Тема: Проблема Каспийского моря и Прикаспийского региона

Далее ⇒

Лекционный комплекс по дисциплине

«Экология и устойчивое развитие»

для студентов _3,4__ курса

по специальности – 050718-Электроэнергетика, 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение, 5В030400 – Таможенное дело, 5В073200- Стандартизация, метрология, сертификация, 5В050900 – Финансы, 5В050700 – Менежмент

форма обучения ____очная____

на __5,7_ семестр 2011-2012 учебного года

Уральск – 2011 г.

Составитель: Орлова Ольга Андреевна доцент, Воронкова Елена Валерьевна старший преподаватель

Кафедра экологии и биотехнологии

«109 кабинет»

Количество кредитов – 2

Лекции – 15 часов

Форма контроля – экзамен

Лекция № 1

Тема: Понятие экологии, становление и развитие экологии как науки. Цель и задачи, методы экологии. Место и роль экологии в решении современных экономических и политических проблем.

1. Понятие экологии, становление и развитие экологии как науки.

2. Цель и задачи, методы экологии.

3. Место и роль экологии в решении современных экономических и политических проблем.

Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов па Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но во взаимоотношении их со средой обитания подчиняются определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.
Термин экология ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и «Естественная история миротворения» (1868) впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого ойкос, что означает «жилище», «местопребывание», «убежище». Э. Геккель определял экологию как «общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они частично органической, частично неорганической природы; но как те, так и другие... имеют весьма большое значение для форм организмов, так как они принуждают приспосабливаться к себе».

Как и большинство наук, экология имеет длительную предысторию. Ее обособление представляет собой естественный этап роста научных знаний о природе. Выделившись в системе других естественных наук, экология и сейчас продолжает развиваться, обогащая свое содержание и расширяя задачи.

Современная экология является теоретической основой рационального природопользования, ей принадлежит ведущая роль в разработке стратегии взаимоотношений природы и человеческого общества.

Основным практическим результатом развития экосистемной экологии явилось ясное осознание, сколь велика зависимость человеческого общества от состояния природы на нашей планете, необходимости перестраивать экономику в соответствии с экологическими законами.

На современном этапе развития экология обязана изучать не только связи организмов и законы функционирования надорганизменных систем, но и обосновывать рациональные формы взаимоотношений природы и человеческого общества. Таким образом, растет социальная роль экологических знаний. Основные цели развития фундаментальных исследований в области экологии определяются острыми народнохозяйственными проблемами: необходимостью интенсифицировать производство и повышать экономическую эффективность использования природных ресурсов, сохраняя при этом состояние окружающей среды. На первый план выдвигаются вопросы биологической продуктивности и стабильности природных и искусственных сообществ.

Эти проблемы могут быть решены только совместными усилиями экологов всех стран, поэтому широко реализуется международное сотрудничество в области глобальной экологии.

В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук. Она делится на общую экологию, изучающую закономерности связи со средой, присущие всем группам организмов, и на частные направления, по экологической специфике отдельных групп (экология микроорганизмов, растений, млекопитающих, птиц, рыб, насекомых и т. п.). В ней выделяются такие области, как аут- и синэкология, экология популяций, Физиологическая экология выявляет закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов. В последние годы развивается биохимическая экология, внимание которой направлено на молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды. Палеоэкология изучает экологические связи вымерших групп, эволюционная экология — экологические механизмы преобразования популяций, морфологическая экология закономерности строения органов и структур в зависимости от условий обитания. Основной предмет геоботаники - закономерности сложения и распределения фитоценозов. Экологической наукой является гидробиология. Выделяют также экологию наземных экосистем, экологию ландшафтов и т.д. Особую область составляет математическая экология, задачей ее является перевод эмпирически накопленных сведений и закономерностей в математические модели, которые позволяют прогнозировать состояние в поведение популяций и сообществ, В последнее время развивается экология человека, включающая в себя и целый ряд социальных проблем. Национальная стратегия устойчивого развития Казахстана предполагает планомерный, стабильный социально-экономический рост страны с учетом рационального использования природных ресурсов и сохранения благоприятной окружающей среды для настоящего и будущих поколений людей. Переход к устойчивому развитию должен в перспективе решить проблему паритета социально-экономического и экологического развития, повышения качества жизни, достижение равновесия экологических и экономических ценностей возможно только при условии совершенствования хозяйственных механизмов, государственной поддержки, формирования общественного мнении и понимания экологических проблем.

Важная роль в достижении поставленной цели принадлежит системе
непрерывного экологического образования и воспитания всех слоев населения и в большей степени специалистов среднего и высшего звена.

Литература: 1, 2, 3, 4

Лекция № 2

Тема: Организм и среда, уровни организации живой материи. Факторы окружающей среды, их классификация и влияние на биологическое разнообразие

1. Закономерности взаимодействия организмов и среды. Среда обитания и действие факторов среды.

2. Понятие об экологических факторах и их классификация.

3. Совместное действие экологических факторов.

4. Понятие экологической ниши

Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространялась жизнь. В последующем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов.

Приспособления организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов.
Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы делятся на абиотические и биотические, антропогенные.

Абиотические факторы - температура, свет, радиоактивное излучение давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности - то все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в связь с представителями своего вида и других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органический мир - составная часть среды каждого живого существа.
Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций; рассмотрение их относится к области синэкологии.

Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни, В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать. Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете следует выделять в особую силу, не укладывающуюся в рамки этой классификации. В настоящее время практически вся судьба живого покрова Земли и всех видов организмов находится в руках человеческого общества, зависит от антропогенного влияния на природу.

Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни на совместно обитающих организмов разных видов. Например, сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т. п. Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы. Большинство экологических факторов - температура, влажность, ветер, осадки, наличие укрытий, пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. – очень изменчиво в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для свободноживущих хищников ее запасы все время меняются вслед за изменением численности жертв.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т. е. могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.
Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.

Закон оптимума. Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы – зона пессимума. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью.

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври». Эвритермные виды, выносящие значительные колебания температуры, эврибатные - широкий диапазон давления, эвригалинные - разную степень засоления среды.
Неспособность переносить значительные колебания фактора, и узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено» - стенотермные, стенобатные, стеногалинные виды и т. д. В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условий, называют стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к. разной экологической обстановке - эврибионтными.

Литература: 1, 2, 3, 4

Лекция № 3

Тема: Наземно-воздушная среда жизни

1.Световой режим. Экологические адаптации растений и животных к световому режиму наземной среды.

2. Температурный режим. Температурные адаптации растений и животных

3. Влажность. Адаптации организмов к водному режиму наземно-воздушной среды

4. Воздух как экологический фактор для наземных организмов

5. Почва и рельеф. Погодные и климатические особенности
наземно-воздушной среды в жизни живых организмов. Эдафические факторы среды

Солнечная радиация. Всем живым организмам для осуществления процессов жизнедеятельности необходима энергия, поступающая извне. Основным источником ее является солнечная радиация, на которую приходится около 99,9% в общем балансе энергии Земли. Если принять солнечную энергию, достигающую Земли, за 100%, то примерно 19% ее поглощается при прохождении через атмосферу, 34% отражается обратно в космическое пространство 47% достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации.

Среди ультрафиолетовых лучей (УФЛ) до поверхности Земли доходят только длинноволновые (290—380 нм), а коротковолновые, губительные для всего живого, практически полностью поглощаются на высоте около 20-25 км озоновым экраном - тонким слоем атмосферы, содержащим молекулы Оз. Длинноволновые ультрафиолетовые лучи, обладающие большой энергией фотонов, имеют высокую химическую активность. Большие дозы их вредны для организмов, а небольшие необходимы
многим видам. В диапазоне 250-300 нм УФЛ оказывают мощное бактерицидное действие и у животных вызывают образование из
стиролов антирахитичного витамина Д; при длине волны 200-400 им вызывают у человека загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи с длиной волны более 750 нм оказывают тепловое действие. Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла, формирования гранальной структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, активизирует ряд ферментов, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот.

Экологические группы растений по отношению к свету к их адаптивные особенности.

По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы: 1) светолюбивые (световые), или гелиофиты - растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;
2) тенелюбивые (теневые), или сциофиты - растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами; 3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты,— могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету.

Температура отражает среднюю кинетическую скорость атомов и молекул в какой-либо системе, От температуры окружающей среды зависит температура организмов и, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ.
Поэтому границы существования жизни - это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков, в среднем от 0 до +50°С. Однако целый ряд организмов обладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за указанные пределы. Виды, предпочитающие холод, относят к экологической группе - криофилов. Криофилия характерна для представителей разных групп наземных организмов: бактерий, грибов, лишайников, мхов, членистоногих и других существ, обитающих в условиях низких температур. Виды, оптимум жизнедеятельности которых приурочен к области высоких температур, относят к группе термофилов. Термофилией отличаются многие группы микроорганизмов и животных, например нематод, личинок насекомых, клещей и других организмов, встречающихся на поверхности почвы в разлагающихся органических остатках при их саморазогревании и т. д.
В ходе эволюции у живых организмов выработались разнообразные приспособления, позволяющие регулировать обмен веществ при изменениях температуры окружающей среды. Это достигается двумя путями: 1) различными биохимическими и физиологическими перестройками (изменение набора, концентрации и активности ферментов, обезвоживание, понижение точки замерзания растворов тела и т. д.); 2) поддержанием температуры тела на более стабильном уровне, чем температура окружающей среды, что позволяет не слишком нарушать сложившийся ход биохимических реакций. Источником теплообразования в клетках являются два экзотермических процесса: окислительные реакции и расщепление АТФ. Энергия, освобождающаяся при втором процессе, идет, как известно, на осуществление всех рабочих функций клетки, а энергия окисления - на восстановление АТФ. Но и в том и в другом случае часть энергии, согласно второму закону термодинамики, рассеивается в виде тепла. Тепло, вырабатываемое живыми организмами как побочный продукт биохимических реакций, может служить существенным источником повышения температуры их тела. Однако представители большинства видов не обладают достаточно высоким уровнем обмена веществ и не имеют приспособлений, позволяющих удерживать образующееся тепло. Их жизнедеятельность и активность зависят, прежде всего, от тепла, поступающего извне, а температура тела - от хода внешних температур. Такие организмы называются пойкилотермными Пойкилотермия свойственна всем микроорганизмам, растениям, беспозвоночным животным и значительной части хордовых.
Гомойотермные животные способны поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.
Гомойотермия характерна только для представителей двух высших классов позвоночных - птиц и млекопитающих. Частный случай гомойотермии - гетеротермця - свойствен животным, впадающим в неблагоприятный период года в спячку или оцепенение.

Экологические группы растений по отношению к воде.

Гидатофиты - это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду. Среди них - цветковые, которые вторично перешла к водному образу жизни (элодея, рдесты, водяные лютики, валлиснерии и др.). Вынутые из воды эти растения быстро высыхают и погибают. У них редуцированы устьица и нет кутикулы.

Гидрофиты - это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах. Встречаются в районах с самыми разными климатическими условиями. К ним можно отнести тростник обыкновенный, частуху, вахту трехлистную, калужницу болотную и другие виды. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани.

Гигрофиты - наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Среди нихразличают теневые и световые. Теневые гигрофиты - это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (недотрога, бодяк огородный, многие тропические травы и т. п.). Из-за высокой влажности воздуха у них может быть затруднена транспирация, поэтому для улучшения водного обмена на листьях развиваются водяные устьица, выделяющие капельно-жидкую воду.
К световым гигрофитам относятся и растения открытых местообитаний умеренной полосы, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис, подмаренник болотный, росянка и др.).

Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме в достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. К мезофитам можно отнести вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, листопадные деревья саванн, древесные породы влажных вечнозеленых субтропических лесов, травянистые растения, пустынные эфемеры и эфемероиды, многие сорные и большинство культурных растений.

Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, кустарниковых зарослей, песчаных дюн и сухих сильно нагреваемых склонов. Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты. Суккуленты - сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты - кактусы, кактусовидные молочаи; листовые суккуленты - алое, агавы, молодило, очитки; корневые суккуленты - аспарагус, кислица. Склерофиты - это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Листья могут быть также рассеченными, покрытыми волосками или восковым налетом.

Наземно-воздушная среда - самая сложная по экологическим условиям. Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высоком уровне организации растений и животных.
Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Обитатели воздушной среды должны обладать собственной опорной системой, поддерживающей тело; растения - разнообразными механическими тканями, животные - твердым или, значительно реже, гидростатическим скелетом. Кроме того, все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, которая служит им для прикрепления и опоры. Жизнь во взвешенном состоянии в воздухе невозможна.

Малая плотность воздуха обусловливает низкую сопротивляемость передвижению. Поэтому многие наземные животные использовали в ходе эволюции экологические выгоды этого свойства воздушной среды, приобрети способность к полету. К активному полету способны 75% видов всех наземных животных, преимущественно насекомые и птицы, но встречаются летуны и среди млекопитающих и рептилий. Летают наземные животные в основном с помощью мускульных усилий, но некоторые могут и планировать за счет воздушных течений. Благодаря подвижности воздуха, существующим в нижних слоях атмосферы вертикальным и горизонтальным передвижениям воздушных масс возможен пассивный полет ряда организмов. У многих видов, поэтому развита анемохория -расселение с помощью воздушных потоков. Анемохория характерна для спор, семян и плодов растений, цист простейших, мелких насекомых, пауков и т. п. Пассивно переносимые потоками воздуха организмы получили в совокупности название аэропланктона по аналогии с планктонными обитателями водной среды.

Газовый состав воздуха. Кроме физических свойств воздушной среды, для существования наземных организмов чрезвычайно важны ее химические особенности. Газовый состав воздуха в приземном слое атмосферы довольно однороден в отношении содержания главных компонентов (азот-78,1, кислород-21,0, аргон-0,9, углекислый газ-0,03% по объему) благодаря высокой диффузионной способности газов и постоянному перемешиванию конвекционными и ветровыми потоками. Однако различные примеси газообразных, капельно-жидких и твердых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, могут иметь существенное экологическое значение.

Свойства грунта и рельеф местности также влияют на условия жизни наземных организмов, в первую очередь растений. Свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на ее обитателей,. объединяют названием эдафические факторы среды (от греч. эдафос - основание, почва). Условия жизни в наземно-воздушной - среде осложняются, кроме того, погодными изменениями. Погода - это непрерывно меняющееся состояние атмосферы у земной -поверхности, до высоты примерно 20 км (граница тропосферы). Изменчивость погоды проявляется в постоянном варьировании сочетания таких факторов среды, как температура в влажность воздуха, облачность, осадки сила и направление ветра и т. п.
Климат местности. Многолетний режим погоды характеризует климат местности, В понятие климата входят не только средние значения метеорологических явлений, но также их годовой и суточный ход, отклонения ют него и их повторяемость. Климат определяется географическими условиями района. Зональное разнообразие климатов осложняется действием муссонных ветров, распределением циклонов и антициклонов, влиянием горных массивов на движение воздушных масс, степенью удаления от океана и многими другими местными факторами.

Литература: 1, 2, 3, 4

Лекция № 4, 5

Тема: Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме. Функционирование наземных и водных экосистем, их устойчивость и развитие

1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме.

2. Концепция биогеоценоза.

3. Роль человека в круговороте веществ и потоке энергии.

4. Экологические пирамиды.

Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и положительными для себя последствиями и, в конечном счете, не может существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами - необходимое условие питания и размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды, а с другой стороны - это опасность ущерба и часто даже непосредственная угроза существования индивидуума. Всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, объединяют названием биотические факторы среды. Непосредственное живое окружение организма составляет его биоценотическую среду.

Представители каждого вида способны существовать лишь в таком живом окружении, гдё связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Иными словами, многообразные живые организмы встречаются на Земле не в любом сочетании, а образуют определенные сожительства, или сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами (от лат. биос - жизнь, ценоз – общий. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом.

Масштабы биоценотических группировок организмов очень различны, от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т. п. Термин «биоценоз» в современной экологической литература чаще употребляют применительно к населению территориальных участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности (обычно по границам растительных ассоциаций), например биоценоз ельника-кисличника, биоценоз суходольного луга, сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, пшеничного поля и т. д.

Сообщества часто имеют расплывчатые границы, иногда неуловимо переходя одно в другое. Тем не менее, они вполне объективно, реально существуют в природе. Та часть экологии, которая изучает закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них живых организмов, получила название синэкология или биоценология.
Тот участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом, т. е., иначе, биотоп - место обитания биоценоза (от лат. биос - жизнь, топос - место).
Структура любой системы - это закономерности в соотношении и связях ее частей. Структура биоценоза многопланова, и при изучении ее выделяют различные аспекты.

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношение их численности или массы, различают бедные и богатые видами биоценозы.

Пространственная структура биоценоза определяется, прежде всего, сложением его растительной части - фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений.
При совместном обитании растений, разных по высоте, фитоценоз часто приобретает четкое ярусное сложение: ассимилирующие надземные органы растений и подземные их части располагаются в несколько слоев, по-разному используя и изменяя среду. Ярусность особенно хорошо заметна в лесах умеренного пояса.

Разные типы биоценозов характеризуются определенным соотношением экологических групп организмов, которое выражает экологическую структуру сообщества. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, так как в них одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами.

Основу возникновения исуществования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп. Эти связи определяют основные условия жизни видов в сообществе, возможности добывания пищи и завоевания нового пространства.
По классификации В.Н. Беклимишева, прямые и косвенные межвидовые отношения по тому значению, которое они могут иметь для занятия видом в биоценозе определенной экологической ниши, подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форическне, фабрические. Трофические связи возникают, когда один вид питается другим - либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И стрекозы, ловящие на лету других насекомых, и жуки-навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы, собирающие нектар растений; вступают в прямую трофическую связь с видами, предоставляющими им пищу.
Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое, изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Эти связи крайне разнообразны. Они заключаются в создании одним видом среды для другого (например, внутренний паразитизм или норовый комменсализм), в формировании субстрата, на котором поселяются или, наоборот; избегают селиться представители других видов.

Форические связи - это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией, перенос других, более мелких животных - форезией (от лат. форас - наружу, вон). Перенос осуществляется обычно с помощью специальных и разнообразных приспособлении.

Фабрические связи - это такой тип биоценотических отношений, вкоторые вступает вид, использующий для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Так, птицы употребляют для
постройки гнезд ветви деревьев, шерсть млекопитающих, траву,
листья, пух и перья других видов птиц и т. п.

Биотические факторы.Среди огромного многообразия взаимосвязей живых существ можно выделить определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов самых разных систематических групп.

Отношения типа хищник - жертва, паразит - хозяин это прямые пищевые связи, которые для одного из партнеров имеют отрицательные, а для другого - положительные последствия. По существу, к этому типу экологических взаимодействий можно отнести все варианты пищевых связей. Хотя пасущуюся на лугу корову и дятла, добывающего личинок из-под коры дерева, обычно не называют хищниками, тот тип взаимоотношений, в которые они вступают с организмами, служащими им пищей, имеет много общего с отношениями хищника и его жертв. Пищевые взаимосвязи - основные в сообществах. Любой гетеротрофный организм может существовать лишь за счет других гетеротрофных или автотрофных организмов. Хищниками обычно называют животных, питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. для хищников характерно специально охотничье поведение. Если размеры жертв намного меньше размеров питающихся ими животных, то численность объектов питания высока и сами они легкодоступны - в этом случае деятельность плотоядного вида превращается в поиск и простой сбор добычи.

Паразитизм - такая форма связей между видами, при которой организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. По существу, типичный паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Паразиты обычно намного мельче своего хозяина.
Во взаимоотношениях хищник - жертва, паразит - хозяин наиболее ярко проявляется эволюционная и экологическая роль пищевых связей организмов. Хищничество, связанное с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей, ведет к выработке разнообразных экологических адаптаций, как у жертв, так и у их потребителей. При активном способе защиты от врагов естественный отбор способствует развитию у жертв органов чувств, быстроты реакции, скорости бега, инстинктов обманного поведения что сопровождается совершенствованием нервной системы и ведет к прогрессивной эволюции группы.

Комменсализм - это такая форма взаимоотношений между двумя видами, когда деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому (комменсалу). Иными словами, комменсализм - одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи. Комменсалами крупных акул являются сопровождающие их рыбы-прилипалы и т. д.

Мутуализм. В природе широко распространены взаимовыгодные отношения видов, для обозначения которых часто применяют термин мутуализм. Мутуалистические связи могут возникать на основе предшествующего паразитизма или комменсализма. Степень развития взаимовыгодного сожительства может быть самой различной - от временных, необязательных контактов до такого состояния, когда присутствие партнера становится обязательным условием жизни каждого из них. Такие неразделимые полезные связи двух видов получили название симбиоза.

Классический пример симбиотических отношений лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли.

Нейтрализм, аменсализмНейтрализм - этотакая форма биотических отношений, при которой сожительство двух видов на одной территории не влечет для них ни положительных, ни отрицательных последствий. При нейтрализме виды не связаны друг с другом непосредственно, но зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, практически не контактируют друг с другом. Отношения типа нейтрализма особенно развиты в насыщенных видами сообществах, включающих разных по экологии сочленов.

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия чаще встречается у растений. Например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате сильного затенения ее кроной, тогда как для самого дерева их соседство может быть безразличным.

Конкуренция - это взаимоотношения, возникающие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, так как присутствие другого уменьшает возможности в овладении пищевыми ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию которыми располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми экологическими потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Это одно из наиболее общих экологических правил, которое получило название «закона конкурентного исключения» и было сформулировано
Г.Ф. Гаузе.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты, и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определённого объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена - консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В.Н. Сукачев (1942). Экосистема и 6ногеоценоз - близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то биогеоценоз понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова - фитоценозами. Наука о биогеоценозах - биогеоценология - выросла из геоботаники и направлена на изучение функционирования экосистем в конкретных условиях ландшафта в зависимости от свойств почвы, рельефа, характера окружения биогеоценоза в составляющих его первичных компонентов - горной породы, животных, растений, микроорганизмов.
Биогеоценология рассматривает поверхностьЗемли как сеть соседствующих биогеоценозов, связанных между собой через миграцию веществ, но, тем не менее, хотя и в разной степени, автономных и специфичных по своим круговоротам. Конкретные свойства участка, занятого биогеоценозом, придают ему своеобразие, выделяя из других, исходных по типу. Обе концепции экосистем и биогеоценозов - дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах в с разных точек зрения.

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном итоге вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть.

На самом деле путь каждой конкретной порции энергии, накопленной зелеными растениями, короток. Она может передаваться не более чем через 4-6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания.

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень: это всегда продуценты, создатели органической массы; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм к третьему; потребляющие других плотоядных соответственно к четвертому и т. д. Таким образом, различают консументов первого, второго и третьего порядков, занимающих разные уровни в цепях питания. Естественно, что основную роль при этом играет пищевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных трофических уровнях. Так, например, человек, в рацион которого входит как растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных, выступает в разных пищевых цепях в качестве консумента первого, второго и третьего порядков.

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования, как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых связях.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов или консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т. е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Немаловажную роль при этом играет скорость оборота генераций основных продуцентов и консументов.

В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников. Отношение годового прироста растительности к биомассе в наземных экосистемах сравнительно невелико. Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы выедания растительной массы, которые возможны в сообществе без подрыва его продуктивности. Относительная доля потребляемой животными первичной продукции в травянистых сообществах выше, чем в лесах. Копытные, грызуны, насекомые-фитофаги в степях используют до 70 % годового прироста растений, тогда как в лесах в среднем не более 10%. Однако возможные пределы отчуждения растительной массы животными в наземных сообществах не реализуются полностью и значительная часть ежегодной продукции поступает в опад.

В океанах, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью оборота генераций, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы. Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей очень мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического веществ а.

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно, она имеет перевернутый вид. На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает.

Все три правила пирамид - продукции, биомассы и чисел - выражают в конечном итоге энергетические накопления в экосистемах, и если первые два проявляются в сообществах с определённой трофической структурой, то последнее имеет универсальный характер.

Литература: 1, 2, 3, 4, 6, 9

Лекция №6

Тема: Учение о биосфере и биосферно-ноосферная концепция В.И. Вернадского.

1. Характерные особенности биосферы

2. Учение В.И. Вернадского о биосфере

3. Круговорот веществ в природе

Биосфера (с греч. «Bios» - жизнь, «sphaira» - шар, сфера) - сложная наружная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, с которой связана жизнедеятельность организмов. Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом из Австрии Э. Зюссом в 1875г. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности.

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. Взаимодействие абиотической части биосферы: воздуха, воды, горных пород и органического вещества биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи

Учение В.И. Вернадского о биосфере это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

По представлениям В.И. Вернадского, биосфера включает семь различных, геологически связанных типов «живого вещества». Это биогенные (уголь, известняки, нефть и т.д.), косные (неживое, например магматические горные породы), биокосные (почва), радиоактивные, космические (метеориты и др.), рассеянные атомы.

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 вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Большой круговорот - это круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана, переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги поверхностного океана - конденсация водяного пара - выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его заключается в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращение органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь, на нашей планете обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Круговорот отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами.

Литература: 1, 2, 3, 4, 6, 9

Лекция №7

Тема: Эколого-экономическая стратегия по выходу из экологического кризиса

1. Римский клуб.

2. Стокгольмская конференция по устойчивому развитию.

3. Конференция ООН в Рио-де-Жанейро.

В 1968 г. был создан «Римский Клуб» - авторитетная международная неправительственная организация. Ее члены поставили своей целью построить прогнозы близкого будущего и представить мировому сообществу доводы о необходимости мер для предотвращения глобального эколого-экономического кризиса. Впервые на основе компьютерного системного анализа и теории многоуровневых иерархических систем они попытались создать математические модели глобального динамического единства экономических, технических, социальных и экологических систем.

В 1971 г. Дж. Форрестер в книге «Мировая динамика» привел результаты расчетов возможных вариантов мирового развития. По одному из сценариев выходило, что при сохранении в будущем тенденций развития, характерных для 1960-х годов, в результате резкого истощения природных ресурсов, загрязнения и других изменений окружающей среды начнется вымирание людей, которое за 20-30 лет приведет к снижению численности населения Земли до 1,5-2 млрд. чел. Довольно скоро стало ясно, что прогноз Форрестера недостаточно надежен (численности 6,5 млрд. человечество достигнет гораздо раньше, в 2006 г., а не в 2030 г., истощение же ресурсов отодвигается на более поздние сроки). Однако многие выявленные тенденции и примененные приемы анализа сохранили свое значение.

Экологический кризис способствовал существенному пересмотру традиционных ценностей, отразил глубокую озабоченность мирового сообщества состоянием окружающей среды и перспективами развития цивилизации. Эта ситуация совпала с подготовкой и проведением первой Всемирной конференции по окружающей среде в Стокгольме в 1972 г. В ней участвовали представители 113 государств. Генеральный секретарь Конференции Морис Стронг впервые сформулировал понятие экоразвития как экологически ориентированного социально-экономического развития, при котором рост благосостояния людей не сопровождается ухудшением среды обитания и деградацией при родных систем.

Стокгольмская декларация предложила разным странам пути реализации идеи экологически ориентированного прогресса. Прежде чем могли быть сформулированы практические принципы экоразвития, приложимые к решению конкретных региональных и национальных задач, понадобилась большая работа сообщества ученых и специалистов разных стран. Исследования и разработка программ велись по нескольким направлениям.

Цели перехода к устойчивому развитию – сохранение биосферы и выживания человечества – определяют его основные принципы, которые в обобщенном виде сводятся к следующим. Во-первых, это принцип сохранения биосферы и связанный с ним биоцентризм. Во-вторых, это принцип коэволюции общества и природы, то есть их совместного развития. В-третьих, это принцип равных возможностей в удовлетворении своих жизненно важных потребностей (в том числе в экологических условиях и природных ресурсах) для нынешних и будущих поколений. В-четвертых, это принцип справедливости в широком смысле слова, который нередко в документах ООН считается главным принципом устойчивого развития. Справедливость до недавнего времени мыслилась как соответствие между действиями людей и их общественным признанием. Вышеупомянутый принцип равенства возможностей развития нынешних и будущих поколений требует его распространения и на пока несуществующие поколения. В-пятых, это принцип приоритета нравственно справедливого разума и интеллектуально-духовных потребностей и ценностей над материально-вещественными, являющийся специфически ноосферным принципом.

Стратегия устойчивого развития складывается из следующих принципов:

• каждый человек имеет право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой в благоприятной для него окружающей среде;

• социально-экономическое развитие должно быть направлено на улучшение качества жизни людей;

• развитие должно реализоваться так, чтобы в равной мере обеспечить возможность удовлетворения основных жизненных потребностей нынешних и будущих поколений при сохранении окружающей природной среды;

• сохранение окружающей природной среды должно составлять неотъемлемую часть процесса развития и не должно рассматриваться в отрыве от него; в ближайшие десятилетия увеличение антропогенного пресса на биосферу должно быть прекращено, а со второй половины XXI века уменьшено до приемлемых для биосферы величин;

• недопустимо в процессе развития превышение пределов жизнеподдерживающей способности экосистем планеты;

• выживание цивилизации и ее дальнейшее сбалансированное развитие должно базироваться на приоритетах биологической стабилизации окружающей среды по сравнению с технологическими средствами;

• экологическая безопасность и стабильность должны стать более приоритетными критериями прогресса, чем экономический рост и экономическая эффективность;

• цивилизации следует переходить на принципы устойчивого освоения природных ресурсов: уменьшение использования невозобновляемых ресурсов, неистощительное использование возобновляемых ресурсов, расширение отходов, освоение космоса, разработка для этих целей высших технологий;

• уменьшить и устранить нежизнеспособные в экономическом и опасные в экологическом планах модели производства и потребления, экологически обоснованно разместить производительные силы;

• усилить взаимосвязи экономики и экологии, сформировать единую экономическую систему развития, обеспечивающую экологобезопасное хозяйствование;

• реализовать надлежащую демографическую стратегию, приводящую численность населения и его деятельность в соответствии с фундаментальными законами природы и возможностями обеспечения устойчивости биосферы;

• ввести в глобальном масштабе принцип «тот, кто загрязняет окружающую среду, тот и платит»;

• искоренить нищету, имущественную несправедливость и неравенство уровней жизни людей, как в различных странах, так и внутри каждой страны;

• использовать разнообразие форм собственности и многоукладности, механизма рыночных отношений, процессов демократизации и общественно-политических движений в становлении гражданского общества, обеспечить безопасное развитие личности, сообществ людей и групп населения;

• устранить все формы насилия над человеком и природой, прежде всего войны, террор, экоцид, т.к. мир, развитие и охрана природы взаимозависимы и неразделимы;

• сохранить все формы не только био -, но и социоразнообразия, имея ввиду коренное население, малые народы, этносы и т.д., их культуру, традиции, окружающую природную среду;

• развивать дальнейшее международное сотрудничество в целях сохранения, защиты и восстановление целостности экосистемы Земли, оздоровление нарушенных экосистем и экологически неблагополучных регионов, направить усилия на принятие государствами эффективных законов, защищающих природную среду и соответствующих международных соглашений по переходу на модель устойчивого развития;

• обеспечить свободный доступ к экологической информации, создать для этого необходимые базы данных, глобальные и национальные коммуникации;

• сформировать новые принципы управления, в том числе государственного, в области природы и природопользования, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

• экологизировать сознание и мировоззрение человека, радикально переориентировать системы воспитания, образования, морали, культуры, искусства, науки и техники на новые цивилизационные цели, выдвигая интеллектуально-духовные ценности на приоритетное место по отношению к материально-вещественным.

Литература: 7, 12, 13

Лекция №8

Тема: Природные ресурсы

1. Классификации природных ресурсов.

2. Минеральные ресурсы.

3. Топливно-энергетические ресурсы.

Классификация природных ресурсов – система соподчиненных понятий и существенных признаков (физических, химических, энергетических и др.), характеризующих их свойства и область использования человеком. В связи с интенсивной хозяйственной деятельностью человека он может создавать ресурсы искусственным путем (наработка ядерного горючего, синтез радиоактивных элементов для различных целей народного хозяйства, синтез органических веществ и др.). Поэтому в составе классификационных признаков могут выделяться ресурсы созданные самой природой (естественные, природные) и искусственные (созданные самим человеком).

Минеральные ресурсы – это совокупность геологических запасов минерального сырья в недрах района, страны, группы стран, континента, мира в целом, подсчитанных применительно к существующим кондициям на полезные ископаемые, с учетом научно-технического прогресса (увеличение глубины разработки, повышение эффективности обогащения, извлечения из руд, снижения уровня кондиций по содержаниям извлекаемых компонентов и т.д.).

Классификация минеральных ресурсов – это разделение минеральных месторождений на классы, группы, серии, типы и т.д. на основе каких-то признаков. Классификационные признаки выбираются в соответствии с целевым назначением не только для практического использования минеральных месторождений, но и для целей геологических (генетические группы, типы; морфологические типы; месторождения по принадлежности к геологическим структурам, температурам образования, возрасту и т.д.).

Классификация природных ресурсов по происхождению. Природные ресурсы (тела или явления природы) возникают в природных средах (водах, атмосфере, растительном или почвенном покрове и т.д.) и в пространстве образуют определенные сочетания, меняющиеся в границах природно-территориальных комплексов. На этом основании они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

Классификация по видам хозяйственного использования. Основной критерий подразделения ресурсов в этой классификации - отнесение их к различным секторам материального производства. По этому признаку природные ресурсы делятся на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.

Топливно-энергетические ресурсы - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ.

К топливно-энергетическим ресурсам относятся:

- различные виды топлива: каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова;

- энергия падающей воды рек, морских приливов, ветра;

- солнечная и атомная энергия.

Добычей и использованием различных видов топливно-энергетических ресурсов занимается энергетика.

Топливно-энергетический комплекс играет важнейшую роль в мировой экономике, т. к. без его продукции невозможно функционирование всех без исключения отраслей. В состав ТЭК входят газовая, нефтяная и угольная промышленность, энергетика.

Мировой спрос на первичные энергетические ресурсы (ПЭР) в 1995—2015 гг. будет расти медленнее, чем в 80-е годы (без учета бывшего СССР), и эта тенденция сохранится в последующие десятилетия XXI в. Одновременно будет повышаться эффективность их использования, особенно в промышленно развитых странах.

Как считают специалисты, в период 1995—2015 гг. общее потребление всех видов ПЭР в мире может возрасти примерно в 1,6—1,7 раза и составит около 17 млрд. т условного топлива. При этом в структуре потребления доминирующее положение сохранится за топливно-энергетическими ресурсами органического происхождения (более 94%). Доля энергии АЭС, ГЭС и других не превысит 6%.

В общем объеме производства и потребления ПЭР лидирующую роль сохранит нефть, на втором месте останется уголь и на третьем — газ. Тем не менее, в структуре потребления доля нефти упадет с 39,4 до 35% при росте доли газа с 23,7 до 28%. Несколько снизится доля угля – с 31,7 до 31,2%. Небольшое увеличение доли неорганических энергоресурсов будет происходить на фоне сокращения удельного веса атомной энергии – с 2,3% в 1995 г. до 2% к 2015 г.

Литература: 2, 5, 8

Лекция №9

Тема: Глобальные экологические проблемы. Проблема разрастания парникового эффекта

1. Причины, способствующие проблеме разрастания парникового эффекта.

2. Газ, отвечающий за тепловой баланс планеты.

3. Источники образования парниковых газов.

4. Принятие Киотского протокола.

Для последних 20 лет характерны климатические аномалии. Среднегодовые усредненные температуры воздуха у поверхности земли были наивысшими за последние 130 лет. Во многих местах отмечены сильные региональные аномалии в виде засух или, наоборот, необычайно обильных осадков, наводнений.

Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. Не исключено, что это наибольшая скорость глобальных изменений за прошедший миллион лет. За 100 лет уровень Мирового океана увеличился на 10…15 мм. Частично это объясняется его тепловым расширением, частично - таянием ледников.

Большинство ученых считает, что указанные аномалии вызваны изменением химического состава атмосферного воздуха с ростом концентрации углекислого газа.

Суть парникового эффекта заключается в том, что парниковые газы хорошо пропускают солнечное излучение, доходящее до поверхности Земли и нагревающее ее, и заметно поглощают отраженное тепловое (длинноволновое) излучение нагретой поверхности и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощенного теплового излучения возвращается атмосферой к поверхности Земли.

В 1956 году во время первого Международного геофизического года на основе многочисленных измерений, проведенных вдали от городов и промышленных центров, было установлено, что концентрация углекислого газа по объему равна 0,028 %. Проверка состава атмосферного воздуха в 1985 году показала, что содержание углекислого газа в нем возросла до 0,034 %.

В настоящее время в атмосферу выбрасывается более 25 млрд. тонн углекислого газа, при этом 45 % дало сжигание угля, 40 % - нефти и 15 %- газа

Согласно расчетам, при таких темпах годовое потепление для суши будет около 1 ккал/см² в год. Исходя из этого, к 2025 году вероятное повышение средней глобальной температуры составит 2,5 ⁰С, а к 2050 году составит 3…4 ⁰С. При этом рост температуры будет несколько выше для Северного полушария Земли.

К парниковым газам

Далее ⇒