выживаемость - средняя для популяции вероятность сохранения особей каждого поколения за определенный промежуток времени. Различают три типа смертности или, как их чаще называют, «кривые выживаемости». Каждый вид имеет свою кривую выживаемости.

Первая кривая - сильно выпуклая. Выпуклость кривой характеризует повышение смертности к концу жизни, остававшуюся до этого низкой. Такой тип кривой характерен для насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине или других местах с благоприятными условиями, а также для многих видов крупных животных и для человек.

Вторая кривая - сильно вогнутая. Вогнутость кривой характерна для видов, смертность у которых очень высока на ранних стадиях жизни. Этот тип кривой свойственен большинству растений и животных. Максимальная гибель многих растений происходит в стадии прорастания семян или всходов, а животных - в личиночной фазе или молодом возрасте, например, у устриц, рыб, птиц, многих беспозвоночных.

Третий тип кривой - промежуточный, почти прямая линия, характерна для видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы. Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях, например, таких, как гидра пресноводная.

В замкнутых популяциях (в которых нет миграций) скорость изменения численности определяется только соотношением рождаемости и смертности. Если рождаемость выше смертности, то удельная скорость роста положительная. Если же смертность выше рождаемости, то удельная скорость становится отрицательной и численность популяции начинает убывать. Рождаемость и смертность, т. е. динамика численности, напрямую связаны с возрастной и половой структурами популяции.

При сбалансированной интенсивности рождаемости и смертности формируется стабильная популяция, в которой смертность компенсируется приростом и численность ее, а также ареал поддерживаются на одном уровне.

Популяции, в которых рождаемость превышает смертность и численность популяции растет так быстро, что наступает вспышка массового размножения, называются растущими. Это особенно характерно для мелких животных.

Однако при бурном развитии популяции наступает переуплотнение, что ведет к ухудшению условий существования. А это приводит к резкому возрастанию смертности, в результате чего численность популяции начинает сокращаться. Если смертность превышает рождаемость, популяция становится сокращающейся.

В природе численность популяций всегда испытывает колебания. Амплитуда и период этих колебаний зависят от вида и от условий среды обитания. Различают непериодические (нерегулярные, хаотические) и периодические (регулярные, циклические) колебания численности популяций. К непериодическим колебаниям численности, а соответственно и плотности популяции, относятся вспышки массового размножения, например, непарного шелкопряда.

Периодические колебания повторяются через равные промежутки времени, обычно в течение нескольких лет или одного сезона. Например, циклические изменения с подъемом численности в среднем через 4 года зарегистрированы у леммингов (Dicrostohyx), полярной совы (Nyctea scandiaca) и других животных тундры. Сезонные колебания численности характерны для многих насекомых, мышевидных грызунов, птиц.

Каждой популяции свойственен так называемый биотический потенциал - способность к увеличению численности за данный промежуток времени. У разных организмов биотический потенциал не одинаков.

Таким образом, численность каждого вида при благоприятных условиях способна расти по так называемой экспоненциальной (логарифмической) кривой. Рост численности в геометрической прогрессии называется экспоненциальным ростом.

Близок к экспоненциальному типу рост населения популяции человека в настоящее время. Он обусловлен прежде всего резким снижением смертности в детском возрасте.

Рост численности популяции замедляется по мере увеличения ее плотности, так как условия для роста и размножения особей становятся менее благоприятными. Например, животным при высокой плотности популяции может не хватать пищи. Растения начинают затенять друг друга, или им не хватает влаги. По мере ухудшения условий удельная скорость роста снижается, и при некоторой плотности численность популяции перестает расти. Эту предельную плотность, которой может достигнуть популяция в данных условиях, называют емкостью среды.

. Гомеостаз популяции

Тенденция популяций поддерживать внутреннюю стабильность с помощью собственных регулирующих механизмов называется гомеостазом, а колебания численности популяций в пределах какой-то средней величины - их динамическим равновесием. Все биологические системы характеризуются способностью к гомеостазу, т.е. к саморегуляции. С помощью саморегуляции поддерживается в целом существование каждой системы - ее состав и структура, внутренние связи и преобразования в пространстве и во времени.

Гомеостатическими являются прежде всего отдельные особи, а затем популяции. Саморегулирующиеся системы не замкнуты, они активно взаимодействуют с внешней средой и, следовательно, подвержены изменениям. Саморегуляция - необходимое приспособление организмов для поддержания жизни в постоянно меняющихся условиях. Саморегулирование популяции осуществляется действующими в природе двумя взаимно уравновешивающимися буферными силами. С одной стороны, это биотический потенциал, составляющий совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяции, а с другой - это сопротивление среды - совокупность факторов, снижающих численность популяции.

Литература: 2, с.94-113; 5, с.66-82; 6, с.106- 166

Контрольные вопросы:

Каково значение популяций в биоте Земли?

Что отражают статические показатели популяций?

Что понимается под территориальным поведением животных?

Почему толерантность популяции к факторам среды значительно шире, чем у особи, и каково экологическое значение этого явления?

Что отражают динамические показатели популяции? Основные динамические показатели популяций.

В чем суть экологических стратегий выживания?

Тема 3. Экология сообществ - синэкология

Цель: сформировать представления о биоценозе. Рассмотреть структуру биоценоза, его характеристику.

Ознакомить с круговоротом веществ и потоком энергии в экосистемах, биологической продуктивностью экосистемы

План

1. Основные понятия синэкологии. Структура биоценозов

. Экологическая ниша и отношения организмов в биоценозах

. Биогеоценоз, экосистема и типы экосистем

. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

. Биологическая продуктивность экосистемы

. Экологическая сукцессия

. Основные понятия синэкологии. Структура биоценозов

В природе популяции разных видов интегрируются в макросистемы более высокого ранга - в сообщества, или биоценозы. Биоценоз (от греч. bios - жизнь, koinos - общий) -это организованная группа популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в одних и тех же условиях среды.

Понятие «биоценоз» было предложено в 1877 году немецким зоологом Карлом Мёбиусом.

Биоценоз - не простая совокупность живых организмов, а согласованная, динамическая, уравновешенная, взаимосвязанная, стойкая во времени система, состоящая из фитоценоза (совокупность растений), зооценоза (совокупность животных), микоценоза (совокупность грибов) и микробоценоза (совокупность микроорганизмов).

Фитоценоз является экологическим каркасом биоценоза, обусловливающим его состав и структуру. Представляя собой ведущий структурный компонент биоценоза, фитоценоз определяет видовой состав зооценоза, микоценоза и микробоценоза.

Синоним биоценоза - сообщество. Выделяют три основных вида сообществ: наземные, пресноводные и морские. В природе существуют сообщества разного масштаба.

Наиболее крупные сообщества, характеризующиеся определенным типом растительности и климатом, называются биомы, если речь идет об одном континенте, или типы биомов. Тайга, тундра, степи, саванна, пустыни, тропический дождевой лес - примеры типов биомов.

Сообщества, расположенные на участках с относительно однородной растительностью, называются биоценозы (например, биоценоз луга, биоценоз болота). По отношению к более мелким сообществам (население деревьев, муравейников, нор, разлагающихся пней и т.п.) применяют разнообразные термины: «микросообщества», «биоценотические группировки», «биоценотические комплексы», «синузии», «консорции» и другие. Биоценозы, созданные человеком, называются агроценозами (поле, сад, огород).

Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства и показатели, присущие ему как целому. Свойствами сообщества являются устойчивость (способность противостоять внешним воздействиям) и продуктивность (способность производить живое вещество). Показателями сообщества являются характеристики его состава (разнообразие видов), структура пищевой сети, соотношение отдельных групп организмов. Одна из главных задач экологии - выяснить взаимосвязи между свойствами и составом сообщества, которые проявляются независимо от того, какие виды входят в него.

Природное сообщество - биоценоз - имеет видовую, экологическую и пространственную структуры.

Видовая структура - один из важнейших признаков биоценоза. Ее главными показателями являются видовой состав - число видов и численность популяции - количественное соотношение особей.

Каждый конкретный биоценоз характеризуется определенным видовым составом. При этом одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие - малочисленными. Число видов в составе биоценоза, приходящихся на единицу площади, называется его видовой насыщенностью. Виды, преобладающие в биоценозе, называются доминантами (от лат. dominantie - господствующий). Например, в еловых лесах среди деревьев доминирует ель, в травяном покрове - кислица или зеленые мхи, а среди птиц - королек или зарянка.

Наряду с доминантами в биоценозах выделяют виды-эдификаторы (от лат. aedificator - строитель). Эдификаторы - это строители биоценоза, т. е. виды, сильно изменяющие среду и тем создающие определенные условия для жизни других видов данного биоценоза. Обычно вид-доминант одновременно является и эдификатором.

По общему числу видов и их соотношению судят о видовом разнообразии биоценоза. Видовое разнообразие - признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш в данном сообществе.

Экологическая структура биоценоза - это соотношение экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции. Каждый биоценоз слагается из определенных экологических групп организмов. Например, в сухих аридных условиях доминируют склерофиты и суккуленты, а на увлажненных территориях - гигрофиты.

Пространственная структура выражается в горизонтальном и вертикальном расчленении фитоценоза на отдельные элементы, каждый из которых играет свою роль в накоплении и преобразовании вещества и энергии. По вертикали растительное сообщество разделяется на ярусы -горизонтальные слои, толщи, в которых располагаются надземные и подземные части растений определенных жизненных форм. Ярусность особенно четко выражена в лесных фитоценозах, где выделяют до шести ярусов.

В водных сообществах вертикальная ярусная структура в первую очередь обусловлена внешними условиями, а именно световым и температурным режимами.

Виды животных и растений разных ярусов различают по их отношению к условиям среды. Так, растения каждого нижележащего яруса более теневыносливы, чем расположенные над ними. Виды различных ярусов в биоценозе находятся в тесных взаимоотношениях и взаимозависимости. Растения нижних ярусов положительно влияют на животное население как в количественном, так и в качественном соотношениях.

Вертикальное распределение организмов в биоценозе обусловливает и определенную структуру в горизонтальном направлении.

Горизонтальная структура биоценозов выражена их мозаичностъю и реализуется в виде неравномерного распределения популяций отдельных видов по площади. Это определяется, с одной стороны, неодинаковостью почвенно-грунтовых условий и микроклимата, а с другой - взаимоотношениями отдельных особей как внутри популяции, так и между собой. На этой основе формируются разного рода микрогруппировки, в которых видовые популяции связаны между собой более тесными функциональными отношениями, чем с остальной частью биоценоза.

. Экологическая ниша и отношения организмов в биоценозах

В биоценозе организмы связаны трофическими, топическими, форическими и фабрическими отношениями.

Трофические (пищевые) связи среди всех взаимоотношений между организмами имеют первостепенное значение. Любой биоценоз включает несколько трофических (пищевых) уровней, или звеньев, которые образуют трофическую структуру сообщества. Первый уровень представлен растениями, которые называются автотрофами или продуцентами (от лат. producentis - создающий). Второй уровень представлен животными, называющимися гетеротрофами, - фитофагами или консументами первого порядка. Третий уровень (иногда четвертый, пятый) представлен хищниками (зоофагами), или консументами второго (третьего, четвертого) порядка. Последний уровень в основном представлен микроорганизмами и грибами, питающимися мертвым веществом. Их называют сапрофагами или редуцентами (от лат. reducens - возвращать).

Взаимосвязанный ряд трофических уровней представляет цепь питания, или трофическую цепь. Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, т. е. совокупности трофических взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть (ее переплетения бывают очень сложными) обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются и вещество, и энергия.

В каждом звене большая часть энергии расходуется в виде тепла, теряется, что ограничивает число звеньев в цепи.

Большинство цепей начинается растением, а заканчивается хищником, причем наиболее крупным.Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые связи, тем устойчивее биоценоз.

В биоценозах различают два типа трофических сетей: пастбищную и детритную.

В пастбищной сети, или сети выедания, поток энергии идет от растений к растительноядным животным, а далее к консументам более высокого порядка.

В детритной сети, или сети разложения, поток энергии начинается с мертвых растительных и животных остатков, экскрементов и идет к первичным детритофагам - редуцентам, разлагающим органические вещества.

В системе биоценотических отношений выделяются топические связи, вытекающие из пространственной структуры. К этой категории взаимоотношений относится борьба за место для поселения, конкуренция животных за убежища. Эти связи крайне разнообразны.

Фабрические связи (от лат. fabrico - изготовлять) -тип отношений в биоценозе, при которых организм использует для создания своих сооружений мертвые остатки, продукты выделения либо даже части и органы других организмов.

Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохория, а мелких особей - форезия.

Биотические факторы - это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Эти факторы очень разнообразны и проявляются во взаимоотношениях организмов при совместном обитании. Среди огромного многообразия взаимосвязей организмов можно выделить определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов самых разных систематических групп. Основными типами биотических отношений являются: конкуренция, хищничество, комменсализм, мутуализм, синойкия, паразитизм.

Конкуренция (от лат. concurro - стучаться, сталкиваться) - взаимоотношения между организмами одного вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция), при которой они используют одни и те же ресурсы окружающей среды при их недостатке.

Межвидовая конкуренция чаще всего проявляется между экологически близкими особями (или популяциями) разных видов. Она может быть пассивной (использование ресурсов окружающей среды, необходимых обоим видам) и активной (подавление одного вида другим).

Хищничество - форма межвидовых взаимоотношений, способ добывания пищи и питания животных (изредка - растений), при котором они (хищники) ловят, убивают и съедают других животных (жертв). В основе хищничества лежат пищевые связи. Хищничество встречается практически у всех животных, а также среди грибов (из гифомицетов) и у насекомоядных растений (росянка, пузырчатка и др.).

Хищничество может являться причиной регулярных периодических колебаний численности популяций каждого из взаимодействующих видов

Понятие «симбиоз» (от греч. symbiosis - сожительство) означает различные формы совместного существования организмов разных видов (симбионтов), с помощью которых эти организмы регулируют свои отношения с внешней средой.

Паразитизм (от греч. parasitos - нахлебник, дармоед) -межвидовые взаимоотношения (одна из форм симбиоза -совместного проживания), при которых один вид (паразит) использует другой (хозяина) как среду жизни и как источник пищи.

Экологическая ниша - это положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды. Понятие «экологическая ниша» ввел американский зоолог Дж. Гриннел для определения роли, которую играет тот или иной вид в биоценозе.

Процесс разделения популяциями видов пространства и ресурсов называется дифференциацией экологических ниш. Наиболее ярко выражен процесс дифференциации экологических ниш у животных, что связано с разными видами рационов питания. Например, одни птицы питаются плодами и семенами растений, другие птицы ловят разных насекомых и червей. Хотя растения имеют один и тот же тип питания - автотрофный (фотосинтез) и используют одни и те же ресурсы среды (раствор минеральных веществ, диоксид углерода и солнечный свет), но и у них ниши дифференцированы.

У организмов каждого вида может быть две ниши: фундаментальная и реализованная. Фундаментальная ниша - это те условия, в которых вид, в принципе, может существовать, а реализованная ниша - это те условия, где вид реально встречается в данном сообществе. Реализованная ниша всегда составляет некоторую часть фундаментальной.

3. Биогеоценоз, экосистема и типы экосистем

В природе популяции разных видов интегрируются в биоценозы. Но никакой биоценоз не может развиваться сам по себе, вне среды и независимо от нее. В результате в природе складываются определенные комплексы, совокупности живых и неживых компонентов. Пространство с более или менее однородными условиями, заселенные тем или иным сообществом организмов (биоценозом), называется биотопом. Биотоп - это место существования, местообитание биоценоза. Любой биоценоз образует с биотопом биологическую систему более высокого ранга, чем биоценоз - макросистему - биогеоценоз. Биогеоценоз - исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза) - важнейшего компонента биоценозов. Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического обмена. Биогеоценоз - составная часть природного ландшафта и элементарная биотерриториальная единица биосферы.

Термин «биогеоценоз» предложил в 1944 году академик В.Н. Сукачев (1880-1967).

Биогеоценозы могут быть самых различных размеров: например, лес, озеро, луг и другие. Примером сравнительно простого биогеоценоза может служить небольшой водоем, пруд. Независимо от размеров и сложности любой биогеоценоз имеет следующий состав:

продуценты - производители (зеленые растения),

консументы - потребители (первичные - растительноядные животные, вторичные - плотоядные животные и т.д.),

редуценты - разрушители (микроорганизмы),

компоненты неживой природы.

Между ними возникают связи самых различных порядков. Устойчивость биогеоценозов поддерживается саморегуляцией.

Деятельность человека преобразовала природные биогеоценозы, и на их смену пришли агробиогеоценозы, количество которых постоянно увеличивается. Их примерами являются сельскохозяйственные поля, сады, пастбища, полезащитные лесные полосы, пруды и водохранилища, каналы, осушенные болота. Агробиогеоценозы по своей структуре характеризуются незначительным числом видов, но высокой их численностью. В настоящее время агроценозами занято более 10% суши Земли. Если природные биогеоценозы - саморегулируемые системы, то агроценозы регулируются человеком.

В экологии наряду с термином «биогеоценоз» используется термин «экосистема». Экосистема (от греч. oikos -жилище, местообитание, объединение), экологическая система - это совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов. Экосистема - первичная единица биосферы.

Термин «экосистема» предложен английским ботаником А.Д. Тенсли (1871-1955).

Экосистемы очень разнообразны. Их состав зависит от многих факторов, в первую очередь от климата, геологических условий и влияния человека. Если главную роль играют автотрофные организмы - продуценты (например, леса, луга, степи, болота и др.), системы называют автотрофными. Если же продуцентов в экосистеме нет либо их роль незначительна (например, экосистемы океанических глубин, высокогорных ледников), то такие экосистемы называют гетеротрофными. Различают наземные и водные экосистемы. Экосистемы могут быть как естественными, так и антропогенными (от греч. anthropos - человек и genos -происхождение), т.е. созданными человеком. Как, например, сельскохозяйственные, городские, промышленные экосистемы. Важнейшими природными экосистемами Земли являются: тайга; тундра и полярные пояса; океаны; побережья; болота, топи и мангровые заросли; степи умеренных широт; леса умеренных широт, саванны; пустыни; влажные экваториальные леса; горы; острова и другие.

Независимо от степени сложности экосистема характеризуется видовым составом, численностью входящих в нее организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. Выделяют два подхода к изучению экологической системы: аналитический, при котором изучают отдельные части системы, и синтетический, когда изучают всю систему в целом.

. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

Круговорот веществ - это перемещение вещества в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам, через консументы или без них и опять к продуцентам.

Органическое вещество, образованное растениями, переходит в тело животных, а затем при участии бактерий вновь превращается в неорганические вещества, усваиваемые растениями. Таким образом в экосистеме осуществляется круговорот веществ.

Поток энергии - переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). Солнце является единственным источником энергии на Земле. Оно обеспечивает постоянный, непрерывный, незамкнутый приток энергии на Землю. В отличие от веществ, которые циркулируют по звеньям экосистемы и входят в круговорот, используясь многократно, энергия может быть использована только один раз.

Пищевая цепь - основной канал переноса энергии в экосистеме. Растения являются первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания. Существуют определенные закономерности перехода энергии с одного трофического уровня на другой вместе с потребляемой пищей.

В каждом звене пищевой цепи большая часть энергии расходуется в виде тепла, теряется, что ограничивает число звеньев. В среднем, максимальные траты на дыхание в сумме с неусвоенной пищей составляют около 90% от потребленной.

Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой составляет всего около 10% энергии, употребленной в пищу. Эта закономерность называется «правилом десяти процентов».

5. Биологическая продуктивность экосистемы

Биологическая продуктивность - это способность экосистемы к воспроизведению биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в ее состав.

Биологическую продуктивность можно выразить продукцией - она является мерой биологической продуктивности и представляет собой количество воспроизведенной биомассы на 1 кв. м площади или в 1 куб. м объема в единицу времени и выражается в граммах углерода или сухого органического вещества.

Биомасса и продукция - основные показатели экосистемы. Биомасса, или урожай на корню, - масса органического вещества, заключенного в телах живых организмов на единицу площади. Биомасса может быть как живой, так и мертвой (например, древесина).

Продукция - прирост биомассы за единицу времени. Различают первичную и вторичную продукцию. Первичная продукция - органическое вещество, которое образуют продуценты в процессе фотосинтеза (или хемосинтеза). Вторичная продукция - биомасса, образуемая за единицу времени всеми репродуцентами и консументами.

Соотношение численностей, биомасс, и продукций (потоков энергии) популяций, относящихся к последовательным трофическим уровням, называют экологическими пирамидами. Их изображают в виде диаграмм, где ширина столбиков отражает соответствующий показатель каждого из уровней.

Эффект пирамиды в виде моделей придумал американский эколог Ч. Элтон. Экологические пирамиды бывают трех типов:

. Пирамида численности отражает число организмов по трофическим уровням, причем численность особей при движении от продуцентов к консументам различного порядка значительно уменьшается.

. Пирамида биомасс показывает соотношение биомассы всех организмов в данной экосистеме по трофическим уровням. В наземных экосистемах масса продуцентов больше, чем масса консументов I порядка, консументов I порядка больше, чем консументов II порядка и т.д., поэтому график имеет вид нормальной пирамид. В водных экосистемах экологическая пирамида перевернута, так как с повышением трофического уровня запас биомассы увеличивается.

. Пирамида энергии - разновидность пирамиды биомасс, в которой представлено количество энергии, заключенной в каждом из трофических уровней экосистемы или проходящей через эти уровни.

Пирамиды потоков энергии никогда не бывают «перевернутыми», т.к. следующий трофический уровень может «пропустить через себя» лишь часть энергии, усвоенной предыдущим уровнем.

6. Экологическая сукцессия

Сообщества формируются и изменяются в течение определенного времени. При этом изменяется их видовой состав, обилие разных групп организмов, трофическая структура, продуктивность и все остальные показатели. Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и в ее популяциях и сообществах: цикличность, смену популяций и биоценозов и др.

Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией (от лат. succession - последовательность, смена). В целом цепь сменяющих друг друга биоценозов называется сукцессионным рядом или серией (сериальные стадии). В сукцессионном ряду каждый сериальный биоценоз представляет собой определенную стадию формирования конечного сообщества, называемого климаксным (от греч. climax - лестница) или климаксом. Примером сукцессии, приводящей к смене одного сообщества другим, может служить зарастание небольшого озера с последующим появлением на его месте болота, а затем - леса.

По общему характеру сукцессии подразделяются на первичные и вторичные.

Первичная сукцессия начинается на месте, абсолютно лишенном жизни: вулканических туфовых и лавовых полях, сыпучих песках, скалах, каменистых россыпях. Здесь велика роль первых поселенцев: бактерий, лишайников, водорослей.

Вторичные сукцессии развиваются на месте, где ранее уже существовал хорошо развитый биоценоз. Например, на месте сгоревшего леса, заброшенного поля, осушенного болота или иного нарушенного сообщества.

Сукцессия - закономерный и направленный процесс, охватывающий общие изменения, происходящие на определенной стадии, свойственные любому сообществу. В качестве основных типов сукцессионных изменений выделяют следующие:

виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются;

сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового разнообразия организмов;

происходит увеличение биомассы органического вещества;

изменения состоят в снижении чистой продукции сообщества и повышении его дыхания, что является наиболее важным явлением сукцессии.

Литература: 2, с.113-144; с. 152-195; 5, с. 82-121; 6, с.166-239

Контрольные вопросы:

. Что понимается под биоразнообразием природы?

. Какие существуют показатели оценки видового биоразнообразия биологических сообществ?

. Что такое экологическая ниша?

. В чем состоят положительные или отрицательные взаимодействия между видами?

. Что понимается под экосистемой?

. Какое экологическое значение имеют продуцирование и разложение в природе?

. Что такое продуктивность экосистемы и уровни продуцирования?

. Что такое цикличность экосистем, как и какими факторами она обусловлена?

. Что такое сукцессия? Причины ее возникновения.

. В чем сущность первичной и вторичной сукциссии?

Тема 4. Биосфера и ее устойчивость

Цель: ознакомиться с основными положениями учения о биосфере и ноосфере.

План

1. Понятие о биосфере

. Структура биосферы. Функции и свойства живого вещества

. Биологический и геологический круговороты

. Возникновение и развитие ноосферы

. Понятие о биосфере

Впервые понятие «биосфера» (от греч. bios - жизнь и sphaira - шар) введено в биологию французским натуралистом Ж.Б. Ламарком в Париже в начале XIX столетия, а затем в геологию уже в качестве термина - австрийским ученым Э. Зюссом (1875). Заслуга в разработке стройного, целостного научного учения о биосфере, как «области жизни», принадлежит академику В.И. Вернадскому (1863- 1945). Под биосферой он понимал область существования живого вещества. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. Живым организмам Вернадский отводил роль главнейшей преобразующей силы.

Современная биосфера представляет собой сложную систему, состоящую из многих компонентов, которые включают всю живую и неживую (среду обитания) природу. Она охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, взаимосвязанные биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии.

Границы биосферы. Верхняя граница биосферы в атмосфере определяется высотой 20-25 км - слоем озона; озоновый экран защищает все живое на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Споры некоторых бактерий и плесневых грибов были обнаружены на высоте до 22 км.

В гидросфере границы доходят до максимальных глубин, жизнь встречается на дне океанических впадин, до 10-11 км от поверхности, где температура около 0°С.

В литосфере жизнь ограничивается, прежде всего, температурой горных пород, постоянно возрастающей с глубиной. В породах земной коры бактерии были обнаружены на глубине 4 км.

В основу учения Вернадского о биосфере положено представление о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы как продукта длительного превращения веществ и энергии в ходе геологического развития Земли. В пределах биосферы везде встречается либо само живое вещество, либо следы его деятельности: газы атмосферы; природная вода; запасы нефти, угля, известняка, глины, сланцы, торф и т.д.

. Структура биосферы. Функции и свойства живого вещества

В.И. Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из семи глубоко разнородных частей, но геологически не случайных: живое вещество, биогенное, косное, биокосное, вещество в радиоактивном распаде, вещество рассеянных атомов и вещество космического происхождения. Наиболее важными являются первые четыре.

Живое вещество. Этот термин введен в литературу В.И. Вернадским. Под ним он понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав.

Биогенное вещество (уголь, нефть, известняки, торф, сланцы и др.) - органические и органоминеральные вещества, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории Земли и являющиеся источником чрезвычайно мощной энергии.

Косное вещество представляет субстрат или среду обитания живых организмов, хотя образовано процессами, в которых живое вещество не принимало участия.

Биокосное вещество образовано в результате синтеза живого и неживого (косного) вещества (кора выветривания, почвы, илы, природные воды, осадочные породы и другие). Соотношение живого и косного в биокосном веществе варьирует. Например, почва в среднем состоит из 93% косных и 7% органических веществ.

Живое вещество - основа биосферы, хотя и составляет крайне незначительную ее часть (0,01% от массы всей биосферы). По Вернадскому, живое вещество - это совокупность существующих (или существовавших в определенный отрезок времени) живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором. Живое вещество биосферы химически и геологически является чрезвычайно активным. Различают пять основных функций живого вещества на нашей планете.

. Энергетическая функция заключается в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, с солнечной радиацией. В основе этой функции лежит фотосинтез зеленых растений, в процессе которого происходит аккумуляция солнечной энергии и перераспределение ее между отдельными компонентами биосферы. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

. Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращение, обеспечивает газовый состав атмосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирования живого вещества, создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и другие.

. Окислительно-восстановительная функция связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов окисления (благодаря обогащению среды кислородом) и восстановления, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода, что сопровождается образованием и накоплением сероводорода.

. Концентрационная функция проявляется в способности организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей средой на несколько порядков. Состав живого вещества существенно отличается от состава косного вещества планеты.

. Деструкционная функция обусловливает процессы, связанные с разложением органических веществ после смерти, вследствие чего происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни - грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

. Биологический и геологический круговороты

Все вещества на планете находятся в процессе круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой (геологический, биосферный) и малый (биологический).

Большой круговорот веществ в биосфере характеризуется двумя важными моментами: он осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли и представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развитии биосферы.

Геологический круговорот связан с образованием и разрушением горных пород и последующим перемещением продуктов разрушения - обломочного материала и химических элементов.

Главные химические элементы литосферы: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, натрий, калий и другие участвуют в большом круговороте, проходя от глубинных частей верхней мантии до поверхности литосферы. Магматическая порода, возникшая при кристаллизации магмы, поступив на поверхность литосферы из глубин Земли, подвергается разложению, выветриванию в области биосферы. Продукты выветривания переходят в подвижное состояние, сносятся водами, ветром в пониженные места рельефа, попадают в реки, океан и образуют мощные толщи осадочных пород, которые со временем, погружаясь на глубину в областях с повышенной температурой и давлением, подвергаются метаморфозу, т. е. «переплавляются». При этой переплавке возникает новая метаморфическая порода, поступающая в верхние горизонты земной коры и вновь входящая в круговорот веществ.

Малый, или биологический, круговорот веществ - это циркуляция веществ между растениями, животными, грибами, микроорганизмами и почвой. Суть биологического круговорота заключается в протекании двух противоположных, но взаимосвязанных процессов создания органических веществ и их разрушения.

Обмен веществом и энергией, осуществляющийся между разными структурными частями биосферы и обусловленный жизнедеятельностью организмов, называется биогеохимическим циклом.

Все биогеохимические циклы составляют современную динамическую основу существования жизни, они взаимосвязаны, и каждый из них играет свойственную ему роль в эволюции биосферы. Продолжительность циклов круговорота тех или иных веществ различна. Время, достаточное для полного оборота всего углекислого газа атмосферы через фотосинтез, составляет около 300 лет; кислорода атмосферы через фотосинтез - 2000-2500 лет; азота атмосферы через биологическую фиксацию, окисление электрическими разрядами - примерно 100 млн лет; воды через испарение - около 1 млн лет.

В большом и малом круговоротах участвуют множество химических элементов и их соединений. Но важнейшими из них являются круговороты биогенных элементов - кислорода, углерода, воды, азота, фосфора, серы. Большое значение имеют круговороты токсических элементов - ртути и свинца.

. Возникновение и развитие ноосферы

Эволюция органического мира на Земле прошла несколько этапов. Первый связан с возникновением биологического круговорота веществ в биосфере. Второй сопровождался формированием многоклеточных организмов, что усложнило циклическую структуру биосферы. Эти два этапа называют биогенезом (от греч. bios - жизнь, genesis - происхождение). Третий этап связан с появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит дальнейшая эволюция биосферы и превращение ее в сферу разума - ноосферу (от греч. noos - разум sphaira - шар).

Ноосфера - новое состояние биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным фактором, обусловливающим ее развитие.

Термин «ноосфера» был введен французскими учеными Э. Леруа и П.Т. де Шарденом в 1927 году. Они характеризовали ноосферу как особый, надбиосферный «мыслительный пласт», который «окутывает планету». В 30-40-е годы В.И. Вернадский углубил и развил учение о ноосфере. Он писал: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом, по сравнению с тем, что было раньше».

В.И. Вернадский понимал под ноосферой новый этап в развитии биосферы и призывал к разумному регулированию отношений человека и природы. Развивая свои представления и идеи, Вернадский выделил необходимые предпосылки для создания ноосферы:

. Человечество стало единым целым. Сегодня событие, происшедшее в захолустном уголке любого континента или океана, отражается и имеет большие или малые последствия в ряде других мест, на всей поверхности Земли.

. Преобразование средств связи и обмена информацией, обеспечивающих сегодня мгновенную ее передачу.

. Реальное равенство людей - как необходимое условие ноосферы.

. Рост общего уровня жизни, как условие реального равенства людей, а также возможность влияния народных масс на ход государственных и общественных дел.

. Развитие энергетики, открытие и использование новых видов энергии, необходимых для подъема уровня жизни.

. Исключение войн из жизни общества.

Биосфера существовала до появления на Земле человека, может существовать и без него. Но человек без биосферы существовать не может. Осознание глобальной экологической опасности, грозящей гибелью человечеству, заставило мировое сообщество искать новые пути выхода из создавшегося положения и привело к пониманию необходимости разработки концепции устойчивого развития. Концепция была принята на конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), где была провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на путь устойчивого развития, т. е. развития общества на базе эко-лргически целесообразного природопользования, обеспечивающего высокое качество жизни для людей на протяжении ряда поколений.

Литература: 2, с. 196-315; 5, с. 122-185; 6, с. 239-249

Контрольные вопросы:

. Когда и кто впервые ввел термин «биосфера»?

. Какие группы веществ выделял в биосфере В.И.Вернадский?

. Что понимал В.И.Вернадский под живым веществом планеты?

. Как современная человеческая цивилизация влияет на круговорот азота, углерода и фосфора?

. Какие современные представления имеются в науке относительно ноосферной роли человека?

Тема 5. Концепция устойчивого развития

Цель: Охарактеризовать основные моменты стратегии устойчивого развития цивилизации. Сформулировать представление о значении стратегии устойчивого развития в гармонизации взаимоотношений человека и природы.

План

1. Формирование идеи устойчивого развития

. Итоги международных конференций по устойчивому развитию

. Идея устойчивого развития и мысли В.И. Вернадского

. Формирование идеи устойчивого развития

Экологическая идея до 1972 г. Прогнозы будущего человечества отразили глубокую озабоченность мирового сообщества состоянием окружающей среды. В связи с этим стала постепенно созревать некая идея сбалансированного сосуществования природы и человека, получившая впоследствии название «идеи устойчивого развития». Рассмотрим основные этапы эволюции идеи устойчивого развития.

декабря 1968 г. Генеральная Ассамблея ООН принимает резолюцию, в которой отмечается важнейшая роль благоприятной окружающей среды для соблюдения основных прав человека и надлежащего экономического и социального развития.

декабря 1962 г. принимается резолюция Генеральной Ассамблеи ООН «Экономическое развитие и охрана природы», в которой были одобрены инициатива и рекомендации, предложенные ЮНЕСКО. Данная резолюция выделяла три основных положения:

во-первых, целостное рассмотрение совокупности окружающей среды, природных ресурсов флоры и фауны;

во-вторых, интеграция термина «охрана природы» в более широкий термин «охрана окружающей среды»;

в-третьих, концепция органического сочетания интересов охраны природы и экономического развития.

Стокгольмская конференция 1972 г. В 1972 г. была созвана Стокгольмская конференция, в которой приняли участие делегаты 113 стран и 40 международных организаций, известные ученые и общественные деятели.

Важнейшим итогом Конференции было предложение о признании в качестве основного правового принципа права человека на благоприятную окружающую среду. Кроме того, Декларация торжественно провозглашала обязанность правительств сохранять и улучшать окружающую среду для нынешнего и будущих поколений.

Один из важнейших принципов конференции 1972 г. следующий: «В целях обеспечения более рационального управления ресурсами и улучшения таким образом окружающей среды государства должны выработать единый и скоординированный подход к планированию своего развития для обеспечения того, чтобы это развитие соответствовало потребностям охраны и улучшения окружающей среды на благо населения этих государств». В данном принципе фактически впервые на официальном межгосударственном уровне оказалось сформулировано понятие устойчивого развития.

Между конференциями 1972 и 1992 гг. В 1972 г. генеральный секретарь конференции в Стокгольме М. Стронг в своем докладе на конференции сформулировал и обосновал концепцию экоразвития «как экологически ориентированного социально-экономического развития, при котором рост благосостояния людей не сопровождается ухудшением среды обитания и деградацией природных систем». Таким образом, М. Стронг доказывал необходимость перехода человечества от экономической к эколого-экономической системе.

В 1978 г. на XIV Генеральной ассамблее Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП) принята Всемирная стратегия охраны природы. Основная идея стратегии заключается в том, что в современных условиях глобальное воздействие на биосферу неизбежно и реальная охрана природы возможна лишь при рациональном использовании природных ресурсов и международном сотрудничестве в этой области. В данном документе устойчивое развитие определяется как «модификация биосферы и применение человеческих, финансовых, живых и неживых ресурсов для удовлетворения человеческих потребностей и улучшения качества жизни». Отмечается также, что интеграция экономических и экологических интересов может быть достигнута за счет повышения эффективности извлечения благ при постоянных ресурсах. Стратегия придает большое значение развитию и эффективному применению правовых и административных рычагов в целях охраны живой природы в интересах всего человечества, совершенствованию государственного управления, законодательства и контроля в этой области.

В 1983 г. при ООН была создана Международная комиссия по окружающей среде и развитию (МКОСР), которую возглавила Г.Х. Брутланд. В 1987 г. был опубликован отчет МКОСР под названием «Наше общее будущее».

В документе ставился вопрос о переходе человечества на путь так называемого «устойчивого развития» (sustainable development). В основе концепции устойчивого развития лежат следующие принципиальные положения:

развитие человечества должно отвечать потребностям ныне живущих людей, не лишая будущие поколения возможности удовлетворять свои потребности;

в основе устойчивого развития лежит бережное отношение человека к имеющимся глобальным ресурсам и экологическому потенциалу планеты;

размеры и темпы роста численности населения Земли допускают устойчивое развитие, если они согласуются с меняющимся экологическим и ресурсным потенциалом Земли;

для обеспечения устойчивого развития необходимо удовлетворить элементарные потребности всех людей и всем предоставить возможность реализовать свои надежды на лучшую жизнь, для чего необходимо обеспечить демократическое участие граждан в процессе принятия решений и предоставить им гарантии получения причитающейся им доли природных ресурсов;

общества, располагающие крупными денежными средствами или природными ресурсами, должны согласовывать свой образ жизни с экологическими возможностями планеты;

в основе устойчивого развития лежит политическая воля народов.

Конференция 1992 г. в Рио-де-Жанейро. Конференция в Рио-де-Жанейро 1992 года была напрямую посвящена выработке стратегии устойчивого, экологически приемлемого экономического развития цивилизации. В работе конференции в Рио-де-Жанейро принимали участие представители более 170 стран мира.

На конференции в Рио-де-Жанейро были сформулированы положения об устойчивом развитии, в принципе повторяющие аналогичные положения в отчете МКОСР. Небольшими дополнениями в итоговой Декларации конференции явились следующие:

) признание необходимости предоставления больших прав в управлении развитием общества женщинам, молодежи, коренным народностям;

) требование обеспечения защиты окружающей среды государствами в случае вооруженных конфликтов;

) требование более глубокого и открытого межгосударственного сотрудничества и консенсуса в целях устойчивого развития;

) признание того, что меры в области торговой политики, принимаемые в целях охраны окружающей среды, не должны представлять собой средства произвольной или неоправданной дискриминации или скрытого ограничения международной торговли;

) признание того, что принцип охраны окружающей среды должен главенствовать над принципом неприкосновенности и свободного распоряжения частной собственностью на природные объекты и ресурсы и на интеллектуальную собственность.

Саммит в Йоханнесбурге 2002 г. В сентябре 2002 г. в Йоханнесбурге состоялся Всемирный саммит ООН по устойчивому развитию. В его работе приняли участие посланцы 195 стран, в том числе 104 президента и премьер-министра.

На саммите была принята политическая Декларация, призывающая все страны к работе на благо всеобщего процветания и мира, а также план действий по борьбе с бедностью и охране земной экологии. Указанный план действий предусматривает ряд широкомасштабных акций, обеспечивающих доступ сотням миллионов человек к чистой воде и электрической энергии, а также 50-процентное снижение уровня бедности к 2015 г.

В нем оговорены различные комплексные природоохранные программы.

В итоговой Декларации саммита были подтверждены все основные положения об устойчивом развитии, имеющиеся в Декларации конференции в Рио-де-Жанейро. Важным, но практически единственным дополнением стал следующий принцип: *Мы подтверждаем наше обязательство уделять особое и первоочередное внимание борьбе с такими мировыми условиями, которые создают серьезную угрозу устойчивому развитию наших народов и в число которых входят хронический голод; недоедание; иностранная оккупация; вооруженные конфликты; проблемы, связанные с незаконными наркотиками; организованная преступность; коррупция; стихийные бедствия; незаконный оборот оружия; торговля людьми; терроризм; нетерпимость и подстрекательство к расовой, этнической, религиозной и другой ненависти; ксенофобия, а также эндемичные, заразные и хронические болезни, включая ВИЧ/СПИД, малярию и туберкулез».

. Итоги международных конференций по устойчивому развитию

Несмотря на принятие целого ряда Деклараций по охране окружающей среды и устойчивому развитию, реальное положение вещей довольно печально.

Конференции е Рио-де-Жанейро может считаться исторической вехой в развитии международного природоохранного сотрудничества по следующим причинам:

) конференция ознаменовала переход экологических проблем из периферийной области международной политики в разряд главных приоритетов;

) конференция указала на необходимость комплексного подхода к решению экологических проблем на основе идеи устойчивого развития;

) помимо официальных делегаций, на конференции в Рио-де-Жанейро присутствовало множество представителей неправительственных организаций и заинтересованных частных лиц, что придало межправительственной по статусу конференции достаточно демократичный характер.

С другой стороны, в Рио-де-Жанейро отчетливо проявились разногласия, существующие между промышленно развитыми и развивающимися странами. Например, из-за противодействия стран «третьего мира» участникам форума не удалось выработать соглашение по одной из важнейших проблем - всеобщему уничтожению тропических лесов. В Конвенцию об изменении климата не вошли конкретные обязательства государств по объемам и темпам сокращения выбросов в атмосферу парниковых газов. США отказались подписать Конвенцию о биологическом разнообразии, ссылаясь на то, что в ней адекватно не отражены права, связанные с интеллектуальной собственностью.

На Всемирном саммите ООН по устойчивому развитию в Йоханнесбурге были приняты различные итоговые документы, предоставляющие план действий по борьбе с бедностью и охране земной экологии.

Однако в итоговых документах Всемирного саммита практически отсутствуют четко прописанные детали осуществления заявленных задач. В первую очередь это касается финансирования проектов и обеспечения их квалифицированными специалистами. Большинство сроков, установленных для достижения тех или иных провозглашенных целей, остаются размытыми.

Тем не менее, конференции по окружающей среде позволили выделить следующие причины кризисного состояния окружающей среды1:

) философия потребительского существования человека по-прежнему остается концептуальной основой человеческой жизнедеятельности;

) отсутствует реальная, не показная, политическая воля государства к последовательному и эффективному осуществлению деятельности по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития;

) существуют дефекты в организации государственного управления деятельностью по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития (например, во многих государствах практически каждый год происходит реорганизация соответствующих государственных институтов);

) экономическая деятельность человечества первична перед деятельностью по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития;

) финансирование программ и мероприятий по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития крайне мало и неэффективно;

) наблюдается дефицит специалистов-экологов в юридической, экономической, технической и других сферах деятельности;

) законодательство в сфере охраны окружающей среды и обеспечения устойчивого развития (экологическое законодательство) развито крайне слабо;

) крайне низок уровень экологического правосознания простых граждан, что препятствует массовому участию общественности в решении вопросов охраны окружающей среды и обеспечения устойчивого развития; 9) ограничен доступ граждан и общественных организаций к экологической информации.

. Идея устойчивого развития и мысли В.И. Вернадского

Если внимательно проанализировать все основные положения, реализация которых объявлена на международных конференциях главным способом обеспечения устойчивого развития, то нельзя не увидеть, что данные положения практически целиком и полностью (за редкими исключениями) перекликаются с мыслями великого русского ученого В.И. Вернадского об условиях формирования ноосферы, высказанными еще в начале прошлого столетия.

В трудах В.И. Вернадского указан ряд конкретных условий, необходимых для обеспечения органичного сосуществования человека и природы через становление ноосферы. К этим условиям относятся следующие:

заселение человеком всей планеты;

резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;

начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере;

расширение границ биосферы и выход в космос;

открытие новых источников энергии;

равенство людей всех рас и религий;

увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;

свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;

продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;

разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения;

исключение войн из жизни общества.

Как видим, еще столетие назад были высказаны фактически основные положения идеи устойчивого развития. Около половины из них выполнено полностью, однако до выполнения остальных пока дело не дошло.

Литература: 1, с.91-105; 2, с.465-471; 4, с.342-437

Контрольные вопросы

. Что вы знаете об эволюции идеи устойчивого развития до 1972 г. и на Стокгольмской конференции 1972 г.?

. Расскажите об эволюции идеи устойчивого развития в период с 1972 г. до 1992 г.

. Каковы основные результаты Конференции 1992 г. в Рио-де-Жанейро?

. Каковы основные результаты Саммита 2002 г. в Йоханнесбурге?

. Каковы основные итоги конференций по окружающей среде в Рио-де-Жанейро 1992 г.?

. Каковы основные итоги Всемирного саммита по устойчивому развитию в Йоханнесбурге 2002 г.?

. Каковы причины кризисного состояния окружающей среды?

. Какие параллели вы можете указать между основными положениями концепции устойчивого развития и идеями В.И. Вернадского о ноосфере?

. Какие условия, необходимые для обеспечения органичного сосуществования человека и природы через становление ноосферы, выделил В.И. Вернадский?

Тема 6 Природные ресурсы и рациональное природопользование как один из аспектов устойчивого развития

Цель: Ознакомиться с классификацией природных ресурсов, их характеристикой и проблемами сохранения на современном этапе развития человеческой цивилизации.

План

1. Классификация природных ресурсов

. Принципы рационального природопользования и охраны природы

. Загрязнение природных ресурсов

. Классификация природных ресурсов

Природные ресурсы - элементы природы (объекты и явления), необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир).

Природные ресурсы используются человеком в разном качестве:

как непосредственные предметы потребления (питьевая вода, кислород воздуха, употребляемые в пищу растения и животные и др.);

как средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные ресурсы и др.);

как предметы труда, из которых производятся все изделия (минералы, древесина и др.);

как источники энергии (горючие ископаемые, гидроэнергия, энергия ветра и др.).

Существует несколько подходов к классификации природных ресурсов.

По источникам и местоположению: энергетические ресурсы, атмосферные газовые ресурсы, водные ресурсы, ресурсы литосферы, ресурсы растений-продуцентов, ресурсы консументов, ресурсы редуцентов, климатические ресурсы и др.

По сфере их использования: производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (или рекреационные), эстетические, научные и др.

По принципу используемости человеком в настоящее время:

реальные природные ресурсы используются человеком в производствен-ной деятельности;

потенциальные природные ресурсы в настоящее время не используются человеком вообще, либо используются в недостаточной степени энергия Солнца, морских приливов, ветра и др.).

По принципу заменимости:

заменимые природные ресурсы можно заменить другими сейчас или в обозримом будущем (все полезные ископаемые, энергоресурсы);

незаменимые природные ресурсы нельзя заменить другими природными ресурсами (атмосферный воздух, вода, генетический фонд живых организмов).

По принципу исчерпаемости и возобновимости:

исчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно и относительно. Исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновимые и возобновимые.

Невозобновимые природные ресурсы абсолютно не восстанавливаются каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению. Охрана невозобновимых природных ресурсов сводится к рациональному, экономному использованию, борьбе с потерями при добывании, перевозке, обработке и применению, поиску заменителей.

Возобновимые природные ресурсы по мере использования постоянно восстанавливаются (почва, растительность, животный мир). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса - 60-80 лет, почвы - несколько тысячелетий. Охрана возобновимых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспроизводства. Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления.

Неисчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых не ограничено, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования. Неисчерпаемые природные ресурсы включают ресурсы водные (воды Мирового океана, пресные воды), климатические (атмосферный воздух, энергия ветра) и космические (солнечная радиация, энергия морских приливов).

Однако, если количество неисчерпаемых природных ресурсов относительно не ограничено, то их качество может ограничить возможность их использования человеком (например, количество воды не ограничено, но ограничено количество питьевой воды).

По направлению их использования в деятельности человека:

А - непосредственные источники существования людей, их воспроизводства:

А1 - жизненно необходимые (воздух, вода, земля и др.);

А2 - рекреационные, оздоровительные, эстетические.

В - источники средств материального производства, важнейшие факторы его развития:

В1 - ресурсы, непосредственно потребляемые материальным производ-ством (сырье, энергия, материалы);

В2 - ресурсы, используемые, но не изымаемые из природной среды (на-пример, вода для речного и морского транспорта).

С - ресурсы, непосредственно человеком и в материальном производстве не используемые, но составляющие необходимое звено в круговороте вещества и энергии в природе (например, планктон океанов, деструкторы в почве).

. Принципы рационального природопользования и охраны природы

Выделяют два типа природопользования:

рациональное - это система деятельности, призванной обеспечить экономное использование природных ресурсов и их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося народного хозяйства и сохранения здоровья людей;

нерациональное - как правило ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению оздоровительных и эстетических качеств, то есть это система деятельности человека, не обеспечивающая сохранение природно-ресурсного потенциала природы.

Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах(правилах):

1. Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращения негативных последствий природопользования.

. Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно производиться на основе повышения интенсивности освоения природных ресурсов, в частности с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, транспортировке, обогащении и переработке.

. Правило множественного значения объектов и явлений природы: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

. Правило комплексности: использование природных ресурсов должно реализовываться комплексно, разными отраслями народного хозяйства.

. Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом местных условий.

. Правило косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.

. Правило единства использования и охраны природы: охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования. Охрана природы не должна быть самоцелью.

. Правило приоритета охраны природы над ее использованием: при использовании природных ресурсов должен соблюдаться приоритет экологической безопасности над экономической выгодностью.

. Загрязнение природных ресурсов

Загрязнение - привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых (обычно не характерных для нее) вредных химических, физических, биологических, информационных агентов.

Загрязнение может возникать в результате естественных причин (природное загрязнение: пыльные бури, вулканический пепел и др.) или под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение).

По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды делят на физическое (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и pp.), химическое (тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества - СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др.) и биологическое (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и др.). Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды.

По масштабам загрязнение может быть глобальным, региональным и локальным (местным).

По объектам загрязнения различают загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв и т.д., и даже загрязнение околоземного космического пространства.

Одна из классификаций загрязнений, основанная на системном подходе, делит его на ингредиентное, параметрическое, биоценотическое и стациально-деструкционное.

Ингредиентное загрязнение - совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты и удобрения, продукты сгорания и т.д.).

Параметрическое загрязнение - изменение качественных параметров окружающей природной среды (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное).

Биоценотическое загрязнение - воздействия, вызывающие нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.).

Стациально-деструкционное загрязнение (от слов стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение) - воздействие, приводящее к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование водотоков, урбанизация и пр.).

Исследуя загрязнение окружающей среды, необходимо учитывать вид и источник загрязнения и экологические последствия, которые они могут вызвать.

Загрязнение атмосферного воздуха. В последние годы отмечается увеличение загрязнения воздуха, связанное с расширением промышленных зон, с усиленной технизацией и моторизацией нашей жизни. Вредное воздействие веществ, попадающих в воздух, может усиливаться их взаимными реакциями между собой, особыми метеоусловиями. В дни, когда из-за погодных условий циркуляция воздуха ограничена, здесь возникает смог. Смог - видимое простым глазом загрязнение атмосферы над жилыми или промышленными кварталами. Он образуется в результате накопления дымов от бытовых котельных, промышленных предприятий и выхлопных газов автомобилей и двигателей различного рода.

Особую опасность для человека представляют выхлопные газы автомобилей, в которых содержатся окислы свинца. Даже сравнительно небольшая концентрация свинца в выхлопных газах может оказаться вредной для здоровья, так как металл из воздуха через легкие и желудочно-кишечный тракт проникает в организм быстрее, чем может выводиться из него. Последствия ¾ нарушение синтеза гемоглобина, мышечная слабость вплоть до паралича, нарушение структуры и функций печени и мозга.

Кислотообразующие осадки, в свою очередь, увеличивают агрессивность поверхностных вод (по данным морской лаборатории в Вудс-Холе, в средних широтах Северного полушария выпадает до 18 млн. т азота в год), в которых увеличивается содержание фтора и металлов, в том числе стронция. В выбросах, стоках и твердых отходах промышленных городов содержатся тысячи тонн свинца, цинка, меди, хрома, никеля, кадмия, молибдена, ванадия и других металлов. Значительная часть загрязнений концентрируется в почве и проникает в грунтовые воды, откуда попадает в колодцы и водопровод. Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами вызывает респираторные заболевания, астматические явления, разрушает легочную ткань.

Загрязнение водных ресурсов. Вода ¾ вещество, жизненно необходимое для человека, может стать для него чрезвычайно опасной. В жилых кварталах, где нет водопровода, воду часто запасают в больших баках и бассейнах. В этих сооружениях нередко заводятся бактерии, переносчики опасных болезней, в них могут случайно попасть химические вещества, например удобрения. Но и там, где имеется центральное водоснабжение, не обходится без проблем. Зачастую качество воды настолько низкое, что ее употребление может стать причиной развития ряда заболеваний.

Основными факторами, вызывающими загрязнение питьевой воды, являются:

) большое количество промышленных сбросов;

) отравление воды веществами, загрязняющими воздух и вымываемыми из него дождевой водой, в итоге стекающей в водоемы;

) просачивание в водоемы вредных веществ, употребляемых в сельском хозяйстве;

) недостаточное развитие канализационной сети.

Воде, без которой невозможна никакая жизнь, в свою очередь, требуется жизнь. Безжизненная вода ¾ смерть для всех нас. В водоемах живут организмы, которым нужна определенная температура и определенный состав воды. Поступление сточных вод в водоемы приводит к повышению их эвтрофированности (накоплению питательных веществ), что может полностью лишить воду кислорода. В результате гибнут живые организмы, качество воды резко ухудшается.

Бытовые стоки и отходы пищевой промышленности особенно вредны из-за того, что на окисление этих веществ в водоеме уходит очень много кислорода. Промышленные предприятия отравляют водоемы сточными водами, которые содержат большое количество ядов, в том числе тяжелые металлы, цианиды. В определенной степени водоем, принимающий стоки, может сам очищаться. Органические загрязнения захватываются бактериями и другими микроорганизмами. Фактор, лимитирующий разложение сточных вод - количество содержащегося кислорода.

Уже сейчас половину необходимой нам воды добывают через артезианские скважины из глубинных слоев земли. Однако и эта вода далека от идеальных требований, поскольку в ней содержится повышенное количество минеральных солей, не всегда полезных для организма. Вода же из рек, озер и водохранилищ нуждается во все более дорогостоящей очистке в специальных установках. В идеале вода должна быть прохладной, чистой, бесцветной, не иметь запаха и неприятного привкуса.

Почвенные ресурсы и их охрана. В результате взаимодействия геологических, климатических, биологических факторов верхний тонкий слой литосферы превратился в особую среду ¾ почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой. Важнейшим свойством почвы является плодородие ¾ способность обеспечивать рост и развитие растений.

Почвы покрывают преобладающую часть поверхности суши, исключая лишь территории, занятые ледниками и вечными снегами, барханами, скалами, каменистыми россыпями и т.п.

Современное состояние почвенного покрова определяется в первую очередь деятельностью человеческого общества. Этот фактор выходит сегодня на первое место среди факторов преобразования почвенного покрова планеты. Хотя природные силы при этом не перестают действовать на почву, характер их влияния существенно меняется. Пути и способы воздействия человека на почву многообразны и зависят от уровня развития производительных сил человеческого общества.

В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит деградация почвы, ее загрязнение и изменение химического состава.

Значительные потери земель связаны с сельскохозяйственной деятельностью. Многоразовые вспашки земель делают почву беззащитной перед природными силами (ветрами, весенними паводками), в результате чего происходит ускоренная ветровая и водная эрозия почвы, ее засоление.

Широкое использование удобрений, ядов для борьбы с вредителями и сорняками приводит к накоплению в почве несвойственных ей веществ.

Значительный ущерб природным экосистемам наносит процесс урбанизации. Осушение водно-болотных угодий, изменение гидрологического режима рек, загрязнение природных сред, возрастающие масштабы жилищного, промышленного строительства выводят из сельскохозяйственного оборота огромные площади плодородных земель. Новые жилые массивы, рассчитанные на сотни тысяч, часто на миллионы жителей, гигантские заводы и другие промышленные объекты занимают сотни и тысячи гектаров земли.

Одним из последствий усиливающейся техногенной нагрузки является интенсивное загрязнение почвенного покрова. Основными загрязнителями почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и пестициды, применяемые в сельском хозяйстве. К наиболее опасным химическим загрязнителям почв относятся свинец, ртуть и их соединения.

Среди задач по охране природы важнейшей является борьба с эрозией почв. Среди общих мер, призванных предотвращать эрозию, можно выделить общую противоэрозийную защиту территории, предусматривающую правильные севообороты, посадку защитных лесонасаждений, гидротехнические сооружения и другие противоэрозийные мероприятия.

Большое значение в борьбе с эрозией имеют облесение оврагов, песков и сильноэродированных склонов, создание лесонасаждений и лесов хозяйственного значения.

Литература: 2, с. 311-315 и 364-447; 12, с. 138-140

Контрольные вопросы:

1.Дайте определение термину «природные ресурсы»

2.На какие группы делятся все природные ресурсы по принципу заменимости?

.На какие группы делятся все природные ресурсы по принципу исчерпаемости?

. На какие группы делятся все природные ресурсы по направлению их использования в деятельности человека?

.Назовите основные причины загрязнения атмосферы?

.Назовите основные причины загрязнения гидросферы?

.Что включает в себя охрана почв?

Тема 7 Антропогенные факторы возникновения неустойчивости в биосфере

Цель: Ознакомиться с основными глобальными проблемами современности и причинами их возникновения и перспективами решения экологического кризиса в будущем

План

1. Глобальное потепление климата

. Проблемы истощения озонового слоя

. Глобальные изменения биологического разнообразия

. Глобальные экологические проблемы и приоритеты ХХ1 века

1. Глобальное потепление климата

В конце 60-х годов XX в. некоторые ученые заметили: после двадцатилетнего затишья ртутные столбики почти повсеместно поползли вверх. В середине 80-х случился очередной температурный всплеск. В начале 90-х метеорологические станции засекли новый рекорд среднемирового потепления.

В 1995 г. межгосударственная комиссия впервые официально признала, что сжигаемое человечеством топливо приводит к повышению температуры на земном шаре. И выявила главный источник тревог и беспокойства -двуокись углерода в автомобильных газах и промышленных дымах. Постоянные выбросы в атмосферу пробивают озоновые дыры для опасных ультрафиолетовых лучей и усугубляют «парниковый эффект».

К настоящему времени сложился стереотип парникового эффекта и его влияние на глобальный климат, который состоит в следующем.

. Происходит постоянное увеличение выбросов в атмосферу «парниковых» газов, прежде всего диоксида углерода. Источники последнего -сжигание угля и других углеродсодержащих видов топлива, нефти, газа и производных продуктов, прежде всего бензина и т.п., в топках ТЭЦ, двигателях автомобилей и т.д.

. В результате выбросов в атмосферу на планете возросла и продолжает увеличиваться среднегодовая температура. По некоторым оценкам, в 1890-е годы для мира в целом она составила 14,5 °С, а в 1980-е годы -15,2 °С.

По прогнозам, в 2030-2050 гг. среднегодовая температура в мире может оказаться на 1,5-4,5 °С выше нынешней, т.е. на Земле будет теплее, чем за последние 2 млн лет. Темпы потепления в первой половине XXI века могут стать в 5-10 раз выше, чем в прошлом столетии.

. Последствия потепления для населения и экономики разных стран могут оказаться различными и иметь как отрицательные, так и положительные стороны. Обсуждается, что и где возьмет верх.

В глобальном масштабе чрезвычайно высокие темпы изменений, которые прогнозируются в настоящее время, чреваты трудностями или даже невозможностью достаточно быстрой адаптации к новым условиям.

2. Проблемы истощения озонового слоя

Озоносфера - слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на высоте 20-25 км, т.е. озоносфера располагается в стратосфере.

Доля озона очень мала - несколько десяти миллионных долей от объема атмосферы, но он играет защитную роль, поглощая опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Наиболее опасны для человека последствия истощения озонового слоя - увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаза.

Согласно официальным данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1% означает появление в мире 100 тыс. новых случае катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи.

Помимо негативного влияния на здоровье, истощение озонового слоя приводит к усилению парникового эффекта, снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды.

В южнополярной зоне над Антарктикой обнаружена «озоновая дыра», т.е. область, где в весенние месяцы катастрофически убывает озон - почти вдвое.

Размер «озоновой дыры» над Южным полушарием в 1995 г. составил 10 млн км2, что по площади равно Европе.

Истощение озонового слоя происходит в результате попадания в атмосферу озоноразрушающих веществ (ОРВ), в первую очередь фтор-, хлоруглеродов. Эти вещества используются в холодильной технике, в аэрозолях, при изготовлении пенопласта и в некоторых других сферах деятельности. В большинстве случаев ОРВ могут быть заменены на вещества, выполняющие такие же функции, но не разрушающие озонового слоя. Кроме того, возможны и более сложные варианты замены, например переход к механическим устройствам разбрызгивания в аэрозолях или замены замораживания овощей их консервированием.

Развитые страны начали последовательное вытеснение озоноразрушающих соединений из производства и потребления несколько лет назад. У них накоплен определенный опыт в области создания экономического и организационного механизма, обеспечивающего замену ОРВ на вещества, не влияющие на озоновый слой.

3. Глобальные изменения биологического разнообразия

Число видов организмов, населяющих Землю, очень велико, но оценки этой величины сильно отличаются, варьируя от 5 до 80 млн. Однако более или менее четкая таксономическая принадлежность установлена для 1,4 млн. видов. Из этого известного числа видов примерно 750 тыс. - это насекомые, 41 тыс. - позвоночные животные, 250 тыс. - растения. Остальные виды представлены сложным набором беспозвоночных животных, грибов, водорослей и других микроорганизмов.

Видовое «богатство» различных климато-географических зон сильно отличается, хотя четко прослеживается тенденция увеличения от полюсов к экватору.

Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов. Трудно переоценить значение всего количества товаров и услуг, которые обеспечиваются биоразнообразием.

Некоторые виды при этом являются жизненно необходимыми. Так люди используют в пищу около 7 тыс. видов растений, но 90% мирового продовольствия создается за счет всего 20, а 3 вида из них (пшеница, кукуруза, рис) покрывают более половины всех потребностей.

Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли.

По мнению экспертов, в ближайшие 20 - 30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться примерно 25 % всего биоразнообразия Земли.

Выделяют четыре основные причины утраты видов:

утрата среды обитания, фрагментация и модификация;

чрезмерная эксплуатация ресурсов;

загрязнение окружающей среды;

вытеснение естественных видов интродуцированными экзотическими видами.

Во всех случаях эти причины антропогенного характера.

Меры по сохранению биоразнообразия. Можно считать, что одним из принципов экологической нравственности является следующий: каждое поколение имеет право на то же биоразнообразие, что и предыдущее.

Разрабатывается четыре вида мер, направленных на сохранение и устойчивое использование биоразнообразия.

. Защита особой среды обитания - создание национальных парков, биосферных заповедников и других охранных зон.

. Защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации.

. Сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.

. Сокращение загрязнения окружающей среды.

Важным средством сохранения биоразнообразия является разработка международных национальных программ и конвенций, направленных на осуществление этих мер.

Конвенция по биоразнообразию, принятая 153 государствами отражает остроту ситуации и представляет собой результат длительных усилий по согласованию противоречивых интересов различных государств.

4. Глобальные экологические проблемы и приоритеты ХХ1 века

В июне 1997 г. в Нью-Йорке на специальной сессии Генеральной ассамблеи ООН подведены итоги работы за 5 лет, минувших после 2-ой конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (КОСР-2). Отмечено, что понятие устойчивого развития все еще не получило ясного и конструктивного определения.

Состояние дел по проблемам экологии следующее:

Пресная вода - проблема высокого приоритета. В глобальном масштабе ресурсы воды достаточны. Острота проблемы связана с низким качеством и дефицитом воды в первую очередь в развивающихся странах.

В число вопросов, требующих решение, входят: проблемы водоснабжения крупных городов, трансграничные проблемы и пути решения возможных конфликтов.

Неумеренная эксплуатация источников поверхностных и подземных вод чревата падением уровня грунтовых вод, разрушением и засолением прибрежных источников воды.

Океаны и моря. Сохраняется острота проблемы истощения рыбных ресурсов и охраны морской окружающей среды. Необходим анализ экономических аспектов морских промыслов, информация о состоянии морской среды.

Приоритетной считают проблему прибрежных регионов Мирового океана, которые подвергаются интенсивному антропогенному воздействию, в том числе загрязнению.

Сельское и лесное хозяйство. Главная тревога по поводу производства продовольствия связана с тем, что, несмотря на возрастающее применение удобрений, среднеглобальный урожай на гектар пашни уменьшается. Сохраняется неравномерность распределения продовольственных ресурсов.

Энергетика. Мировые потребности в энергии продолжают возрастать. Среднегодовой темп развития энергетики в 1970-1997 гг. составил 2,3%. Вклад развивающихся стран увеличился за этот период с 14 до 30%. Относительный среднегодовой среднеглобальный прирост потребления энергии, уменьшился, как и расходы энергии на единицу продукции. С учетом ожидаемого роста населения к 2100 г. до 10 млрд человек производство энергии надо увеличить по крайней мере в 4 раза, а в развивающихся странах - в 10 раз.

Возрастающие потребности придется удовлетворять за счет использования невозобновляемых источников энергии, что приведет к росту выбросов диоксида углерода в атмосферу.

Транспорт. Среднеглобальный рост дорожного транспорта за период 1980-1993 гг. достиг 50%. Развитие транспорта является ярким примером того, как успехи в энергосбережении за счет усовершенствования двигателей перекрываются влиянием роста транспорта. К 2015 г. выбросы загрязнений воздушного транспорта в атмосферу увеличатся в 3 раза.

Атмосфера. Главной остается проблема сокращения выброса парниковых газов, которая находится в центре внимания при изучении изменений климата. Как известно, концентрация диоксида углерода, метана и закиси азота по сравнению с доиндустриальным периодом удвоилась. При сохранении существующей тенденции к 2010 г. на планете температура повысится на 1-3 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана (по разным оценкам от 0,3 до 1м).

Отходы. Продолжается рост муниципальных отходов.

Особое внимание привлекает проблема опасных отходов. На сессии ООН особое внимание было уделено радиоактивным отходам - их безопасному хранению и ответственности стран.

Поверхность суши и устойчивое сельское хозяйство. Задачи в этой сфере: остановить процесс деградации плодородия почв, создать условия для устойчивого сельского хозяйства. От их решения зависит продовольственная безопасность, особенно в регионах Африки и Западной Азии. Для решения задач развивающимся странам необходима финансовая поддержка.

Опустынивание и засухи. Меры определены Конвенцией по борьбе с опустыниванием и документами сессии (1997).

Биоразнообразие. Главные цели определены Конвенцией по разнообразию: сохранение и равноправное использование биоразнообразия.

Туризм. Важны экологические и юридические меры и оказание международной помощи развивающимся странам в развитии туристической индустрии и ограничения негативных последствий влияния туризма на окружающую среду.

Природные бедствия. Меры предусмотрены документами Всемирной конференции по природным бедствиям (1994). На фоне тенденции к усилению разрушительных последствий природных катастроф особого внимания требуют развивающиеся страны, не обладающие средствами раннего предупреждения.

Техногенные катастрофы. Главные задачи - расширение международного сотрудничества по ликвидации последствий.

Обезлесивание. КОСР-2 специальными документами отметила необходимость проведения в глобальном масштабе восстановления лесного покрова Земли.

В течение 1980-2000 гг. произошло существенное уменьшение площади лесов в развивающихся странах. Наиболее значительные потери тропических лесов зарегистрированы в Латинской Америке и в странах Карибского бассейна, в Африке, Азии и в Тихоокеанском регионе. В ряде регионов, особенно в Западной Азии, вырубка леса привела к усилению эрозии почв, в Африке - к повышению чувствительности к наводнениям.

Структура производства и потребления. Цели изменений в этой сфере сформулированы в документе «Повестка дня на XXI в». Главной задачей является создание стабильной структуры потребления - производства.

Литература: 2, с. 375-402 и 555-563; 5, с.229-341; 11, с. 28-55; 12, с. 152-170

Контрольные вопросы:

1.Что такое «парниковый эффект»?

2.Какие вещества учувствуют в разрушении озонового слоя?

.Назовите основные причины голода на планете?

4. Перечислите основные меры, направленные на сохранение биоразнообразия. 5. Назовите глобальные экологические проблемы и приоритеты ХХ1 века.

аутоэкология популяция биосфера синэкология экосистема

Тема 8 Социально-экологические проблемы современности и устойчивое развитие

Цель: Рассмотреть основные национальные социально-экологические проблемы Казахстана, причины их возникновения и пути их решения

План

1. Зоны экологического бедствия

. Проблемы, связанные с интенсивным освоением ресурсов шельфа Каспийского моря

3. Истощение и загрязнение водных ресурсов

. Исторические загрязнения

. Вопросы трансграничного характера

. Воздействие полигонов военно-космического и испытательного комплексов

. Зоны экологического бедствия

Аральский и Семипалатинский регионы объявлены зонами экологического бедствия, где произошли разрушение естественных экологических систем, деградация флоры и фауны и вследствие неблагополучной экологической обстановки нанесен существенный вред здоровью населения. Зоны экологического бедствия представляют собой реальную угрозу внутренней безопасности страны. В настоящее время в районах, прилегающих к бывшему Семипалатинскому полигону (85 населенных пунктов с численностью населения 71,9 тыс. человек), отмечается высокий уровень онкологической заболеваемости и смертности населения, болезней системы кровообращения, пороков развития среди новорожденных и эффектов преждевременного старения.

В зоне экологического бедствия Приаралья (178 населенных пунктов с населением 186,3 тыс. человек) наблюдается высокий уровень желудочно-кишечных заболеваний и анемии, особенно среди женщин и детей, детской смертности и врожденной патологии. В целях ликвидации угроз внутренней безопасности страны необходимо провести мероприятия по комплексному анализу социально-экономических и экологических условий проживания населения в зонах экологического бедствия, оценить обеспеченность его качественной питьевой водой, разработать экологические требования и осуществить оздоровительно-реабилитационные мероприятия с учетом экологической оценки территорий и последствий влияния ядерных взрывов и иных факторов на здоровье населения и окружающую среду.

. Проблемы, связанные с интенсивным освоением ресурсов шельфа Каспийского моря

Широкое освоение углеводородных ресурсов государствами бассейна Каспийского моря увеличивает масштаб негативного воздействия на морские и прибрежные экосистемы. В условиях неопределенности статуса моря существенное значение приобретают внешние экологические угрозы трансграничного характера.

Предстоящее массированное освоение углеводородного сырья в казахстанском секторе моря представляет потенциальную угрозу экологической безопасности страны.

Рамочной конвенцией по защите окружающей морской среды Каспийского моря и региональной стратегией приоритетных действий определяются основные направления по использованию ресурсов Каспийского моря и общему взаимодействию между прикаспийскими странами в отношении предстоящих мероприятий по охране экосистем) Каспия.

Результатом исследований должна быть разработка четких нормативных экологических требований, обеспечивающих экологически безопасную хозяйственную деятельность на море, включающих зонирование Каспийской заповедной зоны.

3. Истощение и загрязнение водных ресурсов

Казахстан относится к категории стран с большим дефицитом водных ресурсов. В настоящее время водные объекты интенсивно загрязняются предприятиями горнодобывающей, металлургической и химической промышленности, коммунальными службами городов и представляют реальную экологическую угрозу. Наиболее загрязнены реки Иртыш, Нура, Сырдарья, Или, озеро Балхаш. Загрязнению подвержены также подземные воды, являющиеся основным источником питьевого водоснабжения населения.

Несбалансированность между антропогенной нагрузкой на водные объекты и их способностью к восстановлению привела к тому, что экологическое неблагополучие стало характерно практически для всех крупных речных бассейнов, а недостаточное финансирование нужд водного хозяйства стало причиной крайне неудовлетворительного (местами аварийного) технического состояния водохозяйственных объектов и серьезного обострения проблем снабжения населения питьевой водой.

Для решения существующих проблем постановлением Правительства Республики Казахстан от 21 января 2002 года № 71 одобрена Концепция развития водного сектора экономики и водохозяйственной политики Республики Казахстан до 2010 года, в которой определены основные пути решения проблем сохранения и рационального использования водных ресурсов. Также постановлением Правительства Республики Казахстан от 23 января 2002 года № 93 утверждена Отраслевая программа Питьевые воды для устойчивого обеспечения населения питьевой водой в необходимом количестве и гарантированного качества, приняты Водный кодекс Республики Казахстан и Закон Республики Казахстан О сельских потребительских кооперативах водопользователей, в 2005-2010 годы будут проведены работы по разработке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов основных речных бассейнов.

Для увеличения количества и улучшения качества располагаемых водных ресурсов в регионах, испытывающих дефицит в воде, необходимо продолжить работы по регулированию речного стока, в том числе по межбассейновому перераспределению, а также интенсификации использования питьевых подземных вод.

. Исторические загрязнения

К историческим источникам загрязнения относятся бесхозные в настоящее время объекты: нефтегазовые и гидрогеологические скважины, шахты, рудники (в том числе с радиоактивными отходами), хвостохранилища и накопители сточных вод, которые являются реальной угрозой экологической безопасности страны.

В настоящее время реализуются Программа по ликвидации радиоактивных отвалов уранодобывающей промышленности и Программа по ликвидации бесхозных нефтяных и самоизливающихся гидрогеологических скважин. Однако эти программы не полностью охватывают все виды исторических загрязнений. Поэтому существует необходимость разработки программы по ликвидации исторических загрязнений. В этой программе поэтапно предполагается до 2006 года провести полную инвентаризацию всех объектов исторических загрязнений с оценкой их воздействия на окружающую среду, а с 2010 года начать работы по ликвидации таких объектов.

В целях недопущения возникновения новых загрязнений необходимо разработать и внедрить правовые, экономические и иные механизмы, исключающие их появление.

. Вопросы трансграничного характера

К трансграничным экологическим проблемам относятся вопросы вододеления, загрязнения трансграничных водных объектов, атмосферного воздуха и почвы, перемещения опасных технологий, веществ и отходов, разработки приграничных месторождений полезных ископаемых, сохранения уникальных природных комплексов.

Трансграничные экологические проблемы представляют реальную внешнюю угрозу экологической безопасности страны, решение которых обеспечивается совместными действиями сопредельных государств в рамках международных договоров.

В начале 2003 года Казахстан присоединился к Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением, что позволило установить новые таможенные правила по декларированию опасных отходов и предотвратить в последующем их поступление на территорию республики под видом вторичного сырья и продукции.

Казахстан присоединился к Хельсинской конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер, позволяющий сформировать единые правовые подходы к решению проблем рационального использования и охраны трансграничных рек. Однако остальные страны Центрально-азиатского региона не присоединились к данной Конвенции и поэтому не приняли меры по обеспечению использования стока трансграничных водотоков разумным и справедливым образом, предупреждению возможного трансграничного воздействия утечки опасных веществ, выполнению принципа загрязнитель платит.

. Воздействие полигонов военно-космического и испытательного комплексов

В настоящее время на территории Республики Казахстан функционируют четыре военно-испытательных полигона и комплекс Байконур. Реальную экологическую угрозу представляют упавшие и падающие на землю фрагменты ракет, разливы высокотоксичного топлива и другие факторы, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и проживающее в непосредственной близости население. уски ракет-носителей с космодрома Байконур обеспечены наличием районов падения отделяющихся частей общей площадью 12,24 млн. гектаров. В этих условиях оценка состояния окружающей среды занимает важное положение в решении проблемы предотвращения и ликвидации техногенного воздействия в местах производства, испытаний, хранения и эксплуатации космических средств, военной техники и военных объектов, а также в местах размещения промышленных организаций, дислокации воинских частей и соединений, осуществляющих ракетно-космическую деятельность.

В настоящее время проводятся научно-исследовательские работы по бюджетной программе Мониторинг экологического состояния участков территории Республики Казахстан, подверженных ракетно-космической деятельности.

Также в рамках Программы развития ресурсной базы минерально-сырьевого комплекса страны на 2003-2010 годы, утвержденной постановлением Правительства Республики Казахстан от 29 декабря 2002 года № 1449, начаты комплексные гидрогеологические и геоэкологические исследования территорий военно-испытательных полигонов.

Поскольку в решении ряда задач космическим средствам нет альтернативы, то снижение воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду и здоровье населения, обеспечение экологической безопасности ракетно-космических комплексов приобретают все большую актуальность.

Литература: 2, с.375-402; 555-563; 4, с.23-314; 5, с.214-228; 289-341.

Контрольные вопросы:

1.Назовите основные зоны экологического бедствия в Республике Казахстан?

2.В чем заключается проблема исторических загрязнений на территории Республики Казахстан?

.Какие меры требуется принять для уменьшения загрязнения трансграничных природных территорий?

.Каковы причины истощения и загрязнения водных ресурсов в Республике Казахстан?

.Какие меры в настоящий момент принимаются государством по уменьшению экологических угроз военно-космических объектов, расположенных на территории Республики Казахстан?

Тема 9. Охрана природы и устойчивое развитие

Цель: Ознакомить с основными мероприятиями по охране окружающей среды

План

1. Понятие об экологическом кризисе и экологической катастрофе и глобальные прогностические модели

. Коэволюция общества и природы и стратегия устойчивого развития

. Принципиальные направления инженерной экологической защиты: малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания

. Биотехнология в охране окружающей среды

. Понятие об экологическом кризисе и экологической катастрофе и глобальные прогностические модели

Несбалансированные взаимоотношения общества и природы, т. е. нерациональное природопользование часто приводят к экологическому кризису и даже экологической катастрофе.

Экологический кризис (чрезвычайная экологическая ситуация) - экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Это напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, обусловленное несоответствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Экологический кризис характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие.

Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) - экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

Принципиальным является следующее различие между экологическим кризисом и экологической катастрофой: кризис - обратимое явление, в котором человек выступает активно действующей стороной, катастрофа - необратимое явление, здесь человек уже лишь пассивная, страдающая сторона.

Взаимодействие общества и природы подчинено определенным законам. Ниже приведены важнейшие из них. Порядок расположения отражает последовательность проявления законов в истории взаимоотношений между обществом и природой.

.Человеческая деятельность сглаживает межзональные и межрегиональные различия в живом покрове Земли и усиливает местные различия.

.Человеческая деятельность подвергает все элементы биосферной природы стихийному и частичному окультуриванию.

.Современное человечество существует в биосфере как сверхвид изменяющий все ее замкнутую среду таким образом, что она становится непригодной для ее существования.

.Созданные разумом и технической вооруженностью сверхвидовые свойства человечества позволяют ему придавать среде своего обитания (как биосферной, так и иной, скажем, в космическом корабле) свойства экологической системы, обеспечивать стабильное существование жизни.

.Человечество может сохранить возможность благоприятного существования только в условиях построенной на экологических принципах общепланетарной системы природопользования.

Большую роль в оценке нынешних и будущих трудностей человечества играет группа ученых, впервые собравшаяся в Риме в 1968 г. и получившая название "Римского клуба". В нее входят ученые разных стран и разных специальностей. С 1968 г. ими издается серия "Доклады Римского клуба" под общим названием "Затруднения человечества".

Первый из докладов: "Пределы роста" - был подготовлен в 1972 г. под руководством супругов Д. и Д. Медоуз (США). В докладе на результатах моделирования было показано, что при сохранении современных экономических и политических методов промышленный рост и потребление ресурсов и энергии будут продолжаться увеличиваться ускоряющимися темпами до тех пор, пока не будет достигнут некий предел. Затем произойдет катастрофа. Причиной является рост численности населения и общественная мания роста, когда на каждом уровне (индивидуальном, семейном, классовом, национальном) ставится одна цель - стать богаче и могущественнее, без учета платы за экспоненциальный рост.

Второй доклад: "Человечество на перепутье" - был подготовлен М. Месеровичем и Э. Пестелем (США и ФРГ). Авторы пришли к заключению, что пассивное следование стихийному развитию ведет к гибели, поэтому мир больше не должен развиваться стихийно. Стихийное развитие мира ведет к постоянно расширяющейся пропасти, лежащей в основе современного кризиса: между человеком и природой и между богатыми и бедными. Избежать катастрофы можно только ликвидировав эти пропасти.

Третий доклад: "Перестройка международного порядка" - был подготовлен голландским экономистом Я. Тинбергеном с соавторами и показывал, что сочетание локальных и глобальных целей возможно.

Четвертый доклад: "Цели для глобального общества" - был составлен философом Э. Ласло и освещал два фундаментальных вопроса: в чем заключаются цели человечества и согласны ли мы предпочесть материальному росту развитие духовных человеческих качеств?

Благодаря усилиям Римского клуба быстро возросла международная освещенность о мировой проблематике. Клуб первым перешел от анализа и диагностики состояния нашей цивилизации к поиску и предписанию средств и путей выхода из критической ситуации.

Попытки прогнозировать будущее всего мира на основе математических моделей и вычислительной техники привели к возникновению нового междисциплинарного направления - глобального моделирования. Основные результаты глобального моделирования следующие:

технологический прогресс желателен и жизненно необходим, но необ-ходимы также социальные, экономические и политические изменения;

народонаселение и ресурсы не могут расти бесконечно на конечной планете;

нам неизвестна емкость среды, т.е. неизвестно, до какой степени физическая среда Земли и системы жизнеобеспечения смогут удовлетворять нужды и потребности будущего роста населения; снижение роста уменьшит вероятность превышения допустимого уровня;

природа будущего глобального устройства мира не предопределена; многое зависит от того, как скоро изменятся существующие нежелательные тенденции;

цивилизация представляет собой систему, поэтому при приближении к пределу в отношении ресурсов сотрудничество имеет большую ценность, чем конкуренция.

Однако из-за недостаточности информации даже вся сумма глобальных прогностических моделей не дает ответа на главные вопросы, стоящие перед человечеством.

2. Коэволюция общества и природы и стратегия устойчивого развития

Для предотвращения глобальной экологической катастрофы взаимоотношения человеческого общества и природы должны перестроиться в направлении их коэволюции. Коэволюция общества и природы подразумевает их совместную, взаимосвязанную эволюцию. Однако эволюция в природе идет более медленно, чем социальная и научно-техническая эволюция человека, поэтому природа не успевает приспосабливаться к антропогенным изменениям. Общество должно сознательно ограничить свое воздействие на природу, чтобы сохранить возможность дальнейшей коэволюции. Такое совместное развитие общества и природы, обеспечивающее коэволюцию называется устойчивым.

Устойчивое развитие - это управляемый процесс, которое должно обеспечить благоприятные условия и для сохранения природы, и для жизни людей, имея в виду и нынешние, и будущие поколения.

Иными словами, стратегия устойчивого развития направлена на то, чтобы не допустить дальнейшей деградации окружающей природной среды, а в будущем обеспечить не просто хрупкое равновесие, а оптимальное соотношение между развитием общества и природы. Устойчивое развитие как бы связывает между собой окружающую среду, экономику и благополучие людей в своего рода триединую систему:

экологически устойчивое развитие - человечество должно научиться жить в пределах ограничений, определяемых емкостью биосферы, сократить объемы как извлекаемых из природы ресурсов, так и возвращаемых в нее отходов своей жизни и деятельности;

экономически устойчивое развитие - повышение интенсивности и продуктивности хозяйства, достижение оптимальных с точки зрения сохранения равновесия между обществом и природой темпов экономического роста;

устойчивое социальное развитие - оно означает сбалансированное решение демографических проблем, проблем занятости, уровня и качества жизни.

Стратегические подходы для достижения устойчивого развития должны быть разными и соответствовать сложности взаимодействия человека и реального строения окружающей среды. Предлагают три различные стратегии развития, которые должны реализоваться одновременно.

Первая - стратегия взаимодействия хозяйствующего человека с природно-равновесными системами естественной биоты Земли. Конечной целью ее является сохранение видов, среды их обитания, биологического разнообразия. Понятие экологической безопасности должно включать обеспечение условий развития природных экосистем. Обеспечить экологическую безопасность можно, ограничив величину допустимого порога возмущения естественной биоты. «Принятие этой стратегии приведет к самоограничению роста потребления в той мере, в какой этот рост будет происходить за счет освоения новых земель и сокращения оставшейся естественной биоты».

Вторая - стратегия взаимодействия хозяйствующего человека с искусственно-равновесными антропогенными экосистемами, обеспечивающими его пищевые потребности. Имеется в виду сельское хозяйство и другие виды деятельности по производству продуктов питания. Степень сохранности естественной биоты Земли полностью зависит при этой стратегии от эффективности технологий, применяемых с целью обеспечения человека пищевыми продуктами.

Третья стратегия взаимодействия хозяйствующего человека (производства) с экосистемами искусственной среды. Последние - это города и другие населенные пункты, где земля занята под бытовые, рекреационные и инфраструктурные объекты. Задача сохранения биоразнообразия в таких системах не стоит, важным является обеспечение здоровья людей, сохранения зданий, сооружений и коммуникаций, а также различных сред, имеющих значение для существования человека.

Подробный анализ осуществления стратегии устойчивого развития на сессии Генеральной ассамблеи ООН (Нью-Йорк, 1997) показал, что пока удалось решить главные вопросы для обеспечения реальных перспектив устойчивого развития в следующем столетии:

осуществить практические меры по устранению голода и нищеты;

уменьшить разрыв уровней жизни в развитых и развивающихся странах;

найти средства и пути для ослабления антропогенного давления на окружающую среду в глобальном масштабе.

В связи с ухудшением экологической обстановки на планете, деградацией естественных экосистем, наиболее актуальным становится вопрос сохранения естественных природных ландшафтов и биологического разнообразия. Данная проблема частично может быть решена путем создания особо охраняемых природных территории, таких как заповедники, заказники и национальные парки.

Заповедники - это участки земли с характерными природными ландшафтами ил местами обитания редких и ценных животных, навечно изъятые из какого-либо хозяйственного использования.

В Республике Казахстан они являются научно-исследовательскими учреждениями, которые изучают естественный ход природных процессов и выявляют природные взаимосвязи в сохраненном эталоне дикой природы, разрабатывают пути рационального использования природных ресурсов. Основной метод научного изучения типичных ландшафтов сравнение охраняемого участка природы с подобным соседним, который испытал то или иное воздействие хозяйственной деятельности человека. Важное место в работе заповедников занимает пропаганда и популяризация охраны природы. Все естественные процессы протекают в заповедниках вне влияния деятельности человека: здесь не разрешается использование любых видов ресурсов (природных), не допускается какие-либо биотехнические мероприятия, затрагивающие целостность природы. Охраняются все виды обитающих животных и произрастающих здесь растений. Территория заповедников запрещена для посещения туристами и отдыхающими, так как неосторожное вмешательство может нанести непоправимый вред природе.

Национальные природные парки, как и заповедники, организуются для охраны животных ландшафтов и предназначены для охраны этих природных объектов и их естественных ресурсов, однако здесь возможно использование отдельных частей этих ландшафтов в качестве мест массового отдыха. В отличие от заповедников на территорию природных парков разрешен доступ туристов при условии соблюдениями природоохранного режима. Для этих целей выделяются специально отведенные рекреационные зоны. Наряду с ними в природных парках обособляются неприкосновенные резервации природы, в пределах которых не разрешается любой вид хозяйственной деятельности и ограничивается присутствие людей. Показ животных ландшафтов, памятников природы и других примечательных объектов осуществляется по строго определенным специальным пешеходным тропам и дорогам.

Природные заказники - в отличие от заповедников здесь запрет накладывается только на определенные виды хозяйственной деятельности и хозяйственного использования естественных природных ресурсов (например, на охоту, рыболовство). В заказниках устанавливают режим, который предусматривает ограничение хозяйственного использования части природных ресурсов только в определенные сезоны и сроки и лишь только в той мере, в которой это хозяйственное использование не наносит вреда охраняемым природным объектам. В ландшафтах, входящих в состав заказников, находятся под охраной отдельные компоненты природной среды (например, животный мир, растительность и т.д.). В то же время на территории заказников предусмотрены мероприятия направленные на сохранение близкого к естественному экологического режима. Это означает что различные виды хозяйственной деятельности человека не должны наносить ощутимого урона не только тем элементам природного ландшафта, которые охраняются, но и тем которые не находятся под охраной.

. Принципиальные направления инженерной экологической защиты: малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания

Основные направления инженерной экологической защиты от загрязнения и других видов антропогенных воздействий - внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства - создание малоотходной и безотходной технологии.

Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979), означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.

В 1984 г. эта же комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребитель - вторичные ресурсы - таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».

Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.

Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т. е. рециркуляция

В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду по рекомендации различных авторов входят:

разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.

Разработка безотходных и безводных технологических процессов - наиболее рациональный способ защиты окружающей среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку.

. Биотехнология в охране окружающей среды

В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.

Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание био-логических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации.

Биотехнология нашла широкое применение в охране окружающей среды, в частности, при решении следующих прикладных вопросов:

утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);

создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Литература: 1, с.91-105; 2, с 465-471 и .556-564; 5, с.349-437; 12, с.177-182;

Контрольные вопросы:

. Перечислите основные направления инженерной защиты окружающей среды.

. Оцените роль малоотходных и безотходных технологий в защите среды обитания от загрязнения.

. При решении каких прикладных экологических вопросов находит применение биотехнология?

. Что понимают под качеством окружающей среды?

. Что представляет собой ПДК и другие экологические нормативы?

. В чем отличие экологического кризиса от экологической катастрофы?

. Назовите основные законы взаимодействия общества и природы.

. Каково значение деятельности «Римского клуба» в определении дальнейшей стратегии развития человеческой цивилизации?

9. Каковы цели и задачи стратегии устойчивого развития?

10. Назовите отличительные признаки заповедника и национального парка?

Тема 10. Актуальные экологические проблемы устойчивого развития РК

Цель: ознакомить с концепцией устойчивого развития РК

План

1. Программа устойчивого экологического развития в Казахстане

. Повышение эффективности эколого-экономического механизма в решении задач устойчивого развития

. Программа устойчивого экологического развития в Казахстане

В 2000 г. правительство РК совместно с ПРООН приняло программу «Институциональное усиление для устойчивого развития на 2001-2004 гг.», один из самых долгосрочных и, наверное, сложных по своим задачам международных проектов Казахстана. Основная цель Программы - устранение межведомственных и межсекторальных барьеров через развитие институтов УР, наращивание интеллектуального, информационного и экспертного потенциала деятельности по устойчивому развитию.

ноября 2006 года был опубликован Указ Президента Республики Казахстан «О Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы».

Целью Концепции является достижение баланса экономических, социальных, экологических и политических аспектов развития Республики Казахстан как основы повышения качества жизни и обеспечения конкурентоспособности страны в долгосрочной перспективе.

Устойчивое развитие страны - это развитие, удовлетворяющее потребности настоящего поколения и не ставящее под угрозу возможности будущих поколений удовлетворять свои потребности.

Для Республики Казахстан переход к устойчивому развитию является насущной необходимостью. Рост экономики за счет эксплуатации природных ресурсов может происходить только на определенном этапе. В современных условиях для роста и развития требуются более прогрессивные механизмы.

Устойчивое развитие необходимо для достижения целей Стратегии развития Казахстана до 2030 года. Принцип устойчивого развития также заложен в основу стратегии вхождения Казахстана в число пятидесяти наиболее конкурентоспособных стран мира, обозначенной в Послании Президента страны народу Казахстана от 1 марта 2006 года.

Настоящая Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы (далее - Концепция) определяет видение принципов, цели, задач и основных механизмов достижения устойчивости во всех сферах жизнедеятельности страны. Для этого необходимо, чтобы экономические, экологические, социальные и политические факторы развития были интегрированы и рассматривались как единый процесс, направленный на повышение качества жизни населения Казахстана.

Переход к устойчивому развитию для Республики Казахстан будет проходить на поэтапной основе. Для этого определены установочные параметры устойчивого развития для каждого этапа.

Подготовительный этап (2007-2009 годы) - подготовка условий для включения принципов устойчивого развития во все сферы общественной и политической деятельности, диверсификации экономики, осуществления технологического прорыва.

Первый этап (2010-2012 годы) - обеспечение вхождения Республики Казахстан в число пятидесяти наиболее конкурентоспособных стран мира.

Второй этап (2013-2018 годы) - укрепление положения страны среди лидеров мирового развития по уровню качества жизни, существенное сокращение потерь от нерационального использования природных ресурсов и обеспечение высокого уровня экологической устойчивости страны.

Третий этап (2019-2024 годы) - достижение принятых международных критериев устойчивого развития.

Основными принципами перехода к устойчивому развитию в Республике Казахстан являются:

вовлечение всего общества в процесс достижения устойчивого развития;

создание политического базиса для устойчивого развития;

межведомственная интеграция, системный подход к управлению государством, повышение эффективности прогнозирования, планирования и регулирования ключевых показателей развития;

экономический прогресс в результате активного внедрения высоких технологий в экономику страны, повышение эффективности использования ресурсов;

обеспечение конкурентоспособности науки и образования;

улучшение состояния здоровья населения, демографической ситуации в результате внедрения парадигмы здорового общества;

совершенствование деятельности по охране окружающей среды в качестве важнейшей ноосферной функции общества;

территориальное развитие на основе трансрегионального экосистемного подхода.

. Повышение эффективности эколого-экономического механизма в решении задач устойчивого развития

В целях обеспечения устойчивого экономического и социального развития и охраны окружающей среды на национальном и региональном уровнях, углубления рыночных реформ, а также с учетом переходного периода приоритетное значение приобретает применение экономических механизмов для эффективного неистощительного использования природных ресурсов, сохранения биологического разнообразия, соблюдения экологической безопасности, охраны окружающей природной среды и обеспечения экологической составляющей здоровья населения.

Загрязнение окружающей среды в большинстве случаев вызывает увеличение затрат (капитальных или эксплуатационных или тех и других одновременно), необходимых для воспроизводства (восстановления) той продукции, которая теряется или не может быть произведена в результате загрязнения среды. Иначе говоря, увеличиваются затраты, необходимые Для проведения мероприятий по оздоровлению водоемов, воспроизводства рыб, земельных угодий, производства сельскохозяйственных культур и др.

Под ущербом от загрязнений следует понимать потери в народном хозяйстве трудовых затрат и материальных ресурсов, связанных с ликвидацией последствий загрязнения источников, а также улучшение социально-бытовых условий жизни населения. Как видно из определения ущерба, он должен оцениваться как с экономической, так и с социально-экологической стороны.

Экологическая ситуация в республике, несмотря на принятие ряда мер, остается напряженной. Обобщенная оценка состояния окружающей природной среды в республике, сложившаяся в результате хозяйственной деятельности, позволяет выделить регионы, находящиеся на грани экологической катастрофы. Среди них Приаралье, бассейн оз. Балхаш, Прикаспийский регион, Восточный Казахстан и др.

В современных экономических и экологических условиях единственной возможностью избежать экологическую катастрофу является серьезная корректировка курса экономического развития с учетом интересов экологии, т.е. экологизация экономики.

В новых хозяйственных условиях совершенно особую роль стали играть системы экономических методов воздействия на природопользователей - экономический механизм природопользования. В рамках этого механизма реализуется основной принцип рационального природопользования - загрязнитель и пользователь природных ресурсов платят.

Одно из основных направлений обеспечения эффективного использования экономических механизмов рационального использования природных ресурсов это совершенствование системы лимитирования природопользования, которое должна обеспечить снижение негативного экологического воздействия хозяйственной деятельности до уровня, соответствующего ассимиляционной способности окружающей природной среды.

Оздоровление экономики в ходе реформирования позволит повысить степень удовлетворения материальных потребностей общества и создаст условия для выдвижения на первый план экологических потребностей, без чего невозможен переход к устойчивому развитию. Большинство переживающих экономическую депрессию регионов получит возможность за счет реформирования налоговой системы, освобождающего от бремени необоснованных налогов, стабилизировать и впоследствии улучшить социально-экономическую обстановку.

Важным элементом финансово-экономического механизма рационального природопользования является обеспечение финансирования воспроизводства природных ресурсов.

Перспективным будет развитие механизмов экологического страхования, что даст возможность аккумулировать у страховых фирм значительные финансовые средства для преодоления технологических последствий техногенных аварий. Для развития системы экологического страхования важно привлекать экологические фонды. Возможно также развитие механизмов льготного финансирования природоохранных мероприятий в форме субсидирования разницы между льготной ставкой и ставкой коммерческого банка.

Литература: 3, Казахстанская правда от 16-18.11.06 г. № 249-251;

4, с.81-93

Контрольные вопросы:

. Какие цели ставятся РК для реализации задач по устойчивому развитию?

. Какие задачи должна решать страна в подготовительный этап перехода к устойчивому развитию?

. Какие задачи ставит страна для решения на первом этапе перехода к устойчивому развитию?

. Какие задачи ставит страна для решения на втором этапе перехода к устойчивому развитию?

. Какие задачи ставит страна для решения на третьем этапе перехода к устойчивому развитию?

Тезисы лекций Тема 1. Предмет и задачи экологии. Экология особи - Аутэкология Цель: Ознако

Больше работ по теме: