3. Экосистема и биогеоценоз

Экосистема (от греческого слова oikos — жилище, местопребывание) — любой природный комплекс (биокосная система). Он состоит из живых организмов (биоценоз) и среды их обитания: косной (например, атмосфера) или биокосной (почва, водоем и т. п.), связанных между собой потоками вещества, энергии и информации. Гниющий пень со всеми его многочисленными обитателями (грибами, микроорганизмами, беспозвоночными) — экосистема небольшого масштаба. Озеро с водными и околоводными организмами (в том числе птицами, питающимися водными животными, прибрежной растительностью) — тоже экосистема, но большего масштаба. Самая большая экосистема — вся биосфера в целом. В экосистеме всегда есть энергетический вход и выход. Большая часть энергии для существования экосистем поступает за счет энергии Солнца, первично улавливаемой автотрофами, основную массу которых составляют зеленые растения. По пищевым цепям эта энергия и вещество включаются в круговорот, характерный для каждой экосистемы. Первичные и вторичные гетеротрофы (травоядные и плотоядные животные) используют накопленную энергию и созданное автотрофами вещество, которое затем вновь поступает в круговорот после его разложения и минерализации гетеротрофами-сапрофитами (грибами, микроорганизмами). Выход из этого круговорота — в осадочные породы (см. Круговорот веществ в природе). Термин «экосистема» предложил в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли. В 1944 г. советский биолог В. Н. Сукачев ввел близкое к нему понятие «биогеоценоз». Биогеоценоз, в понимании В. Н. Сукачева, отличается от экосистемы определенностью своего объема. Экосистема может охватывать пространство любой протяженности — от капли прудовой воды до биосферы. Биогеоценоз — определенный участок территории, через который не проходит ни одна существенная биоценотическая (см. Биоценоз), гидрологическая, климатическая, почвенная или геохимическая граница. Биогеоценозы — это кирпичики, из которых сложена вся биосфера. На суше границы биогеоценоза обычно выделяют по характеру растительного покрова: изменение растительности маркирует почвенные, геохимические и другие границы. Размеры биогеоценозов различны — от нескольких сотен квадратных метров до нескольких квадратных километров, а по вертикали — от нескольких сантиметров (на скальных породах) до нескольких сотен метров (в лесах). Совокупность популяций организмов, входящих в экосистему (обычно в пределах биогеоценоза), жизнь которых тесно связана с каким-то одним, центральным видом, называется консорцией (от латинского слова consortium — сообщество). Обычно в роли центрального вида консорции выступает растение, которое определяет весь характер биогеоценоза: в ельниках — ель, в сосняках — сосна, в ковыльной степи — ковыль и т. д. Связь между центральным видом и остальными в консорции может быть самая разная: через пищевые цепи, как местообитание (лишайник на стволе сосны), создание комфортных микроклиматических условий (влажность, тень под пологом дерева).

4. Понятие популяции в современной экологии

Популяция – одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является первой надорганизменной биологической системой. С экологических позиций четкого определения определение популяции еще не выработано. Наибольшее признание получила трактовка С.С. Шварца, популяция – группировка особей, которая является формой существования вида и способна самостоятельно развиваться неопределенно долгое время.

Основным свойством популяций, как и других биологических систем, является то, что они находятся в беспрерывном движении, постоянно изменяются. Это отражается на всех параметрах: продуктивности, устойчивости, структуре, распределении в пространстве. Популяциям присущи конкретные генетические и экологические признаки, отражающие способность систем поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях: рост, развитие, устойчивость. Наука, объединяющая генетические, экологические и эволюционные подходы к изучению популяций, известна как популяционная биология.

Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией.

Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто.

Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды.

Численность и плотность – основные параметры популяции. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность – количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности.

Демография популяций растений и животных (половая и возрастная структуры)

Под демографической структурой популяции понимают, прежде всего, ее половой и возрастной состав. Кроме того, принято говорить о пространственной структуре популяции - то есть об особенностях размещения особей популяции в пространстве. Возрастная структура популяции связана с соотношением особей различных возрастов в популяции. Особи одного возраста принято объединять в когорты, то есть возрастные группы. В ней выделяют следующие возрасты: латентный период - состояние семени; прегенеративный период (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного растения и виргинильного растения); генеративный период (обычно подразделяется на три подпериода - молодых, зрелых и старых генеративных особей); постгенеративный период (включает состояния субсенильного растения, сенильного растения и фазу отмирания). Принадлежность к определенному возрастному состоянию определяется по степени выраженности определенных морфологических и физиологических признаков. Характер возрастной структуры популяции зависит от типа так называемой кривой выживания, свойственной данной популяции.

О половой структуре популяции можно говорить, разумеется, только если речь идет о раздельнополом виде. Бисексуальность играет огромную роль в поддержании генетической разнокачественности особей популяции. Половая структура, то есть соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости. Принято выделять первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения. Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.

Средняя продолжительность жизни организмов и соотношение численности (или биомассы) особей различного возраста характеризуются возрастной, а соотношение особей разного пола — половой структурами популяции. Формирование возрастной структуры происходит в результате совместного действия процессов размножения и смертности. Со временем даже в пределах одной и той же популяции могут происходить значительные изменения возрастной структуры. В таких случаях включаются механизмы, автоматически возвращающие популяцию к некоторому нормальному для данной популяции возрастному распределению. Причем популяции, включающие в себя много возрастных групп, в меньшей степени подвержены воздействию факторов, влияющих на размножение в конкретном году. Даже крайне неблагоприятные условия, вызывающие полную гибель приплода в тот или иной год, не становятся катастрофическими для популяции сложной структуры, так как родительские пары участвуют в воспроизводстве многократно.

Тем не менее, следы изменений условий жизни сохраняются в облике сложных популяций гораздо дольше, чем у простых популяций. Для роста численности популяций большое значение имеет соотношение особей по полу. Генетический механизм обеспечивает примерно равное соотношение особей разного пола при рождении. Однако исходное соотношение вскоре нарушается в результате различий физиологических, поведенческих и экологических реакций самцов и самок, вызывающих неравномерную смертность.

Анализ возрастной и половой структуры популяции позволяет прогнозировать ее численность на ряд ближайших поколений и лет. Этим пользуются для оценки возможности промысла рыбы, в охотничьих хозяйствах и прочих подобных случаях.

Управленческие принципы обеспечения БЖД; названия, сущность, примеры

В начале обеспечения БЖД выделяются элементарные составляющие, называемые принципами, с помощью которых формируются требования к проведению защитных мероприятий и методы их расчета. Они позволяют находить оптимальные решения защиты от опасностей на основе сравнительного анализа конкурирующих вариантов.

Принципы обеспечения БЖД определяются спецификой производства, особенностями технологических процессов, разнообразием оборудования. По признаку их реализации они делятся на ориентирующие, технические, управленческие и организационные.

Ориентирующие принципы определяют основополагающие идеи для поиска безопасных решений и служат методологической и информационной базой БЖД. Технические принципы направлены на предотвращение действия опасных и вредных факторов и основаны на использовании физических законов. К организационным принципам относятся принципы несовместимости, подбора кадров, последовательности, нормирования, информации, защиты временем, рациональной организации труда на рабочем месте.

Управленческие принципы позволяют определять взаимосвязь и отношения между отдельными стадиями, этапами обеспечения БЖД. К ним относятся принцип адекватности, компенсации, контроля, обратной связи, ответственности, плановости, стимулирования, управления, эффективности.

Принцип плановости - установление на определённые периоды направлений и количественных показателей деятельности (текущее или годовое, оперативное и перспективное планирование).

Принцип компенсации - заключается в предоставлении различных льгот за работу во вредных и опасных условиях, с ненормированным рабочем днём (доплаты, дополнительный отпуск, молоко и лечебно-профилактическое питание).

Принцип контроля состоит в проведении ведомственного, административного, общественного, административно-общественного и государственного контроля над безопасностью.

Принцип эффективности - состоит в сопоставлении фактических результатов с плановыми показателями и оценки показателей по критериям затрат и выгод.

Понятие чрезвычайной ситуации (ЧС) и ее признаки; авария и катастрофа. Условия и причина возникновения, фазы протекания ЧС. Зона ЧС и очаг поражения

Чрезвычайное событие - зональное происшествие техногенного, антропогенного или природного происхождения, заключающееся в резком отклонении от нормально протекающих процессов или явлений и оказывающее отрицательное воздействие на жизнедеятельность человека, функционирование экономики, социальную сферу и природную среду.

При этом под нормой понимается такое протекание процесса или явления, к которому население и производство приспособились путем длительного опыта или специальных научно-технических разработок.

Чрезвычайные условия - характерные меры общей обстановки, сложившиеся в соответствую­щей зоне в результате чрезвычайного события и других одновременно действующих усугубляющих или стабилизирующих факторов, в том числе местных особенностей.

Чрезвычайная ситуация - совокупность исключительных обстоятельств, сложившихся в соответствующей зоне в результате чрезвычайного события техногенного, антропогенного или природного характера, а также под влиянием возникших чрезвычайных условий.

Обстановка в районе ЧС - конкретная характеристика зоны, в которой сложилась чрезвычайная ситуация, выявленная на определенный момент времени и содержащая сведения о состоянии, последствиях, ресурсах и проведенных работах, а также данные о внешних условиях.

К чрезвычайным ситуациям мирного и военного времени относятся: аварии; крупные аварии; опасные природные явления; стихийные бедствия; экологические бедствия; экологические катастрофы; социальные, политические, национальные явления.

Авария - ЧС, происходящее по техногенным причинам, а также из-за случайных и внешних воздействий и заключающееся в повреждении, выходе из строя, разрушении технических устройств или сооружений.

Крупная авария - авария, повлекшая за собой многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.

Опасное природное явление - ЧС природного происхождения, которое по своей интенсивности, масштабу распространения и продолжительности может вызвать отрицательные последствия для жизнедеятельности людей и функционирования экономики.

Стихийное бедствие - катастрофическое природное явление, которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.

Экологическое бедствие - ЧС, вызванное изменением под действием антропогенных факторов состояния суши, атмосферы, гидросферы и биосферы, и заключающееся в проявлении резкого отрицательного влияния этих изменений на здоровье людей, их духовную сферу, среду обитания, экономику или генофонд.

Экологическая катастрофа - экологическое бедствие особо крупных масштабов и наиболее тяжких последствий, как правило, сопровождающееся необратимыми изменениями природной среды.

Для правильной оценки возникающих происшествий и явлений существуют критерии для отнесения возникающей ситуации к чрезвычайной. Только наличие одновременно всей совокупности критериев позволяет классифицировать ситуацию как чрезвычайную.

С учетом рассмотрения данных критериев: ЧС - внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, характеризирующаяся неопределенностью и сложностью принятия решения, остро конфликтностью и стрессовым состоянием населения, значительным социально-экологическим и экономическим ущербом прежде всего человеческими жертвами и вследствие всего этого необходимостью крупных людских, материальных и временных затрат на проведение эвакуационно-спасательных работ и ликвидацию последствий. ЧС, как правило, именуется по лежащему в ее основе чрезвычайному событию.

Основные последствия ЧС - разрушения, затопления, массовые пожары, радиоактивные загрязнения, бактериальное заражение, химическое заражение, гибель населения.

Масштаб последствий ЧС - количество заболеваний, травм, смертей, экономические потери.

Все чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы по значительному количеству признаков, описывающих эти явления с различных характерных сторон их природы и свойств. Каждая ЧС имеет свою физическую сущность, свои, только ей присущие причины возникновения, движущие силы развития, свои особенности воздействия на человека и окружающую среду.

Классификационные структуры чрезвычайных ситуаций могут быть построены по: типам и видам чрезвычайных событий, лежащих в основе чрезвычайных ситуаций, это: стихийные бедствия; техногенные катастрофы; антропогенные катастрофы; социально-политические конфликты; масштабу распространения с учетом тяжести последствий; скорости распространения опасности - это внезапное, быстро распространяющиеся, умеренные и плавные катастрофы; сложности обстановки; масштабу и уровням привлекаемых для ликвидации последствий органов управления, сил и других ресурсов.

Чрезвычайные события, лежащие в основе чрезвычайных ситуаций, могут быть классифицированы по: сущности и характеру лежащих в их основе базовых явлений и процессов, важнейшим признакам проявления; характеру поражающих факторов или источников опасности; местам возникновения или принадлежности; основным причинам возникновения; интенсивности протекания; масштабам воздействия; характеру воздействия; содержанию и характеру последствий; долговременности и обратимости последствий.

Для практических нужд общую классификацию ЧС наиболее целесообразно строить по ти­пам и видам лежащих в их основе чрезвычайных событий. Такая классификация является наиболее обобщающей, так как она раскрывает сущность явлений, происходящих при чрезвычайных событиях и определяющих складывающиеся чрезвычайные ситуации.

Значительную практическую ценность имеет также классификация чрезвычайных ситуаций по масштабу их распространения, широте охвата ими объектов и территории.

Общая классификация чрезвычайных ситуаций техногенного, антропогенного и природного происхождения, выполненная для практических целей, строится с опорой на главный признак систематизации - по сущности и характеру базовых явлений и процессов, имеющих место в чрезвычайных событиях и лежащих в их основе, а также важнейшим признакам их проявления. Кроме основного признака, при построении практической классификации используются также признаки принадлежности, причинности или масштаба.

Классификация имеет нумерацию чрезвычайных ситуаций. Однопозиционными номерами обозначены группы чрезвычайных ситуаций, двухпозиционными - типы, трехпозиционными - виды чрезвычайных ситуаций.

Группы чрезвычайных ситуаций: чрезвычайные ситуации техногенного характера, чрезвычайные ситуации природного происхождения, чрезвычайные ситуации экологического характера, чрезвычайные ситуации социально-политического и военно-политического характера.

Чрезвычайные ситуации техногенного характера по типам классифицируются на: транспортные аварии, пожары, взрывы, аварии с выбросом сильнодействующих ядовитых веществ, аварии с выбросом радиоактивных веществ, аварии с выбросом биологически опасных веществ, внезапное обрушение конструкций, аварии на электроэнергетических системах, аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения, аварии на промышленных очистных сооружениях, гидродинамические аварии.

Чрезвычайные ситуации природного происхождения по типам классифицируются на: геофизические опасные явления, геологические опасные явления, метеорологические и агрометеорологические опасные явления, морские гидрологические опасные явления, гидрологические опасные явления, природные пожары, инфекционная заболеваемость.

Чрезвычайные ситуации экологического характера по типам и видам классифицируются на: чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния суши; катастрофические просадки, оползни, обвалы земной поверхности, происшедшие в результате деятельности человека; наличие тяжелых металлов и других вредных веществ в почве сверх предельно-допустимых концентраций; интенсивная деградация почв, опустынивание на обширных территориях из-за эрозии, засоления, заболевания; кризисные ситуации, связанные с истощением не возобновляемых природных ископаемых; критические ситуации в связи с переполнением хранилищ промышленных и бытовых отходов и загрязнением среды ими.

Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состава и свойств атмосферы. К ним относятся: резкие изменения погоды или климата в результате антропогенной деятельности человека; превышение предельно-допустимых концентраций вредных примесей в атмосфере; температурные инверсии над городами; острый «кислородный голод» в городах; значительное превышение предельно допустимого уровня производственного и городского шума; разрушение озонного слоя атмосферы; значительное изменение прозрачности атмосферы.

Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния гидросферы: резкая нехватка питьевой воды вследствие истощения или загрязнения вод; истощение водных ресурсов, необходимых для организации хозяйственно-бытового водоснабжения и обеспечения технологических процессов; нарушение хозяйственной деятельности и экологического равно­весия вследствие критического загрязнения зон внутренних морей и мирового океана.

Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния биосферы. К ним относятся: исчезновение отдельных видов животных и растений в результате изменения среды обитания; массовая гибель животных; гибель растительности на обширной территории; резкое изменение способности биосферы воспроизводству возобновляемых ресурсов.

Социально-политические конфликты и национальные явления: волнения в отдельных районах, вызванные выступлениями антиобщественных или национальных групп, попытки захвата радиовещательных и телевизионных станций, государственных или общественных учреждений; падение носителя ядерного оружия с разрушением или без разрушения боевой части, одиночный ракетно-ядерный удар, нанесенный с акватории нейтральных вод, вооруженные нападения на объекты воинских гарнизонов.

Показателями масштаба распространения ЧС являются: размеры территории, непосредственно подвергшейся воздействию поражающих факторов; возможные косвенные последствия, которые могут представлять собой тяжелые нарушения организационных, экономических, социальных и других важных связей, действовавших на значительных расстояниях.

Кроме этого, в данном признаке классификации учитывается тяжесть последствий, которая порой может быть весьма значительной и трагичной. Поэтому для определения категории чрезвычайной ситуации по ее масштабу необходимо оценить одновременно площадь поражения, косвенные последствия и тяжесть последствий. Тяжесть последствий оценивается уровнем сил и ресурсов, которые необходимо привлечь для их ликвидации.

По масштабу распространения с учетом тяжести последствий, чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы на локальные; объектовые; местные; региональные; национальные; глобальные. Локальные ЧС имеют последствия, не выходящие за пределы рабочего места, рабочего участка, усадьбы, квартиры. Местные ЧС имеют масштаб распространения в пределах населенного пункта в т. ч. крупного города, административного района, нескольких районов или области и могут быть устранены за счет сил и ресурсов области. В региональных ЧС последствия ограничиваются пределами нескольких областей, экономического района или республики и могут быть ликвидированы за счет и сил, и ресурсов республики. Национальные ЧС имеют последствия, охватывающие несколько экономических районов или республик, но не выходящие за пределы страны. Ликвидируется ЧС национального масштаба силами и ресурсами государства, иногда и с привлечением иностранной помощи. При глобальной ЧС ее последствия выходят за пределы страны и распространяются на другие государства. Эти последствия устраняются как силами каждого государства на своей территории, так и силами международного сообщества.

Каждому виду чрезвычайных событий свойственна своя скорость распространения опасности. Она является одной из составляющих интенсивности протекания события и характеризует степень внезапности действия поражающих факторов. Характер мер, принимаемых по защите от поражающего воздействия, во многом определяется для каждого данного события степенью опасности.

По скорости распространения опасности чрезвычайные события классифицируются на внезапные; с быстро распространяющейся опасностью; с опасностью, распространяющейся с умеренной скоростью; с медленно распространяющейся скоростью.

Классификация ЧС по скорости распространения опасности в значительной степени условна, т.к. диапазон временных характеристик развития событий даже для одних и тех же видов зачастую настолько велик, перекрывает границы соседних классификационных градаций.

Характерными условиями возникновения ЧС являются:

Существование источников, опасных и вредных факторов. К основным источникам относят­ся: предприятия и производства, продукция и технологические процессы которых пре­дусматривают использование высоких давлений, взрывчатые, легковоспламеняющиеся, а также химически агрессивных, токсичных, биологически активных и радиационно-опасных веществ и материалов; гидротехнические сооружения; транспортные средства и продуктопроводы; места захоронения отходов токсичных и радиоактивных веществ; здания и сооружения, построенные с нарушением СН и П; военная деятельность.

Действие факторов риска - высвобождение энергии различных видов, а также токсичных, биологически активных или радиоактивных веществ в количествах или дозах, представляю­щих угрозу жизни и здоровью населения и загрязняющих окружающую среду.

Экспозиция населения, а также среды его обитания, способствующих повышению действия факторов риска.

На любой объект экономики, помимо стихийных бедствий, постоянно действуют и другие природные и производственные факторы, недоучет и недооценка которых, а также отсутствие необходимых профилактических мероприятий могут привести к катастрофическим последствиям.

Катастрофы возникают в результате: стихийных бедствий, вызываемых катаклизмами природы; эпидемий, эпизоотии, эппиориторий и массового размножения вредителей лесного и сельского хозяйства; воздействия внешних природных факторов, приводящих к старению или коррозии материалов, конструкций, сооружений и снижению их физико-механических свойств; проектно-производственных дефектов сооружений и конструкций при изыскании и проектировании, низкокачественное выполнение строительных работ, плохого качества строительных материалов и конструкций, нарушения правил техники безопасности при ведении строительных и монтажных работ; воздействия технологических процессов промышленного производства на материалы сооружений; нарушения правил эксплуатации сооружений и технологических процессов производства.

ЧС любого типа в своем развитии проходят четыре типовые стадии (фазы). Первая - стадия накопления отклонений от нормального состояния или процесса. Иными словами, это стадия зарождения ЧС, которая может длиться сутки, месяцы, иногда - годы и десятилетия. Вторая - инициирование чрезвычайного события, лежащего в основе ЧС. Третья - процесс чрезвычайного события, во время которого происходит высвобождение факторов риска, оказывающих неблагоприятное воздействие на население, объекты и природную среду. Четвертая - стадия затухания, которая хронологически охватывает период от перекрытия источника опасности - локализации чрезвычайной ситуации, до полной ликвидации ее прямых и косвенных последствий, включая всю цепочку вторичных, третичных последствий. Эта фаза при некоторых ЧС может по времени начинаться еще до завершения третьей фазы. Продолжительность этой стадии может составлять годы, а то и десятилетия. На основе фаз развития чрезвычайной ситуации могут быть построены типовые модели их возникновения и развития.

Очагом поражения называют ограниченную территорию, в пределах которой в результате воздействия современных средств поражения произошла массовая гибель или поражение людей различной степени тяжести, уничтожены с/х животные и растения, значительно разрушены или повреждены здания и сооружения, а также элементы окружающей природной среды.

Зона чрезвычайной ситуации - территория или акватория, на которой в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации или распространения его последствий произошла гибель людей, с/х животных и растений и возникла угроза жизни и здоровью населения, и также может быть нанесен ущерб объектам народного хозяйства и окружающей природной среде.