WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |
Крепша Н.В.

ЭКОЛОГИЯ Общая, социальная и прикладная Издательство Томского политехнического университета Томск 2006 УДК 574 ББК 57.026 С 79 Крепша Н.В.

СК 79 Экология. Общая, социальная, прикладная: учебное пособие /Н.В. Крепша. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 149 с.

В доступной форме изложены основы классической и современной экологии.

Дано целостное представление об экологических проблемах по общей, социальной и прикладной экологии. Особое внимание уделено рассмотрению системных законов экологии и вопросам охраны природной среды.

Пособие подготовлено на кафедре экологии и безопасности жизне- деятельности ТПУ и соответствует программе Государственного образовательного стандарта Российской Федерации. Предназначено для студентов гуманитарных факультетов и студентов Института геологии и нефтегазодобычи.

УДК 574 ББК 20.1 Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Р е ц е н з е н т ы Доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии Томского государственного архитектурно-строительного университета Г. Г. Щербак Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры инженерной геологии и геоэкологии Томского государственного архитектурно-строительного университета А. А. Краевский © Томский политехнический университет, 2006 © Оформление. Издательство ТПУ, 2006 © Крепша Н.В., 2006 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ …………………………………………………… 5 Часть I. ОСНОВЫ СИСТЕМНОЙ ЭКОЛОГИИ……………. 6 Глава 1. Основные понятия современной экологии………… 8 1.1. Предмет исследований экологии……………………… 8 1.2. Структура экологии…………………………………… 11 1.3. Цель и основные задачи экологии…………………… 14 Контрольные вопросы 15 Список литературы 16 Глава 2. Закономерности развития биосферы……………… 16 2.1. Биосфера Земли……………………………………….. 16 2.2. Свойства биосферы……………………………………. 18 2.3. Живое вещество в биосфере…………………………… 2.4. Функции живого вещества……………………………. 2.5. Свойства живого вещества……………………………. 2.6. Закон сохранения (бережливости)……………………. Контрольные вопросы Список литературы Глава 3. Экологические факторы среды ……………………. 3.1. Экология важнейших факторов природной среды……. 3.1.1. Абиотические факторы среды………………… 3.1.2. Биотические факторы среды…………………… 3.2. Общие закономерности действия абиотических факторов на организм и популяции…………………. 3.3. Биотические взаимоотношения (закон Р. Линдемана) Контрольные вопросы Список литературы Глава 4. Системные законы экологии ……………………… 4.1. О всеобщей связи вещей и явлений в природе и обществе («Все связано со всем»)………………… 4.2. О законах сохранения материи («Вс должно куда-то деваться»)………………… 4.3. О цене развития («Ничего не дается даром»)………………………… 4.4. О главном критерии эволюционного отбора («Природа знает лучше»)…………………………… 4.5. Закон ограниченности ресурсов («На всех не хватит»)……………………………… Контрольные вопросы Список литературы Часть II. СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК – ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА» Глава 1. Человечество в экосистеме Земли ………………… 1.1. Антропогенез и эволюция человека ………………… 1.2. Основные факторы антропогенеза ………………… 1.3. Численность человечества ………………………… 1.4. Современный антропогенез и качество человеческой природы ……………………………………………… Контрольные вопросы Список литературы Часть СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ III. СРЕДЫ …………………………………… Глава 1. Современное состояние и охрана атмосферы …… 1.1. Общие сведения……………………………………… 1.2. Масштабы загрязнения атмосферы…………………… 1.3. Последствия загрязнения атмосферы………………… 1.3.1. «Кислотные дожди» …………………………… 1.3.2. «Парниковый эффект» и изменение климата … 1.3.3. Нарушение озонового слоя …………………… Контрольные вопросы Список литературы Глава 2. Современное состояние и охрана гидросферы… 2.1. Общие сведения ………………………………… 2.2. Фундаментальные свойства воды ……………… 2.3. Назначение воды …………………………………… 2.4. Источники и потребление воды ………………… 2.5. Загрязнение природных вод …………………… 2.6. Парадигма выхода из водного кризиса ………… Контрольные вопросы Список литературы Глава 3. Проблемы защиты недр ………………………… 3.1. Основные понятия ……………………………… 3.2. Этапы развития горнорудного дела в России и их экологическая значимость ………………… 3.3. Современные черты и особенности горнодобывающей промышленности России ………………………… 3.4. Охрана недр как часть единой проблемы охраны окружающей среды ……………………………… Контрольные вопросы Список литературы Глава 4. Глобальный экологический кризис человечества 4.1. Признаки глобального экологического кризиса …… 4.2. Научно-технические факторы глобального экологического кризиса …………………………… Контрольные вопросы Список литературы ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ …………………… ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями, предъявляемыми Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебными планами геологических и гуманитарных факультетов к качеству знаний и умений по дисциплине «Экология». Предлагаемое вниманию читателя учебное пособие по экологии отражает опыт чтения лекций по этой учебной дисциплине студентам Томского политехнического университета – геологам, экономистам, маркетологам и т. д.

Из огромного объема экологической информации по данной дисциплине выбран материал, который, по мнению автора, позволит сформировать у студентов, обучающихся в ТПУ и других технических вузах, экологическое мировоззрение. Современный человек должен видеть мир в целом.

В пособии систематизирован материал трех направлений экологии:

общая (основы популяционной экологии);

социальная (человечество в экосистеме Земли);

прикладная (охрана атмосферы, гидросферы и литосферы).



В пособии изложены фундаментальные законы развития природы в интерпретации ведущих ученых-экологов Б. Коммонера, Тейяр де Шардена, В.И. Вернадского, Ю. Одума, Л.Н. Гумилева, Н.Ф. Реймерса и других. Теоретическое содержание дисциплины излагается по возможности просто и доступно. Составлено оно так, чтобы студент смог усвоить основные термины науки, закономерности развития биосферы, роль человечества в экосистеме Земли.

Основное назначение пособия – ознакомить студентов с основными направлениями экологии и путями грамотного решения современных экологических задач. Его можно использовать при подготовке к практическим, индивидуальным занятиям, контрольным работам и зачету.

Экология, как наука и как учебная дисциплина, находится в настоящее время на этапе бурного развития и содержательного многообразия. Поэтому автор заранее будет благодарен и признателен за объективные замечания и рекомендации.

Часть I ОСНОВЫ СИСТЕМНОЙ ЭКОЛОГИИ Основные понятия современной экологии Закономерности развития биосферы Экологические факторы среды Системные законы экологии Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ 1.1. Предмет исследований экологии Взаимодействие человека с окружающей природной средой – проблема не новая. Она уходит своими корнями в глубокую древность, когда человек овладел огнем, обустроил пещеры и с помощью каменных орудий стал осваивать равнинные и лесные пространства. С веками, по мере технической вооруженности человека, его воздействие на окружающую среду стало соизмеряться с геологическими процессами, протекающими на поверхности Земли и верхней части литосферы.

Человек, вооруженный техникой и злоупотребляющий ее возможностями, не только уничтожает животных и растения, но и активно приближает самоуничтожение, изобретая вс новые виды оружия массового поражения (ядерное, бактериологическое, химическое и др.).

Как жить человечеству дальше Сейчас ясно, что неограниченная свобода технико-экономической инициативы опасна, ведет к экологическому краху (Реймерс, 1994). Экологи призывают к воспитанию мировоззрения единства человека с природой. Изменить путь развития человечества ради предотвращения глобальной катастрофы и призвана экология – одна из самых молодых и бурно развивающихся отраслей научного знания. Экология – это наука, которая выявляет и решает проблему гармонизации жизни на Земле.

Слово «экология» в последние годы стало модным и общеупотребительным, наиболее часто встречающимся в программах международного сотрудничества, статьях в прессе, на этикетках воды, пива, продуктов питания и т. д. «Экологами стали все, следовательно никто» (Реймерс, 1994). Жители микрорайона, убирающие двор, подкармливающие птиц, собак, или дачники, сажающие овощи без химических удобрений, демонстранты с лозунгами: «Запретить строительство атомной электростанции» и т. д. Экологию в последние годы часто используют не как науку, а как лозунг, позволяющий делать деньги. Утерян смысл структуры экологического цикла наук, выхолощено их научное содержание.

Почти 70 лет (с 1869-го по 1940-е гг.) экология оставалась узкой отраслевой биологической наукой. Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, дом и logos – слово, учение) более 100 лет назад ввел в научный обиход немецкий биолог Эрнст Геккель. В его трактовке экология – «это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с окружающей средой». Таким образом, экология – наука о законах равновесного устойчивого взаимодействия живой (биоценоз) и неживой (биотоп) материи.

Исследование биоценоза и биотопа предполагает учет воздействий всех систем во времени, в т. ч. долговременные последствия всех применяемых технологий в производстве и строительстве, добыче полезных ископаемых. Оказывается, «экономика» («умение вести дом») и «экология» («наука о доме») – однокоренные слова, «две стороны одной медали». Каков результат нашего хозяйничанья в Природе Экологический анализ и долговременный прогноз изменения природной среды при освоении территорий должен лежать в основе государственной политики России.

За последние десятилетия объем экологических знаний неизмеримо возрос. Попытки осмыслить причины глобального кризиса и осознать, что природная среда – единственный дом человечества – должна быть чистой и бережно охраняемой, привели к выходу экологии за границы биологии. В качестве ее современного определения можно взять расширенное толкование науки экологии, данное в фундаментальном труде Ю. Одума (Одум, 1975). Известный американский эколог Ю. Одум еще в 1963 г. назвал экологию наукой о строении и функциях природы в целом как сложной системы. Это понятие объединяет все стороны жизни человека. Такое определение дает образ экологии как комплексной науки, разнопланово исследующей строение (структуру) и жизнь (функции) биосферы. Оно же положено в основу современного определения экологии, которое формулируется следующим образом.

Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи. Это очень широкое определение. Но оно больше других соответствует сегодняшнему пониманию содержания этой науки.

Экологи стремятся представить общую картину строения и функционирования природы и определить место и роль человеческого общества в природных процессах на Земле.

Образно говоря, экология – это наука о том, как жить нам в собственном Доме, несущемся в космическом пространстве. Дом современного человечества – вся планета Земля, а Земля – это чудо Вселенной. Это уникальная сфера, движущаяся вокруг Солнца, окутанная собственной голубой атмосферой (где кислорода содержится 21 %, азот (78 %) служит для разряжения атмосферы). Жизнь на Земле поддерживается светом, теплом, воздухом, водой и пищей. Земля находится на нужном для поддержания жизни расстоянии от Солнца, вращается с нужной скоростью. Вот насколько мудра природа.





Экология – это наука, которая позволяет выявить и проанализировать основные природные взаимосвязи и законы, учитывающиеся в природоохранной деятельности предприятий и государства. Она учит, как человеку вписаться в окружающую его среду и сочетать свои потребности с ее возможностями.

Окружающая среда представляет собой систему взаимосвязанных природных и созданных человеком факторов, в которых протекает жизнь.

Таким образом, специфика современной экологии состоит в превращении ее из биологической науки в науку обобщающую философскую – макроэкологию (Акимова, Хаскин, 1998). Макроэкология пока не признана мировым сообществом. Первым учебником по макроэкологии можно считать монографию Н.Ф. Реймерса «Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы».

Предметом исследования экологии являются экологические системы. Любой объект в экологии представляет собой систему, поэтому для понимания его функционирования недопустимо игнорировать все имеющиеся связи в ней. Отдельные живые организмы существуют в природе не сами по себе, они объединяются в сложные сообщества – экологические системы, или экосистемы (биогеоценозы). Экосистема – первичная ячейка биогенного механизма круговорота веществ, осуществляемого растениями (продуцентами), микроорганизмами (редуцентами), животными (консументами).

Экотоп А Г Л Биогеоценоз Биоценоз Р Ж М Рис. 1. Схема экосистемы: экотоп (неживая часть) – А – атмосфера, Г – гидросфера, Л – литосфера; биогеоценоз (живая часть) – Р – растения (продуценты), М – микроорганизмы (редуценты), Ж – животные (консументы) Экосистема (биогеоценоз) – сложная природная система, объединяющая на основе обмена веществ и энергии совокупность живых организмов (биоценоза) с неживыми компонентами (биотопом).

Экосистема – это сочетание биоценоза и биотопа (рис. 1).

Самая большая экосистема – Земля, или биосфера Земли, за глобальной системой – макросистемы (континенты, океаны), мезосистемы (лес, пруд, озеро), микросистемы (ствол дерева и т.д.), т.е.

крупные системы включают более мелкие системы. Общее – процесс передачи энергии от одного звена экосистемы к другому, что поддерживает биотический круговорот веществ.

1.2. Структура экологии Современная экология, бурно развиваясь в течение последней четверти прошлого века, разделилась на множество ветвей – отдельных наук и включает свыше 60 направлений и разделов (Реймерс, 1994), которые можно объединить в следующие группы.

Общая экология (теоретическая, математическая), включая биоэкологию (популяции, биоценозы), геоэкологию (природные зоны, регионы и т. д.).

Социальная экология (социальные группы, человечество).

Прикладная экология (промышленная, строительная, сельскохозяйственная, химическая, медицинская и т. д.).

Основные разделы современной экологии в данном учебном пособии объединены в три группы: общая экология, экология социальная, экология прикладная.

Экология общая – это наука об общих закономерностях взаимоотношений организмов с окружающей средой. Ее ядром является биологическая (классическая) экология. Главная ее часть – теоретическая экология, экология естественных биологических систем:

особей, видов (аутэкология), популяций (демэкология), биоценозов (синэкология).

Аутэкология – отрасль биоэкологии, изучающая взаимоотношения представителей одного и того же вида живых организмов с окружающей средой. Изучаются пределы устойчивости и предпочтения живыми организмами отдельных экологических условий, воздействие окружающей среды на морфологию, физиологию и поведение организма.

Главный закон аутэкологии называется законом минимума. Он был установлен Либихом в 1840 г. (см. с. 54).

Демэкология и синэкология – отрасли биоэкологии, которые изучают отношения между особями, относящимися к различным видам биоценоза, а также между ними и окружающей средой.

Демэкология изучает динамику популяций, т.е. колебания численности различных видов во времени и пространстве. В случае отсутствия ограничений на пищевые ресурсы и пространство рост популяции выражается экспоненциальной кривой (геометрическая прогрессия). Для человеческой популяции годовой прирост теоретически может составить 1 молодую особь на одного взрослого, а для некоторых видов насекомых – от сотен миллионов до триллионов. Конкуренция между видами и внутри видов, ограничения пространства и пищевых ресурсов сдерживают рост популяций.

Синэкология изучает отношения между особями, относящимися к различным видам биоценоза, а также между ними и окружающей средой.

Основными задачами синэкологии является изучение экосистем, а также роли конкуренции и эволюции живых организмов, заселение экологических ниш, охрана и воспроизводство естественных экосистем.

Одним из основных принципов синэкологии является принцип Гаузе, согласно которому при одинаковых потребностях один из двух видов обязательно вытесняется другим из экологической ниши (обезьяну вытеснили кроманьонцы и т.д.).

Другие важные принципы синэкологии – это:

принцип разнообразия: чем выше разнообразие биотопа (экотопа), тем выше разнообразие и биоценоза;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.