Основные законы экологии

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ"

 

Политехнический институт

 

Кафедра "Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине "Актуальные проблемы техносферной безопасности"

 

"Основные законы экологии"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель                                     ___________      С.В. Комонов

                                                     подпись, дата

 

Студент гр. ФЭ14-10Б, ЗК № 071402165   ___________    М.Р. Фазлиахметова                   

                                                     подпись, дата

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2014

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………….......3

1 Основные законы экологии………………………………………..…………...4

   1.1 Закон сохранения веществ (массы) и Закон сохранения энергии………4

   1.2 Второй закон (начало, принцип) термодинамики………………………..5

   1.3 Аксиомы Б. Коммонера……………………………………………………5

   1.4 Закон биогенной миграции атомов (закон Вернадского)………………..6

   1.5 Закон внутреннего динамического равновесия…………………………..7

   1.6 Закон минимума Либиха…………………………………………………...8

   1.7 Закон толерантности (закон Шелфорда)………………………………….9

   1.8 Принцип Ле-Шателье……………………………………………………..10

2 Концепции взаимоотношения общества и природы ………..……...….……11

3 Сущность особо охраняемых природных территорий...…………………….14

Заключение……………………………………………………………………….16

Список использованных источников…………………………………………...17

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 Экология (от греч. «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение) - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Главный объект изучения в экологии- экосистемы, т. е единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т. е различают экологию животных, экологию растений и экологию   микроорганизмов.

В последнее время роль и значение биосферы как объекта экологического анализа непрерывно возрастает. Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Выдвижение на первый план этих разделов в экологической науке связано с резким усилением взаимного отрицательного влияния человека и среды.

Таким образом, современная экология превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабе всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук.

В данной работе мы попытаемся понять основные законы экологии.

Объектом работы является непосредственно экология.

Предмет- основные законы экологии.

Для выполнения работы необходимо выполнить следующие задачи:

1. Определить законы экологии.
2. Проанализировать концепции взаимоотношения общества и природы.
3. Определить сущность особо охраняемых природных территорий.

1.ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ

 

1.1 Закон сохранения веществ (массы) и Закон сохранения энергии.

На основе первого из них мы должны сделать принципиальный вывод: любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое, но ничто не исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества. Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии не позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

Закон сохранения энергии формулируется также как первый закон (начало, принцип) термодинамики:

Необходимо совершенно чётко представлять, что закон сохранения энергии имеет всеобщей характер и распространяется на все процессы на Земле, включая общественные и иные отношения человечества. Так, он безусловно действует в экономике; закон стоимости, например, является его прямым следствием. Энергетическое выражение любого количества всегда достовернее и справедливее, чем иное, тем более относительное - денежное, например.

 

 

 

1.2 Второй закон (начало, принцип) термодинамики.

Второй закон определяет, что при любом энергетическом процессе, текущем самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в   рассеянную, то есть всегда есть потери энергии, а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен. Характерно действие этого закона при переходе из одной   формы в другую в живых системах: солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращение в движение мышц, работу   мозга и другие проявления жизни - сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня на другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде.

       Для экологических биолого-эволюционных, а также общественных процессов   важное значение имеет принцип диссинации (рассеивания) Л.   Онсагера, или принцип экономии энергии (экономии энтропии), который   определяет, что при возможности развития процесса в некотором множестве

 направлении (каждое из  которых допускается началами  термодинамики) будет реализовано то, которое обеспечивает минимум диссинации энергии (то есть минимум роста энтропии).

 

1.3 Аксиомы Б. Коммонера

 

В 70-х гг. ХХ в. американский ученый Барри Коммонер, обобщив и проанализировав экологические данные, накопленные на тот момент времени, сформулировал 4 экологических закона, которые являются универсальными:

1. Все связано со всем (этот закон отражает экологический принцип целостности);

2. Все должно куда-то  деваться (необходим замкнутый круговорот  веществ для стабильного существования биосферы);

3. Природа знает лучше (это призыв сблизиться с природой, но и крайне осторожно обращаться с природными системами);

4. Ничего не дается  даром (за все надо платить). Любые достижения сопровождаются какими-то утратами, и если не вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков.

В «законах» Б. Коммонера обращается внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе, любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, не знакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Иллюстрацией здесь может служить то, что один лишь математический расчет параметров биосферы требует безмерно большего времени, чем весь период существования нашей планеты как твердого тела. Афоризмы Б. Коммонера завершают длинный путь от общесистемных закономерностей до обобщений, касающихся природопользования и поведения людей в их взаимосвязи с природой.

 

1.4 Закон биогенной миграции атомов (закон Вернадского)

 

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов. Так происходило и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условиях. Живое вещество или принимает участие в   биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, обогащенную кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действия биогенных факторов, в частности — эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов. В будущем это послужит причиной очень отрицательных изменений, которые приобретают способность саморазвиваться и становятся глобальными, неуправляемыми (опустынивание, деградация грунта, вымирание тысяч видов организмов). С помощью этого закона можно сознательно и активно предотвращать развитие таких отрицательных явлений, руководить биогеохимическими процессами, используя «мягкие» экологические методы.

 

1.5 Закон внутреннего динамического равновесия

Н. Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество,   информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистемы и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое  изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.   Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных   естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы — энергетические, информационные и динамические.

      Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно   развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти

изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного   показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и в всей  экосистеме.

   Закон внутреннего динамического равновесия-один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять, что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства

превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и   уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энерго- и  биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.

 

 1.6 Закон минимума Либиха

        Закон минимума Либиха - концепция, согласно которой существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Согласно закону минимума, жизненные возможности организмов лимитируют те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому для организма минимуму.

        Любому живому организму необходимы не только определенная температура, наличие кислорода, определенные минеральные и органические вещества или какие-нибудь другие факторы, а их строго определенное количество (например, концентрация). Как вы понимаете, каждый из этих факторов должен быть доступен для организмов в количестве, определенном природой, а его уменьшение приводит к тому, что именно этот фактор становится лимитирующим. Например, если у организма в аквариуме достаточно пищи, но нет кислорода в воде, то лимитирующим для его жизнедеятельности фактором будет именно наличие кислорода. И наоборот. Реакция организма зависит от количества фактора - чем его меньше, тем сильнее реакция.

       Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи: например, растению необходимы определенные минеральные элементы. Любой вид животного по- своему требователен к качеству пищи. Для того чтобы нормально существовать, развиваться, организм должен иметь весь набор необходимых факторов в оптимальных режимах и достаточных количествах.

        Тот факт, что малое количество или полное отсутствие любого из необходимых веществ, относящихся как к макро, так и к микроэлементам, ведет к одинаковому результату — замедлению роста или смерти, обнаружен и изучен одним из основоположников агрохимии немецким химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное им в 1840 г. правило, называют законом минимума Либиха.

         При этом Либих рисовал бочку с дырками, показывая, что именно самая нижняя дырка в бочке определяет уровень жидкости в ней. Закон минимума справедлив для всех живых организмов (рыб, беспозвоночных, млекопитающих, растений и др.).

 

1.7 Закон толерантности (закон Шелфорда)

        На существование организмов влияют не только те факторы, которые представлены в малых количествах, но и те, которые представлены в больших (иногда запредельных) количествах. Для аквариума, это может быть высокая концентрация нитратов или органического вещества, что губительно влияет на жизнедеятельность кораллов и других беспозвоночных. Каждый организм может существовать в определенных рамках параметров среды, отведенных ему природой. Следующий закон регламентирует этот процесс.

Закон толерантности Шелфорда - закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

Закон толерантности, один из основополагающих принципов экологии, согласно которому присутствие или процветание каких-либо организмов в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у организма существует определенный диапазон толерантности (выносливости). Диапазон толерантности по каждому фактору ограничен его минимальным и максимальным значениями. Только в пределах этого диапазона может существовать организм. Степень благополучия организмов, в зависимости от интенсивности воздействующего на неё фактора, представляют в виде так называемой кривой толерантности, имеющей обычно колоколообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному значению данного фактора. Данное правило выдвинуто в 1913 В. Шелфордом. Вместе с законом Либиха, данный закон объединяется в принцип лимитирующих факторов. Лимитирующим может быть любой экологический фактор (например, температура, соленость, концентрация микроэлементов в воде и др.), но наиболее, важным чаще оказываются температура, концентрация кислорода, пища (для растений и кораллов — наличие биогенных элементов в воде).