Контрольная работа по "Экологии"

Владимир Николаевич Сукачев  один из создателей учения о биогеоценозах (экосистемах)

В общей экологии с этого  времени четко выделились два  направления – аутэкология и  синэкология. В фитоценологии всеобщее признание получила парадигма дискретности растительного покрова, что объясняется  стремлением к классификационным работам.

Почти одновременно с А.Тенсли, В.Н. Сукачев в 1942 г., следуя Г.Ф. Морозову, разработал систему понятий о  лесном биогеоценозе, как о природной  системе, однородной по всем параметрам (растительному покрову, миру животных и микроорганизмов, по поверхностной  горной породе, гидрологическим, почвенным, микроклиматическим условиям, по типу взаимодействий, обмена веществом и  энергией между его компонентами и между ними и другими явлениями природы).

Биогеоценоз В.Н. Сукачева –  практически полный аналог экосистемы А. Тенсли. Главное в его понятии  – общая идея о единстве живой  и неживой природы, общности круговорота  веществ и превращениях энергии, которые можно выразить через  объективные количественные характеристики. В том же 1942 г. американским ученым Р. Линдеманном были изложены основные методы расчета энергетического  баланса экологических систем. С  этого времени экосистемные исследования являются одними из основных направлений  в экологии, а количественные определения  функций экосистем и их компонентов (запасы и фракционная структура  растительной массы, пулы углерода и  др. химических элементов, параметры  трофических цепей, и др.) являются одним из основных методов, дающими  возможность прогнозировать и моделировать биологические процессы. Последнее, в свою очередь, вылилось в теоретическую, или количественную, экологию, которая  становится все более востребованной (изучение динамики экосистем, их продуктивности, моделирование экологических процессов  исключительно важны для экологических  прогнозов, разработки природоохранных  мер, профилактики эпидемических ситуаций и пр.). Работа по международным экологическим  программам МАБ и ЧиБ (Человек и биосфера).

Восьмой этап. В современной  биосфере одним из наиболее значимых факторов, определяющих ее состояние, стала деятельность человека. Возникающие  в связи с этим проблемы выходят  за рамки экологии как биологической  науки, приобретают направленный социальный и политический характер (движения "зеленых", борьба за охрану природы, постановка экологических вопросов в повестки дня политических организаций, и пр.). Решение их должно включать все естественные науки вкупе  с хозяйственно-экономическими, социальными, политическими аспектами, что входит в задачи социальной экологии, в  которой особое положение занимает экология человека (медико-биологический и социальный подходы).

Крупный российский ученый-теоретик, наш современник Н.Ф. Реймерс (1931-1993) общую экологию представил, как вершину  естествознания – мегаэкологию, вокруг которой концентрируются другие научные дисциплины, связанные с  актуальными проблемами цивилизации  и угрозой экологического кризиса. Другой российский ученый – Н.Н. Моисеев (1917-2000), специалист в области системного анализа, моделирования и прогнозирования, математик с мировым именем считает, что дальнейшее развитие цивилизации  должно происходить через коэвалюцию (совместную эволюцию) человеческого  общества и биосферы – к ноосфере.

Особую и важнейшую  роль в становлении и развитии экологии сыграл Владимир Иванович Вернадский – создатель учения о биосфере, намного опередивший свое время. Открытие биосферы В.И. Вернадским в  начале ХХ столетия принадлежит к  величайшим научным открытиям человечества, соизмеримым с теорией видообразования, законом сохранения энергии, общей  теорией относительности, открытием  наследственного кода у живых  организмов и теорией расширяющейся  Вселенной. В.И. Вернадский доказал, что  жизнь на земле - явление планетарное  и космическое, что биосфера - это  хорошо отрегулированная за много сотен  миллионов лет эволюции общепланетарная  вещественно-энергетическая (биогеохимическая) система, обеспечивающая биологический  круговорот химических элементов и  эволюцию всех живых организмов, включая  и человека. Не только составом атмосферы  и гидросферы обязаны мы работе биосферы, но и сама земная кора – это продукт биосферы.( http://www.botsad.ru/p_papers21.htm)

Экология как наука  основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана  с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с  этим появились в последние годы понятия «географическая экология», «химическая экология», «математическая  экология», «космическая экология», и «экология человека».

Задачи экологии как учебной  дисциплины гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий  специалист неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие  в ней живые организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и  владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.

Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности промышленного  производства или проектно-конструкторского предприятия могут быть следующие:

Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.

Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий  действующих и проектируемых  предприятий на окружающую среду.

Своевременное выявление  и корректировка технологических  процессов, наносящих ущерб окружающей среде.

Создание систем переработки  отходов промышленности.

2. Ресурсный цикл как антропогенный круговорот веществ. Его отличия от биотического круговорота.

Человек интенсивно трансформирует процессы круговорота всех химических элементов не только на локальном, но и биосферном уровне. Человечество - это часть биосферы (с его  производством).

Принципиальных различий в утилизации природных ресурсов между человеком и другими  организмами нет с точки зрения экологии: различия заключаются лишь в масштабах. Тот факт, что человек  научился утилизировать природные  ресурсы, создавая для этого специальные  средства, сути дела не меняет. Сколь  бы ни были масштабными процессы антропогенной  трансформации вещества, они осуществляются в рамках глобальных биогеохимических циклов. Человек не в силах радикально изменить эти циклы. Самое большее, что он может, - это изменить баланс вещества на определенных этапах глобальных циклов или на определенных территориях.

Человек находит и добывает природные ресурсы, перевозит их к местам переработки, производит из них энергию, какую-либо продукцию  и предметы, которые в итоге  поступают в пользование в  виде средств производства или изделий, сооружений и т.д., т.е. человек вовлекает  природные ресурсы (вещества) в ресурсный  цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и перемещений  определенного вещества или групп  веществ на всех этапах использования  его человеком (выявление, извлечение из природной среды, переработку, использование, возвращение в природу). Но если природные  циклы веществ замкнутые, то ресурсный  цикл как круговорот практически  не замкнут, т.е. использованные вещества не возвращаются в места их изъятия.

На каждом этапе ресурсного цикла неизбежны потери. При добыче часть сырья остается в местах залегания, а в отвалы идет так  называемая «пустая порода», на извлечение которой тратится энергия. Значительная доля добытого ископаемого теряется при транспортировке к заводам  и фабрикам при перегрузке, переработке. Если ресурс используется как топливо, то при его сгорании образуются шлаки, идущие в отвалы, оксиды, летящие  в атмосферу, и т.д.

Если же нефть, уголь перерабатываются промышленностью, то неизбежно образование  побочных твердых, жидких, газообразных продуктов, как технологических  отходов, формирующих так называемые хвостовые выбросы, которые наносят вред экосистемам, нарушают качество среды, отрицательно влияют на здоровье людей.

Таким образом, получается парадоксальная ситуация: загрязнение среды дают природные ресурсы! На их добычу, перевозку  затрачиваются огромные средства, энергия, время, но они же в конечном счете  ухудшают качество окружающей среды. В  связи с данной ситуацией возник афоризм: загрязнение среды - это  природные ресурсы, оказавшиеся  не на своем месте.

Но при добыче полезных ископаемых и переработке сырья  образуется большое количество отходов. Академик Прянишников пишет, что  количество отходов растет, как и  добыча сырья, по экспоненциальному  закону и человечество все больше и больше работает на отходы. Так, на каждую тонну производимого калийного  удобрения образуется от трех до четырех  тонн галитовых отходов, в основном содержащих хлорид натрия. Крупнотоннажным  отходом производства фосфорных  удобрений является фосфогипс, которого при переработке апатитового  концентрата получается 4,25 тонн, а  при переработке фосфоритов Каратау - 5,6 тонны на каждую тонну экстракционной фосфорной кислоты. Большое количество отходов образуется и при обогащении фосфатного сырья.

При обогащении медных руд  в отходы идет флотационный серный колчедан. Он используется для производства серной кислоты. Однако при обжиге серного  колчедана образуется колчеданный  огарок (» 0,73-0,75 т на 1 т пирита). Ежегодно его скапливается более 5 млн. тонн. Огарок используется далеко не полностью, хотя содержит в основном железо, а  также цветные и драгоценные  металлы. Просачиваясь через отвалы, поверхностные воды в результате выщелачивания сульфидов увеличивают  свою кислотность и обогащаются  железом, медью, никелем, кальцием, сульфатами и другими веществами. Эти воды загрязняют реки, водоемы и подземные  воды.

Высокая концентрация тяжелых  металлов может оказаться токсичной  для растений, подавляя их рост.

Тепловые элекростанции  дают десятки миллионов тонн пылевидной золы и кусковых шлаков в год. Отвалы крупной тепловой электростанции занимают сотни гектаров ценных земель, но эти  отходы представляют сырье для производства строительных материалов. Зола может  быть сырьем для извлечения ряда металлов: железа, алюминия. Золу можно использовать в производстве наполнителей бетона, силикатного кирпича, шлакометаллов  и др.

Мы убедились ранее, какие  сложные закономерности сопровождают антропогенный круговорот вещества при использовании ресурсов геобиоцинозов (т.е. экологических систем).

Так, если вырубается древостой, то вся экосистема может прекратить свое существование просто потому, что изымается и отчуждается  основная масса запасенной энергии  и вещества, которая должна была передаваться на следующие трофические  уровни. На месте уничтоженной экосистемы может возникнуть новая, но значительно  менее продуктивная. Таким образом, рассеивание вещества и энергии  резко опережает ее восстановление, и естественный круговорот прекращается. Чтобы не допустить этого, человек  вынужден брать на себя восстановление экосистемы: высевание семян, внесение органо-минеральных удобрений, обеспечение  растений водой и т.п. (www.xumuk.ru)

3. Источники загрязнения внутренних водоемов. Загрязнение Мирового океана.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. (www.o8ode.ru/article/planetwa/rekuche/purewater/icto4niki_zagraznenia)

Источниками загрязнения  признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в  водные объекты вредных веществ, ухудшающее качество поверхностных  вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Загрязнение водных объектов возникает при сбросе вредных  веществ в поверхностные водные объекты, который причиняет вред или создает угрозу причинения вреда  здоровью населения, нормальному осуществлению  хозяйственной и иной деятельности, состоянию окружающей природной  среды, а также биологическому разнообразию. Меры предупреждения вредного воздействия  на водные объекты определяются водным законодательством Российской Федерации.

На территории России практически  все водоёмы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве  из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой  качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязнённости. Увеличивается количество случаев высокого уровня загрязнения воды (более 10 ПДК) и случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (более 100 ПДК).

 Особенно тяжёлое положение  с загрязнением поверхностных  водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской, Томской,  Тюменской, Ярославской областях, Приморском крае. Возрастает загрязнение  подземных вод, используемых для  водоснабжения, в том числе  нефтепродуктами, тяжёлыми металлами,  пестицидами и другими вредными  веществами, которые поступают в  водоносные горизонты со сточными водами.

Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

 Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.