ЭКОЛОГИЯ
Экология Наиболее краткое определение экологии: наука о взаимоотношениях организмов и среды их обитания.
Экология – наука биологического цикла, сформировалась в рамках биологической науки.
Предмет экологии • взаимоотношения живых организмов между собой и окружающей неживой природой (средой); • закономерности размещения и организации сообществ растений и животных; • динамика их численности; • факторы выживания и продуктивности; • потоки энергии и круговороты веществ, в которых участвуют организмы.
Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, обитель, дом и logos – слово, учение) ввел в 1866 г Эрнст Геккель (1834– 1919) – немецкий зоолог, дословно он означает «знание, учение о доме, обители, месте обитания» .
Система взглядов на взаимоотношение Человека и Природы • Антропоцентрический, технологический, технократический подход • Биоцентрический или экоцентрический подход
Экология Общая экология Биоэкология Прикладные экологические дисциплины Экология промышленности Экология сельского хозяйства Геоэкология Экология транспорта Экология человека, Промысловая экология социальная экология Охрана природы Глобальная экология Охрана окружающей среды
Проблемы экологии Объем антропогенного воздействия на биосферу в 20 -м веке приблизился к пределу её устойчивости, а по некоторым параметрам его превзошёл
• Резкое сокращение площади ненарушенных экосистем, их деградация, необратимое количественное и качественное обеднение биосферы. • Потребление возобновимых природных ресурсов (вода, почва, биомасса растений и животных) достигло или превысило темпы их естественного прироста. • Химическая деформация среды как результат загрязнения отходами человеческого хозяйства, угроза здоровью людей. • Разомкнутость антропогенного круговорота веществ (отходы содержат много веществ и материалов, не утилизируемых в естественных круговоротах – ксенобиотиков). • Резкое сокращение запасов невозобновимых (минеральных и топливных) ресурсов.
Проблемы экологии Природа отвечает на антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность
• Антропогенное преобразование ландшафтов и их загрязнение имеют неконтролируемое последствие в виде зон экологического риска, экологических бедствий, экономических потерь. • Избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений, животных вызывает неконтролируемые цепные реакции нарушают устойчивость экосистем, ведут к их разрушению. • Мутации живых организмов под действием химического и радиационного загрязнения среды (повышенная устойчивость, адаптивность, иногда – опасные для человека свойства мутантов).
Проблемы экологии Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической природой и нарастающим его отчуждением от природы
Зависимость между массой тела и численностью видов млекопитающих
• Для человека характерны совершенно немыслимые в природе: • = наследственные заболевания; • = наследственная предрасположенность к болезням; • = низкий иммунобиологический статус; • = возрастная хронизация болезней. • Проблемы экологии перерастают в проблемы здравоохранения!!!
— Человечество приобрело черты цивилизации потребления энергопотребления человека: • Расход энергии на 1 человека (ккал/сут): • = каменный век – 4 000 ккал/сутки (фактически это калорийность пищи физически работающего человека); • = аграрное общество – 12 000 ккал/сутки; • = индустриальное общество – 70 000 ккал/сутки; • = передовые развитые страны – 230 000 ккал/сутки – 250 000 ккал/сутки (в 60 раз больше, чем у наших предков).
Экологические факторы
Среда обитания – часть природы (все живое и неживое), которая окружает живой организм, с которой он непосредственно взаимодействует.
Экологические факторы – отдельные свойства или элементы среды, оказывающие воздействие на живые организмы в ней проживающие.
Экологические факторы • Абиотические ( «Не» «био» – физикохимические факторы). • Биотические ( «био» – жизнь). • Антропогенные ( «антропос» – человек).
Абиотические факторы: • климатические (температура, давление, ветер, влажность, пр. ); • почвенно-грунтовые (механические свойства, состав почв и грунтов, их воздухопроницаемость); • орографические (рельеф, высота над уровнем моря); • химические (химический состав воздуха, воды, почвы, пр. ); • гидрологические (наличие и характер водных систем, водный режим, солевой состав воды, течения); • «физические» – свет, радиоактивное излучение – все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы это прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в различные отношения с представителями своего вида и других видов — растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие.
Внутривидовые факторы — это контакты между членами семьи, группы, стада, популяции одного вида — отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь и защита или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения, иерархии в стаде или в популяции.
Межвидовые факторы — контакты между особями и популяциями разных видов, разнообразные пищевые связи, поедание одних организмов другими, отношения симбиоза и «сотрудничества» или хищника и жертвы, бациллоносительство и вирулентность, межвидовая конкуренция, паразитизм и т. п.
Антропогенные факторы – формы хозяйственной деятельности человека, которые непосредственно воздействуют на живой организм, или косвенно, через изменение его среды обитания. В ходе истории человек развивал сначала охоту, а затем сельское хозяйство, промышленность, транспорт сильно изменяя природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.
Биосфера
Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми организмами (В. И. Вернадский – 1926 г. определял как «область планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь, и которая подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. )
Границы биосферы –Верхняя граница – расположена на высоте озонового слоя атмосферы – 20 -25 км (выше живое погибает от УФ – излучения). –Нижняя граница – ограничивается температурой горных пород и подземных вод (в разных участках литосферы температура 100 ˚С достигается на глубине от 1, 5 до 15 км), находится на 2– 3 км (максимально до 4 км) ниже поверхности суши и на 1– 2 км ниже дна океана. В нефтяных месторождениях бактерии регистрируются в больших количествах на глубине 2– 2, 5 км.
Границы биосферы –Поверхность земли – в настоящее время полностью лишена жизни лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов. –Температурные пределы – для отдельных форм жизни – от практически абсолютного нуля до 180 ˚С. –Пределы давления – от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более на больших глубинах. Семена и споры растений, мелкие животные в анабиозе – могут сохранять жизнеспособность в полном вакууме.
Вещество в биосфере • живое вещество – совокупность живых организмов, имеющих определенную суммарную массу, химический состав и энергию; • косное вещество – совокупность веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют; • биогенное вещество – создается и перерабатывается живыми организмами – мощный источник потенциальной энергии (каустобиолиты, известняки). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны; • биокосное вещество – создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других (почвы, коры выветривания, все природные воды).
Функции биосферы • Газовая функция • Концентрационная функция • Окислительно-восстановительная функция • Информационная функция
Этапы эволюции биосферы • Добиотическая эволюция – Образование планеты и ее атмосферы (около 4, 5 млрд лет назад) – Возникновение абиотического круговорота веществ в атмосфере. – Образование сложных органических веществ, биополимеров — белков, нуклеиновых кислот, жирных кислот, полисахаридов. – Возникновение круговорота органических соединений углерода.
Этапы эволюции биосферы • Биотическая эволюция – Возникновение жизни (около 3, 5 млрд лет назад). – Появление фотоавтотрофных клеток, развитие фотосинтеза и биопродукция кислорода – постепенный переход к окислительной атмосфере. – Увеличение биологического многообразия и усложнение строения и функциональной организации живых существ и биосферы в целом. – Появление человека — лидера эволюции.
Законы экологии
Закон всеобщей связи вещей и явлений – принцип целостности. «все связано со всем»
Закон больших чисел Совокупное действие множества случайных факторов приводит к результату, почти не зависящему от случая, т. е. имеющему системный характер.
Принцип Ле Шателье — при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается (эмпирически выведен для условий химического равновесия).
Закон сохранения массы вещества «все должно куда-то деваться»
Закон ограниченности ресурсов «ничто не дается даром»
Закон падения природноресурсного потенциала В рамках одного способа производства и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их извлечение и транспортировку
«природа знает лучше»
Антропогенное воздействие человека на окружающую природную среду
Рост техносферы и потери биосферы в XX веке. Показатель Начало века Конец века Валовый мировой продукт, млрд долл. /год 60 25000 Энергетическая мощность техносферы, ТВт 1 14 Численность населения, млрд человек 1, 6 6, 0 Потребление пресной воды, км 3/год 360 5000 1 12 57, 5 49, 0 Рост площади пустынь, млн км 2 — 1, 7 Сокращение числа видов, % — 20 Площадь суши, занятая техносферой, % 17 30 Риск техногенных поражений людей, % 0, 5 2, 5 Потребление первичной продукции биоты, % Площадь лесов, млн км 2
Виды воздействия человека на природу • Изъятие из природы ее отдельных компонентов, использование природных ресурсов. • Выброс в природную среду отходов хозяйственной деятельности, загрязнение этой среды. • Преобразование природных комплексов в хозяйственных целях.
Техногенез, как и его инициатор — человек, стремится к занятию всевозможных экологических ниш и поэтому оказывает сильное влияние на экологию биосферы, вытесняя природные экологические системы и процессы. Смена этапов техногенеза, основных типов технологий человека происходит неизмеримо быстрее, чем сменяются «технологии» биотического круговорота в эволюции биосферы. Существует оценка разности этих скоростей – 8 порядков.
Виды воздействия человека на природу • Изъятие из природы ее отдельных компонентов, использование природных ресурсов. • Выброс в природную среду отходов хозяйственной деятельности, загрязнение этой среды. • Преобразование природных комплексов в хозяйственных целях.
Природные ресурсы Исчерпаемые Неисчерпаемые невозобновляемые климатические относительно космические возобновляемые водные
Виды загрязнения человеком природной среды 1. По масштабам распространения – локальные (1), региональные (2), глобальные (3). Для атмосферы локальными считаются загрязне-ния, оказывающие влияние на внешнюю среду в радиусе 80 км, региональными – 90– 800 км, глобальными – более 800 км. 2. По продолжительности воздействия – кратковременные (1) и долговременные (2).
Виды загрязнения человеком природной среды По характеру воздействия – физические (1), биологические (2), химические (3). По источнику – естественные (1), антропогенные (2).
Нормирование загрязнений окружающей среды Токсичность – ядовитость, способность вещества оказывать вредное воздействие на живые организмы. Токсичность определяют по летальной дозе 50 (ЛД 50) – доза вещества, вызывающая гибель 50% подопытных животных.
Нормирование загрязнений окружающей среды ПДК – предельно-допустимая концентрация – устанавливается с учетом ЛД 50, устойчивости загрязнителя в окружающей среде, и с некоторым запасом. ПДКмр – максимально разовая концентрация вещества (в воздухе населенных мест – при вдыхании в течение 30 минут не должна вызывать рефлекторных реакций со стороны организма человека). ПДКсс – среднесуточная ПДК – не должна причинять здоровью человека прямого или косвенного вреда при неограниченно долгом воздействии.
Антропогенное воздействие на атмосферу
Атмосфера – воздушная оболочка, окружающая землю и вращающаяся вместе с ней. Химический состав воздуха атмосферы (объемные %): Азот – 78, 08; Кислород – 20, 9; Аргон – 0, 93; Углекислый газ – 0, 03; Вода – 0, 001.
Значение атмосферы для биосферы 1. Является источником жизненно важных для живых организмов: кислорода, углекислого газа, водяных паров. 2. Регулирует количество солнечного и космического излучения, попадающего на поверхность земли: • существенно понижает суточные перепады температуры; • озоновый слой и ионосфера защищают поверхность земли от избыточного жесткого и УФ излучений.
Значение атмосферы для биосферы 3. Защищает поверхность земли от метеоритов, других мелких космических объектов; 4. Является основным климатообразующим фактором и средой обитания многих живых организмов.
Современные экологические проблемы атмосферы кислотные дожди; парниковый эффект; озоновые дыры; загрязнение планеты особо токсичными веществами; • радиоактивное загрязнение. • •
Антропогенное воздействие на водные системы
Вода в биосфере • 70, 8 % поверхности земли покрыто водой. • Соленая вода составляет 97, 2 % запасов воды на Земле, в том числе Мировой океан – 96, 52 %. • Пресная вода составляет 2, 8 % всех запасов.
Основные резервуары пресной воды • ледники, снежный покров, подземные льды – в сумме 74, 36 %; • пресные грунтовые воды – 24, 87 %; • пресные озера – 0, 31 %; • соленые озера – 0, 26 %; • реки, водохранилища – 0, 02 %; • болота, почвы – 0, 1 %; • атмосфера – 0, 06 %; • биомасса – 0, 02 %.
Потребление пресной воды Техносфера и биосфера выступают как конкуренты за наиболее доступные резервуары пресной воды. Водоемкость человечества в течение 20 века увеличилась в 12 раз, достигнув ~5 тыс. км 3/год (11 % годового стока всех рек мира).
Потребление пресной воды Мировое водопотребление: 70 % – на с/х; 13 % – промышленность; 10 % – коммунально-бытовые нужды; 7 % – собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др. ). Водопотребление России 57, 3 % – промышленность, 18, 9% – сельское хозяйство, 20, 5% – коммунально-бытовые нужды.
Источники антропогенного загрязнения природных вод 1. Сточные воды промышленных предприятий. 2. Сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов. 3. Стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов.
Источники антропогенного загрязнения природных вод 4. Атмосферные загрязнители (ливневые стоки, талые воды). Неорганизо-ванный сток осадков – смыв техногенных загрязнителей в водоемы. 5. Прибрежные города (составляющие 60 % всех крупных городов) производят загрязнение выбросами от двигателей водных транспортных средств, нефтью и нефтепродуктами от промывки танкеров забортной водой и добычи нефти на континентальном шельфе (что составляет 1/3 мировой добычи нефти).
Вклад различных отраслей в загрязнение вод 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Электроэнергетика – 21, 1 %; Химическая – 18, 1 %; Деревообработка – 17, 8 %; Черная металлургия – 9, 9 %; Машиностроение – 8 %; Угольная – 6, 4 %; Цветная металлургия – 5, 5 %; Атомная – 3, 7 %; Нефтепереработка – 2, 7 %; Легкая – 1, 7 %; Стройматериалы – 1, 6 %; Пищевая – 1, 4 %; Нефтедобыча – 0, 16 %.
Загрязнение поверхности
Земля России Земельный фонд РФ – 17, 1 млн. км 2 (1707 млн. га), из него: • с/х угодья составляют 13, 1 %; • пашня – 7, 7 %; • леса, кустарники – 47, 2 %; • нелесная растительность – 22, 7 %; • под водой и болотами – 5, 6 %; • освоено антропогенными объектами – 4, 0 %; • пустыни – 0, 1 %; • прочие – 7, 3 %.
Земля России 70 % не затронутой хозяйственной деятельностью земли Евразии приходится на РФ.
Загрязнение земли – из 128 Гт/год чисто техногенных отходов 82 Гт (64 %) попадают на поверхность земли; – каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует 10 т отходов на стадии производства и около 100 т при получении сырья; – на каждого жителя земли приходится в год 0, 12 т отходов потребления, 1, 2 т отходов производства и около 14 т отходов переработки сырья.
Основные источники антропогенного загрязнения земли – твердые и жидкие отходы различных отраслей промышленности и транспорта; – отходы потребления (ТБО); – с/х отходы и применяемые в агротехнике ядохимикаты; – выпадение токсичных веществ из атмосферы; – аварийные сбросы и выбросы загрязняющих веществ.
Проблемы городов
Население городов • В начале 19 века – доля городского населения составляла 3 %. • В начале 20 века – 13, 6%. • За последние 50 лет доля городского населения возросла с 29 % до 49 %, то есть в городах сосредоточена почти половина населения планеты (в Северной Америке и России – 75 %, в Африке – 22 %). .
Экология города • Экология города – прежде всего экология человека
Факторы • Масштаба города – площадь, состав и численность населения определяют: • напряженность транспортных потоков; • количество личных и общественных автомобилей на улицах; • объем бытового мусора, вывозимого на свалки или перерабатываемого на соответствующих предприятиях.
Факторы Природных условий территории: • особенности климата (включая циркуляционные процессы в атмосфере – застойная (Алма-Ата) или продуваемая (Новороссийск, Санкт-Петербург, Челябинск) территория; • наличие или отсутствие крупных водных объектов, лесных массивов, внутри и по периферии города.
Факторы 3) Характера и масштабов производства – определяющих состав и масштабы выбросов загрязнителей в атмосферу, водные источники и почвы: • города промышленные (обслуживание промышленных предприятий, транспортных узлов – Норильск, Череповец, Магнитогорск); • города административные (Якутск); • города промышленно – административные (численность их обычно более 1 млн. ) – Санкт. Петербург, Екатеринбург, Челябинск, Москва).
Факторы 4) Особенности застройки: • этажность; • расположение относительно сторон света; • плотность застройки и расположение относительно элементов рельефа.
Факторы 5) Геоэкологическая ситуация: • типы грунтов; • особенности водного режима грунтов; • наличие карстовых образований, и т. д. 6) Надежность, совершенство инженерных сетей и коммуникаций: • водопровод и канализация; • электросети; • связь.
Факторы 7) Уровень культуры горожан – их отношение к городскому хозяйству, детским площадкам, зеленым насаждениям, пригородным лесам, паркам, газонам, скамейкам, подъездам и стенам домов
Факторы • немец не позволит себе выбросить в пригородном лесу мусор после ремонта; • в Лос-Анджелесе индивидуальное сжигание мусора и опавших листьев законодательно запрещено; • в Швеции к концу 80 -х годов поняли, что социалистические принципы государственной заботы обо всем (в том числе, когда государство берет на себя все заботы и расходы по благоустройству и содержанию жилых территорий) ведут к резкому увеличению безразличия и прямого вандализма горожан в новых с иголочки жилых районах.
Основные экологические проблемы 1) Отторжение территорий природных экосистем и потенциальных сельскохозяйственных угодий 2) Город – «Поглотитель» энергетических ресурсов 3) Загрязнение атмосферы 4) Деградация водных объектов
Основные экологические проблемы 5) Деградация растительности 6) Воздействие электромагнитных полей и излучений – «электронный смог» , шумовое загрязнение 7) Изменение микроклимата – «городской климат» 8) Осложнение геоэкологических условий в процессе сооружения и эксплуатации зданий, сооружений, инженерных коммуникаций
Основные экологические проблемы 9) Формирование городских (антропогенных) зооценозов (крысы, мыши, бродячие собаки и кошки, различные насекомые и пр. ). 10) Осложнение санитарно-гигиенической и эпидемиологической обстановки 11) Возникновение и усиление социальной напряженности
Скачать презентацию ЭКОЛОГИЯ Экология Наиболее краткое определение экологии наука
Экология.pptx