1.Экология  как наука, ее содержание. Предмет  исследования и основные задачи  экологии.

 Дисциплина "Экология" -  это естественнонаучная  дисциплина,  изучающая взаимоотношения живых организмов  и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой и освещающая принципы и методы защиты биосферы  от негативных антропогенных воздействий. 

 Дисциплина "Экология"   является  базовой  (подстилающей) дисциплиной многих обще профессиональных.  Она базируется на достижениях биологии,  химии,  геохимии, физики, математики, гигиены, экономики и ряда технических наук.

 Предметом ее изучения являются естественнонаучные,  материально-технические, правовые и организационные методы и средства воздействия общества на состояние ОПС с целью ее сохранения.

 Цель  реализуются решением следующих задач: 1)Изучение важнейших научных концепций экологии  и методов и средств защиты компонентов биосферы. 2) приобретение навыков оценки,  учета и прогнозирования экологических последствий технических решений. 3) выработка умения правильно применять зкобиозащитную технику и технологию, разрабатывать  и  обеспечивать необходимый комплекс мероприятий по предотвращению отрицательного воздействия различных объектов экономики на ОПС и в целом биосферу.

 Научное содержание дисциплины "Экология" -  это учение  о биосфере и взаимоотношениях живых организмов и образуемых ими сообществ со средой их обитания, общества и природы. В дисциплине рассматриваются как важнейшие научные концепции экологии, учение о биосфере и взаимодействие человека с ОПС,  так и современные экологические  проблемы  глобального  и регионального характера в биосфере и ее охраны,  комплекс вопросов по защите и/или охране атмосферы, водной среды, почв, земель, флоры, фауны и недр от загрязнений, основы экономики природопользования и экологического права.

Таким образом, дисциплина "Экология" освещает современные  пути обеспечения  экологической  безопасности  (ЭБ)  человека, растительного  и животного мира при взаимодействии  общества  с природой.

2. История  развития экологии как науки. Место экологии среди других наук.

     Основная  часть экологии – общая экология – биологическая наука, изучающая  общие закономерности взаимоотношения  любых живых организмов и среды, включая человека как биологический  вид. В составе общей экологии разделяют: АУТОЭКОЛОГИЯ (организм-среда), СИНЭКОЛОГИЯ (сообщество-среда) изучает сообщества живых организмов и их взаимоотношения со средой, ПОПУЛЯЦИОННАЯ экология (популяция-среда) изучает структуру и динамику популяций отдельных видов. По конкретным объектам и средам: экология животных, растений, микроорганизмов. Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой. Сложность, актуальность и многогранность этой проблемы вызвана обострением экологической обстановки на нашей планете и привела к экологизации многих технических и гуманитарных наук. Появились науки – инженерная экология, космическая экология, сельскохозяйственная экология. Инженерная экология изучает принципы создания новых экологических технологий. С-х экология занимается возможностью сохранения почв, вод, атмосферы. Математическая экология занимается процессами в биосфере. Городская экология – о процессах в городе. Социальная экология занимается изучением природы человеческого общества. Теоретическая и прикладная экология: прикладная  - разрушение биосферы человеком, способы предотвращения этого. Разработка принципов рационального природопользования.

     ИСТОРИЯ: Термин экологии был введен в 1866 году Эрнстом Геккелем.

(1) человечество  интересуется природной окружающей  средой (2) во 2-ой половине 20-го века  экологизация науки.

6. Понятие  и определение экологического  фактора. Классификация экологических факторов.

Экологические факторы – любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействия на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. Среда – часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое влияние или косвенное воздействие – воздух, вода, почва (гумус – плодородный слой, содержащий остатки живых организмов – слагается из детрита, т.е. мертвого органического вещества). Детрит разлагается от нескольких до миллионов лет. ДЕТРИТ – опад листьев (разлагается 2-3 года), стволы деревьев (10-15 лет), гумус (сотни лет), сапропель (морские остатки), торф (тысячи лет), нефть (миллионы лет). Условия жизни – совокупность необходимых для организмов элементов среды, с котороми они находятся в неразрывном единстве и без которых существовать не могут. Абиотические факторы – факторы неживой природы. Экологические факторы – абиотические (климатические, почвенные, факторы водной среды, факторы рельефа (топографические, ораграфические), огонь (пожары)), факторы питания, биотические факторы (живой природы) – фитогенные (растения), зоогенные, микробогенные. 

7. Общие  закономерности действия экологических  факторов.  Лимитирующие факторы.

     Факторы делятся на прямодействующие и косвеннодействующие. Каждый экологический фактор необходим для организма. ЗАКОН НЕЗАВИСИМОСТИ экологических факторов Вильямса: не один экологический фактор не может быть полностью заменен другим, тем не менее есть ведущие (необходимые) и второстепенные (сопутствующие).

     В природе существует смена ведущих  факторов. Степень важности экологических факторов зависит от среды обитания. На Земле 4 среды обитания: вода, наземно-воздушная, почвенная и тело живых организмов. В водной среде главный фактор кислород, растворенный в воде (не меньше 5 мг/л). Обитатели водной среды – гидробиоты. В наземно-воздушной главный фактор – температура. В почвенной среде – кислород, химический состав. В живых организмах – обилие пищи. ТОЛИРАНТНОСТЬ – способность живых организмов выдерживать условия жизни.

     Кривая  толирантности: 1- зона гибели, 2 – зона стресса, 3 – зона нормальной жизнедеятельности – зона оптиума. Точки минимума и максимума значений факторов называются точками ПЕССИУМА – предельно устойчивые, ниже и

     выше  организм не может существовать.

     Закон МИНИМУМА установил Ю. Либих: вещество, находящееся в минимуме управляется урожай растительности и определяется величина и устойчивость урожая во времени. Позже американский ученый Шелфорд в начале 20го века показал, что не только недостаток, но и избыток вещества влияют на жизнедеятельность организмов и сформулировал закон ТОЛЕРАНТНОСТИ: отсутствие или невозможность процветания  определяется недостатком или избытком любого фактора, уровень которого может оказаться близким в пределах устойчивости или выносливости, т.е. в пределах толерантности.

     На  рисунке по отношению к свету  – 1 – стенотервные виды, 
2 – эвритерные виды.

Все факторы  взаимосвязаны и действуют комплексом.

     По  Шелфорду факторы, присутствующие как  в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимуму называются лимитирующими или ограничивающими. Закон ЛИМИТИРУЮЩЕГО фактора: в комплексе факторов сильнее действует тот, который близок к пределу выносливости.

АДАПТАЦИЯ – однонаправленное приспособление организмов к экологическим факторам. АДАПТАЦИИ – эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов. Адаптации бывают морфологическими (морфо – форма), физиологическими (меняются физиологические процессы), поведенческие (запугивание, затаивание). Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор. Источник адаптации – мутации (генетические изменения).

10. Вещество биосферы: живое, косное, биогенное, биокосное

 Создателем  учения о биосфере стал Владимир Иванович Вернадский (1863-1945),  один из последних великих ученых-энциклопедистов.  Он предсказал овладение человеком ядерной энергией,  освоение космоса  и  создал учение о  биосфере  (1926 г.).  В своей последней монографии, опубликованной в 1965 г., им была выдвинута концепция ноосферы.

 Основная  мысль  В.И. Вернадского заключалась  в том, что жизнь является важнейшей  движущей силой эволюции Земли. Он отмечал, что  на  земной поверхности нет химической силы,  более постоянно действующей,  а поэтому и  более  могущественной  по своим конечным  последствиям,  чем  живые организмы,  взятые в целом. Образование биосферы явилось продуктом длительных превращений вещества и энергии в ходе геологического развития Земли. В.И. Вернадский различал 4 основных компонента  биосферы:

 Первым из них является живое вещество, т.е. совокупность живых организмов. Они  обеспечивают непрерывный круговорот неорганической материи, определяя, в конечном счете, состав и характеристики газообразной,  жидкой и твердой поверхностной оболочки Земли (соответственно,  атмосферы,  гидросферы  и  литосферы). Особенно наглядна роль живого вещества в преобразовании атмосферы. В  табл. 2.1  приведены составы и температуры атмосферы Земли и ближайших планет,  свидетельствующие  об  определяющей роли жизни в эволюции земной атмосфер.

 Второй компонент  биосферы назван В.И. Вернадским биогенным веществом. Оно представлено горючими ископаемыми и осадочными породами,  образование которых  связано  с  жизнедеятельностью живых организмов (известняк,  мел и т.д.).

 Третьим компонентом является косное вещество, т.е. магматические, не биогеннные осадочные  и метаморфические породы.

 Четвертый компонент - биокосное вещество - сочетает в себе свойства живого  и косного вещества.  Он представлен почвой, уникальным природным образованием, обладающим  плодородием  и  являвшимся  основным средством сельскохозяйственного  производства.

К перечисленным 4 компонентам в последнее время добавляются радиоактивные  вещества  (РВ),  рассеянные атомы и вещество космического  происхождения  (метеориты,  космическая пыль).

21. Загрязнение  окружающей среды. Виды природного  и антропогенного загрязнения

     КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ: 1. Индигриентное (химическое) à неорганические и органические вещества. 2. Параметрическое (физическое) à тепловое, свтовое ЭМ, шумовое, радиоционное. 3. Биотеческое (на популяции). 4. Стационарное деструкционное изменение ландшафта.

     Главные загрязнители биосферы: 1. CO2 – парниковый эффект. 2. CO – баланс верхних слоев. 3. NxOy (N20, NO, N2O3, NO2, N2O5) – смог, рестраторные заболевания. 4. SO2. 5. Фосфаты (гидросфера). 6. Тяжелые металлы Hg, Pb. 7. Нефть и нефтепродукты. 8. Пестициды. 9. Радиация.

     ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ: 1. Процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда, средства, рассеиваемые в биосфере. 2. Необратимое разрушение отдельных экосистем и биосферы в целом, включая воздействие на физико-химические параметры среды. 3. Потери плодородных земель, снижение продуктивности экосистем и биосферы в усл. морального состояния человека, как главной производительной силы общества. Локальные, региональные, национальные, глобальные.Технологические причины глобального загрязнения: 1. Осваивание невозобновимых и возобновимых природных ресурсов. 2. Строительные и горные работы. 3. Сжигание топлива. 4. Производство минеральных удобрений. 5. Развитие химической промышленности. 6. Несовершенство технологий.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОМ КРИЗИСЕ. Глобальное изменение всех компонентов биосферы. Источники загрязнения: 1. Промышленные предприятия. 2. ТЭК. 3. Бытовые отходы. 4. Отходы транспорта. 5. Отходы животноводства. 6. Химические вещества. Состав загрязнений: Твердые вещества, химические соединения, Me, Оксиды, Аэрозоли, Жидкости. Естественное, антропогенное

22.  Атмосфера,  ее состав и структура. Антропогенное  воздействие на  атмосферу.

Атмосфера –  воздушная оболочка Земли. Состав атмосферы: N2 – 78%, O2 – 21%, Ar – 0,9%, CO2 – 0,03%. Атмосфера  делится на гомосферу и гетеросферу, граница между ними на высоте 100км. Гомосфера характеризуется однородным и устойчивым газовым составом. Выше этой границы характерен нарастающий уровень ионизации газов за счет фотодиссоциации. Свойства – озоновый слой, низкая плотность воздуха – закрывает возможность существования организмов (околоземные организмы). Способность атмосферы к самоочищению (ветер, осадки, лес).Исторические этапы изменения биосферы человеком:

     1. воздействие на природу человека  как биологического вида. 2. Сверхинтенсивная охота. 3. Скотоводство. 4. Земледелие. 5. 300 лет назад – глобальное изменение всех компонентов биосферы.

     Формы воздействия человека на биосферу:

     2. Изменение структуры земной поверхности. 2. Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ. 3. изменение энергетического баланса биосферы. 4. изменение, вносимые в биоту.

     ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ:

     Загрязнение – неблагоприятное изменение  окружения, являющегося побочным результатом деятельности человека. Привнесение в среду новых, не характерных для нее физических, химических или биологических компонентов или превышение естественного многолетнего содержания этих компонентов. Воздух, вода, почва – объекты загрязнения. Растения, животные микроорганизмы, человек.

23. Гидросфера, ее состав и структура. Водная среда  как среда жизни.  Загрязнение водной среды.

     Гидросфера  — водная оболочка Земли; масса (1,5-2,5)*10¹⁸ тонн; находится в виде паров и облаков, океанов и морей (91,3% массы) , ледников, подземных вод. Вода в природных условиях всегда содержит растворенные соли, газы, органические вещества. При концентрации солей до 1г/кг вода считается пресной, до 25 г/кг – солоноватой, более 25 г/кг – соленой. В пресных водах обычно преобладают ионы HCO3(-), Ca(2+), Mg(2+). По мере роста минерализации увеличивается концентрация SO4(-), Cl(-), Na(+), K(+). Пресная вода — 1% от общей массы.