• I. Прокариоты.

• II. Прокариоты + протисты.

• III. Прокариоты + протисты + многоклеточные.

 На каждом этапе определяющая роль принадлежит первичным продуцентам – оксигенным фотоавтотрофам:

• I. Цианобактерии

• II. Цианобактерии + водоросли

• III. Цианобактерии + водоросли + растения

Протисты – одноклеточные эукариоты. Группа, к которой относят все эукариотические организмы, не входящие в состав животных, растений и грибов.

• 12-15 млрд. лет назад – возникновение Вселенной

• 5 млрд. лет назад – «взрыв Солнца», образование планет из газоплылевых облаков.

Протоземля: много газов N₂, CO₂, NH₃, CH₃, NО₂, NO₃, NO в атмосфере, очень теплый климат + ультрафиолет. В этих условиях происходит абиогенный синтез органического вещества (аминокислоты). Восстановительная среда.

• 4- 3.5 млрд. лет назад – возникновение жизни (анаэробной, гетеротрофной)

• 3 млрд.лет назад –появляются первичные анаэробные фотосинтетики. Формируется слабоокислительная среда.

• 2,5 млрд. лет назад – появление аэробных организмов. Содержание кислорода в атмосфере возрастает до 3-4%, формируется окислительная среда.

• 2 млрд. лет назад – возникновение эукариотов (фотосинтетиков и гетеротрофов)

• 1 млрд. лет назад – возникновение многоклеточных.

• 0,8 млрд. лет назад – возникновение позвоночных.

• 0,6 млрд. лет назад – формирование озонового экрана, задерживающего УФ, выход жизни на сушу. Расцвет земноводных, папоротников, плаунов, хвощей.

• 0,2 млрд. лет назад – содержание кислорода в атмосфере возрастает до 20%, а углекислого газа – падает до 4%. Становится холоднее и суше. Расцвет рептилий (произошедших от амфибий) и голосеменных.

• 0,06 млрд. лет назад – содержание кислорода остается на уровне 20%, а углекислого газа падает до 0,03%. Становится еще холоднее и суше. Расцвет покрытосеменных и высших животных.

• 0,002 млрд лет назад – появление первых форм человека.

• 200 тысяч лет назад – появление Homo Sapiens

Эволюция человека

• Преавстралопитеки – 7-4 млн. лет назад

• Австралопитеки (А) – 5-4 млн. лет назад

• Homo habilis (С) (человек умелый) – 2,4-1,6 млн. лет назад

• Архантропы (древнейшие люди) – 1,8-0,3 млн. лет назад

• Человек гейдельбергский (D) – 600-200 тыс.лет назад

• Неандертальцы (Е) (палеоантропы, древние люди) – 70-30 тыс.лет назад

• Кроманьонцы – 40-10 тысяч лет назад

• Homo sapiens (F)– около 30 тыс.лет назад. Древнейшие находки в Африке - 195 000 лет назад; в Зап. Азии - более 90 000 лет назад.

________________________________________________

масштабы загрязнения окружающей среды

• Локальное;

• Региональное;

• Глобальное.

• При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров.

Экологические кризисы и катастрофы.

Кризис и катастрофы - это нарушение природного экологического равновесия, потеря устойчивости биологическими системами.

• Кризисы не разрушают систему полностью, а приводят ее в состояние неустойчивости, из которого возможен как выход к восстановлению системы, так и ее гибель.

• Катастрофа – комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезновению. При катастрофе нарушается одновременно большое количество взаимосвязей и система как таковая прекращает существовать.

Экологический кризис — это нарушение естественных природных процессов в биосфере, в результате которого происходят быстрые изменения окружающей среды.

Экологические кризисы могут иметь и имели в истории человечества благополучное разрешение.

Первый глобальный экологический кризис - во времена собирательства и примитивной охоты на мелких животных. Возник он из-за истощения запасов съедобных растений и истребления небольших животных. Преодоление - переход к коллективной охоте на крупных зверей с применением более совершенных для того времени орудий: лука, копья, гарпуна; разделением труда между участниками охоты.

Следующий экологический кризис - в конце ледникового периода, когда стали исчезать крупные животные — объекты охоты: шерстистый носорог, пещерный медведь, большерогий олень, мамонт и др. Преодоление - переход от присваивающего к производящему хозяйству. Разведение одомашненных животных и получение урожая выращенных культурных растений обеспечивали продуктами питания растущее население.

Экологические катастрофы

• Причинами катастроф могут быть необратимые природные явления (локальные засухи, моры), а также климатические изменения во всей биосфере, связанные с периодами горообразования, глобальных потеплений или похолоданий, образования, движения и таянья ледников.

• В последние десятилетия стали частыми локальные и региональные экологические катастрофы, вызванные радиоактивным загрязнением среды. Хиросима, Нагасаки, Чернобыль, Фукусима.

Типы антропогенного воздействия на природу

• Уничтожение экосистем

• Загрязнение экосистем

• Эксплуатация экосистем

Уничтожение экосистем

• Распашка и земледелие

• Урбанизация и развитие транспортной инфраструктуры

• Разработка ископаемых

• Создание водохранилищ

Загрязнение природной среды

• Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту

ЦЕНА ЗАГРЯЗНЕНИЯ складывается

• 1) потеря ресурсов

• 2) стоимость ликвидации загрязнения и контроля над ним.

ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИй

• по типам среды (воздух, вода, почва и т. п.)

• по загрязняющим факторам (свинец, углекислый газ, твердые отходы, стойкие органические загрязнения и т. д.).

С точки зрения уменьшения загрязнения в целом важно различать прежде всего два основных типа загрязнения.

• Первый тип - стойкие (неразлагающиеся) загрязнения — вещества и яды, такие, как алюминиевые банки, соли ртути, фенольные соединения с длинной цепью, которые в естественной среде либо не разрушаются вовсе, либо разрушаются очень медленно

• Второй тип —загрязнители, разрушаемые биологическими процессами, такие, как бытовые сточные воды, которые легко разлагаются естественным образом или на городских станциях по очистке сточных вод

Виды загрязнений

По типу воздействия – химическое, физическое и биологическое.

Современные проблемы охраны природы

• Охрана природа - это система научно обоснованных международных, государственных и общественных мер, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов

• Природные объекты и явления, которые человек использует в процессе труда, называются природными ресурсами. К ним относятся атмосферный воздух, вода, почва, полезные ископаемые, солнечная радиация, климат, растительный и животный мир. По степени их истощения они делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые.

Исчерпаемые ресурсы

• Исчерпаемые ресурсы - возобновимые и невозобновимые.

• Невозобновимые - ресурсы, которые не возрождаются или возобновляются в сотни раз медленнее, чем расходуются. Нефть, каменный уголь, металлические руды и большинство полезных ископаемых.

• Возобновимые природные ресурсы - почва, растительность, животный мир. Эти ресурсы постоянно восстанавливаются, если сохраняются необходимые для этого условия

Неисчерпаемые ресурсы

• Неисчерпаемые ресурсы включают водные, климатические и космические.

• Общие запасы воды на планете неисчерпаемы. Основу их составляют соленые воды Мирового океана, но их пока мало используют. Пресная вода, необходимая для человека, исчерпаемый природный ресурс.

• Климатические ресурсы - атмосферный воздух и энергия ветра - неисчерпаемы, но с развитием промышленности загрязнение воздуха становится опасным для здоровья людей.

• К космическим ресурсам относятся солнечная радиация, энергия морских приливов и отливов.

принципы охраны природы

• Первый принцип - все явления природы имеют для человека множественное значение и должны оцениваться с разных точек зрения.

• Второй принцип - необходимость строгого учета местных условий при использовании и охране природного ресурса.

• Третий принцип - охрана одного объекта означает одновременно охрану и других объектов, тесно с ним связанных

• Охрана природы должна быть комплексной

Изменение состава атмосферы

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

• Сжигание в огромных количествах органического топлива приводит к снижению содержания кислорода и увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере.

• 6 парниковых газов: двуокись углерода (СО₂), метан (СН₄), закись азота (N₂O), гидрофторкарбоны (HFCs), перфторкарбоны (PFCs), и сульфогексафториды (SF₆)

• Cистема живых организмов (биота) поддерживает концентрацию парниковых газов на определенном уровне.

• Человек не только увеличил поступление парниковых газов в атмосферу, но и разрушил те естественные экосистемы, которые регулируют концентрацию этих газов, прежде всего - сводил леса.

• На территории России много лесов старых, которые находятся в равновесном состоянии и поглощают столько же СО₂, сколько и выдыхают. Для связывания атмосферного СО₂ необходимы леса молодые, растущие и включающие СО₂ в свою фитомассу.

По значимости для дестабилизации климата разрушение экосистем более важно, чем рост выбросов

Сокращение площади лесов на острове Борнео. В 1960 году около 82% территории острова было покрыто лесами. К 1995 году площадь лесного покрова снизилась до 52%. При нынешних темпах вырубки лесов, 98% лесов Борнео может быть уничтожено к 2022 году.

Киотский протокол

• Киотский протокол — международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Протокол вступил в силу 16 февраля 2005 года, (для вступления его в силу была необходима ратификация государствами, на долю которых приходилось бы не менее 55 % выбросов парниковых газов). Заметным исключением из этого списка являются США и Австралия.

• Страны Протокола определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период с 1 января 2008 до 31 декабря 2012 года. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов странами шести типов газов, вызывающих парниковый эффект, на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года.

Изменение климата

Проблемы изменения климата приводят к негативным эффектам – увеличиваются следующие процессы:

• Ураганы и ветра – в результате увеличения энергосодержания атмосферы;

• Наводнения – в результате увеличения испаряемости и влагосодержания атмосферы;

• Таяние горных ледников – сели;

• Таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приводит к повышению уровня мирового океана.

В настоящее время выдвигаются много разных теорий глобального потепления:

• Увеличение парниковых газов в связи с выделением метана, но его поступление в атмосферу не является на современном этапе большим.

• Уменьшение растворимости в океане при повышении температуры воды –идет недооценка роли биоты, которая создает определенные градиенты температуры на границе атмосфера-океан и нивелирует эти процесс;

• Повышение солнечной активности, но при повышенной активности солнечной радиации идет изменение соотношения частей спектра, а энергия остается постоянной;

• Активизацию вулканизма – тут все же крайне малый выброс идет, всего лишь 50 Мт в год.

Изменение состава атмосферы

• Запыление и задымление атмосферы

– естественное - при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах,

- искусственное - промышленные, транспортные и бытовые выбросы.

• Главный химический загрязнитель атмосферы - сернистый газ SO₂, выделяющийся при сжигании каменного угля, сланцев, нефти, при выплавке железа, меди, производстве серной кислоты. Служит причиной выпадения кислотных дождей.

• При высокой концентрации сернистого газа во влажную погоду в промышленных районах возникает белый или влажный смог - ядовитый туман. Под воздействием интенсивного солнечного излучения химические вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом, могут вступать в реакции друг с другом, (фотохимический смог)

• В крупных городах первенство в загрязнении атмосферы переходит от промышленности к автомобилям. С выхлопными газами в атмосферу поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, в том числе обладающие канцерогенными свойствами.

загрязнение воздуха хлорфторметанами или фреонами

• Утончение озонового экрана, появление "озоновых дыр" отмечено над территориями Антарктиды, Австралии, Ю.Америки, некоторых районов Евразии.

Март 1985 г. - «Венская конвенция по охране озонового слоя», призывающая страны к дополнительному исследованию этой проблемы и обмену информации по сокращению озонового слоя.

1987 год - международной встрече в Монреале, 98 стран заключили Монреальский протокол о постепенном прекращении производств ФХУ и запрещении их выбросов в атмосферу.

Физическое загрязнение

• Радиоактивное, электромагнитное, шумовое, световое, вибрационное воздействие

• Источниками радиоактивного загрязнения служат экспериментальные взрывы атомных и водородных бомб, аварии на атомных электростанциях, радиоактивные вещества выделяются в атмосферу при изготовлении атомного оружия, при дезактивации радиоактивных отходов.

Охрана атмосферы

• Предупреждение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

• Создание и внедрение безотходных технологий.

• Снижение и предотвращение загрязнений от выхлопных газов автомобилей.

• Озеленение городов и промышленных центров. На растениях и кустарниках оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли до 60% диоксида серы.

Загрязнение водных ресурсов

• Дефицит пресной воды – использование ее для орошения - важнейшая причина ее нехватки.

• Недостаток воды стал особенно ощутим в связи с увеличением ее расходования на нужды промышленности. Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками.

• Сильно загрязняют водоемы поверхносто-активные вещества (ПАВ), в том числе синтетические моющие средства (СМС)

• Опасными загрязнителями водоемов служат соли тяжелых металлов - свинца, железа, меди, ртути

• Уменьшения запасов пресных вод - сокращением водоносности рек. Она вызвана вырубкой лесов, распашкой пойм и осушением болот.

• Эвтрофикация водоемов.

Охрана водных ресурсов

• Важнейшая мера по охране водных ресурсов - бережное их расходование.

• Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - создание безотходного производства.

Очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 90-95%. В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки сточных вод.

• Механические методы - это использование решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек для удаления грубых дисперсных примесей.

• Химическая очистка - добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых истинных растворов.

Биологическая очистка воды

• происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Биологическая очистка в искусственных помещениях - биофильтры и аэротенки. Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому они обеззараживаются хлором.

Использование и охрана недр

• Большинство полезных ископаемых относится к невосполнимым ресурсам. Бережное расходование минеральных и энергетических ресурсов. Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработку новых.

• Проблема твердых отходов – одновременно и загрязнение, и уничтожение (преобразование) природных экосистем.

• Большое значение в сохранении месторождений имеет использование в промышленности вторичного сырья.

• Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использование попутных энергетических ресурсов.

Использование и охрана недр

• Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также и при переходе на использование других источников энергии - геотермальных вод, энергии солнца, морских приливов.

• Одно из основных направлений охраны недр при разработке полезных ископаемых - рекультивация земель. Рекультивация - это восстановление промышленно нарушенных территорий.

Почвенные ресурсы

• Эрозия почвы - процесс разрушения и выноса плодородного слоя почвы водой или ветром. Естественная эрозия протекает очень медленно и процессы выдувания или вымывания протекают очень медленно.

Типы ускоренной эрозии почв.

• Ветровая (местная эрозия - поземка - и пылевые бури).

• Водная эрозия (плоскостная, струйчатая, овражистая). Селевые потоки и оползни в горах.

Охрана почвы

• Основа охраны почв - борьба с эрозией.

Агротехнические методы (вспашка поперек склона, скважины для оттока воды и др.)Регулирование выпаса скота Создание лесных полос.

Охрана растительностиОсновная задача охраны лесов - их рациональное использование и восстановление.

Три основных направления:

• Повышение продуктивности лесов

• Защита лесов от пожаров

• Защита лесов от вредителей

Охрана хозяйственно ценных и редких видов растений состоит в рациональном, нормированном сборе, исключающим их истощение

Охрана животных

• Воздействие человека - прямое и косвенное Прямое воздействие - промысловые животные, численность сокращается, сюда же относится и гибель от ядохимикатов.Косвенное влияние –изменение среды обитания при вырубке лесов, строительстве плотин и т.п.

Охрана животных:

• Увеличение численности редких и вымирающих видов, для чего создаются заповедники и заказники.

• Восстановление численности промысловых животных достигается реакклиматизацией - искусственное расселение в местах былого распространения

• акклиматизацией - расселение новых видов.

• Переселение каждого вида обязательно должно быть сопряжено с экологической экспертизой и прогнозом.

• Ондатра

биологическое загрязнение природы

Макробиологическое воздействие, или интродукция

Микробиологическое, т.е. привнесение в окружающую среду и размножение в ней микроорганизмов, вызывающих болезни человека или сельскохозяйственных животных.

Источником биологического загрязнения могут стать трупы сельскохозяйственных животных, и потому их либо закапывают в глубоких скотомогильниках, либо перерабатывают на специальных предприятиях.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

• Охота и рыболовство,

• Рубка лесов – без смены типа землепользования

• Пастбищное животноводство,

• Отбор воды.

Два направления эксплуатации природных ресурсов:

• 1. Использование природной среды для инженерно-бытовых сооружений, оздоровления и отдыха населения; водотоков и водоемов для транспортных путей

• 2. Разработка природных ресурсов — полезных ископаемых, лесопереработка, использование воды для бытовых и производственных целей, почв и лугов для сельскохозяйственного производства.

Методы охраны природы

1. Разработка законодательства и создание охраняемых территорий.

2. Экологическое нормирование:

ПДК – предельно допустимые концентрации, т.е. предельные уровни, выше которых загрязнение уже наносит вред окружающей среде, в России он достаточно высокие и их соблюдение гарантирует чистую окружающую среду;

ПДВ – предельно допустимые выбросы, их отличие от ПДК в том, что они действуют не постоянно, они, как правило, относятся к промышленным предприятиям, они же используются в терминологии Киотского протокола, т.е. они определяют предельный уровень периодических выбросов;

ПДИ – предельно допустимая норма изъятия, как правило – это различные квоты, в частности, квоты на вылов рыбы, или на отстрел животных в охотничий сезон.

3. Экологический мониторинг – использует ПДК.

4. Экологический контроль – использует ПДВ.

5. Экологический аудит.

6. Экологическая сертификация.

7. Экологическая экспертиза.

8. Экологическое образование – инструмент не самый действенный в России, но активно использующийся и приносящий пользу.

Экологический мониторинг

1. Природных сред: воздушной, поверхностных вод и водных экосистем, геологической среды и наземных экосистем;

2. Природных ресурсов.

Целями мониторинга состояния природных сред являются следующие:

• оценка современного состояния;

• определение масштабов изменений природных условий в результате хозяйственной деятельности;

• исследования тенденций многолетних изменений экологического состояния территорий.

Мониторинг природных ресурсов

Наблюдение и контроль за состоянием атмосферного воздуха, водных, земных, минерально-сырьевых и биологических ресурсов

Для полноты и точности сведений об окружающей среде и природных ресурсах необходим их мониторинг на разных уровнях: локальном, региональном, государственном и глобальном.

Индикаторы

Основные принципы системы наблюдений, в которых должны учитываться:

• возрастающая вероятность быстрых изменений окружающей среды в условиях интенсификации социально-экономического развития;

• наличие взаимосвязи изменения окружающей среды и социально-экономического развития, а также выделение параметров экологических изменений, которые наиболее чувствительны к внешним воздействиям;

• ряды данных по экологическим изменениям в прошлом.

Приоритетные индикаторы:

• энергопотребление: его эффективность, роль различных видов энергии, влияние на окружающую среду и др.;

• водные ресурсы, их типы, распределение по пользователям, потребление на единицу валового национального продукта и т. д.;

• возобновляемые природные ресурсы: производство продукции на единицу ресурсов, динамика лесов и сельскохозяйственных земель и пр.;

• уровень загрязнения окружающей среды;

• характеристики использования земель.