Лекции по "Экологии"

Краткое изложение программного материала (курс лекций)

Модуль 1 «Методологические  основы процесса охраны окружающей среды»

     Тема  «Предмет, методология  и задачи курса  «Экология»»

     В 1866г. немецкий биолог Э.  Геккель (1834-1919) в работе "Общая  морфология организмов" предложил новое научное определение об отношениях живых организмов с компонентами окружающей среды – "Экология". Он образовал этот термин от греческих слов "oikos" – дом, жилище и "logos" – знание, учение. По его определению:  "это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование." Объектами науки могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистема и биосфера в целом.

     Экосистема – единый природный  комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные (неживые)  компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии.

     Таким образом, экология как  наука представляет собой междисциплинарную  область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе и их взаимосвязи.

     Экология подразделяется на общую  экологию, в которой выделяют  популяционную или демэкологию,  частную экологию (экология растений  и животных), экологию сообществ  или биоценологию. В последние годы складывается экология человека, или социальная экология.

     Этапы формирования и развития экологии

     В развитии науки можно выделить пять этапов. Первый этап, который характеризуется  накоплением эмпирических познаний о природе в эпоху древних  цивилизаций начался в глубокой древности и закончился в эпоху Возрождения. Зачатки понимания сущности экологических знаний наблюдаются в трудах Аристотеля (384-322гг. до н.э.), Платона (427-347гг. до н.э.), Гиппократа (ок. 460-ок. 370гг. до н.э.), Теофраста Эрезийского (372-287гг. до н.э.), прозванного "отцом ботаники". Элементы экологического ряда имеются в сохранившихся памятниках индийской ("Махабхарата"), китайской, древнеегипетской, вавилонской, персидской ("Сказание о Гильгамеше") и других культурах древнего мира.

     Второй этап длился с эпохи  Возрождения (XIV-XVIвв.) до середины XIX века – период изучения влияния природных условий на живые организмы. Большой вклад в развитие науки внесли российские естествоиспытатели – С. П. Крашенинников (1711-1765), И.И. Лепехин (1740-1802), П.С. Палас (1741-1811), К.Ф. Рулье (1814-1858), А.Г. Болотов (1738-1833) и др., французские ученые – Ж. Бюффон (1707-1788), Ж.Б. Ламарк (1744-1828), шведский исследователь К.Линней (1707-1778).

     В течение третьего этапа (середина XIXв. – 20-е годы прошлого века) складывается понятийный аппарат экологии, формируются основные научные теории и концепции науки, методические и методологические подходы. Организуются экологические научные общества, начинают выходить журналы,  экологию преподают в университетах.

     В четвертый (20-е гг. XXв. –  середина века) и в пятый (середина XXв. - настоящее время)  происходит  окончательное формирование науки  "Экология". Важную роль в  формировании этой науки  сыграли  работы Ч. Дарвина, В. И. Вернадского, В. В. Докучаева, В. Н. Сукачева, А. Тенсли, Ю. Одума и др. ученых.

Методология науки

     В экологии используют следующие  методы изучения и обработки  информации: экспериментальный, математического  моделирования, натурных наблюдений, мониторинга, системного подхода и др.

     Основными задачами экологии на современном этапе выступают детальное изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком систем. В задачи популяционной экологии входит изучение пространственного размещения особей, возрастной, половой и экологической структуры популяции. Практическое значение экологии заключается в том, что она должна служить научной базой любых мероприятий по использованию природных ресурсов, по сохранению среды обитания человека.

     В условиях современной  НТР  взаимоотношения человека с окружающей  средой все более усложняются.  НТР порождает невиданные возможности  для эксплуатации сил природы,  но, вместе с тем, и для ее  загрязнения, разрушения и уничтожения. За последние 100 лет человечество во много раз увеличило скорость коммуникаций, энергетические ресурсы и мощность оружия. Нынешний этап воздействия человека на природу носит антропогенный характер. Разрушение природных систем происходит в результате непомерного техногенного воздействия на природу промышленно развитых стран и чрезмерной эксплуатации природных ресурсов.

      В 1968г. по предложению А.  Печчеи была создана внеправительственная  организация "Римский клуб", в которую вошли 100 ученых из 53 стран. За все время данной организацией было опубликовано около 20 докладов ("Пределы роста", "Человечество у поворотного пункта и др."), в которых исследовались различные экологические проблемы и давались рекомендации по их устранению.

     Глобальные  экологические проблемы

      Глобальные экологические проблемы  стоят в одном ряду с такими  проблемами, как социально-экономические,  демографические, продовольственные,  энергетические и др.

     Значительные масштабы приобрело  извлечение человечеством минеральных ресурсов. В XIXв. человек использовал в хозяйстве 50 видов ресурсов, а в XXв. их число превышает 100. В результате деятельности человека более 100тыс. месторождений и рудных узлов закончили геологическое существование. Ежегодно 10 тыс.км² вещества литосферы лишаются своей геологической жизни.

     Самое сложное в серии природно-антропогенных  процессов – изменение климата.  В конце XXв. начался процесс  потепления климата (температура  повысилась на 0,7°). На  климат  оказывает влияние парниковый  эффект, обусловленный попаданием в атмосферу углекислого газа, водяного пара, метана (CH₄) и ХФУ.

     Глобальной проблемой является  и деградация лесов. Более ½  кислорода поставляет флора лесов,  они депонируют углекислый газ,  предотвращают эрозию и т.д.  Катастрофически исчезают экваториальные и тропические леса в Бразилии, Нигерии, Конго, Индонезии, России, США, Канаде и других странах.

     Разрушается озоновый слой атмосферы  под воздействием хлорфторуглеводородов  (фреонов). В разных частях мира  образуются "озоновые дыры", через которые на землю попадает  губительное ультрафиолетовое излучение.

     В результате деятельности человека  сокращается генофонд планеты,  главным образом, из-за уничтожения  влажных экваториальных лесов.  К 70-м гг. XXв. (начиная с конца  XVIв.) исчезло свыше 250 видов и подвидов позвоночных животных. С начала 80-х гг. в среднем 1 вид животных исчезает ежедневно и 1 вид растений – еженедельно (под угрозой исчезновения находится свыше 20 тыс. видов). Около 1000 видов птиц и млекопитающих – под угрозой вымирания.

     Загрязняется Мировой океан, происходит  опустынивание планеты, урбанизация  стран мира и т.д.

     Причины экологического  кризиса заключаются в недостаточном финансировании природоохранных мероприятий, изношенность основных производственных фондов, несовершенство отраслевой структуры народного хозяйства стран мира, отсутствие экологической культуры и др.

     Качество природной среды и  состояние природных ресурсов. качество  окружающей природной среды в  разных регионах РФ неодинаково. 11 млн км², или 65% площади, в соответствии с критериями ЮНЕП характеризуется как "дикая природа", или ненарушенные экосистемы, т.е. почти не затронутые хозяйственной деятельностью, сохранившие биопродуктивность и биоразнообразие (северо-восток Европейской части, север Восточной Сибири и Дальнего Востока, районы западной Сибири).  На 15% территории России состояние ПС не соответствует нормативам, определяющим уровень экологической безопасности людей. Но на них проживает основная часть населения (60%) и сосредоточены основные производственные мощности и наиболее продуктивные сельхозугодья. Природные экосистемы на этой территории сильно угнетены или деградировали, их восстановление невозможно. На остальной территории России (20%)  характеристики качества ПС удовлетворяют установленным нормативам, экосистемы сохраняют воспроизводственный потенциал.

     Экологическое неблагополучие в  стране – следствие прямого  уничтожения естественных экосистем  (вырубка лесов, распашка степей  и лугов), негативных антропогенных  воздействий на них (загрязнение атмосферного воздуха, водных объектов и почвы отходами производства и потребления, подтопление или иссушение земель и т.д.)

     Состояние атмосферного  воздуха. В настоящее время в РФ свыше 140 городов имеют степень загрязнения "высокую" и "очень высокую". Объем выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в 1991г. составлял 31,8 млн т, в 90-е гг. он снизился, а, начиная с 1999г., вновь стал увеличиваться и превышает в настоящее время 20 млн т. К отраслям, негативно влияющим на атмосферный воздух, относятся топливно-энергетический комплекс, черная и цветная металлургия, химико-лесной комплекс. В последние годы на первый план вышел автомобильный транспорт. Около 40 городов имеют максимальные концентрации загрязняющих веществ, хотя бы по одному поллютанту превышающие 10 ПДК  (Норильск, Новокузнецк, Магнитогорск, Братск, Череповец и др.) Между уровнем загрязнения атмосферы и заболеваемостью населения наблюдается прямая корреляция.

     Водные объекты. Основные реки - Волга, Дон, Кубань, Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена, Амур, Колыма оцениваются как "загрязненные", а их притоки – Ока, Кама, Томь, Чусовая, Иртыш, Тобол, Исеть, Тура – как "очень грязные" или "чрезвычайно грязные". Водные объекты загрязнены нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами, фенолами, поверхностно-активными веществами. Сброс загрязненных сточных вод составляет не менее 30 млрд м³ в год.

     На экологически неблагоприятных  территориях в РФ проживает  64 млн человек. Ежегодно промышленных  отходов прибавляется на 2 млрд т. Химически опасных веществ прямому захоронению подвергается 100 тыс. т в год.

     Регионы с очень  острой экологической  обстановкой. К таким регионам в РФ относятся Кольский полуостров, Московский регион, Северный Прикаспий, Среднее Поволжье, промышленная зона Урала, Западная Сибирь, Кузбасс, район озера Байкал, Норильский промышленный район, Калмыкия. на них наблюдается загрязнение атмосферы, истощение и загрязнение вод суши, нарушение земель горными выработками, утрата продуктивных земель, деградация лесных массивов и другие негативные явления в окружающей среде. 
 

     Тема  «Научные основы охраны окружающей среды. Биосфера и человек»

     В современной экологии, науке об окружающей среде, сталкиваются два разных подхода, или точки зрения, на проблему взаимоотношений человека и природы.  Первый подход – эти взаимоотношения строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Этот подход называют антропоцентрическим, или технологическим. При втором подходе человек рассматривается как биологический вид, который остается под контролем главных экологических законов. Это биоцентрический, или экоцентрический подход.

     С понятием природа тесно связано  понятие природной среды, которая  рассматривается как совокупность  природных и незначительно измененных деятельностью людей абиотических и биотических факторов, оказывающих влияние на человека. В природной среде выделяют: собственно природную среду (дикая природа), квазиприродную среду (вторая природа) – преобразованные человеком (культурные) природные ландшафты, или природно-антропогенную среду, и артеприродную среду (третья природа) – искусственное окружение людей, состоящее из технологической и природных компонент.

     Термин биосфера был введён  австрийским геологом Зюссе в  1875 году («биос» - жизнь, «сфера» - шар).  Учение о биосфере в развёрнутом виде создал В.И. Вернадский (1863 – 1945), его главная работа вышла в 1926 году. В.И. Вернадский показал, что биосфера  - очень сложная по составу, строению и организованности оболочка, которая включает все живые организмы, биогенные (уголь, нефть, известняки и др.), косное, биокосное и вещество космического происхождения. Биосфера, по В.И. Вернадскому – это глобальная саморегулирующаяся система, важнейшая ее черта – постоянный материально-энергетический обмен с космосом и существование исключительно в ее пределах живого вещества. Ученый раскрыл структуру биосферы и ее границы, показал роль живого вещества в круговороте элементов. Ноосфера, по В.И. Вернадскому – сфера разума, высшая стадия развития биосферы. "Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой."