Лекции по "Экологии"

     В настоящее время под биосферой  понимают тонкую оболочку, в которой  зародилась жизнь, и развитие  которой связано с развитием биоты (совокупность живых организмов).

Биосфера  включает в себя:

- верхние  слои литосферы;

-нижние  слои атмосферы;

-всю  гидросферу, в которых главным  действующим компонентом является  совокупность  живых организмов, в том числе и человеческое общество.

     Границы биосферы определяются  совокупностью абиотических факторов (температура, наличие  кислорода,  воздействие космического излучения). В литосфере примерно 3,5 - 4 тыс.  м. В атмосфере озоновый слой  поднимается на 22 км над поверхностью  планеты. Толщина биосферы 20 - 25км (в аквоториальной зоне больше, чем в остальных).

Вещественные  свойства биосферы:

-живая  органика (вещества), которая составляет  биосферу живых организмов;

-биокосное  (неживое) – почва;

-органическое  вещество на ранних стадиях разложения (мёртвая органика, в том числе захоронённая);

-костное  (не живое вещество) - газы.

Основные  понятия экологии

     В 1935 году британский эколог Тенсли впервые ввёл понятие экосистема. Экосистема – это совокупность организмов во взаимодействии со средой обитания. Выделяют следующие экосистемы:

-микроэкосистемы  (капля воды, ствол упавшего дерева);

-мезоэкосистемы (лес, луг, озеро);

- макроэкосистемы  (степь, тундра, пустыня).

     Сообщества или ценозы называют  биоценозом. Сообщества разделяются на биоценозы (животные) и фитоценозы (растения). Биоценоз представляет собой совокупность организмов вместе с абиотическими компонентами: почвой, водой, солнечным светом и др. В биогеоценозе образуется цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной передачи энергии от одних организмов к другим, так называемая трофическая цепь. Пищевые цепи переплетаются  друг с другом, образуя, тропическую сеть. Каждая экосистема имеет свою, присущую только ей трофическую сеть.

     Зеленые растения строят свой  организм самостоятельно, без посредников, их называют автотрофами, или первичными продуцентами. Автотрофные организмы берут нужные для жизни химические элементы из окружающей косной материи. Они занимают первый трофический уровень. Организмы, которые не могут строить собственные вещества из минеральных компонентов, вынуждены использовать вещество, созданное автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют гетеротрофами, или консументами. Растительноядные животные (фитофаги) – консументы первого порядка. Плотоядные животные (хищники) не могут удовлетворять свои физиологические потребности белками, содержащимися в растительной пище. Они используют только животные белки со специфическим набором аминокислот. Эти животные также являются консументами, но, в отличие от растительноядных – консументами второго порядка. Вторичный консумент может служить пищей для консументов третьего порядка. Особое звено пищевой цепи – редуценты, которые перерабатывают органические остатки продуцентов и консументов до минеральных веществ, возвращающихся к продуцентам. Редуценты занимают третий уровень. Пищевые цепи делятся на два вида: пастбищные и детритные.  

Экологические факторы и их действие

     На жизнь и развитие живых  организмов оказывают влияние  экологические факторы. Они делятся на три вида: факторы неживой природы (биотические) и антропогенные факторы. Они делятся на три вида: факторы неживой природы (абиотические), факторы живой природы (биотические) и антропогенные факторы. Количественный диапазон любого экологического фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности, называется экологическим оптимизмом; факторы, лежащие в зоне угнетения, называются экологическим пессимизмом. Экологическая пластичность – свойство организмов адаптироваться к существованию в широком диапазоне экологического фактора. Экологическая ниша – положение вида в пространстве, его функциональная роль в сообществе и положение относительно абиотических условий существования.

Экологические законы

     В 1840г. Ю. Либих сформулировал "закон  минимума", согласно которому в почве необходимо увеличить содержание питательного вещества, находящегося в минимальном количестве. В 1913г. В. Шелфорд открыл закон толерантности: рост и развитие организмов зависит от факторов среды, значение которых приближается к экологическому минимуму или экологическому максимуму. Важное значение для функционирования экосистем имеют законы внутреннего динамического равновесия, физико-химического единства живого вещества и др.

 

Тема  «Качество окружающей среды и экологическое  нормирование» 

     Под загрязнениями понимают изменение параметров окружающей среды, вызывающие негативное воздействие на отдельные организмы, экосистемы и техносферу, то есть творение человеческих рук. Загрязнения возникают под воздействием естественных процессов и антропогенной деятельности, т.е. деятельности, осуществляемой  человеком.

Выделяют  следующие виды загрязнений:

1.Механические  загрязнения:

- пыль  и взвешенные частицы (в водных  объектах);

- свалки  различных промышленных и бытовых  отходов;

- изменение  ландшафта.

2.Физические  загрязнения:

- световое  загрязнение (нарушение режима  освещения);

- шумовое  загрязнение (нормальный уровень  шума составляет 25-30 дц). Шумовое  загрязнение возникает по естественным  причинам и в хозяйственной  деятельности и  зависит не  только от мощности, но и от частоты;

- тепловые  загрязнения (изменения температуры  воздуха, почвы или воды);

- электромагнитное  загрязнение, то есть изменение  напряжённости или частоты при  переменных электромагнитных полях  (может быть связанно с потоками  ветра);

- радиоактивные  загрязнения. Такими загрязнениями  называют α, β, γ  излучения,  потоки α частиц, то есть ядер  лёгких излучений. В России  установлен уровень радиации 40 микрорентген/час,  как ориентировочный уровень  воздействия.

3.Химические  загрязнения (изменение химического состава воды, почвы и других компонентов окружающей среды), 90% всех загрязнений приходится на химические загрязнения. Химические загрязнения разнородны по своему характеру, это:

- окислы  углерода (CO₂, CO₃), серы (SO₂, SO₃), азота (NOx).  Попадают в атмосферу, а через атмосферу выпадают в виде кислотных остадков;

- тяжёлые  металлы и их соединения (медь, ртуть, цинк, свинец и их соединения);

- пестициды-  ядохимикаты, которые применяются  для борьбы с насекомыми;

- полеароматические   углеводороды (бензолы, пенолы и другие);

- супертаксиканты  (диоксиды и диоксиноподобные  соединения) .

4.Биологические  загрязнения:

- загрязнение  среды биогенными продуктами (экскременты,  шерсть, чешуйки кожи, ногтей), в ряде  случаев это выделения ядовитых  желез, пыльцы или ароматов;

- быстрое  размножение и загрязнения за  счёт этих организмов (саранча,  размножение микроорганизмов);

- появление  генномодифицированных  организмов, которые внедряются в экосистему, вытесняя естественные организмы.

     Источники загрязнений подразделяются на естественные и антропогенные.

      К естественным источникам относятся  вулканизм, землетрясения, ураганы,  наводнения, штормы, космические явления  - космическое излучение, пыль. К  антропогенным источникам относят  промышленность, сельское хозяйство, транспорт и химико-коммуникативные хозяйства.

      Допустимая нагрузка на экосистему – это нагрузка под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды. В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям, все ксенобиотики рассматриваются как вредные.

     Установление нормативов качества  окружающей среды и продуктов  питания основывается на концепции  пороговости воздействия. Порог вредного действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за предел физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

     Нормативы, ограничивающие вредное  воздействие, устанавливаются и  утверждаются специально уполномоченными  государственными органами в области охраны  окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.

     Предельно допустимые концентрации (ПДК) – это нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

     Под качеством атмосферного воздуха понимают  совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительность и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Нормативами качества воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ в производственной и в селитебной зоне. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84. «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения».

     Предельно допустимая концентрация  вредного вещества в воздухе  рабочей зоны (ПДКрз) – это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

     Предельно допустимая концентрация  максимально разовая (ПДКмр) –  концентрация вредного вещества  в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течении 20 минут рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

     Предельно допустимая концентрация  среднесуточная (ПДКсс) – это  концентрация вредного вещества  в воздухе населенных мест, которая  не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. ПДКсс рассчитаны на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, являются самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в атмосфере.

     В соответствии с Санитарными  правилами и нормативами СанПиН 2.1.4.559-96 питьевая вода должна быть  безопасна в эпидемическом и  радиационном отношении, безвредна  по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.

     По санитарному признаку устанавливаются  микробиологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема). Токсикологические показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. При определении качества воды учитываются органолептические свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус.

     Предельно допустимая концентрация  в воде водоема хозяйственно-питьевого  и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течении всей его жизни и на здоровье последующих поколений,  и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

     Предельно допустимая концентрация  в воде водоема, используемого  для рыбохозяйственных целей  (ПДКвр) – это концентрация  вредного вещества в воде, которая  не должна оказывать вредного  влияния на популяции рыб, в  первую очередь, промысловых.

     Первые нормы ПДК вредных веществ  для питьевой воды были утверждены  в 1939г. В настоящее время  число таких норм ПДК для  водных объектов хозяйственно-питьевого  и культурно-бытового назначения  достигло 2000.