Корсак М.Н., Мошаров С.А. и др. Учебное пособие по экологии. Под ред. С.В.Белова (2006)

ЭкологияПод редакцией профессора СВ. БеловаДопущено Учебно-методическим объединениемпо классическому университетскому образованиюв качестве учебного пособия для студентов,обучающихся по специальности «Биоэкология»и техническим специальностямМоскваИздательство МГТУ им. Н.Э. Баумана2006ББК 28.08Э40Авторы:М Н Корсак, С.А. Мошаров, АП. Пестряков, М.И. Кроленко,Е.В. ТитовРецензенты:д-р биол. наук, профессор В.Н. Максимов;д-р биол. наук О.П.

МелеховаЭкология: Учеб. пособие / М.Н. Корсак, С.А. Мошаров, Э40 А П. Пестряков идр.; Под ред. проф. СВ. Белова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 240с: ил.ISBN 5-7038-2863-5В пособии изложены основы общей экологии, закономерности действия экологических факторов, особенности экологии популяций, сообществ и экосистем; описаны основные среды жизни, биогеохимические циклы важнейших биогенныхэлементов, адаптация живых организмов к различным условиям жизни; рассмотрены принципы экологического мониторинга и нормирования, влияние неблагоприятных экологических факторов на здоровье человека, глобальные экологические проблемы.Пособие основано на материалах лекций, которые авторы читают в Московскомгосударственном техническом университете имени Н.Э.

Баумана.Для студентов, изучающих дисциплину «Экология».УДК 574:4ББК 28.08© М.Н. Корсак, С.А. Мошаров, АЛ. Пестряков,М.И. Кроленко, Е.В. Титов, 2006© Оформление. Изд-во МГТУ им. Н Э Баумана, 2006ISBN 5-7038-2863-5ПРЕДИСЛОВИЕПрирода развивается по своим законам как единое целое. Масштабное воздействие человека на природные процессы в условиях ускорения научнотехнического прогресса неизбежно приводит к возникновению экологическихкризисов, определяемых сравнительно ограниченной способностью биосферы ксамовосстановлению.

Единственно возможный путь развития человечества связанс выходом на уровень научно обоснованной стратегии отношений «человек - общество - биосфера».Цель экологического образования и воспитания - формирование у каждогочеловека на всех этапах его жизни экологических знаний, целостных представлений о биосфере, понимание органической взаимосвязи и единства человека и окружающей среды, роли природы в его жизни, необходимости охраны и рационального использования природных ресурсов.Гармонизация взаимоотношений человека и природы важна для решения нетолько собственно экологических, но и других проблем. Экологически обоснованные решения являются в то же время и социально значимыми, поскольку самчеловек, являясь частью природы, существовать без нее не может.Преподавание дисциплины «Экология» в высших учебных заведениях технического профиля - методически сложная задача, поскольку курс должен сформировать четкое и целостное представление о структуре и функционированииэкосистем и биосферы в целом у студентов, не имеющих, как правило, достаточных базовых знаний в области естественных наук.

Поэтому пособие содержит основные положения экологии в сочетании с наиболее существенными понятиямибиологии, биогеохимии, географии, климатологии, океанологии и т. д.Авторы книги - преподаватели кафедры экологии и промышленной безопасности МГТУ им. Н.Э. Баумана - биологи по специальности, имеют большойопыт экологических исследований. Большой опыт экологических исследованийавторов позволил изложить фундаментальные основы экологии на современномуровне.

При подготовке пособия особенно полезными были книги американскогоэколога Ю. Одума* и российского ученого Л.С. Степановских**.Введение, разделы 2, 4-6, 8, 10, 15 и заключение написаны М.Н.Корсаком и С.А.Мошаровым; разделы 1 и 3 - С.А. Мошаровым и А.П. Пестряковым; разделы 7, 13и 16 - М.Н.Корсаком и М.И.

Кроленко; разделы 9 - С.А. Мошаровым и Е.В. Титовым; разделы 11 и 17 - М.Н.Корсаком; разделы 12 и 14 - С.А. Мошаровым._______________________*Одум Ю Экология: В 2 т. / Пер. с англ.: М.: Мир, 1986.**Степоновских А.С.Общая экология, М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.ВВЕДЕНИЕК началу XXI в. биосфера Земли вступила в эпоху глобального экологического кризиса, вызванного интенсификацией индустриального воздействия человечества на окружающую среду, что привело к истощению природных ресурсов ик загрязнению биосферы техногенными отходами производства. В настоящеевремя ни у кого не вызывает сомнений необходимость самого широкого экологического образования населения, в первую очередь будущих молодых специалистов, призванных не только эксплуатировать природные ресурсы биосферы, но исохранять окружающую среду в состоянии, обеспечивающем устойчивое развитие человеческого общества.

Формирование экологического мировоззрения является необходимым условием преодоления нынешних и будущих кризисных ситуаций в природной среде. Для этого необходимо четко представлять основныезакономерности формирования и поддержания природной среды в естественных иантропогенно измененных условиях и допустимые пределы воздействия человеческого общества на среду.При рассмотрении экологических проблем необходимо разделять три базовых понятия: экология, охрана природы и природопользование.

Понятие «экология» охватывает систему научных знаний о природной среде. Охрана природывключает как соответствующую законодательную деятельность, так и организационные и научно-технические мероприятия, обеспечивающие поддержание экологического равновесия и благоприятной среды обитания. Ключевым в понятии«природопользование» является устойчивое воспроизводство природных ресурсов и условий, необходимых для жизнедеятельности человека. Иначе говоря, оноотносится к экономическим и технологическим аспектам взаимодействия человека и природы.

Очевидно, что эффективность охраны природы и возможность устойчивого природопользования определяются уровнем фундаментальных знанийоб экологических процессах, т. е. уровнем развития экологии.Учебники и учебные пособия по экологии, которых насчитывается в Россииболее двух десятков, можно условно разделить на две группы. Издания, относящиеся к первой из них, ориентированные на студентов биологических и медицинских специальностей, как правило, содержат курс экологии, рассчитанный на узких специалистов, которые в будущем будут профессионально заниматься опре-деленными разделами экологии.

Учебники и учебные пособия второй группы рассчитаны на студентов технических специальностей - будущих инженеров, призванных обеспечить технический прогресс и устойчивое функционирование современного индустриального общества. Не вдаваясь в особенности программ поэкологии для этих двух категорий студентов, можно утверждать, что курс экологии в технических университетах должен содержать основы фундаментальнойэкологии - необходимую теоретическую базу для углубленного изучения болееузких специальных дисциплин.Инженерно-технические специалисты в силу специфики своей деятельностипризваны создавать новые технологии и различные механизмы, воздействующиена окружающий мир, поэтому базовое экологическое образование для них крайненеобходимо и должно быть ориентировано на сохранение окружающей средыобитания на основе понимания основных закономерностей функционированияприродных экологических систем.

Иными словами, учебное пособие для студентов технических университетов, в первую очередь, должно быть ориентированона расширение их экологического кругозора и знакомство с основными понятиями и законами экологии, проблемами взаимодействия природы и цивилизации,вопросами негативного воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения, принципами оценки состояния, охраны и мониторинга природной среды.Большинство вышедших в последние годы учебников и учебных пособийпо курсу «Экология» посвящено прикладным аспектам экологии с очень краткимизложением основ общей экологии, либо, наоборот, авторы пытаются слишкомподробно представить всю совокупность знаний об окружающей среде и природных экосистемах.

Не отрицая необходимости преподавания основ рациональногоприродопользования и охраны природы, мы стремились обеспечить баланс междуразделами фундаментальной и прикладной экологии.Лекция 1 посвящена история развития взаимоотношений человеческогообщества и природы. Рассмотрены основные черты адаптации хозяйственной деятельности человека к природным условиям на стадии охотничье-собирательскойкультуры; показаны последствия адаптации природных экосистем к системам хозяйства на стадии земледельческой культуры и рассмотрены современные формычеловеческой деятельности, приводящие к преобразованию природных экосистемв глобальных масштабах (индустриальное общество).Во второй лекции определены общие задачи экологии, рассмотрены основные фундаментальные и прикладные разделы, отражающие широкий спектр научной и хозяйственной деятельности человека, изложены законы Коммонера, которые сжато, формулируют особенности взаимодействия человека и природы.Лекция 3 содержит основные характеристики среды обитания живых организмов - биосферы, которая охватывает всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхний слой литосферы.

Кратко излагаются основные положения учениявыдающегося русского ученого В.И. Вернадского о биосфере, в том числе о главенствующей роли живых организмов в формировании и поддержании современных физико-химических условий на Земле.Лекции 4-7 посвящены рассмотрению экологических факторов (условий окружающей среды), определяющих границы существования живых организмов вбиосфере. Большое внимание уделено общим и специфическим закономерностямвоздействия важнейших абиотических, биотических и антропотехногенных факторов на живые организмы.

Рассмотрены пределы положительного действияабиотических факторов на организмы (пределы толерантности); особенностивзаимовлияния организмов одного и разных видов (биотические факторы), специфика негативного воздействия различных антропотехногенных (физических,химических и биологических) факторов на здоровье населения.Совокупность условий существования организмов существенно различаетсяв четырех средах жизни: водной, наземно-воздушной, почвенной и организменной (лекции 8-9). В каждой из этих сред рассмотрены специфические экологические факторы, в наибольшей степени определяющие условия жизни. Показано,что не только среда обитания влияет на условия жизни организмов, но и сами организмы формируют среду, активно участвуя во многих геохимических круговоротах химических элементов в биосфере.В 10 лекции рассмотрены биогеохимические циклы основных биогенных(жизненно важных) элементов (углерода, азота, фосфора, серы) и участие живыхорганизмов в круговоротах этих веществ.

На большом фактическом материалепоказаны возможные экологические последствия нарушения сбалансированностикруговорота веществ.Основные количественные характеристики популяции (величина и плотность популяции, рождаемость, смертность, кривые выживания) рассмотрены втеме 11; проанализированы различные экологические стратегии развития популяций в эволюции биоценозов и экосистем.Лекции 12-13 посвящены основам структурно-функционального единстваприродных экосистем, биоценоза и биотопа. Показано значение главных биоценотических компонентов экосистемы (автотрофов и гетеротрофов) и их участие впотоках энергии и круговороте веществ в экосистемах. Определены общие закономерности изменения интегральных и структурных компонентов экосистем впроцессе эволюционного развития экосистем в ходе автотрофных и гетеротрофных, первичных и вторичных сукцессий.В темах 14-15 освещены вопросы контроля качества и мониторинга природной среды, обоснована необходимость контроля и нормирования антропогенных воздействий на окружающую среду, введено понятие экологического мониторинга как информационной системы наблюдений, рассмотрены отдельные видымониторинга (локальный, региональный, глобальный, фоновый).Лекция 16 содержит анализ глобальных экологических проблем современности: демографический кризис; урбанизация; загрязнение природной среды; эрозия почв и потеря ими плодородия; разрушение озонового слоя; антропогенноеизменение климата (парниковый эффект); уменьшение биологического разнообразия; снижение устойчивости природных экосистем.В лекции 17 рассмотрены основные характеристики городской экосистемы,выделены специфические экологические факторы, воздействующие на состояниеэтой экосистемы, а также на здоровье человека.Изучение этого пособия позволит будущим специалистам инженернотехнического профиля создавать новые технологии и различного рода механизмыс учетом требований экологической безопасности, минимизируя негативное влияние промышленной деятельности на биосферу.1.