Контрольная работа по "Экологии"

ВАРИАНТ 23

1.Вероятность глобального экологического кризиса как одна из острейших проблем земной цивилизации на современном этапе ее развития.

Уже сегодня ученые говорят о глобальном экологическом кризисе и если человечество не сделает ничего для того, чтобы исправить сложившуюся ситуацию, этот кризис может обернуться катастрофой для всей планеты.
У современного экологического кризиса есть несколько причин:
• безудержный и очень быстрый рост населения Земли;
• несовершенные сельскохозяйственные и промышленные технологии;
• легкомысленность человечества и пренебрежение законами развития биосферы.

Основные экологические проблемы:

1. Проблема глобального потепления

Изменение климата на основе усиления теплового эффекта в результате антропогенных выбросов тепличных газов. Наша планета подобна гигантскому парнику, у которого вместо стекол толстая газовая прослойка атмосферы. Она свободно пропускает к Земле солнечное излучение, но задерживает отраженное от Земли тепловое излучение, которое нагревает атмосферу и поверхность планеты. В результате такого явления, получившего название парникового эффекта, температура поверхности Земли достаточна для того, чтобы на ней могла существовать и развиваться жизнь (если бы не парниковый эффект, Земля была бы холодной и безжизненной планетой со средней температурой -18°). Однако в последнее столетие учеными замечено постепенное повышение температуры Земли. Налицо нарушение сложившегося за тысячелетия теплового баланса. Виновником потепления считается человек, а названо это явление - проблемой глобального изменения климата. В доиндустриальное время основным регулятором температуры "атмосферного парника" был углекислый газ, а в наше время и прочие парниковые газы играют не меньшую роль. Предполагается, что дальнейшее увеличение их концентрации в атмосфере будет равнозначно удвоению концентрации углекислого газа уже к 2030 г. Это может привести к повышению температуры земной поверхности на 1,5 - 5,5° и вызвать определенные неблагоприятные последствия.

2. Проблема сокращения площади лесов

Леса занимают самую большую площадь среди всех наземных экосистем (около 40%). Леса - один из основных источников кислорода на планете. Леса - хранилища видового и генетического разнообразия (2/3 видов животных и растений обитает в лесах). Леса содержат огромное количество углерода и обеспечивают его глобальный баланс. Леса играют одну из главных ролей в определении гидрологических режимов целых континентов. Лесная зона дает приют большей части человечества. До того как появилось сельское хозяйство, площадь лесов составляла примерно 6 миллиардов гектар (более 3/5 площади суши). Сейчас осталось 4 миллиарда га, из которых только 1,5 миллиарда нетронутых, девственных лесов.

3.Воздействие человека на окружающую среду:

Воздействие сельского хозяйства

Основное отличие сельскохозяйственных воздействий от рассмотренных промышленных заключается прежде всего в их распространении на огромных территориях. Как правило, использование больших площадей под сельскохозяйственные нужды вызывает коренную перестройку всех компонентов природных комплексов. При этом совсем не обязательно происходит разрушение природы, довольно часто именно сельскохозяйственные ландшафты относят к категории «культурных». Весь спектр сельскохозяйственных воздействий можно разделить на две группы: влияние земледелия и животноводства.

Земледелие. Воздействие земледелия на природный комплекс начинается с уничтожения на больших площадях сообщества естественной растительности и замены ее культурными видами. Следующий компонент, испытывающий существенные изменения, – почва. В естественных условиях почвенное плодородие постоянно поддерживается тем, что взятые растениями вещества снова возвращаются в нее с растительным опадом. В земледельческих же комплексах основная часть элементов почвы изымается вместе с урожаем, что особенно типично для однолетних культур. Подобная ситуация повторяется ежегодно, поэтому существует вероятность того, что через несколько десятков лет запас основных элементов почвы будет исчерпан. Для восполнения изъятых веществ в почвы вносят в основном минеральные удобрения: азотные, фосфорные, калийные. Это имеет как положительные последствия – пополнение запасов питательных веществ в почве, так и отрицательные – загрязнение почвы, воды и воздуха. При внесении удобрений в почву попадают так называемые балластные элементы, которые не нужны ни растениям, ни почвенным микроорганизмам. Например, при использовании калийных удобрений наряду с необходимым калием вносится бесполезный, а в некоторых случаях вредный хлор; с суперфосфатом попадает много серы. Токсичного уровня может достигать и количество того элемента, ради которого минеральное удобрение вносят в почву. Прежде всего это относится к нитратной форме азота. Избыточные нитраты накапливаются в растениях, загрязняют подземные и поверхностные воды (вследствие хорошей растворимости нитраты легко вымываются из почвы). Кроме того, при избытке нитратов в почве размножаются бактерии, которые восстанавливают их до азота, поступающего в атмосферу. Кроме минеральных удобрений в почву вносятся различные химические вещества для борьбы с насекомыми (инсектициды), сорняками (пестициды), для подготовки растений к уборке, в частности дефолианты, ускоряющие сбрасывание листьев у хлопчатника для его машинной уборки. Большинство этих веществ очень токсичны, не имеют аналогов среди природных соединений, очень медленно разлагаются микроорганизмами, поэтому последствия их применения трудно предсказать. Общее название вносимых ядохимикатов – ксенобиотики (чужие для жизни). Культура сельского хозяйства необходима, так как неразумная распашка почвы значительно изменяет ее структуру, а при определенных условиях может способствовать таким процессам, как водная и ветровая эрозия.

Животноводство. Воздействие животноводства на природный ландшафт характеризуется рядом специфических особенностей. Первая заключается в том, что животноводческие ландшафты состоят из разнородных, но тесно связанных между собой частей, таких как пастбища, выгоны, фермы, зоны утилизации отходов. Каждая часть вносит особый вклад в общий поток воздействия на природные комплексы. Вторая особенность – меньшее территориальное распространение по сравнению с земледелием. Выпас животных в первую очередь влияет на растительный покров пастбищ: уменьшается биомасса растений и происходят изменения в видовом составе растительного сообщества. При особо длительном или чрезмерном (в расчете на животное) выпасе почва уплотняется, поверхность пастбищ оголяется, что усиливает испарение и приводит в континентальных секторах умеренного пояса к засолению почв, а во влажных районах способствует заболачиванию. Использование земель под пастбища сопряжено также с выносом питательных веществ из почв в составе подножных кормов и сена. Чтобы компенсировать потери питательных веществ, в земли пастбищ вносят удобрения, двоякость воздействия которых описана в разделе о земледелии. Животноводческая отрасль является значительным потребителем воды, на долю которого из общего сельскохозяйственного водозабора приходится около 70 км3 в год.

4.Транспортные воздействия
Автомобильный транспорт.

Автомобильный транспорт занимает важное место в единой транспортной системе страны. Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов, что обусловлено высокой маневренностью автомобильного транспорта, возможностью доставки грузов "от двери до двери" без дополнительных перегрузок в пути, а, следовательно, высокой скоростью доставки и сохранностью грузов. Большая протяженность автомобильных дорог обеспечивает возможность их повсеместной эксплуатации при значительной провозной способности. Высокая мобильность, способность оперативно реагировать на изменения пассажиропотоков ставят автомобильный транспорт "вне конкуренции" при организации местных перевозок пассажиров. На его долю приходится почти половина пассажирооборота.

Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и серы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения; дорожная сеть, особенно вблизи городских агломераций, "съедает" ценные сельскохозяйственные земли. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоёмы, страдает растительный и животный мир. Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен, в основном, в городах. Если в среднем в мире на 1 квадратный километр территории приходится пять автомобилей, то плотность их в крупнейших городах развитых стран в 200-300 раз выше.В настоящее время в мире насчитывается 300 млн. легковых, 80 млн. грузовых автомобилей и примерно 1 млн. городских автобусов. Значительные пространства автодорог, стоянок, автобаз, покрытые асфальтом и бетоном, препятствуют нормальному впитыванию почвой дождевых вод, нарушают баланс грунтовых вод. По причине активного использования соли для борьбы с обледенением городских дорог происходит долговременное засоление почв на обочинах, приводящее к гибели растительности, часть соли смывается поверхностными стоками и загрязняет большие пространства. Автотранспорт – один из самых крупных потребителей воды, используемой для различных технических целей.

Среди загрязнителей лидируют оксид углерода и углеводороды, доля которых резко возрастает при работе двигателя на малых оборотах, при старте или увеличении скорости, что наблюдается во время «пробок» и у светофоров. Весьма опасная составная часть выхлопных газов автомобилей – соединения свинца, который используют в качестве добавки к бензину. Велико загрязнение и другими тяжелыми металлами – цинком, никелем, кадмием. Они содержатся не только в выхлопах, но и в отходах автомобильных шин: на некоторых автомагистралях Европы масса резиновой пыли доходит до 250 кг на каждый километр дороги (в год). Водные загрязнения включают стоки с автобаз, моек, бензоколонок, дорог, содержащие в больших количествах нефтепродукты, моющие средства, тяжелые металлы и др. Естественно, что воздушные выбросы и стоки загрязняют остальные компоненты природных комплексов. Железнодорожный транспорт.

Хотя железнодорожный транспорт оказывает влияние на общее состояние ландшафта, его интенсивность по сравнению с автомобильным существенно меньше. Это связано с экономным использованием топлива и широкой электрификацией железных дорог. Железнодорожный транспорт также требует для своих нужд отвода значительных площадей, хотя и меньших, чем автомобильный. Собственно полотно железнодорожного пути занимает полосу 10–30 м, но необходимость размещения кюветов и резервных полос, а также устройств для снегозащиты увеличивает ширину отвода до 100–150 м. Значительные площади занимают станции, вокзалы, железнодорожные развязки. Водопотребление железнодорожного транспорта не уменьшилось с заменой паровозов на тепловозы и электровозы. Это связано в основном с увеличением протяженности сети и объема перевозок. Загрязнение среды железнодорожным транспортом больше всего ощущается в районах, где эксплуатируются тепловозы. Их отработанные газы содержат до 97% всех токсичных веществ, выделяемых данным видом транспорта. Кроме того, территория вблизи железных дорог загрязняется металлической пылью в результате стирания чугунных тормозных колодок. При промышленных перевозках загрязнителями становятся угольная и рудная пыль, соль, нефтепродукты и др., т.к. происходит их сдувание ветром и утечка из-за некачественного состояния вагонов и цистерн.

Водный транспорт.

Несмотря на то что основная среда, испытывающая нагрузки водного транспорта, – реки, озера, моря, его воздействие ощущается и на суше. В первую очередь происходит изъятие земель под речные и морские порты. Их территории загрязняются при погрузочно-разгрузочных работах и ремонте судов. При интенсивном движении судов реальна опасность разрушения береговой линии. Но, конечно, больше всего страдает водная среда. Основными источниками загрязнений являются судовые двигатели. Вода, используемая при их работе, сбрасывается в водоемы, вызывая тепловое и химическое загрязнения. Кроме того, часть токсичных веществ из отработанных газов также растворяется в воде.
Воздушный транспорт. Изъятие земель для нужд воздушного транспорта происходит при строительстве аэродромов и аэропортов, и если в 30-х гг. средний аэропорт занимал площадь 3 км2, то современные аэропорты с несколькими взлетно-посадочными полосами длиной 3–4 км, площадками для стоянки самолетов, административными зданиями и т.д. размещаются на территории 25–50 км2. Естественно, что эти площади покрыты асфальтом и бетоном, и нарушения природных круговоротов распространяются на многие километры вокруг. Крайне неблагоприятно и шумовое воздействие на людей и животных. Основные воздействия воздушного транспорта приходятся на атмосферу. Расчеты показывают, что один самолет при перелете на расстояние 1000 км использует количество кислорода, равное потребляемому одним человеком в течение года. Среди токсичных веществ, выбрасываемых при полетах, преобладают оксид углерода, несгоревшие углеводороды, оксиды азота и сажа. Особенность атмосферных загрязнений в том, что токсические вещества распространяются на очень большие пространства.
Трубопроводный транспорт. Воздействия трубопроводного транспорта на окружающую среду по сравнению с остальными видами воздействий могут быть охарактеризованы как незначительные. Главный элемент – трубопроводы – большей частью размещаются в закрытых траншеях и при грамотных строительстве и эксплуатации практически не нарушают структуру ландшафтов. Но строительство трубопроводов требует большого отчуждения земель, а в условиях вечной мерзлоты, чтобы избежать оттаивания грунтов, трубы прокладывают на огромных пространствах по поверхности. Воздействие данного вида транспорта приобретает катастрофические размеры при разгерметизации и разрывах труб, когда нефть или сжиженный газ разливаются на значительные площади. Завершая краткое обозрение основных антропогенных воздействий на окружающую среду, заострим внимание на двух крайне актуальных проблемах: отходы и аварии. Они обе касаются практически любых видов деятельности, и с ними связан самый мощный поток негативных воздействий на природу. Отходы классифицируются по разным свойствам: жидкие, газообразные и твердые; органические и неорганические; токсичные и менее токсичные и т.д. Отходы складируются, занимая значительные территории. Попадают они в природные комплексы со стоками, воздушными выбросами при пылении. Среди прочих особую опасность для окружающей среды представляют радиоактивные отходы. Они накапливаются в различных научных учреждениях (медицинских, биохимических, физических), специальном производстве, при ядерных испытаниях, работе предприятий атомной промышленности и атомной энергетики. Отличительная черта этих отходов – сохранение радиоактивности многие сотни лет. Изоляция таких отходов остается труднорешаемой задачей. О причинах и последствиях аварий при конкретных видах деятельности говорилось в соответствующих разделах (аварии на АЭС, трубопроводах, водном транспорте). В качестве общего вывода подчеркнем: при оценке любых антропогенных воздействий обязательно должны учитываться возможности аварийных ситуаций и их последствия.

9.Биохимический круговорот веществ в природе как основа динамической устойчивости, сбалансированности природных процессов. Роль продуцентов, консументов (I и II категорий) в обеспечении биохимического круговорота веществ в природе.

В отличие от энергии, которая однажды использованная организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется биогеохимическими круговоротами. Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные для них и требующиеся в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот.

Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза и расходуется организмами при дыхании. Азот извлекается из атмосферы благодаря деятельности азотофиксирующих бактерий и возвращается в неё другими бактериями.

Круговороты элементов и веществ осуществляются за счёт саморегулирующих процессов, в которых участвуют все составные части экосистем. Эти процессы являются безотходными. В природе нет ничего бесполезного или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы, например, азот. Существует закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в биосфере, действующий на всех этапах её развития, как и правило увеличения замкнутости биогеохимического круговорота в ходе сукцессии. В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота. Ещё большую роль на биогеохимический

круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает сложившиеся круговороты веществ, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосфере на сегодняшний день.

Когда 2 млрд. лет тому назад на Земле появилась жизнь, атмосфера состояла из вулканических газов. В ней было много углекислого газа и мало кислорода (если вообще был), и первые организмы были анаэробными. Так как продукция в среднем превосходила дыхание, за геологическое время в атмосфере накапливался кислород и уменьшалось содержание углекислого газа. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается в результате сжигания больших количеств горючих ископаемых и уменьшения поглотительной способности «зелёного пояса». Последнее является результатом уменьшения количества самих зелёных растений, а также связано с тем, что пыль и загрязняющие частицы в атмосфере отражают поступающие в атмосферу лучи.

В результате антропогенной деятельности степень замкнутости биогеохимических круговоротов уменьшается. Хотя она довольно высока (для различных элементов и веществ она не одинакова), но, тем не менее не абсолютна, что и показывает пример возникновения кислородной атмосферы. Иначе невозможна была бы эволюция (наивысшая степень замкнутости биогеохимических круговоротов наблюдается в тропических экосистемах – наиболее древних и консервативных).

Таким образом, следует говорить не об изменении человеком того, что не должно меняться, а скорее о влиянии человека на скорость и направление изменений и на расширение их границ, нарушающее правило меры преобразования природы.

Последнее формулируется следующим образом: в ходе эксплуатации природных систем нельзя превышать некоторые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания. Нарушение меры как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к отрицательным результатам. Например, избыток вносимых удобрений столь же вреден, сколь и недостаток. Это чувство меры утеряно современным человеком, считающим, что в биосфере ему всё позволено.

Надежды на преодоление экологических трудностей связывают, в частности, с разработкой и введением в эксплуатацию замкнутых технологических циклов. Создаваемые человеком циклы превращения материалов считается желательным устраивать так, чтобы они были подобны естественным циклам круговорота веществ. Тогда одновременно решались бы проблемы обеспечения человечества невосполнимыми ресурсами и проблема охраны природной среды от загрязнения, поскольку ныне только 1 – 2% веса природных ресурсов утилизируется в конечном продукте.

Теоретически замкнутые циклы превращения вещества возможны. Однако полная и окончательная перестройка индустрии по принципу круговорота вещества в природе не реальна. Хотя бы временное нарушение замкнутости технологического цикла практически неизбежно, например, при создании синтетического материала с новыми, неизвестными природе свойствами. Такое вещество вначале всесторонне апробируется на практике, и только потом могут быть разработаны способы его разложения с целью внедрения составных частей в природные круговороты.

Взаимодействие разных категорий живых организмов в иерархически сложноустроенной надсистеме - биосфере осуществляется через биотическую структуру. Несмотря на колоссальное количество видов живых организмов (более 2 млн.;), а тем самым неисчислимое разнообразие возможных взаимодействий все живые организмы имеют общность в виде примерно одинаковой биотической структуры. Категории этой структуры: продуценты, консументы, редуценты.

Продуценты (от лат. producentis - производящий). Это живые организмы, способные синтезировать органическое вещество из неорганических природных составляющих с использованием внешних источников энергии.

Здесь необходимо подчеркнуть одно из важнейших качеств биологических систем и организмов - все они открытые. Получение энергии извне - общее условие жизнедеятельности всех организмов и по энергии биологические системы относят к открытым.

Продуценты - это в основном растительные организмы, называющиеся автотрофами, так как они снабжают сами себя органическим веществом. Эта категория живых организмов в природных сообществах играет определяющую главенствующую роль в производстве природного органического вещества. Накапливаемое в тканях растений органическое вещество затем служит источником энергии для осуществления всех последующих процессов жизнедеятельности. Это отнюдь не означает, что после получения порции энергии для создания какого-либо объема первичного органического вещества организму энергии больше не требуется.

Продуценты по характеру источника энергии подразделяют на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие. Подавляющее большинство продуцентов Земли представляет собой фотосинтезирующую растительность. Фотосинтез осуществляется главным образом в зеленых растениях, содержащих в своих тканях пигмент зеленого цвета (хлорофилл), являющийся катализатором реакции синтеза. Растения используют при фотосинтезе, естественно, не все поступающее солнечное излучение, а только часть спектра с длиной волны 380-710 нм. Ничуть не умаляя величайшего значения растений в существовании современной жизни на Земле, следует упомянуть о цианобактериях (синезеленых "водорослях"), которые сыграли колоссальную роль в начальной стадии эволюции жизни на Земле. Они были теми организмами, которые за счет фотосинтеза положили не только начало развитию этой ветви жизни, но и определили глобальные атмосферные и гидросферные процессы. Фотосинтез осуществляют некоторые бактерии с иным биологическим катализатором, но особенностью протекающих реакций в них является отсутствие выделяемого кислорода.

В основе фотосинтеза лежат реакции, аналогичные образованию простого сахара глюкозы в ряде растительных организмов:

Главными химическими элементами и соединениями, которые участвуют в реакциях синтеза, являются вода, диоксид углерода, азот, фосфор, калий, а также другие минеральные компоненты в гораздо меньших объемах.

Полученная при фотосинтезе энергия превращается продуцентами из кинетической (потока лучистой энергии Солнца) в потенциальную (запасенную, например, в жирах и углеводах). При процессах дезинтеграции поступающих в организмы питательных веществ запасенная энергия потребляется, т. е. происходит высвобождение энергии. В целом потребление организмами пищи всегда сопровождается ее "дроблением", дезинтеграцией, деструкцией, как бы дальнейшей подготовкой пищи к потреблению, к разрушению химических связей, для человека требуется энергия.

Энергия служит не только органическим топливом; энергия, запасенная в продуцентах, в их тканях, готова к дальнейшему движению в биологических круговоротах.

Фотосинтез представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, протекающую при участии хлорофилла зеленых растений за счет энергии солнечного излучения. Одной из самых простых является уже упомянутая выше реакция синтеза глюкозы с выделением кислорода из диоксида углерода и вода. У всех зеленых растений реакции фотосинтеза принципиально близки. На интенсивность процесса фотосинтеза влияют освещенность, температура и другие факторы среды.

У высших растений существуют различные способы фотосинтеза:

1. СЗ-фотосинтез - характерен для большинства наземных растений (около 95%высших растений, в том числе большинство культурных - пшеница, рожь, картофель, клевер, люцерна и др.). У них фиксация СО2 идет по С3-центозфосфатному пути (или циклу Кальвина), причем максимальная интенсивность фотосинтеза обычно наблюдается при умеренной освещенности и температуре, а слишком высокие температуры и яркий солнечный свет подавляют этот процесс. С3-растения особенно характерны для умеренных широт: все виды родов дуба, бук, береза, сосна, ель, лиственница.
2. С4-фотосинтез - особенно характерен для растений аридных областей субтропической и тропической зон. К типичным представителям можно отнести многие виды амарантовых и маревых, злаковых, а также культурные растения тропического происхождения (кукуруза, сахарный тростник, просо, сорго). У них фиксация диоксида углерода происходит по циклу С4 - дикарбоновых кислот; они, напротив, адаптированы к яркому свету и высокой температуре в отличие от С3 - растений. Кроме того, они более эффективно используют воду: на производство 1 г сухого вещества им требуется менее 400 г воды, а С3 - растениям - от 400 до 1000 г воды.
3. СAM-метаболизм (сокращение от англ, слов "кислородный метаболизм толстяковых") - этот недавно открытый тип фотосинтеза у пустынных растений (суккулентов) заключается в том, что поглощенная растениями СО2 в ходе этого процесса накапливается в форме органических кислот и фиксируется в углеводах только на следующий день. Такая задержка фотосинтеза значительно уменьшает дневные потери воды, усиливая этим способность пустынных растений (особенно суккулентов) сохранять водный баланс и необходимые для существования запасы воды (Одум, 1986).

Хотя эффективность фотосинтеза (в пересчете на площадь листвы) у С3 - растений ниже по сравнению с С4 - растениями, все же они создают большую часть фотосинтезируемой продукции на земном шаре, возможно поэтому они более конкурентоспособны в смешанных сообществах, где освещенность, температура и другие факторы ближе к средним значениям. Подсчитано, что 480 млрд. т углекислоты и воды потребляется в процессе фотосинтеза и в то же время выделяется 248 млрд. т кислорода в атмосферу, из них организмами суши – 75.  Фотосинтез - это важнейший процесс в биосфере, определяющий ее высокий кислородный потенциал и создающий необходимые условия для существования живых организмов на нашей планете.

Консументы (от лат. consume-потреблять, создать). Это живые организмы, которые для построения собственного тела должны потреблять органическое вещество извне в виде пищи. Они неспособны сами синтезировать первичное органическое вещество. Консументы являются гетеротрофами, живущими за счет продуктов, синтезированных фотоавтотрофами и хемоавтотрофами. Консументы для собственного роста используют в пищу вещества, созданные другими организмами, и извлекают из этой пищи запасенную в них энергию в виде химических связей синтезированных веществ. В потоке веществ

по ходу круговорота они занимают уровень консументов, напрямую в обязательном виде связанных с продуцентами-консументы 1-го порядка - или другими гетеротрофами, которыми они питаются - консументы 2-го порядка.

В нынешних представлениях к консументам относят огромное количество живых организмов из самых разных царств, типов, классов биологической системы. Среди консументов нет только цианобактерий и водорослей. Например, среди растений есть формы, паразитирующие на других, как правил о, это формы, не содержащие хлорофилла. Среди высших растений к консументам можно отнести насекомоядные и другие растения, способные к смешанному питанию. Царство животных представлено исключительно консументами. Позиции, которые занимают консументы в биологическом круговороте, весьма важны, хотя далеко неоднозначны. Биологический круговорот может обойтись и без консументов. Так, в некоторых условиях замкнутые модельные системы, созданные искусственно в лабораторных условиях из зеленых растений и микроорганизмов, при наличии минеральных веществ и воды могут существовать достаточно длительный период. Это осуществимо из-за фотосинтеза и деструкции растительных остатков. Но, как пишет И.А. Шилов (2000), в природных условиях гибель таких систем становится весьма вероятной, и гарантами устойчивости биологического круговорота служат именно консументы.

Созданное продуцентами первичное органическое вещество даже при весьма значительном разнообразии не может полностью обеспечить разнокачественность органического вещества живых организмов как фактора устойчивости. Консументы же в процессе метаболизма (обмена веществ) существенно трансформируют органическое вещество, получаемое в виде пищи, и создают условия для роста собственного организма. Любая система по "принципу Эшби" устойчива в условиях разнообразия составляющих. Все живые системы функционируют в целом как кибернетические, исходя также из принципа обратных связей. Разнокачественность живых организмов и возможность корелляций за счет обратных связей при функционировании биологических систем обеспечивает устойчивость биологического круговорота.

По И.А. Шилову (2000), факт обладания животными таким свойством, как подвижность, позволяет им еще больше повышать свою роль гаранта устойчивости развития жизни, так как даже при уничтожении жизненных форм в какой-то части биосферы в случае природных или техногенных катастроф именно животные первыми и достаточно быстро начинают осваивать освободившееся место. В целом консументы эффективно участвуют в миграции живого вещества, дисперсии его по поверхности планеты, а также стимулируют пространственное расселение жизни.

Консументы играют роль регуляторов интенсивности потоков вещества, энергии и информации в биологических системах. Способность

к активной регуляции биомассы в темпах ее создания на всех уровнях организации в биосфере в "автоматическом" режиме реализуется в виде поддержания соответствия темпов создания и разрушения органического вещества в глобальных системах круговорота.

Такие системы по своему принципу не должны создавать никаких отходов, т. е. при переходе от продуцентов к консументам и далее к редуцентам никакого побочного объекта органического и неорганического вещества, даже пригодного для дальнейшего использования в биологическом круговороте, накапливаться не должно. Тем не менее на Земле имеются значительные отложения нефти, каменного угля, торфа, сапропелей, природного газа. По мнению ряда специалистов, это нарушение главного принципа биологического цикла - "безотходность" и представляет собой запас энергии для поддержания биологического круговорота в случае глобальных нарушений в биосфере.

19.Метод определения экономической (денежной) оценки природных ресурсов (метод затратной и рентной оценки, смешанный метод), их суть.

          В отечественной науке накоплен определенный опыт разработки методических подходов и практических рекомендаций по экономической оценке отдельных видов природных ресурсов. Но многие положения их все еще остаются спорными и недостаточно четкими. Так, до сих пор нет единодушия в толковании самого понятия "экономическая оценка природных ресурсов". В частности, допускается отождествление таких категорий, как экономическая оценка, стоимость, цена и платность ресурсов природы.
Смешение оценки ресурса с его стоимостью привело некоторых исследователей к тому, что в качестве предмета оценивания рассматривался овеществленный в природных ресурсах труд. При таком подходе вне оценки остаются огромные, еще не осваиваемые богатства, например, а более ценными будут казаться ресурсы, использование которых требует больших затрат труда, в то время как по своим качественным особенностям они менее ценны.

Так, общественно необходимые затраты на освоение кислых дерновоподзолистых почв Беларуси значительно больше, чем аналогичные затраты на черноземах Украины, но ценность земельных угодий последней несомненно выше. Общественно необходимый труд, воплощенный в ресурсах, является безусловно мерилом их стоимости, а не оценки. Под экономической оценкой природных ресурсов следует понимать денежное выражение их хозяйственной ценности, обусловленной природными особенностями. Естественной предпосылкой экономической оценки является ограниченность лучших участков и объемов природных ресурсов, их качественная и территориальная неоднородность. Ценность ресурса определяется эффектом, который получает природопользователь при его эксплуатации.

В настоящее время, когда необходимость и возможность экономических оценок природных ресурсов стали общепризнанными, сложились две принципиально отличающиеся методологические концепции их определения: затратная и рентная. Возникновение различных концепций обусловлено двойственным характером природных ресурсов: с одной стороны, они выступают естественной базой производства, фактором роста производительности труда, с другой (в том случае, когда в них овеществлен труд) — природные ресурсы являются его продуктом, носителем стоимости, элементом национального богатства.

В основе определения экономической оценки природных ресурсов как продуктов труда лежит так называемая затратная концепция академика С.Г. Струмилина, который выступил с критикой отношения к естественным ресурсам как к «даровым» благам природы. Согласно данной концепции оценкой ресурсов могут служить затраты труда на их освоение и вовлечение в хозяйственный оборот: чем выше прямые затраты общества, необходимые для использования того или иного ресурса, тем он "дороже". Исходя из затрат на освоение 1 га земли средняя ее оценка по стране дается в размере 177 р. (наконец 60-х годов). Что же касается качества природных благ, то, согласно затратной концепции, оно выступает дополнительным фактором меры ценности. Качество сельскохозяйственных земель выражается в плодородии и уровне затрат на единицу продукции, поэтому при оценке конкретного участка земли предлагается учитывать урожайность и текущие затраты.

Затратная концепция легла в основу также многих методических разработок по оценке воды, стоимостной оценке лесных и минерально-сырьевых ресурсов. Однако в последние годы все больше внимания в ресурсооцсночных работах уделяется развитию рентной концепции.

Сторонники этого подхода (академики Т.С. Хачатуров, Н.П. Федорснко, доктор экономических наук К.Г. Гофман н др.) видели основной недостаток затратной концепции в том, что при оценивании ресурсов по затратам на освоение наиболее высокие оценки получают самые неблагоприятные для использования, наименее ценные по качеству природные ресурсы.

Другой недостаток заключается в отсутствии строгого учета качественных особенностей природных ресурсов, которые должны быть предметом экономической оценки.

Суть рентного подхода к экономической оценке природного ресурса состоит в том, что ее величина определяется размером приносимой данным ресурсом дифференциальной ренты. Дифференциальная рента показывает экономический выигрыш, который получает народное хозяйство благодаря более благоприятным природным свойствам оцениваемого ресурса (лучшему качеству, удобству местоположения и т.п.). Определение дифференциальной ренты позволяет осуществить учет влияния территориальных различий в свойствах ресурсов на производительность общественного труда.
Этот подход опирается на теоретический анализ дифференциальной ренты в условиях капиталистической, то есть рыночной экономики. Теория дифференциальной ренты была разработана классиками экономической теории на примере земельной ренты.

Земельная рента, материальной формой которой является арендная плата, согласно достаточно стройной теории, изложенной в работах К. Маркса, а до него — в трудах А. Смита и Д. Рикардо. включает дифференциальную ренту первого и второго рода, абсолютную ренту и процента вложенный в землю капитал. Последний входит в стоимость земли (арендную плату), поскольку затраты капитала улучшают почву, следовательно, делают ее более продуктивной, ценной, что, безусловно, должно быть отражено в ее цене при продаже земельного участка или сдаче его в аренду.

Абсолютная рента связана с частной собственностью на землю (и другие природные объекты), а точнее — с монополией частной собственности, и ликвидируется с уничтожением последней. Абсолютную ренту собственник земли получает в равной степени от арендаторов как лучших, так и худших участков земли, независимо от их плодородия. Национализация земли у нас привела к ликвидации абсолютной ренты, так как исчезла причина ее возникновения — монополия частной собственности на землю.

Различные по плодородию и местоположению участки земли способны приносить различную прибыль производителю продукции. Эти естественные различия лежат в основе возникновения дифференциальной ренты. Разнообразие почвенно-климатических условий порождает существенную дифференциацию условий возделывания сельскохозяйственных культур. Одна и та же культура может выращиваться на землях разного качества, что определяет различную ее урожайность и несовпадение индивидуальных затрат. В то же время потребительная стоимость продуктов, произведенных на различных участках, одинакова и не зависит от фактического количества труда, воплощенного в них. На все продукты устанавливается единая рыночная стоимость, величина которой зависит от двух основных факторов: уровня потребления и значения издержек. Если спрос на сельскохозяйственные продукты полностью покрывает размеры их производства, то рыночная стоимость регулируется индивидуальными затратами на худших по качеству участках земли, эксплуатация которых требует относительно больших издержек. Такие издержки называют в современной литературе замыкающими затратами. Однако они не всегда определяют уровень рыночной стоимости продукции. Это не происходит в том случае, когда объем производства сельхозпродукции существенно превышает уровень потребности в ней. Тогда регулирующие затраты (общественно необходимые затраты, определяющие рыночную стоимость) могут снизиться до уровня индивидуальных издержек на участках, находящихся в средних и даже лучших естественных условиях.
Разность между регулирующими и индивидуальными затратами, обусловленная относительными различиями земельных участков, их плодородием, местоположением, приводит к образованию дифференциальной ренты. Естественные различия - непременное условие ее возникновения.

Основой дифференциальной ренты является добавочная прибыль, которую получает производитель, эксплуатирующий более продуктивные земли и другие ресурсы природы. Лучшее их качество обусловливает более высокую производительность труда на них, а одинаковые затраты труда на землях разного плодородия дают разный объем сельхозпродукции.
Трудности при определении дифференциальном ренты состоят в том, что ее необходимо отличать от дополнительного чистого дохода, получаемого за счет лучшей организации производства, более добросовестной работы и т.п. При исчислении дифференциальной ренты должны сравниваться природные ресурсы, вовлеченные в хозяйственный оборот в одинаковых условиях производства, поскольку только качественные отличия богатств природы являются источником ее образования.

В научной литературе встречаются различные предложения по поводу практического определения дифференциальной ренты, начиная с классического — разница между регулирующей ценой производства (при использовании худших участков природных ресурсов) и индивидуальной ценой — до разницы в себестоимости продукции при использовании различных по качеству природных ресурсов.

Наиболее популярной и признанной в 80-е годы стала методика расчета экономической оценки природных ресурсов на базе ренты. В соответствии с ней на первом этапе определяются замыкающие затраты на продукцию отраслей, эксплуатирующих природный ресурс (то есть предельно допустимые с народнохозяйственной точки зрения затраты на прирост продукции, получаемой с помощью этого ресурса), или затраты при использовании худших по качеству ресурсов. Экономическая сущность замыкающих затрат в том, что они являются общественно оправданным пределом затрат на увеличение ресурсов продукции природоэксплуатирующих отраслей, или продукции, получаемой из определенного вида минерального сырья (топлива) при эксплуатации данного земельного, лесного угодья и т.д. Уровень замыкающих затрат определяется индивидуальными издержками природных объектов, находящихся в относительно худших условиях функционирования. Но следует иметь в виду, что количественное значение замыкающих затрат для конкретных расчетов ограничено во времени, поскольку все количественные измерения имеют смысл в рамках одной и той же воспроизводственной структуры.

Задача 3. Рассчитать максимально допустимый уровень пестицидов (МДУ) в растительных продуктах, используя данные по  собственному весу.

Таблица 1. Рекомендуемое среднесуточное количество продуктов растительного

происхождения для взрослого населения

Таблица 2. Показатели коэффициента запаса и максимально недействующей дозы (МНД)

Решение:

Рассчитать  МДУВ для капусты:

В общем случае МДУ (мг/кг) веществ рассчитывается по формуле

МДУ = ,

где ДСД – допустимая суточная доза.

0,8 – доля экзогенно-химических веществ, поступающих в организм человека с пищевым рационом;

Вч – масса взрослого человека (собственный вес 100 кг);

СПП – рекомендуемое суммарное потребление пищевых продуктов растительного происхождения в сутки для взрослого человека.

     Допустимая суточная доза рассчитывается по формуле:

ДСД = ,

где МНД – максимально недействующая доза (мг/кг/сут.);

КЗАПАСА – коэффициент запаса.

СПП находим, суммируя количество всех продуктов из табл. 1:

СПП = 120 + 235 + 25 + 5 + 22 + 7 + 1 + 6 + 10 + 4 + 2 + 4 + 324 + 68 + 57 + 37 + 40 + 28 + 19 + 23 + 5 + 3 + 20 + 4 + 17 + 5 + 9 + 14 + 151 + 28 + 9 + 7 + 200 + 24 = 1533 г или 1,533 кг.

ДСД находим по формуле:

                                         ДСД = = 0,364

Подставляем все данные в формулу:

                                        МДУ == 0,019.

Ответ: МДУ= 0,019 мг/кг.

Задача 2. Напряжение источника электроэнергии U1, В. Расстояние от источника до потребителя l, км. Напряжение в конце линии электропередачи U2, В. Определить сечение проводов для передачи мощности P2, кВт и проверить сечение на нагрев. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Решение:

1. Определяем допустимую потерю напряжения:

.

2. Выражаем потерю напряжения для потребителя в процентах:

.

3. Зная, что удельное сопротивление медного провода ρ = 0,0175 Ом·мм2/м, определяем его сечение по формуле:

.

Ближайшее  к  найденному  стандартное сечение  S = 50 мм2.

4. Проверяем выбранное стандартное сечение на нагрев. Изолированный медный провод сечением 50 мм2 допускает ток 190 А.

Определяем ток в линии:

при этом  6,67 А << 190 А.

Ответ: Ток в линии значительно меньше допустимого.

Литература

1. Андрижиевский А.А., Володин В.И. Энергосбережение и энергетический менеджмент, Учебник: Мн., БГТУ,2003.

2.Охрана окружающей среды (под редакцией С.В. Белова). Учебник для студентов технических ВУЗов. М., Высшая школа, 1991.

3. Володин В.И. Энергосбережение. Мн., 2001.

4.Кравченя Э.М., Козел Р.Н., Свирид И.П. Охрана труда и основы энергосбережения. Мн., ТетраСистема, 2005.

5,Михнюк Т.Ф. Охрана труда и экологическая безопасность. – Мн.: «Дизайн ПРО», 2004

6. Маглыш С.С. Общая экология: Учебное пособие для студентов. Гродно: ГрГУ,2001.

7. Поспелова Т.Г. Основы энергосбережения. Мн., Технопринт, 2000.

8. Харитонов В.В. Вторичные теплоэнергетические ресурсы и охрана окружающей среды. Мн., Вышэйшая школа,1988.