Современное понятие об экологии, ее основные задачи и практическая значимость в социально-экономическом развитии общества

Определение лимитирующего  фактора. 

Лимитирующие (ограничивающие) факторы – это  

1)любые  факторы, тормозящие рост популяции  в экосистеме; 2)факторы среды,  значение которых сильно отклоняется  от оптимума.  

При наличии оптимальных сочетаний  множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению  и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной  температуре воздуха, несмотря на оптимальное  содержание элементов питания в  почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы  являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с  другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия  или фосфора.  

Лимитирующие  факторы для наземных экосистем:   

- температура;  

- вода;  

- свет;  

- питательные  вещества в почве.  

Лимитирующие  факторы для водных экосистем:  

- температура;  

- солнечный  свет;  

- содержание  растворенного кислорода;  

- соленость.  

Обычно  эти факторы взаимодействуют  таким образом, что один процесс  ограничен одновременно несколькими  факторами, и изменение любого из них приводит к новому равновесию. Например, увеличение доступности пищи, и уменьшение давления хищников могут привести к возрастанию численности популяции.  

Примерами ограничивающих факторов являются: выходы неразмываемых пород, базис эрозии, борта долины и др.  

Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова; бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняя температура  и т. д.  

Представление о лимитирующих факторах основывается на двух законах экологии: законе минимума и законе толерантности.

Закон минимума  

В середине 19 века немецкий ученый химик-органик  Либих, изучая влияние различных  микроэлементов на рост растений, первый установилследующее: рост растений ограничивается элементом, концентрация и значение которого лежит в минимуме, т. е присутствует в минимальном количестве. Образно закон минимума помогает представить так называемая «бочка Либиха». Это бочка, деревянные рейки у которой разной высоты, как показано на рисунке . Понятно, что какой бы высоты ни были остальные рейки, налить воды в бочку можно ровно столько, какова высота самой короткой рейки. Так и лимитирующий фактор ограничивает жизнедеятельность организмов, несмотря на уровень (дозу) остальных факторов. Например, если дрожжи поместить в холодную воду, низкая температура станет лимитирующим фактором их размножения. Это знает каждая хозяйка, а потому оставляет дрожжи «набухать» (а на самом деле размножаться) в теплой воде с достаточным количеством сахара.   

Ограничивать, или лимитировать развитие организмов могут и тепло, и свет, и вода, и кислород, и другие факторы, если их качение соответствует экологическому минимуму. Например, тропическая рыба морской ангел погибает, если температура воды опустится ниже 16 °С. А развитие водорослей в глубоководных экосистемах лимитируется глубиной проникновения солнечного света: в придонных слоях водорослей нет.   

Позднее (в 1909г.) закон минимума был истолкован Ф. Блекманом боле широко, как действие любого экологического фактора, находящегося в минимуме: факторы среды, имеющие в конкретных условиях наихудшее значение, особенно ограничивают возможность существования вида в данных условиях вопреки и, не смотря на оптимальное сочетание других отельных условий.  

В современной  формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.   

Для успешного  применения закона лимитирующих факторов на практике необходимо соблюдать два принципа:  

- Первый - ограничительный, то есть  закон строго применим лишь  в условиях стационарного состояния,  когда приток и отток энергии  и веществ сбалансированы. Например, в некотором водоеме рост водорослей ограничивается в естественных условиях недостатком фосфатов. Соединения азота при этом содержатся в воде в избытке. Если в этот водоем начнут сбрасывать сточные воды с высоким содержанием минерального фосфора, то водоем может «зацвести». Этот процесс будет прогрессировать до тех пор, пока один из элементов не израсходуется до ограничительного минимума. Теперь это может быть азот, если фосфор продолжает поступать. В переходный же момент (когда азота еще достаточно, а фосфора уже достаточно) эффекта минимума не наблюдается, т. е. ни один из этих элементов не влияет на рост водорослей.  

- Второй - учитывает взаимодействие  факторов и приспособляемость  организмов. Иногда организм способен  заменить дефицитный элемент  другим, химически близким. Так,  в местах, где много стронция, в раковинах моллюсков он может  заменять кальций при недостатке  последнего. Или, например, потребность  в цинке у некоторых растений  снижается, если они растут  в тени. Следовательно, низкая  концентрация цинка меньше будет  лимитировать рост растений в  тени, чем на ярком свету. В  этих случаях лимитирующее действие  даже недостаточного количества  того или иного элемента может  не проявляться.

 

 

Экологический кризис и основные его показатели.

Экологическим кризисом называют ту стадию взаимодействия общества и  природы, при которой до предела  обостряются противоречия между  хозяйственной деятельностью человека и экологией, экономическими интересами общества в освоении природных богатств и экологическими требованиями по охране окружающей среды. Понятие «экологический кризис» впервые появилось в  научной литературе в середине 70-х  годов применительно к социально-экономической  системе развитых капиталистических  стран. В то время в нашей стране считалось, что в эпоху развитого  социализма не могут возникнуть диспропорции между развитием производительных сил и сохранением окружающей среды. Давалась исключительно социально-классовая  оценка этого явления. 
С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Исходя из взгляда на биосферу как глобальную экосистему, все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям: состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком им дано название экологического кризиса.  
Экологический кризис – нарушение равновесия в экосистеме, неравновесное, нестационарное преобразование окружающей среды, следствием которого является потеря устойчивости (потеря равновесия) в результате изменения собственных параметров и/или быстрого изменения внешних переменных. Таким образом, экологический кризис является стационарным, относительно постепенным, обратимым или необратимым ухудшением состояния окружающей среды.  
Экологический кризис переводит окружающую среду в область равновесия с меньшими, в сравнении с исходным уровнем сложности, энергетическим и экологическим потенциалом. Экологический кризис проявляется в виде упрощения структуры экосистемы, снижении ее энергетического или экологического потенциала. Экологический кризис возникает нередко на основе прямого или косвенного антропогенного воздействия, а также неблагоприятного и опасного природного явления, например, вследствие изменения климата.  
В наибольшей степени экосистемы разрушены в развитых странах – в Европе, Северной Америке и Японии. Здесь естественные экосистемы сохранились на небольших площадях, они представляют собой в основном небольшие пятна, окруженные со всех сторон нарушенными хозяйственной деятельностью человека территориями и поэтому подвержены сильному антропогенному давлению.  
Промышленная революция сохранила и усугубила процесс разрушения естественных экосистем в Европе, добавив в этот процесс мощный поток химических веществ. Это привело к деградации и изменению всего региона – воздушной, водной, почвенной среды – и оказало сильное давление на естественные и искусственные ценозы, а также на самого человека. В средние века и в период промышленной революции в ХVIII и ХIХ веках численность населения Земли увеличивалась в первую очередь за счет роста населения Европы, часть которого эмигрировала на другие континенты. 
Развивающиеся страны с высокой плотностью населения и высоким уровнем рождаемости также внесли существенный вклад в разрушение экосистемы и дестабилизацию окружающей среды. 
На суше Земли сформировалось три центра дестабилизации окружающей среды. В каждом из них сформировалось единое пространство с практически полностью разрушенными экосистемами площадью в несколько миллионов квадратных километров. Все они находятся в Северном полушарии. 
Североамериканский центр включает в основном США, частично Канаду и Мексику. Основными биогеографическими провинциями, разрушенными здесь человеком, являются: восточные леса и прерии, а также горные экосистемы. Общая площадь территории, на которой сохранилось меньше 10 % площади, занятой естественными экосистемами, превышает 6 млн. кв. км. 
Азиатский центр включает страны субконтинента Индостан, Цейлон, Малайзию, Бирму, Индонезию (без о. Суматры), Китай с Тайванем (за исключением Тибета и пустынь Такла-Макан и Гоби), Японию, Корейский полуостров, Филиппины. Общая площадь этого центра превышает 7 млн. кв. км. Здесь сохранилось значительно меньше 5 % естественных экосистем. 
Вместе с тем, в Северном полушарии сохранились и достаточно крупные единые территории с естественными экосистемами, которые можно назвать центрами стабилизации окружающей среды на суше. 
Крупнейшим центром стабилизации является Северный Евроазиатский. Он включает биогеографические провинции Скандинавии, Севера Европейской части России, значительную часть Западной Сибири, почти всю Восточную Сибирь и Дальний Восток за исключением южных районов. Площадь этого центра составляет примерно 13 млн. кв. км и включает около 9,5 млн. кв. км восточной евразийской и восточносибирской тайги, а остальную часть занимают лесотундра, высокоарктическая тундра и арктические пустыни. 
В Южном полушарии также сохранилось два центра стабилизации. Южноамериканский центр включает Амазонию и прилегающие к ней территории, а также горные биогеографические провинции. Общая площадь центра приближается к 10 млн. кв. км, где значительную долю составляют тропические леса. Второй центр – Австралийский, включает территорию Австралии за исключением интенсивно освоенных Восточной и Южной частей. Площадь центра превышает 4 млн. кв. км, но почти половину его занимает Центральная пустыня. 
Вне суши самым мощным центром стабилизации окружающей среды служит Мировой океан с его пока сохранившимися естественными экосистемами. 
Все перечисленные глобальные изменения на суше нашей планеты зафиксированы как наземными, так и спутниковыми наблюдениями. Построены карты этих изменений и отрицать их антропогенный характер, как это делается в отношении климатических изменений, невозможно. Эти изменения нельзя не признать драматическими, к тому же с ними связан и ими обусловлен целый комплекс других изменений, начиная от генетических и до глобальных биогеохимических. 
Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:  
- постепенное изменение климата планеты вследствие изменения баланса газов в атмосфере;  
- общее и местное (над полюсами, отдельными участками суши) разрушение биосферного озонового экрана;  
- загрязнение Мирового океана тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями, нефтепродуктами, радиоактивными веществами, насыщение вод углекислым газом;  
- разрыв естественных экологических связей между океаном и водами суши в результате строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;  
- загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ в результате химических и фотохимических реакций;  
- загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксиды, тяжелые металлы, фенолы;  
- опустынивание планеты;  
- деградация почвенного слоя, уменьшение площади плодородных земель, пригодных для сельского хозяйства;  
- радиоактивное загрязнение отдельных территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;  
- накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически не разлагающихся пластмасс;  
- сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;  
- загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало изученной жизни в литосфере;  
- массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение видов живого вещества;  
- ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего урбанизированных территориях;  
- общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;  
- изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей, массовое размножение отдельных видов организмов;  
- нарушение иерархии экосистем, увеличение системного однообразия на планете.

 

Экологическое нормирование, понятие экологического норматива.

В природоохранной практике России, как и во всем мире, экологическое  нормирование используется в качестве одной из основных мер или инструментов охраны окружающей среды.

Разработка и принятие экологических нормативов представляет собой одно из направлений природоохранной  деятельности уполномоченных государственных  органов.

Применительно к использованию  отдельных природных ресурсов и  их охране нормирование регулируется соответствующим природоресурсным законодательством - земельным, водным, лесным, об охране атмосферного воздуха, о животном мире и др.  
В систему экологических нормативов входят:

• нормативы качества окружающей среды;
• нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды;
• нормативы использования природных ресурсов;
• экологические стандарты;
• нормативы санитарных и защитных зон.

Нормативы качества окружающей среды 
Нормативы качества окружающей среды устанавливаются в форме нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих окружающую среду, и нормативов предельно допустимых уровней (ПДУ) вредных физических воздействий на нее.  
Такие нормативы служат также для оценки состояния атмосферного воздуха, вод, почв по химическим, физическим и биологическим характеристикам. Установленные в соответствии с требованиями законодательства нормативы качества окружающей среды служат одним из юридических критериев для определения ее благоприятного состояния.

Нормативы предельно  допустимого вредного воздействия  на состояние окружающей среды 
Данная группа нормативов включает: нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ; нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий; нормативы предельно допустимого уровня радиационного воздействия; предельно допустимые нормы применения агрохимикатов в сельском хозяйстве. К ней можно отнести также лимиты размещения отходов.

Нормативы использования  природных ресурсов 
Нормативы использования (изъятия) природных ресурсов устанавливаются, чтобы обеспечить предупреждение истощения природных ресурсов, с учетом их самовосстановления, предотвращения нарушений равновесия в окружающей природной среде. В отношении невозобновимых природных ресурсов (минеральных, к примеру) такие нормативы должны определять социально и экономически обоснованный режим их использования (добычи).

Экологические стандарты 
Понятие «экологические стандарты» прежде всего, включает в себя собственно стандарты как формы нормативных документов, в которых определяются отдельные экологические требования. В качестве примеров экологических стандартов можно назвать следующие: ГОСТ 17.2.4.02-81. Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ; ГОСТ 17.1.3.12-86. Охрана природы. Гидросфера. Общие правила охраны вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа на суше; ГОСТ 17.4.2.03-86. Охрана природы. Почвы. Паспорт почвы; ГОСТ 20286-76. Радиоактивное загрязнение и дезактивация. Термины и определения; и др. Требования, установленные государственными стандартами для обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни и здоровья, являются обязательными для соблюдения государственными органами управления, субъектами хозяйственной деятельности.

Нормативы санитарных и защитных зон 
В природоохранной практике России имеется ряд видов зон, создание которых связано с целями охраны окружающей среды от вредных воздействий. В их числе - санитарно-защитные зоны, создаваемые между предприятиями и жилыми домами; водоохранные зоны (полосы) рек, озер и водохранилищ; округа санитарной (горно-санитарной) охраны курортов и лечебно-оздоровительных местностей; зоны санитарной охраны источников водоснабжения; запретные полосы лесов по берегам водных объектов и др. Помимо специального режима таких зон в законодательстве предусматриваются нормативы, определяющие их размеры. Правовой режим таких зон закрепляется в законах, правительственных постановлениях, ведомственных нормативных актах.