![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Глобальные экологические проблемы
- •1. Основы общей экологии
- •1.1. Система. Общие свойства и параметры систем
- •1.1.1. Общие свойства систем
- •1.1.2. Классификация систем
- •1.1.3. Параметры систем
- •1.2. Системные законы экологии
- •1.2.1. “Всё связано со всем”
- •1.2.2. “Всё должно куда-то деваться”
- •1.2.3. “Ничто не дается даром”
- •1.2.4. “Природа знает лучше”
- •1.2.5. “На всех не хватит”
- •1.3. Основы системной динамики
- •1.3.1. Причинные связи и поведение систем
- •1.3.2. Сети взаимодействий и контуры обратных связей
- •1.3.3. Система «Человек — Экономика — Биота —Среда»
- •1.3.4. Моделирование динамики систем
- •1.3.4.1. Основные понятия
- •1.3.4.2. Порядок моделирования динамики экосистем
- •1.4. Экосистемы. Биосфера
- •1.4.1. Особенности экосистем
- •1.4.2. Уровни биологической организации
- •1.4.3. Теория биосферы
- •1.4.4. Теории происхождения жизни
- •1.4.5. Основные положения теории биосферы в.И. Вернадского
- •1.4.6. Основные свойства биосферы
- •1.4.7. Гипотеза о возникновении Геи-Земли
- •1.5. Популяции в экосистеме. Основы демографии
- •1.5.1. Параметры и закономерности динамики популяций
- •1.5.1.1. Статистические параметры
- •1.5.1.2. Кривые выживаемости
- •1.5.1.3. Кривые роста популяции
- •1.5.1.4. Экологические стратегии выживания
- •1.5.2. Территориальная структура популяций
- •1.5.3. Особенности динамики численности человечества
- •1.6. Движение вещества в биосфере
- •1.6.1. Виды веществ биосферы
- •1.6.2. Основные свойства живых систем
- •1.6.3. Функции живого вещества в биосфере
- •1.6.4. Круговорот вещества
- •1.6.5. Особенности круговоротов воды,
- •1.6.6. Пути возврата элементов в круговорот
- •1.7. Движение энергии в биосфере
- •1.7.1. Основные закономерности движения энергии
- •1.7.2. Физический смысл энтропии
- •1.7.3. Процессы преобразования энергии в живых организмах
- •1.7.4. Трофическая структура экосистем
- •1.7.4.1. Пастбищная цепь
- •1.7.4.2. Детритная цепь
- •1.7.4.3. Роль консументов в экосистемах
- •1.7.5. Правила 1 % и 10 %
- •1.7.6. Изменение качества и количества энергии
- •1.7.7. Особенности энергетических потребностей человека
- •1.8. Продукция и распад биоорганики
- •1.8.1. Концепция продуктивности
- •1.8.2. Экологические пирамиды
- •1.8.3. Разложение живого вещества
- •1.9. Среда обитания
- •1.9.1. Закономерности действия экологических факторов
- •1.9.2. Эврибионты и стенобионты
- •1.9.3. Адаптация к факторам среды
- •1.9.4. Классификация факторов среды по направленности действия
- •1.10. Связи в экосистемах. Экологическая ниша
- •1.10.1. Биотические связи в экосистеме
- •1.10.2. Видовая структура экосистемы
- •1.11. Динамика экосистем
- •1.12. Стабильность и устойчивость экосистем. Саморегуляция
- •2.1.1. Классификация воздействий
- •2.1.2. Загрязнения
- •Избирательная токсичность при загрязнении воздуха тяжелыми металлами
- •Влияние на организм человека основных химических загрязнителей
- •2.1.3. Принципы нормирования критериев качества
- •2.2. Антропогенные воздействия на атмосферу
- •2.2.1. Нормирование выбросов в атмосферу
- •2.2.2. Основные источники загрязнения атмосферы
- •2.2.2.1. Тэс и аэс. Котельные установки
- •2.2.2.2. Черная и цветная металлургия
- •2.2.2.3. Химическое производство
- •2.2.2.4. Выбросы автотранспорта
- •2.2.2.5. Трансграничные загрязнения
- •2.2.3. Глобальные экологические последствия
- •2.2.4. Общие сведения о расчетах выбросов
- •2.2.5. Распространение загрязнителей в атмосфере
- •2.3. Защита атмосферы от антропогенного загрязнения
- •2.4. Антропогенное воздействие на гидросферу
- •2.4.1. Главные загрязнители вод
- •2.4.2. Основные источники загрязнения
- •2.4.3. Критерии оценки качества вод
- •2.4.4. Классификация вод по интегральным показателям качества
- •2.4.5. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •2.5. Защита гидросферы от антропогенного воздействия
- •2.6. Способы защиты литосферы от антропогенного воздействия
- •2.6.1. Эрозия
- •2.6.2. Загрязнение почв
- •2.6.3. Вторичное засоление и заболачивание почв
- •2.6.4. Опустынивание
- •2.6.5. Отчуждение земель
- •2.6.6. Воздействие на горные породы и массивы
- •2.6.7. Воздействие на недра
- •2.6.8. Защита литосферы от антропогенного воздействия
- •2.6.9. Рекультивация нарушенных почв
- •2.7. Антропогенное воздействие на биотические сообщества и их защита
- •2.7.1. Защита биотических сообществ
- •2.8. Особые виды воздействия на биосферу
- •2.8.1. Загрязнение среды опасными отходами
- •2.8.1.1. Методы обеспечения радиационной
- •2.8.1.2. Утилизация и переработка производственных
- •2.8.1.3. Обезвреживание токсичных производственных отходов
- •2.8.2. Шумовое воздействие
- •2.8.3. Воздействие электромагнитных полей и излучений
- •2.8.4. Биологическое загрязнение
- •2.9. Влияние состояния окружающей среды на здоровье человека
- •2.10. Виды норм и нормативов качества окружающей среды
- •2.10.1. Санитарно-гигиенические нормативы
- •2.10.2. Экологические нормативы
- •2.10.3. Производственно-хозяйственные нормативы
- •2.10.4. Виды нормативов при оценке качества воздушной среды,
- •2.11. Гигиеническое нормирование содержания химических веществ в окружающей среде
- •2.11.1. Гигиеническое нормирование содержания химических
- •2.11.2. Гигиеническое нормирование содержания
- •2.11.3. Гигиеническое нормирование содержания
- •2.11.4. Гигиеническое нормирование содержания
- •2.12. Экологическое нормирование состояния территорий в Российской Федерации
- •2.12.1. Критерии выявления зон экологического неблагополучия
- •2.12.2. Зоны экологического неблагополучия в Российской Федерации
- •2.13. Энергетика и окружающая среда. Проблемы энергетики
- •2.13.1. Виды природных ресурсов
- •2.13.2. Тепловая энергетика
- •2.13.3. Гидроэнергетика
- •2.13.4. Ядерная энергетика
- •2.14. Некоторые пути решения экологических проблем современной энергетики
- •2.14.1. Альтернативные источники получения энергии
- •2.14.2. Энергия Солнца
- •2.14.3. Ветер как источник энергии
- •2.14.4. Использование нетрадиционных гидроресурсов
- •2.14.5. Энергетические ресурсы морских, океанических
- •2.14.6. Термоядерная энергия
- •3. Эколого-правовые и организационные вопросы
- •Охрана природы и окружающей человека среды. Рациональное природопользование
- •Ресурсосбережение. Некоторые пути снижения расхода природных ресурсов
- •3.2.1. Пути снижения расходов природных ресурсов
- •3.2.2. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии
- •3.3. Основные направления инженерной защиты окружающей среды
- •3.3.1. Основные направления малоотходных и безотходных технологий
- •3.3.2. Биотехнология в охране окружающей среды
- •3.3.3. Критерии экологичности технологических процессов
- •3.4. Экологическая безопасность и экологический риск
- •Экологический риск и его оценка
- •3.5. Экологический мониторинг
- •3.6. Законодательство в области природопользования и охраны природы
- •3.7. Организационно-правовые формы экологического контроля
- •3.7.1. Система экологического контроля
- •3.7.2. Государственный экологический контроль
- •3.7.2.1 Система государственного управления
- •3.7.2.2. Государственные органы охраны окружающей среды
- •3.7.3. Прокурорский надзор
- •3.7.4. Конституционный и арбитражный суды
- •3.7.5. Органы Министерства внутренних дел рф
- •3.7.6. Вневедомственный и производственный контроль
- •3.7.7. Общественный экологический контроль
- •3.8. Эколого-правовая ответственность
- •3.8.2. Дисциплинарная ответственность
- •3.8.3. Административная ответственность
- •3.8.4. Уголовная ответственность
- •3.8.5. Материальная эколого-правовая ответственность
- •3.9. Государственная статистическая отчетность по охране окружающей среды
- •3.9.1. Формы государственной статистической отчетности
- •Раздел I. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, их очистка и утилизация.
- •Раздел III. Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
- •Раздел IV. Выполнение мероприятий по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
- •3.9.2. Ответственность за представление
- •3.10. Экологическая стандартизация и паспортизация
- •3.10.1. Система стандартов в области охраны природы
- •3.10.2. Экологическая паспортизация
- •3.11. Экологическая экспертиза
- •3.12. Экологический аудит
- •3.13. Экономические механизмы рационального природопользования
- •3.13.1. Эколого-экономический учет природных ресурсов
- •3.13.2. Лицензия, договор, лимиты на природопользование
- •3.14. Плата за загрязнение окружающей среды (негативное воздействие)
- •3.15. Экологические менеджмент, управление и сертификация
- •3.16. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. Устойчивое развитие
- •3.16.1. Международные обязательства рф в области
- •3.16.2. Понятие о концепции устойчивого развития
- •3.16.3. Показатели устойчивого развития страны
- •Заключение
1.5.3. Особенности динамики численности человечества
Численность населения в настоящее время близка к 6,11 млрд человек (2001 г.). В природе для относительно крупных млекопитающих (к которым может быть отнесен человек) такая численность беспрецедентна. Численности видов животных в природе ограничиваются емкостью среды. Как правило, виды мелких животных имеют большую численность по сравнению с видами крупных животных. Для видов млекопитающих существует достаточно выраженная корреляция между массой тела и численностью особей. Рангу массы тела от 10 до 100 кг, к которому относится человек, соответствует максимальный размах значений видовой численности в пределах 107- 104. Современная численность видов ближайших родственников человека — человекообразных обезьян — близка к последней цифре. Вероятно, нормальная биологически обусловленная численность вида, к которому мы принадлежим, близка к 500 тысячам особей. В настоящее время она превышена на четыре порядка — в 10 тысяч раз.
На протяжение многих тысячелетий народонаселение мира росло чрезвычайно медленно. Считается, что к началу IV-го тысячелетия до н.э. оно составляло около 100 млн, к 1000 году н.э. едва достигало 300 млн, а к 1500 году увеличилось до 425 млн. Такие темпы соответствуют годовому приросту максимум до 0,7 %, т.е. до семи человек на 10000 за год. Начиная с эпохи Великих географических открытий темпы роста народонаселения заметно возросли и приблизились к экспоненциальной закономерности. Но затем нарастание числа людей на Земле, прослеженное уже на основании достаточно достоверных исторических данных, приобрело еще более необычный характер, стало гиперболическим. В период с 1600 по 1990 гг. рост населения Земли довольно точно (с максимальным отклонением в 5 %) описывается эмпирическим уравнением гиперболы:
,
где Y - год н.э.
По этому уравнению получается, что в 2030 г. численность должна стать бесконечной. Поскольку это невозможно, закон, по которому росло население в указанный период, должен в ближайшее время измениться. Действительно, за последние годы, с конца 80-х годов, относительный прирост почти перестал увеличиваться; рост численности приблизился к линейному со средним значением абсолютного прироста около 86 млн человек за год. С учетом линейного роста ожидается ежегодный прирост населения на 77 млн человек по крайней мере в течение следующего десятилетия. По прогнозам экспертов Фонда народонаселения ООН (1995 г.), этот темп сохранится до 2015 г., когда общая численность людей достигнет 7,5 млрд, а в 2050 г. численность населения Земли составит от 7,9 до 10,9 млрд человек, причем наиболее вероятна численность в 9,3 млрд человек.
Для оценки темпов роста населения используют следующие показатели:
ОКР, ОКС – общий коэффициент рождаемости/смертности, среднее число рождений и смертей на 1000 человек в год.
Общий означает, что данные цифры не учитывают, какую часть населения страны составляют пожилые и молодые люди, мужчины и женщины;
темпы прироста (убыли)
, %;
3) время удвоения T2 – период, необходимый для удвоения численности при современных темпах прироста
;
4) количество населения через t лет можно рассчитать, зная ТР, по следующей формуле
или с учетом экспоненциальной зависимости роста (как для популяций живых организмов)
,
где r=b-d
– скорость роста, связанная с темпом
роста как r=TP/100;
СКР – суммарный коэффициент рождаемости (или КФ – коэффициент фертильности) – среднее число детей, которые рождаются у женщины в течение жизни, или среднее число детей, приходящихся на одну семью.
Графическое представление о возрастной структуре популяции дает половозрастная пирамида – гистограмма для отображения полового и возрастного состава населения, демонстрирующая количество людей в каждой возрастной группе, обычно с разницей в 5 лет (рис. 1.15).
Рис. 1.15. Пирамиды населения в странах с низким (прогрессивная) и высоким ВНП (стационарная) на душу населения, 1995 и 2025 гг.
(Для России характерна регрессивная половозрастная пирамида, т.к. темпы роста населения отрицательные. Молодые возрастные группы имеют меньшую численность, чем группы более старшего возраста)
Очень быстрое увеличение численности человечества в XX в. называют демографическим взрывом. На прирост за последние 100 лет приходится три четверти современного числа людей на Земле. С экологической точки зрения рост человечества в XX в. имеет характер, больше свойственный г-стратегам — в основном примитивным организмам, у которых часто вслед за резкой вспышкой численности (демографическим взрывом) следует массовая гибель. Для отдельных популяций крупных К-стратегов (приматов, копытных, хищников), но никогда для вида в целом, максимальный размах численности иногда достигает 500 %.
Кроме особых факторов эволюции и истории человечества, значительное ускорение роста происходило в основном из-за снижения смертности от эпидемий и голода. В XX в. к этим факторам добавилось резкое снижение детской смертности в развивающихся странах, связанное с улучшением гигиенических условий и успехами медицины. Демографический взрыв обусловлен тем, что, начиная с середины столетия, снижение смертности значительно опередило снижение рождаемости во многих странах мира, причем наиболее резко — в развивающихся странах.
В 1990—1995 гг. общий коэффициент рождаемости в мире снизился до 24,6 %, общий коэффициент смертности составлял 9,8 %, коэффициент естественного прироста - 14,8 %. Примерно такие же параметры воспроизводства населения сохраняются и в настоящее. время. Это означает, что в среднем каждую минуту на Земле появляются 270 младенцев, умирают 110 человек разного возраста, население мира увеличивается на 160 человек. Каждые сутки в тесном орбитальном космическом корабле под названием планета Земля число пассажиров возрастает на 230 тысяч.
Темпы роста населения зависят от уровня развития страны. Численность населения высокоразвитых стран приближается к постоянному уровню, поэтому основной прирост населения в развивающихся странах. По абсолютной численности самый большой прирост в азиатских странах – Китай, Индия, Индонезия, наибольшая скорость прироста в Африке, Латинской Америке. Прирост составлял 4 % в год. Стабилизация численности будет наблюдаться при простом воспроизводстве: СКР=2,03 для развитых стран и СКР=2,20 для развивающихся стран (т.к. там выше детская смертность). В последние годы этот показатель равен для развитых стран 1,9, для развивающихся 4,1. Для России в 1995 г. СКР=1,4, ТР= -0,1 % в год.
Рост численности населения непосредственно влияет на реальное благосостояние (РБ), которое оценивается как
РБ = РЭ – РН,
где РЭ - экономический рост, РН - рост населения.
Например, РБ = 2 % - 0,6 % =1,4 % - для развитых стран, РБ = 1,6 % - 4 % = - 2,4 % - для развивающихся.
Некоторые пути решения проблем народонаселения:
увеличение производства продуктов питания,
более равномерное распределение сельскохозяйственной продукции по разным странам и группам населения,
медицинская помощь развивающимся странам,
повышение уровня образования женщин,
снижение рождаемости и государственное регулирование уровня рождаемости и др.
В большинстве развитых стран характерно в настоящее время развитие демографического перехода к стабилизации численности населения. Демографический переход сходен с фазой динамики численности, когда она асимптотически приближается к уровню емкости среды, и r -стратегия переходит в K-стратегию.
Выделяют 4 фазы перехода (рис. 1.16):
от примитивной стабильности (высокие смертность и рождаемость) переходят к состоянию, когда смертность и рождаемость быстро снижаются, но падение коэффициента смертности (ОКС) опережает падение коэффициента рождаемости (ОКР), поэтому прирост населения продолжает нарастать, достигая максимума – этот процесс называют демографическим взрывом;
смертность минимальна, рождаемость продолжает падать, прирост населения замедляется (фаза характерна в настоящее время для развивающихся стран);
повышение ОКС в связи со старением населения, замедление падения рождаемости. К концу 3-й фазы коэффициент рождаемости близок к уровню простого воспроизводства, а коэффициент смертности ниже этого уровня (характерно для развитых стран);
цивилизованная стабильность - коэффициент смертности повышается, сближается с коэффициентом рождаемости
Рис. 1.16. Одна из вероятных моделей четырех стадий демографического перехода к стабилизации численности
Это состояние соответствует уровню воспроизводства, при котором ОКР=ОКС=12, т.е. прироста населения не наблюдается, численность стабильна.
В составе такой популяции будет 23 % детей и юношей до 18 лет, 49 % людей трудоспособного возраста (18-60 лет) и 28 % людей в возрасте от 60 до 84 лет. На каждую 1000 человек будет 96 семей с возрастом родителей от 20 до 36 лет, в каждой из которых будет в среднем по 2 ребенка.
Одно популярное американское издание опубликовало следующие расчеты. Если бы все население Земли “сжать” до размеров деревушки с населением в 100 человек, а все существующие соотношения современного человечества остались бы прежними, то получилась бы следующая картина:
- в ней проживало бы 57 азиатов, 21 европеец, 14 представителей Северной, Центральной и Южной Америки, 8 африканцев,
- 70 из 100 были бы “цветными” (не белыми),
- 50 % всех богатств оказались бы в руках 6 человек, и все они были бы гражданами США,
- 70 человек не умели бы читать,
- 50 человек страдали бы от недоедания,
- 80 человек жили бы в жилищах, для проживания не приспособленных,
- только 1 человек имел бы университетское образование.
Прогноз: 90 % населения планеты со временем будет жить в развивающихся странах и, главным образом, в бедности.
Вопросы для самопроверки
1. Какое влияние оказывает на биосферу рост народонаселения ?
2. Как определить темпы прироста населения и время его удвоения ?
3. Какие количественные показатели используют для определения темпов роста народонаселения ?
4. Каковы пути решения проблем роста народонаселения ?
Вопросы для самостоятельного изучения
1. Почему демографический взрыв (быстрый, экспоненциальный рост населения) не может долго продолжаться ?
2. Какие главные факторы накладывают ограничение на рост численности человечества или населения отдельных стран ?
3. Прокомментируйте с точки зрения экологии утверждение Т. Мальтуса о том, что человечество размножается в геометрической прогрессии, а производство продуктов питания увеличивается в арифметической прогрессии. В чем он был прав и в чем ошибался с точки зрения современной экологии ?