Экология

      Предмет и задачи экологии.

      Существование человека неразрывно связано с определенными  условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий  существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай - несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Все это и является предметом экологии.

      Термин "экология" предложен в 1869 г. Э. Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого "ойкос" -дом, "логос" - наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.

      В современном понимании экология  - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

     Кроме   того   экология   классифицируется   по конкретным объектам и средам исследования (рис.1)

     Выделяют  экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь  эти группы можно исследовать  на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере,   в земных условиях или космических. Живые организмы обитают в условиях тропической, умеренной и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных человеком) системах, кроме этого можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды.

     Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с этим появились в последние годы понятия"географическая экология",   "химическая   экология",   "математическая экология", "космическая экология", и "экология человека". Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда.

     Задачи  экологии как учебной дисциплины в техническом   вузе   гораздо   уже.   В   процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер  неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые  организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой,  будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.

     Таким образом , задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского  предприятия  могут быть следующие:

1. Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.
2. Прогнозирование и оценка  возможных отрицательных  последствий действующих  и проектируемых   предприятий на окружающую среду.
3. Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.
4. Создание систем переработки отходов промышленности.

       

     

       

       

     

     

     

       

       

     

     

       

     

     

     

     Рис.1

 

Учение  Вернадского о  биосфере.

      Перед  современным  обществом  стоит  задача сохранить природные богатства  сегодня и предупредить отрицательные  последствия в будущем. Для этого  необходимо изучить многообразные  процессы, постоянно протекающие  в природе. Основой является учение о биосфере Земли.

      Биосфера (био - жизнь) - часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность ' суши, нижние слои атмосферы, и гидросферу.

        Таким образом, биосфера включает в себя:

      1) Живые организмы (растения,  животные, микроорганизмы).

      2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).

      3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).

      4) Литосфера (верхняя часть земной коры).

      Возраст  биосферы приблизительно 4млрд. лет.

     Термин "биосфера" введен в 1875 г. австрийским геологом Зюссом. Основоположник современного учения - русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.).

    Суть  этого учения: биосфера - это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.

    Биосфера  представляет собой результат взаимодействия живой  и  неживой  природы.

    Элементы  неживой природы связаны воедино  с помощью живых организмов (рис.2).

      

             Элементы неживой природы 

             Атмосфера

    

    

                        Гидросфера                            Живые организмы       

      

                       Литосфера                                      Биосфера

Рис. 2

    Схема строения биосферы

                          Верхняя граница - озоновый слой

     20000

                       

                                                                                                              Стратосфера 

     10000                           Эверест (8848 м)                      

                                                                                                              

                                                                     почва

                                                                                                              Тропосфера 

    

    

    

                             Литосфера                                                                 Гидросфера

    

                                                                                          Филиппинская впадина (10830 м)

                           Нефтяные воды

                     (присутствие бактерий )

    

3000. Нижняя  граница

Рис.3

     Нижняя  часть биосферы опекается на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина - несколько мм. Основой органической жизни является углерод (С).

      Решающее  значение в истории образования  биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из и    под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.

     Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

      Вернадский  выделяет в биосфере глубоко отличных и в то же время генетически связанных частей:

1) Живое вещество - живые организмы.

2. Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.).

3) Косное вещество - горные породы (минералы, глины...).

4) Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды).

5) Радиоактивные   вещества,   получающиеся   в результате  распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.).

6) Рассеянные   атомы   (химические   элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии.

7) Вещество   космического   происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны.

    Живое вещество - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере.

      Таблица   биомассы   организмов Земли.

 

      Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В  настоящее время на Земле существует более 2 млн. организмов , из них 0,5 - растения, 1,5 - растения и микроорганизмы (из них 1 млн. насекомых). 

      В процессе развития биосферы выделяют 3 этапа :

1. Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно. Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).
2. Биотехносфера

     Современная биосфера - это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы. Человеческое общество - это один из этапов развития жизни на  Земле.  Деятельность  человека  следует рассматривать как составную часть биосферы. Техника - это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос - каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем , какими средствами избежать   необратимых   последствий   в   природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно , что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так , чтобы они были взаимовыгодны.