Автор: Пользователь скрыл имя, 31 Марта 2013 в 23:00, курс лекций
Работа содержит курс лекций по дисциплине "Экология"
1.Предмет и задачи экологии
2. История развития экологии
3. Значение экологического образования
Агроэкосистемы создаются человеком для повышения высокого урожая – чистой продукции автотрофов. Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя не тронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся и сукцессионных рядов сообщества.
Литература: 1. Коробкин В.И. и др. Экология. – М., 2003. с.130-150.2. Николайкин Н.И. и др. Экология. – М., 2004. с.155-163, 171-180. 3. Аскарова М.А. Общая экология. – Алматы, 2004. с. 86-94. 4. Степановских А.С. Общая экология. – М., 1999. с. 404-419.
Тема 11. Биосфера и ее устойчивость
1.Учение В.И.Вернадского
о биосфере и ноосфере.
2. Концепция и роль живого вещества.
Термин «биосфера» в научную литературу введён в 1875 г. австрийским учёным-геологом Эдуардом Зюссом. В. И. Вернадский (1863-1945) использовал этот термин и создал науку с аналогичным названием. Под биосферой понимается всё пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. В. И. Вернадский не только сконкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, и самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к палеобиосферам, или белым биосферам. Около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газо-пылеватого вещества образовалась планета Земля. По новейшим данным, масса Земли составляет 6*1021т, объёмом – 1,083*1012 км3, площадь поверхности – 510,2 млн. км2. Размеры, а, следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены. Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка земли – биосфера. Литосфера (греч. «литос» - камень) – каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океаном) до 80 км (горные системы). Земная кора сложена горными породами. Гидросфера (греч. «гидора» - вода) – водная оболочка Земли. Её подразделяют на поверхностную и подземную. Атмосфера (греч. «атмос» - пар) – газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Биосфера – внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что, они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Согласно В. И. Вернадскому вещество биосферы состоит из: живого вещества – биомассы современных живых организмов; биогенного вещества – всех форм детрита, а также торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения; детрит – мёртвое органическое вещество в экосистеме совокупно взвешенных и осевших на дно органических минеральных частиц; биокосного вещества – смесей биогенных веществ с минеральными породами не биогенного происхождения (почва или природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битумные пески, часть осадочных карбонатов; косного вещества – горных пород, минералов, осадков, не затронутых прямыми биогеохимическим воздействием организмов. По данным, основанным на содержании энергии или углерода, количества живого, биогенного и биокосного вещества в биосфере соотносятся как 1:20:4000. Под живым веществом В. И. Вернадский понимает всё количество живых организмов планеты как единое целое. Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли, его масса составляет 2420 млрд. т, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой лёгкой оболочки Земли – атмосферы. К основным уникальным особенностям живого вещества, обуславливающим его крайне высокую среднеобразующую деятельность, можно отнести следующие: способность быстро занимать (осваивать) всё свободное пространство; движение не только пассивное (под действие силы тяжести, гравитационных сил и т.п.), но и активное; устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти; высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям; феноменально высокая скорость протекания реакций; высокая скорость обновления живого вещества. Геохимическими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В 1944 г. В.И. Вернадский развил представление о переходе биосферы в ноосферу. Ноосфера – сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором её развития.
Литература: 1. Коробкин В.И. и др. Экология. – М., 2003. с.151-163.2. Николайкин Н.И. и др. Экология. – М., 2004. с.196-276. 3. Аскарова М.А. Общая экология. – Алматы, 2004. с. 122-133. 4. Алишева К.А. Экология. – Алматы., 2006. с. 50-63
1. Круговорот
веществ в природе
2. Биогеохимические
законы В.И. Вернадского
Основных круговоротов веществ
в природе два: большой (геологический)
и малый (биогеохимический). Большой
круговорот веществ в природе (геологический)
обусловлен взаимодействием солнечной
энергии с глубинной энергией Земли и
осуществляет перераспределение веществ
между биосферой и более глубокими горизонтами
Земли.
Большой круговорот – это и круговорот
воды между сушей и океаном через атмосферу.
Весь запас воды на Земле распадается
и восстанавливается за 2 млн. лет. Малый
круговорот веществ в биосфере (биогеохимический),
в отличие от большого, совершается лишь
в пределах биосферы. Сущность его в образовании
живого вещества из неорганических соединений
в процессе фотосинтеза и в превращении
органического вещества при разложении
вновь в неорганические соединения. Круговорот
отдельных веществ В. И. Вернадский назвал биогеохимическими
циклами. Суть цикла в следующем: химические
элементы, поглощённые организмом, впоследствии
его покидают, уходя в абиотическую среду,
затем, через какое-то время, снова попадают
в живой организм и т.д. Такие элементы
называют биофильными.
Наиболее жизненно важными можно считать
вещества, из которых в основном состоят
белковые молекулы. К ним относятся углерод,
азот, кислород, фосфор, сера. Биогеохимические
циклы углерода, азота и кислорода наиболее
совершенны. Благодаря большим атмосферным
резервам, они способны к быстрой саморегуляции.
В круговороте углерода, а точнее – наиболее
подвижной его формы – углекислый газ,
чётко прослеживается трофическая цепь: продуценты,
улавливающие углерод из атмосферы при
фотосинтезе, консументы
– поглощение углерода вместе с телами
продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов
– возвращающих углерод вновь в круговорот.
Скорость оборота углекислого газа составляет
порядка 300 лет (полная его замена в атмосфере).
Скорость круговорота
кислорода – 2 тыс. лет. Биогеохимический круговорот
азота не менее сложен, чем углерода
и кислорода, и охватывает все области
биосферы. Поглощение его растениями ограничено,
так как они усваивают азот только в форме
соединения его с водородом и кислородом.
Редуценты постепенно разлагают белковые
вещества отмерших организмов и превращают
их в аммонийные соединения, нитраты и
нитриты. Часть нитратов попадает в процессе
круговорота в подземные воды и загрязняет
их, а также азот в виде нитратов и нитритов
усваивается растениями и может передаваться
по пищевым (трофическим) цепям. Биогеохимические
циклы фосфора и серы, важнейших биогенных
элементов, значительно менее совершенны,
так как находятся в «недоступном» фонде. Круговорот
серы и фосфора – типичный осадочный биохимический
цикл. Такие циклы легко нарушаются
от различного рода воздействий, и часть
обмениваемого материала выходит из круговорота.
Возвратиться опять в круговорот сера
может лишь в результате геологических
процессов или путём извлечения живым
веществом биофильных компонентов. Сера
является одним из наиболее опасных загрязнителей.
Сера также имеет основной резервный фонд
в отложениях и почве, но в отличие от фосфора
имеет резервный фонд и в атмосфере. В
обменном фонде главная роль принадлежит
микроорганизмам. Одни из них восстановители,
другие – окислители. В круговороте фосфора
отсутствует газообразная фаза. После
неоднократного потребления его организмами
на суше и водной среде он, в конечном счете,
выводится в донные осадки. Возвращение
фосфора с организмами океана не компенсирует
его потребности на суше. Общий круговорот
фосфора можно разделить на две части
– водную и наземную. В водных экосистемах
он усваивается фитопланктоном и передаётся
по трофической цепи вплоть до консументов
третьего порядка – морских птиц. Их экскременты
(гуано) снова попадают в море и вступают
круговорот, либо накапливаются на берегу
и смываются в море. Биосфере, как и составляющим
её другим экосистемам, более низкого
ранга, присуща система свойств, которые
обеспечивают её функционирование, саморегулирование,
устойчивость и другие параметры. Рассмотрим
основные из них: Биосфера
– централизованная система. Биосфера
– открытая система. Биосфера
– саморегулирующая система.
Биосфера – система, характеризующаяся
большим разнообразием. Закон целостности биосферы можно
сформулировать так: биогенный ток атомов
между компонентами биосферы связывает
их в единую материальную систему, в которой
изменение даже одного звена влечёт за
собой сопряжённое изменение всех остальных.
Литература: 1. Коробкин В.И. и др. Экология. – М., 2003. с.164-176. 2. Николайкин Н.И. и др. Экология. – М., 2004. с.276-309. 3. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М., 1998. с. 105-114.
Природные
ресурсы это тела и силы
природы, которые используются
человеком для поддержания
Литература: 1. Коробкин В.И. и др. Экология. – М., 2003. с.417-437.2. Николайкин Н.И. и др. Экология. – М., 2004. с.310-314. 3. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная -М., 1999. с. 159-166. 4. Алишева К.А. Экология. – Алматы., 2006. с. 64-67.
Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы: упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов; концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения; рост числа ядовитых отходов от химических производств; введение в экосистему новых видов; появление генетических изменений в организмах растений и животных. Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. В настоящее время можно выделить ряд современных глобальных экологических проблем: глобальное потепление и изменение климата; проблема озонового слоя; проблема водных ресурсов; кислотные осадки; опустынивание; сокращение биологического разнообразия. Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия. Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д. В настоящее время человечество столкнулось с проблемой резкого ухудшения состояния ОС и истощения природных ресурсов во все возрастающих масштабах. Экологические проблемы не миновали и Казахстан. Экосистемы Казахстана хрупки и легко уязвимы, так как большая часть его территории относится к аридной зоне. В основе многих экологических бедствий РК лежат продолжительное использование экстенсивных технологий природопользования, отсутствие действенного государственного контроля и серьезные просчеты использования и охраны природных ресурсов. Все привело к тому, что в ряде регионов республики ощущается дефицит питьевой воды; отмечается повышение уровня загрязнений воды, почвы, атмосферного воздуха, и их негативное влияние, приводящее к исчезновению многих видов растений и животных. Создается неблагополучная экологическая ситуация в ряде регионов (бассейны Аральского и Каспийского морей, Центрального и Восточного Казахстана).
В нашей республике 5 очагов экологического бедствия: Арал, Каспий, Балхаш, СИЯП и космодром Байконур. Из 14 областей Казахстана шесть были определены как наиболее неблагоприятные в плане состояния ОС. В Республике выделены 3 зоны, представляющие приоритетные экологические проблемы.
А. (Прикаспийская) - области: Атырауская, Мангистауская. Главным экологическим приоритетом является нефтяное загрязнение (воды, воздуха, опустынивания, утрата биоразнообразия).
В. (Восточная) – области: Восточно-Казахстанская,
Павлодарская, Карагандинская, Акмолинская.
Главным экологическим
С. (Южная) – области: Алматинская,
Южно-Казахстанская, Жамбылская, Кызылординская).
Главным экологическим
Литература: 1. Коробкин В.И. и др. Экология. – М., 2003. с.276-285. 2. Габов Ю.А. и др. Экологическая безопасность Казахстана ( мифы и реальность).-Астана. 2006. с. 213-310. 3. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная -М., 1999. с. 365-385. 4. Алишева К.А. Экология. – Алматы., 2006. с. 105-171. 5. Панин М.С. Экология Казахстана - Семипалатинск, 2005. с. 222-314.
После принятия программы
развития государств планеты, так называемой
«Повестки-21», охватывающей самые широкие
области экономического планирования,
системы образования, демографии и экологии
прошло 12 лет и, как отмечалось в Декларации
и Программе действий форума тысячелетия, гражданское
общество разочаровано тем, что обязательства
принятые национальными и международными
организациями по существу не выполняются
или выполняются слишком медленно. В процессе
глобализации первоочередное внимание
уделяется экономическому развитию в
ущерб социальному развитию и охране окружающей
среды, в производстве и потреблении преобладают технологии, наносящие ущерб экосистемам
и здоровью населения, и подрывают природно-ресурсный
потенциал. В результате такого «неустойчивого
развития» многие оказались за чертой
бедности, в том числе носители традиционных
знаний, хранители биологического разнообразия,
фермеры, женщины и пожилые люди. Особенно
остро стоят эти проблемы в странах СНГ,
где на протяжении последних десяти
лет произошли беспрецедентные изменения
на пути перехода от центрального планирования
к рыночной экономике и демократическому обществу. Республика Казахстан,
являясь полноправным участником мирового
сообщества, приняла на себя обязательства
по выполнению задач, поставленных в «Повестке
дня на 21 век» (г. Рио-де-Жанейро, 1992 г.) и
деклараций Саммита Тысячелетия (г. Нью-Йорк,
2000 г.) и Всемирного Саммита по Устойчивому
Развитию (г. Йоханнесбург, 2002 г.). Правительством
страны, начиная с 1996 г., принят ряд мер
в направлении достижения устойчивого развития (УР).
На глобальном уровне - республика является
активным участником процессов «Окружающая
среда для Европы» и «Окружающая среда
и устойчивое развитие для Азии», на региональном
уровне - участвует в подготовке Регионального
Центрально-Азиатского плана действий по охране
окружающей среды и активно поддерживает
начатый процесс подготовки Центрально-Азиатской
стратегии устойчивого развития (Субрегиональной
Повестки-21), на национальном уровне - принята
Стратегия развития Казахстана до 2030 г., Стратегия индустриально-инновационного
развития до 2015 г., Концепция Экологической
Безопасности Республики Казахстан до
2015 г., создан Совет по устойчивому
развитию Республики Казахстан. С учетом интересов и особенностей страны
определены следующие приоритеты УР РК : снижение уровня
бедности и решение демографических проблем;
сохранение и восстановление национальных
экосистем; изменение структур производства
и потребления; внедрение принципов УР
на региональном уровне; совершенствование
межсекторального сотрудничества и
совершенствование межведомственной
координации и управления процессом УР; использование потенциала международной
торговли для УР; укрепление глобального партнерства
и сотрудничества. Казахстан является
активным участником регионального сотрудничества
в области охраны окружающей среды и развития
- в рамках Международного Фонда Спасения Арала
(МФСА) и его рабочих органов. Межгосударственной
Комиссии Водохозяйственной Координации
(МКВК) и Межгосударственной Комиссии
по устойчивому развитию (МКУР). Казахстан участвует в разработке Центральноазиатского
Регионального Плана Действий по Охране
Окружающей Среды. Для усиления вклада
гражданского общества и НПО в совместное
решение региональных экологических проблем
и проблем устойчивого развития по инициативе
стран Центральноазиатского региона в
2000 г. в г. Алматы был создан Региональный
Экологический Центр Центральной Азии
(РЭЦ ЦА). Казахстан принимает активное участие
в деятельности Межгосударственного экологического
Совета Содружества Независимых государств
(СНГ), в рамках которого разрабатываются
общие системы мониторинга окружающей
среды, экологической экспертизы,
экологического образования, а также ведется
разработка Конвенции экологической безопасности
СНГ. Казахстан активно участвовал в разработке
Рамочной конвенции по защите морской
окружающей среды Каспийского моря, которая
была успешно принята осенью 2003 года. Кроме
того, республика участвует в разработке
Экологической стратегии стран Восточной
Европы, Кавказа и Центральной Азии (ВЕКЦА). На национальном
уровне в республике внедрена система
мониторинга выполнения Повестки дня
на 21 век и ежегодного обновления межсекторальной
информации по развитию и окружающей среде
на сервере ООН (www.un.org/csd/ninfo/ ). Информация
на сервер ООН представляется с 1998 года. В Казахстан активно участвует в
международном сотрудничестве в области
окружающей среды и развития, в разработке
и реализации двухсторонних и многосторонних соглашений.
Страной приняты обязательства по сохранению
биологического разнообразия, борьбе
с опустыниванием, предотвращению
изменения климата, защите озонового слоя,
Конвенциям Европейской экономической
комиссии (ЕЭК) ООН, Международной Организации Труда, Европейской
Хартии, по правам ребенка, о статусе беженцев,
женскому движению, проблемам устойчивого развития. Основные положения конвенций, подписанных
РК. Конвенция Всемирной метеорологической
организации (Вашингтон, США, 1947).Документ,
подтверждающий ратификацию – Постановление
Верховного Совета РК «О присоединении
к конвенции ВМО» от 18.12.1992. Постановление
Кабинета министров от 13.04.1993 «О присоединении
к конвенции ВМО». Международная конвенция о гражданской
ответственности за ущерб от загрязнения
нефтью (Брюссель, Бельгия, 1969г.). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Кабинета Министров РК
от 04.03.1994. Конвенция по охране Всемирного культурного
и природного наследия (Париж,
Франция, 1972). Документ, подтверждающий ратификацию
– Присоединение и ратификация 29.07.1994. Конвенция о международной торговле
видами дикой флоры и фауны, находящимися
под угрозой исчезновения: СИТЕС
(Вашингтон, США, 1973). Участники - 119 государств. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон Президента РК от 06.04.1999. Конвенция по безопасности живых организмов
в море
(Хельсинки, Финляндия, 1974). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Кабинета Министров РК
от 04.03.1994. Конвенция о запрещении военного
или любого иного враждебного использования
средств воздействия на природную среду
(Женева, Швейцария, 1977). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Правительства от 20.02.1995. Конвенция о трансграничном загрязнении
воздуха на большие расстояния
(Женева, Швейцария, 1979). Участники - 33 государства
и ЕЭС. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК о присоединении № 89-II от 23.10.2000. Венская конвенция об охране озонового
слоя (Вена, Австрия, 1985). Участники
- 120 государств и ЕЭС. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК от 30.10.1997. Монреальский протокол по веществам,
разрушающим озоновый слой (Монреаль,
Канада, 1987). Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК от 30.10.1997. Базельская конвенция о контроле за трансграничной
перевозкой опасных отходов и их удалением
(Базель, Швейцария, 1989). Участники -71 государство
и ЕЭС. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК «О присоединении Республики
Казахстан к Базельской конвенции о контроле
за трансграничной перевозкой опасных
отходов и их удалением» 15.02.2003. Лондонская поправка к Монреальскому
протоколу по веществам, разрушающим озоновый
слой (Лондон, Англия, 1990). Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК от 07.05.2001. № 191-II. Конвенция об оценке воздействия на окружающую
среду в трансграничном контексте
(Эспо, Финляндия, 1991). Участники -27 государств
и ЕЭС. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК о присоединении № 86-II от 21.10.2000. Конвенция о трансграничном воздействии
промышленных аварий (Хельсинки, Финляндия,
1992). Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК о присоединении № 91-II от 23.10.2000. Рамочная конвенции ООН по изменению
климата (Нью-Йорк, США, 1992). Участники
- 59 государств. Документ, подтверждающий ратификацию
– Указ Президента Республики Казахстан
«О ратификации рамочной конвенции ООН
об изменении климата» от 04.05.1995. Конвенция по охране и использованию
трансграничных водотоков и международных
озер (Хельсинки, Финляндия, 1992. Документ, подтверждающий ратификацию
– Закон РК о присоединении № 94-II от 23.10.2000. Конвенция по биоразнообразию
(Рио-де-Жанейро, Бразилия, 1993). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Кабинета Министров РК
№ 918 от 19.08.1994. Договор к Энергетической Хартии и Протокол
к Энергетической Хартии по вопросам энергетической
эффективности и соответствующим экологическим
аспектам (Лиссабон, Нидерланды,
1994). Участники-51 страна. Документ, подтверждающий ратификацию
– Указ Президента РК от 06.04.1999. Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием
(Париж, Франция, 1994). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Сената 28.06.1997. Закон РК,
07.07.1997. № 149-13 РК. Киотский протокол к Рамочной конвенции
ООН об изменении климата (Киото,
Япония, 1997). Документ, подтверждающий ратификацию
– Указ Президента РК от 12.03.1999. Стокгольмская конвенция о стойких органических
загрязнителях (Стокгольм, Швеция, 2001). Документ, подтверждающий ратификацию
– Постановление Правительства РК от
18.05.2001.