Скачать

Основы общей экологии

Контрольная работа

Основы общей экологии

Содержание

1. История развития экологии

2. Видовая и пространственная структура биоценоза

3. Природные ресурсы земли. Классификация

4. Основные виды загрязнения гидросферы

5. Загрязнения биосферы отходами производства и потребления. Классификация

6. Биотехнология в охране окружающей среды

7. Государственные органы охраны окружающей среды

1. История развития экологии

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384-322 до н.э.), Плиния Старшего (23-79 н.э.), Р.Бойля (1627-1691) и другие, в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям, чтобы убедиться в этом.

В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.

Первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. 19 в.). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения.

В 17-18 веке экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Ремюр, 1734). Элементы экологического подхода содержались в исследованиях русских ученых И.И. Лепехина, А.Ф. Миддендорфа, С.П. Крашенинникова, французского ученого Ж. Бюффона.

В этот же период Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Т. Мальтус (1766-1834) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап – оформление экологии и самостоятельную отрасль знаний. Начало этапа ознаменовалось выходом работ русских ученых К.Ф. Рулье, Н.А. Северцова, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Не случайно, поэтому американский эколог Ю. Одум считает В.В. Докучаева одним из основоположников экологии. В конце 70-х гг. 19 века немецкий гидробиолог К. Мебиус вводит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809-1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ в нашей абиотической среде и между собой, т.е. с биотической средой.

Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834-1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего – его дружеских и враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование».

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале 20 столетия. В этот период американский ученый Ч. Адамс создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки. Крупнейший русский ученый 20 века В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.

Во второй половине 20 века в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу экология приобретает особое значение.

Начинается третий этап (50-е гг. 20 века – до настоящего времени) – превращение экологии в комплексную науку, включающие в себя науки об охране природной и окружающей среды. Из строгой биологической науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики…» (Реймерс, 1994).

Первые природоохранные акты на Руси известны с 9-12 вв. (например, свод законов Ярослава Мудрого «Русская Правда», в которых были установлены правила охраны охотничьих и бортничьих угодий). В 14-17 вв. на южных границах Русого государства существовали «засеченные леса», своеобразные охраняемые территории, на которых были запрещены хозяйственные рубки.

Начало природоохранной деятельности Советского государства совпало с рядом первых декретов, начиная с «Декрета о земле» от 26 октября 1917 г., который заложил основы природопользования в стране.

Именно в этот период зарождается и получает законодательное выражение основной вид природоохранной деятельности – охрана природы.

В период 30-40 гг., в связи с эксплуатацией природных богатств, вызванной главным образом ростом масштабов индустриализации в СССР, охрана природы стала рассматриваться как «единая система мероприятий, направленных на защиту, развитие, качественное обогащение и рациональное использование природных фондов страны» (из резолюции Первого Всероссийского съезда по охране природы, 1929г.).

Таким образом, в России появился новый вид природоохранной деятельности – рациональное использование природных ресурсов.

В 50-е г. дальнейшее развитее производительных сил в стране, усиление негативного влияния человека на природу обусловили необходимость создания еще одной формы, регулирующей взаимодействие общества и природы, - охраны среды обитания человека. В этот период принимаются республиканские законы об охране природы, которые провозглашают комплексный подход к природе и не только как к источнику природных ресурсов, но и как к среде обитания человека. К сожалению, еще торжествовала лысенковская псевдонаука, канонизировались слова И.В. Мичурина о необходимости не ждать милости от природы. В 60-80 гг. в СССР практически ежегодно принимались правительственные постановления об усилении охраны природы (об охране бассейна Волги и Урала, Азовского и Черного морей, Ладожского озера, Байкала, промышленных городов Кузбасса и Донбасса, Арктического побережья). Продолжался процесс создания природоохранного законодательства, издавались земельные, водные и лесные комплексы.

Эти постановления и принятые законы, как показала практика их применения, не дали необходимых результатов – губительное антропогенное воздействие на природу продолжалось. В 1986 г. на Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за всю историю развития человечества экологическая катастрофа. Сегодня Россия переживает серьезный экологический кризис.

2. Видовая и пространственная структура биоценоза

Биоценоз – надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биоценоз – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов.

Видовая структура биоценоза

Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важное видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Согласно Конвенции о биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и развитию, под биоразнообразием понимается разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Разнообразие в рамках вида является основой стабильности в развитии популяций, разнообразие между видами и, следовательно, популяциями – основа существования биоценоза как основной части экосистемы.

Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главным лимитирующими факторами является температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы – тропические леса, с разнообразным животным миром и где трудно найти даже два рядом стоящих дерева одного вида.

Обычно бедными видами природные биоценозы считаются, если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатые – это несколько тысяч и десятки тысяч видов. Богатство видового состава биоценозов определяется либо относительным, либо абсолютным числом видов и зависит от возраста сообщества: молодые, только начинающие развиваться – бедны видами по сравнению со зрелыми или климаксными сообществами.

Видовое разнообразие – это число видов в данном сообществе или регионе, т.е. имеет более конкретное содержание и является одной из важнейших как качественных, так и количественных характеристик устойчивости экосистемы. Оно взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящие для себя условия по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.

Видовое разнообразие в данном местообитании называют a-разнообразием, а сумму всех видов, обитающих во всех местообитаниях в пределах данного региона, -

b-разнообразием. Показатели для количественной оценки видового разнообразия, индексами разнообразия обычно служит соотношение между числом видов, значениями их численности, биомассы, продуктивности и т.п., или отношение числа видов к единице площади.

Важным показателем является количественное соотношение числа видов между собой. Одно дело, когда среди ста особей содержится пять видов в соотношении 96:1:1:1:1, и другое, если они соотносятся как 20:20:20:20:20. последнее соотношение явно предпочтительнее, так как первая группировка значительно однообразнее.

Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называются экотонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом.

Экотон богат видами прежде всего потому, потому что попадают сюда из всех пограничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в таких сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т.п., чем в глубине леса.

Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто – доминантами данного сообщества. Но и среди есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (т.е. строители). Они определяют микросреду всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения – ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка – животные (сурки).

«Второстепенные» виды - малочисленные и даже редкие – также очень важны в сообществе. Их преобладание – это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем беднее видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов.

Для оценки разнообразия используют и другие показатели ,которые значительно дополняют вышеуказанные. Обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства. Степень доминирования – отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.

Однако оценка биоразнообразия биоценоза в целом поп численности видов будет неправильной, если мы не учтем размеры организмов. Ведь в биоценоз входят бактерии, и микроорганизмы. Поэтому необходимо организмы объединять в группировки, близкие по размерам. Здесь можно подходить и с точки зрения систематики, эколоморфологической, либо вообще по размерам. Кроме того ,следует иметь ввиду, что внутри биоценоза существуют еще и особые структурные объединения – консорции. Консорция – группа разновидных организмов, поселяющихся на теле или в теле особи какого-либо определенного вида – центрального члена консорции, способного создавать вокруг себя особую микросреду. Другие члены консорции могут создавать более мелкие консорции, т.е. можно выделить консорции первого, второго и третьего и т.д. порядка. Отсюда ясно, что биоценоз – это система между собой консорций.

Чаще всего центральными членами консорций являются растения. Возникают консорции на основе тесных разноплановых взаимоотношений между видами.

Пространственная структура биоценоза

Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части – фитоценозе. Прежде всего, четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток – в верхних ярусах светолюбивые, в нижних – теневыносливые и, в самом низу, улавливают остаток света тенелюбивые растения. Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но не столько ясно, как в лесах.

В вертикальном направлении, под воздействием растительности, изменяется микросреда, включая не только выравненность и повышение температуры, но и изменение газового состава за счет изменения направления потоков углекислого газа ночью и днем, выделения сернистых газов хемосинтезирующими бактериями и т.п. Изменения микросреды способствуют образованию и определенной ярусности фауны – от насекомых, птиц и до млекопитающих. Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность – изменение растительности и животного мира поп горизонтали. Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно – в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.

Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями.

3. Природные ресурсы земли. Классификация

В самом общем виде, применительно к человеку, «ресурсы - это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний». Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, например, эстетические, рекреационные и т.п. Но главное их назначение – удовлетворять материальные потребности, т.е. создание материальных благ.

Итак, природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Природные объекты и явления – это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, - черпают живые энергетические ресурсы непосредственно из окружающей среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например большая часть пищевых ресурсов.

Человек, благодаря своим всевозрастающим материальным потребностям, не может довольствоваться дарами природы только в той степени, при которой не должен нарушать ее равновесие, т.е. около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли и определяют ресурсную экологическую функцию метосферы. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь и т.д.) и неметаллическое сырье (глина, песок), а также лесная продукция (строительный лес, для производства целлюлозы) и многое другое.

Иными словами, природные ресурсы, используемые человеком, многообразны, многообразны их назначение, происхождение, способы использования и т.п. Это требует определенной их систематизации.

Классификация природных ресурсов

В основу классификации положено три признака: по источникам происхождения, по использованию в производстве и по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы – это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловатые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т.е. растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы – это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекают минералы, и нерудным, если извлекают неметаллические компоненты или используются как строительные материалы.

Если же минеральные богатства используются как топливо и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, - по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:

· Земельный фонд – все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения. Мировой земельный фонд 13,4 млрд га.

· Лесной фонд – часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий; он является частью биологических ресурсов;

· Водные ресурсы – количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве;

· Гидроэнергетические ресурсы – те, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т.п.;

· Ресурсы фауны – количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;

· Полезные ископаемые – природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку – по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций – это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребности человечеств

Неисчерпаемые ресурсы – непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, - например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.

Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышения плодородия почв, восстановление поголовья диких животных). Однако очень важная группа ресурсов не возобновляется. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения. Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются.

Конечно, у человека есть возможности заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, подобно тому, как и при замене одних экологических ресурсов другими, понижается качество.

Таким образом, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов. Но человек еще и социальное существо, поэтому для развития и выживания человеческого общества очень важен характер использования ресурсов.

В настоящее время человечеству доступны климатические и космические ресурсы, ресурсы Мирового океана и континентов. Постоянно растет количественное их потребление, растет их «ассортимент», зачастую без учета ресурсообеспеченности.

Ресурсообеспеченность – это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо количеством лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. На показатели ресурсообеспеченности, прежде всего, влияет богатство или бедность территории природными ресурсами. Но не меньшее значение имеют и масштабы их потребления, поэтому само понятие «ресурсообеспеченность» является социально-экономическим. Таким образом, о ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность извлечения.

Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того, чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, начал создавать свои, антропогенные экосистемы.

4. Основные виды загрязнения гидросферы

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких видных потенциалов в мире – на каждого жителя России приходится свыше 30 000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.

Главные загрязнители вод