1. Понятие о экологии, экологические факторы, их основные характеристики.

Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем. По определению Геккеля «Экология» - наука об экономии природы (наука о жилище – греч.).

Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни.

Существует два вида экологии:

1) Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма.

2) Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство

Экология быстро развивается на стыке с другими науками. Существует эерографическая, химическая, математическая экологии.

Задачи экологии как науки:

Исследование закономерности организации жизни, в т.ч. и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и всю биосферу в целом.

Создание научной основы рационального использования природных ресурсов.

Восстановление нарушенных природных систем.

Регулирование численности популяции живых организмов.

Сохранение эталонных участков биосферы.

Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на одной из фаз их развития.

Экологические факторы делятся на две категории:

Факторы неживой природы или абиотические факторы.

Факторы живой природы или биотические факторы.

Абиотические факторы в свою очередь делятся на:

Климатические (освещённость, температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения ветра)

Почвенно-грунтовые (плотность, механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость)

Орографические (рельеф, высота над уровнем моря)

Химические (газовый состав воздуха, количество растворённых в воде солей и т.д.)

Биотические факторы в свою очередь делятся на:

Зоогенные (животный мир)

Фитогенные (факторы растительности)

Микробиогенные (влияние живых организмов)

Антропогенные (влияние человека)

Экологические факторы можно классифицировать по степени постоянства их воздействия на живые организмы или по периодичности.

Бывают:

Первичные периодические факторы, т.е. факторы, связанные с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Это смена времён года, смена дня и ночи.

Вторичные периодические факторы, которые являются следствием первичных периодических факторов. Это температура, влажность, количество растворённого в воде кислорода, количество растительной пищи и другие.

Непериодические факторы. Это почвенно-грунтовые факторы, факторы, связанные со стихийными бедствиями, большинство антропогенных воздействий.

2. Понятие о биосфере: структура биосферы, экосистемы взаимодействие организма и среды.

Вернадский ввел понятие биосферы. Биосфера – та часть листосферы, гидросферы и атмосферы, в которой существует жизнь. Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом образуя пленку жизни (сферу) на нашей планете.

Схема строения биосферы

Верхняя граница - озоновый слой

20000

Стратосфера

10000 Эверест (8848 м)

почва

Тропосфера

Литосфера Гидросфера

Филиппинская впадина (10830 м)

Нефтяные воды

(присутствие бактерий )

Нижняя граница

Нижняя часть биосферы опускается на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина - несколько мм. Основой органической жизни является углерод (С).

Экосистемой можно называть любую совокупность органических и неорганических компонентов, в которых осуществляется круговорот веществ. Экосистемы – сообщества организмов и окружающей среды, взаимосвязанных между собой и объединенных в единое целое.

Влияние среды на организм:

Среда дает ресурсы. Ресурсы – все то, что находится с организмом в вещественно-органических отношениях (энергия света, минеральное питание, пища животных и т. п.).

Условия обитания – все идентифицируемые или не идентифицируемые воздействия, которые повышают эффективность использования ресурсов (температура, влажность, давление, радиация и др.).

Пространство, время – общая основа, которая позволяет организму идентифицировать свое отношение к окружающей среде и другим объектам.

3. Глобальные проблемы окружающей среды: разрушение озонового слоя.

Озон в переводе с греческого озна­чает «пахнущий». Такое название этому газу дал в 1840 г. швейцар­ский химик Шонбейн. А спустя 25 лет известный французский хи­мик Сорэ доказал, что озон состо­ит из трех атомов кислорода (О3). Причем в чистом виде он является токсичным веществом, также представляет угрозу, как легко взрывающееся вещество. Но в чис­том виде он существует недолго, так как, явля­ется очень сильным окислителем и весьма неустойчив.

В атмосфере этот газ образует озоносферу — важнейшую часть атмо­сферы, которая влияет на климат и защищает все живое на Земле от УФ-излучения диапазона Б. В этом слое озон находится в очень разре­женном состоянии.

Сни­жение концентрации стратосферно­го озона является очень важной глобальной проблемой. Несмотря на малое содержание стратосферного озона, его роль в сохранении биологичес­кой жизни Земли исключительно велика. Как уже отмечалось, мо­лекулы озона поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение Солн­ца, которое разрушает органичес­кие молекулы. Это относится и к молекулам ДНК, отвечающим за передачу наследственных призна­ков. Озонный слой, словно щит, не только оберегает живое вещество от прямого разрушения, но и обеспе­чивает ход эволюции.

Однако в последнее время про­исходит снижение концентрации стратосферного озона. Разрушение озона происходит в реакциях:

О + О3 -> О2 + О2 (1)

Оз + hv -> О + О2 (2)

Фотолиз озона в реакции (2) происходит в результате ультрафи­олетового излучения Солнца. Реак­ция (1) в «чистом виде» идет мед­ленно, но ускоряется во много раз при наличии таких катализаторов в атмосфере, как NO, ОН, С1, Вг, F. Поэтому увеличение их концент­рации приводит к разрушению озо­нового слоя.

В результа­те человеческой деятельности в ат­мосферу стали поступать такие ве­щества, как, например, метилхлорид, четыреххлористый углерод, хлорфтор метана, более широко известные как фреоны, и некоторые другие вещества, содержащие ато­мы галогенов. С точки зрения по­следствий для озоносферы эти ве­щества обладают одним общим свойством: они химически инертны и устойчивы в нижней атмосфере, не разлагаются солнечным светом в тропосфере, не окисляются, не вы­мываются осадками. Распространя­ясь в атмосфере, они проникают через слой тропопаузы в стратосфе­ру. И здесь под действием жестко­го излучения происходит разложе­ние молекул, высвобождаются сво­бодные атомы хлора и других гало­генов.

Решение проблемы связано с международным сотруд­ничеством.

В 1975 г. Всемирная метеороло­гическая организация (ВМО) впервые выступила с заявлением о воздейст­вии на слой озона результатов дея­тельности человека и о вероятных геофизических последствиях этого. А уже в 1977 г. по инициативе ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) в Вашингтоне было созвано специальное совещание экспертов по озону. Был выработан и принят «Ми­ровой план действий по озоновому слою», который сейчас реализуется в рамках международного сотрудни­чества. В Вене в марте 1985 г. под­писана конвенция по охране озоно­вого слоя. А в 1987 г. в Монреале было принято международное согла­шение по уменьшению и дальнейше­му отказу от производства веществ, разрушающих озоновый слой. В на­стоящее время во всех развитых стра­нах, а также в Китае и Индии при­нимаются меры по предотвращению и смягчению последствий озонового истощения.

4. Экологические законы Коммонера, его трактовка.

Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого Б. Коммонера:

1)все связанное со всем;

2)все должно куда-то деваться;

3)природа «знает» лучше;

4) ничто не проходится напрасно (за все надо платить).

Как отмечает М. Реймерс, первый закон Б. Коммонера близкий по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия, второй — к этому же закону и закону развития естественной системы за счет окружающей среды, третий — предостерегает нас от самоуверенности, четвертый — снова затрагивает проблемы, которые обобщают закон внутреннего динамического равновесия, законы константности и развития естественной системы. По четвертому закону Б. Коммонера мы должны возвращать природе то, что берем у нее, иначе катастрофа с течением времени неминуемая.

5. Классификация и формы загрязнения окружающей среды.

Загрязнением в узком смысле слова называется внесение в какую-либо среду, не характерное для неё химических, физических и биологических компонентов.

Непосредственными объектами загрязнений служат компоненты экотопа. Косвенными объектами загрязнений служат составляющие биоценоза. Первую классификацию загрязений предложил американский учёный Парсон. Она заключает в себя следующие типы загрязнений:

Сточные воды.

Минералы, неорганические кислоты и соли.

Органические кислоты и соли.

Твёрдый сток.

Вещества, имеющие питательную ценность для растений.

Радиоактивные вещества

Носители инфекции

Существует и иная классификация, которая первоначально делит загрязнения на естественные и антропогенные.

К антропогенным относятся:

Механические (загрязнение среды компонентами, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий).

Химические (изменение естественных химических свойств среды).

Физическое (шумовое, световое, тепловое, электромагнитное, радиоактивное).

Биологическое (загрязнение путём внесения в среду биологического организма).

Загрязнением в широком смысле слова называется внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, потоки энергии и информации, вследствие чего данная экосистема разрушается, или снижается её продуктивность.

Согласно этому определению, загрязнение среды можно классифицировать следующим образом:

Ингридиентное загрязнение – это совокупность веществ, качественно или количественно чуждых биоценозу. Продукты сгорания топлива, отходы пищевой пром-ности.

Параметрическое загрязнение – это изменение качественных параметров окружающей среды.(см. физическое).

Биоценотическое загрязнение – это воздействие на состав и структуру популяций организма. 1) Фактор беспокойства.2) Нарушение баланса популяций. 3) Нерегул-мый отбор, отстрел, браконьерство. 4)Перепромысел. 5) Случайная и направленная акклиматизация видов.

Социально-деструктивное – это изменение ландшафта и экосистем в процессе природопользования. (Выработка лесных насаждений, Зарегулир-ие водотоков, Пожар.)

Воздействие человека на биосферу сводится к четырём главным формам:

Изменение структуры земной поверхности (строительство водохранилищ, осушение болот и т.д.).

Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагаемых её веществ (изъятие полезных ископаемых, выброс различных загрязнений и т.д.).

Изменение энергетического, в частности, теплового баланса отдельных регионов земного шара и биосферы в целом.

Изменения, вносимые в совокупность живых организмов (уничтожение одних видов и создание новых видов).

6. Источники загрязнения воздушного бассейна.

Источники загрязнений:

1. Промышленные

В результате сгорания топлива на промышленных предприятиях и тепловых электростанциях выделяются механические загрязнители, такие как несгоревшие частицы, пыль, зола, сажа.

Основной химический загрязнитель - сернистый газ, выделяющийся при сжигании каменного угля, нефти, при выплавлении нефти. Сернистый газ, реагирующий с водяными парами воздуха, образует капельки серной кислоты, которые выпадают с дождями, называющимися кислотным. Они разъедают металлы, краски, синтетические соединения, губительно действуют на почвы, превращют реки, озера, пруды в безжизненные водоемы, уничтожая сообщества животных, растений. Кислодные дожди - одна из основных причин гибели лесов.

Металлургические заводы выбрасывают в воздух угарный газ, оксиды железа, меди, свинца, хрома, кадмия, никеля и других тяжелых металлов.

Аллюминиевая промышленность закрязняет воздух токсичными фтористыми соединениями.

2. Транспортные

Главная составная часть выхлопов - угарный газ, оксиды азота, некоторые углеводороды и ядовитый свинец.

3. Бытовые

Фреоны - вещества, входящие в состав аэрозолей и применяются как распылители лаков, красителей, а так же в холодильных агрегатах и кондиционерах, основные разрушители озонового слоя.

Отдельно взятые вещества менее опасны, чем их смеси. Химические реакции, протекающие в воздухе приводят к образованию дымных туманов (смог). Они состоят из N, S, CO2, копоти, пыли, дыма.

Самое опасное загрязнение атмосферы и всей окружающей среды - радиактивное загрязнение, при котором происходит выделение радиактивных элементов в окружающую среду. Своеобразная форма загрязнения - разного рода шумы. Шум является следствием развития различной техники.

Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных. Естественные загрязнители носят распределённый характер. Уровень загрязнения одних является фоновым и мало изменяется. Особую роль играет атмосферная пыль. Она способствует конденсации паров воды и образованию осадков. Пыль и капли воды поглощают жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает живые организмы от излучения.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.