Основы экологии

Часть 1. Основы экологии. Краткие сведения и основные понятия.

1.1 Основные понятия.

Слово "биосфера" происходит от греческого слова "биос" - жизнь и "сфера" - шар.

Биосфера - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Она включает все живое вещество планеты, часть атмосферы высотой до 10-15 км, практически всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть литосферы глубиной до 3 км.

Элементарной первичной структурной единицей биосферы является биогеоценоз. Это однородный участок земной поверхности, с определенным составом живых и неживых компонентов, объединенных обменом веществ и энергией в единый природный комплекс.

Сейчас распространено понятие экологическая система (экосистема), под которой понимают любую совокупность организмов и неживых компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Под экологией понимают науку, которая изучает взаимодействие организмов между собой и окружающей средой на уровне видов, видовых популяций и биогеоценоза.

В общей массе живого вещества в биосфере на долю человека приходится всего около 0,0002%. Однако ещё в 1944 г. основоположник учения о биосфере В.И. Вернадский отметил, что биохимическая роль человека превзошла роль других, даже наиболее активных в биогеохимическом отношении организмов.

1.2 Виды антропогенных воздействий и примеры загрязнения земной поверхности и гидросферы

Рекомендуемые материалы

Современные масштабы воздействия человека на природу вызваны с одной стороны - научно-технический прогрессом, а с другой - увеличением численности населения. Значение имеет как сам рост населения Земли, так и его темпы (табл.1.1)

Рост населения Земли

                                                                                    Таблица 1.1

Под загрязнением биосферы в настоящее время понимают внесение в какую-либо среду для неё новых, не в рассматриваемое время физических, химических и биологических агентов или превышение среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

По масштабу, воздействия делят на глобальные и локальные.

Воздействия:

· Химическое

· Электромагнитное

· Ультра и инфразвуковое

· Шумовое и вибрационное

· Радиоактивное

· Тепловое

· Биологическое

· Физическое разрушение биогеоценоза

1.2.1 Глобальное загрязнение земной поверхности

Наряду с загрязнением воздуха и воды возникает проблема загрязнения природной среды твердыми отходами. По данным ООН, в городах такие отходы составляют 500 кг в год на душу населения. Сжигать такие отходы трудно, большая часть мусора не горит, а некоторые пластики при сгорании выделяют ядовитые газы. Трудно становится находить места для свалок. Химические вещества, образующиеся на свалках, загрязняют грунтовые воды, гниющие отбросы выделяют в воздух вредные вещества. Не меньший вред приносят промышленные отходы, количество которых достигает многих миллионов тонн. Немалую часть пахотных земель занимают сейчас хвосто- и отвалохранилища, провалы, карьеры, отвалы горных пород. Скорость антропогенного разрушения поверхностных слоев литосферы превышает естественную в тысячи раз.

Истощение и разрушение почв

В большинстве областей Земли толщина плодородного слоя почвы, обеспечивающего получение большей части пищи, составляет всего 15-30 см. Около 75% всех почв планеты имеют пониженную продуктивность из-за необеспеченности теплом и влагой. По данным Международной организации по вопросам продовольствия (ФАО), общая площадь потенциально пригодных для земледелия почв составляет около 2,7 млрд. га, из которых 1,5 млрд. га уже обрабатывается, а для включения остальных 1,2 млрд. га в сельскохозяйственное производство нужны большие материальные затраты. В то же время существуют расчеты, показывающие, что каждый новый житель планеты при существующей средней урожайности требует для производства пищи около 0,4-0,5 га и около 0,1 га на несельскохозяйственные нужды.

Серьезную озабоченность вызывают процессы разрушения и истощения почв. Бесконтрольная ликвидация естественного травянистого или лесного покрова, неправильное ведение земледелия привели к тому, что большие площади земной поверхности на всех континентах мира охвачены процессом эрозии, т.е. разрушения водой и ветром верхнего слоя почвы, поддерживающего жизнь. Плодородные почвы теряются не только в процессе эрозии, большие пространства затопляются при устройстве водохранилищ, происходит загрязнение почв токсическими веществами, что ведет к быстрому снижению их продуктивности. Большое количество плодородных земель отводится для промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Истощение минеральных ресурсов

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недрах, составляет понятие "минеральные ресурсы", они являются основой развития ведущих отраслей промышленности. Научно-технический прогресс привел к резкому ускорению темпов добычи и потребления энергетического сырья и различных материалов. Если в 1968 г. на каждого жителя Земли извлекалось из недр 20 т. породы в год, то в 1975 г. уже 27 т. Добыча полезных ископаемых удваивается за каждые 8-10 лет. Если такой темп сохранится, то к 2000 г. будет извлечено из недр примерно 6*10¹¹ т. горных пород и минералов.

Наибольшее беспокойство в настоящее время вызывает быстрое истощение запасов горючих ископаемых. Подсчетом запасов этих и других ресурсов занимают сейчас многие ученые. Однако единой точки зрения до сих пор не существует.

1.2.2 Локальные загрязнения земной поверхности

Нужен пример и цифры по любой Хабаровской свалке

1.2.3. Глобальные загрязнения гидросферы

Океаны, покрывающие большую часть поверхности Земли, играют исключительную роль в обеспечении жизни на планете, формировании погоды и климата.

Океаны активно участвуют в процессах глобального характера. Это - процессы взаимодействия океана и атмосферы, определяющие климат нашей планеты; биогеохимические циклы химических элементов, тесно связанные с циркуляцией вещества и энергии в природных экосистемах; фотосинтетическая активность водорослей, регулирующая баланс кислорода и углекислоты и др.

Велика роль Мирового океана в решении таких важных для человечества проблем, как обеспечение продуктами питания и энергией, добыча полезных ископаемых.

В то же время экологические системы Мирового океана, как правило, находятся в конечном звене различных крупномасштабных превращений, потоков разных веществ. Поэтому океан испытывает значительное антропогенное воздействие, приводящее к серьезным негативным последствиям, в том числе к сокращению воспроизводства биологических ресурсов.

Уже в настоящее время в ряде областей Мирового океана создалась напряженная экологическая ситуация, возникли поля хронического загрязнения. Поступление загрязняющих веществ антропогенного происхождения, активное изъятие биологических ресурсов (в том числе в результате рыболовства более 70 млн. Т в год) становятся постоянно действующими экологическими факторами, преобразующими морские экосистемы. В последнее время добыча полезных ископаемых (газа и нефти, железомарганцевых конкреций, полиметаллических сульфидов и т.п.) усиливает негативное воздействие на океан.

Совокупность океанов, морей, озер, рек, болот, ледяных образований, подземных и атмосферных вод нашей планеты называется гидросферой. Океаны и моря занимают площадь, в 2,5 раза превышающую площадь суши.

Наиболее ценной и уязвимой частью гидросферы является пресная вода, дефицит которой стремительно нарастает.

Объем пресных вод составляет 2,5% от общих запасов воды на Земле. Большая часть пресных вод (68,7 %) сосредоточена во льдах и снежном покрове Антарктиды и Арктики, а также в горных ледниках.

Самым крупным водопотребителем из всех отраслей народного хозяйства является сельское хозяйство: на орошение, обводнение и сельскохозяйственное водоснабжение приходится более 50% всего водопотребления в нашей стране.

В промышленности наиболее водопотребляющими отраслями являются энергетика, горнодобывающая, металлургическая, химическая.

Наряду с увеличением водопотребления в катастрофических размерах растет загрязнение океанов, морей, рек и озер, Источниками загрязнения являются: неочищенные сточные воды промышленных предприятий; загрязнение водоемов фекально-бытовыми водами городов, сельскохозяйственных предприятий, морских и речных судов. Количество загрязненных сточных вод, сбрасываемых в реки, озера и моря, во всем мире составляет 250-300 млрд.м³ в год. Особым видом загрязнения является "тепловое" загрязнение рек, вызываемое сбросом в водоемы подогретой воды, использовавшейся для охлаждения турбин на ТЭЦ и других целей.

Сточные воды металлургических, нефтехимических, химических, машиностроительных и других предприятий загрязняют водоемы солями тяжелых металлов, травильными растворами, железом, цинком, фенолами, нефтепродуктами, органическими и неорганическими веществами, многие из которых являются сильнейшими ядами.

Сельское хозяйство также является крупным источником загрязнения водоемов. Смываемые с почвы и поступающие в водоемы и подземные воды, минеральные удобрения нарушают природное равновесие существующих экосистем. Большой вред приносят смываемые с полей, орошаемых массивов, лесных почв пестициды, которые не поддаются биологическому распаду и сохраняются на протяжении многих лет в пресной и морской воде, вызывая смерть обитателей водоемов на ранних этапах развития, различные мутации и вырождение особей.

11. Поглотительная способность почв, её виды, их природа и значение. - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Чрезвычайно опасно загрязнение мирового океана. Если из-за загрязнений погибнет морской планктон, то запасы достаточного животным и человеку кислорода резко сократятся, так как белее половины всего кислорода на планете выделяется именно планктоном. Эта опасность возрастает по причине резкого сокращения площади лесов и зеленых насаждений. По имеющимся данным, в мировой океан попадает около 1% транспортируемой нефти, а это гигантское количество - около 10 млн. т. Кроме нефти и вредных веществ из загрязненных рек, много загрязнений поступает в мировой океан из атмосферы.

К весьма нежелательным последствиям часто приводят недостаточно продуманные крупномасштабные преобразования режимов поверхностных вод. Например, осуществленное в 1980 г. перекрытие пролива, соединяющего Каспийское море с заливом Кара-Богаз-Год, превратило последний в быстровысыхающее озеро.

Строительство дамбы, защищающей Ленинград от наводнений, привело к образованию застойной зоны. Очищающее морское влияние Балтийского моря практически прекратилось.

В каждом случае вмешательству в водный режим должна предшествовать экологическая научно-техническая экспертиза. Благодаря подобной экспертизе был решен вопрос об отмене переброски части стока северных и сибирских рек на юг.

1.2.4 Локальное загрязнение гидросферы

Необходимо перенести что-то из 1.2.4.