4135

21

4.2 Экологические факторы среды

Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы: внутривидовые, или гомотипические, факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну); межвидовые, или гетеротипические, факторы – это влияние на организм особей других видов (волка на зайца, белки на сосну). В зависимости от принадлежности к определенному царству живой природы биотические факторы подразделяют на четыре основные группы: фитогенные факторы – это влияние на организм растений; зоогенные – влияние животных; микогенные – влияние грибов; микробогенные – влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших). По типу биотического взаимодействия различают протокооперацию, мутуализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конкуренцию, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм

5. Экосистемы

5.1 Экосистема: состав, структура, разнообразие

В функционировании природных экосистем и экосистем, созданных человеком, имеются отличительные особенности. Для природных экосистем характерна сложная структура и большое видовое разнообразие, которые обеспечивают устойчивость экосистем. Искусственные экосистемы создаются человеком с разными целями. Соотношение абиотического и биотического, автотрофного и гетеротрофного компонентов в искусственных экосистемах существенно отличается от такового в природных системах. Например, агроэкосистемы создаются для получения высокого урожая, видовое разнообразие в них резко снижено, иногда до монокультуры. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов – это упрощенные системы, они неустойчивы и неспособны к саморегуляции. Виды растений, культивируемых человеком, неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека. Устойчивость искусственных экосистем обеспечивается дополнительными затратами со стороны человека

5.2 Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды

Пирамиды биомасс некоторых биоценозов (например, океана) имеют перевернутый вид, так как для них недействительно правило пирамиды биомасс.

22

Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких уровнях у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов – фитопланктона – оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, то есть, через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.

5.3 Динамика экосистем

По Ф. Клементсу (1916), процесс сукцессии состоит из следующих этапов: 1. Возникновение незанятого жизнью участка. 2. Миграция на него различных организмов или их зачатков. 3. Приживание их на данном участке.

5.4 Популяции в экосистеме

Популяция – это внутривидовая группировка с определенными количественными и качественными параметрами. Важнейшими параметрами являются количественные характеристики, которые позволяют решить большинство проблем качественного характера. Выделяют две группы количественных показателей – статические и динамические. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени (рождаемость, смертность). Состояние популяции на данный момент времени определяют по статическим показателям, к которым относятся численность, плотность, показатели половой,

(распределение внутри территории).

6. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды

6.1 Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды

Производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества на всех этапах производственного цикла и наименьшим воздействием на человека и природные системы называется ресурсосберегающей технологией. При этом должны учитываться все расходы на промежуточных этапах производства на единицу производимой продукции. В понятие «ресурсосберегающая технология» включается требование минимизации используемых природных ресурсов и минимального нарушения природных условий. Это способы производства продукции с минимальным расходом вещества и энергии, сокращением удельного потребления природных ресурсов и энергии. Чем выше коэффициент использования ресурсов и ниже ресурсоемкость (энергоемкость), тем рациональнее использование природных богатств.

Повторное использование материальных ресурсов называется рециркуляцией (реутилизацией). Примером рециркуляции является производство алюминия из металлолома. При этом требуется всего 5% энергозатрат от выплавки алюминия из бокситов; кроме того, переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу. Замена первичного сырья на вторичное имеет значительные экологические преимущества: при производстве стали снижение потребления энергии 47–74%, снижение загрязнения атмосферы – до 80%, снижение водопотребления – на 40% и т.д.

Принцип комплексного использования природных ресурсов и концентрации производства реализуется через создание территориальнопроизводственных комплексов.

6.2 Водные ресурсы и их охрана

Вода на Земле находится в разных агрегатных состояниях (пар, жидкость, лед) и ее мировые запасы огромны. На долю пресной воды приходится около

24

2% от общего количества воды на планете. Доступная для использования пресная вода составляет около 0,5%, но человечество может использовать лишь 0,003% пресной воды от общих ее запасов, так как она либо сильно загрязнена, либо залегает на недоступной глубине, либо содержится в айсбергах, ледниках, в атмосфере и почве. В ледниках сосредоточено 85% пресных вод, подземные воды составляют 14% , озера – 0,6% от общего объема пресных вод. Воды в реках и озерах планеты составляют лишь 0,016% общего объема гидросферы. Но несмотря на столь незначительный объем пригодной для потребления пресной воды, на каждого жителя планеты все еще приходится около 8 млн л.

В настоящее время общие объемы пресной воды вполне достаточны, но их качество не удовлетворяет санитарно-гигиеническим и техническим требованиям, поэтому человечеству угрожает недостаток чистой воды. Проблему недостатка чистой пресной воды порождают следующие причины: 1) загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками; 2) потери пресной воды из-за сокращения водоносности рек и др.; 3) интенсивное увеличение потребностей в воде из-за роста народонаселения и развития отраслей деятельности, требующих больших затрат водных ресурсов. Основными источниками загрязнения воды являются промышленные и коммунальные стоки; смыв с полей, содержащий частицы почвы, ядохимикаты и минеральные удобрения; дренажные воды систем орошения и др

Для охраны водоемов от загрязнения сточными водами используют разнообразные методы очистки промышленных и коммунально-бытовых стоков от вредных веществ. В основе механической очистки воды лежат процессы отстаивания, процеживания и фильтрования, при которых из воды удаляются нерастворимые механические примеси различной степени дисперсности – песок, глинистые частицы, окалина. Механическая очистка осуществляется в таких сооружениях, как песколовки, отстойники различных типов (см. рис.) с использованием песчаных фильтров, решеток и т.п. При механической очистке из производственных сточных вод удаляется до 90 %, а из бытовых стоков – до 60 % механических примесей.

Сельскохозяйственная деятельность человека является одним из основных факторов загрязнения поверхностных вод. Основными источниками антропогенного загрязнения водоемов (рек, озер, прудов, водохранилищ и др.) на сельскохозяйственных территориях являются: поверхностный смыв с полей почвы, содержащей различные ядохимикаты; дренажные воды систем орошения полей; стоки животноводческих ферм.

25

6.3 Особо охраняемые природные территории. Охрана животного и растительного мира

Согласно Федеральному закону Российской Федерации «Об особо охраняемых природных территориях» от 14.03.1995 г., в России выделяют 7 категорий ООПТ:

1)государственные природоохранные заповедники (в том числе биосферные);

2)национальные парки;

3)природные парки;

4)государственные природные заказники;

5)памятники природы;

6)дендрологические и ботанические сады;

7)лечебно-оздоровительные местности и курорты.

Высшей формой охраны природных комплексов в России являются заповедники и национальные парки. Одна из функций биосферного заповедника является осуществление демонстрационных проектов, образовательных программ в области охраны окружающей среды, научных исследований и мониторинга на местном, региональном и глобальном уровнях.

Национальные парки – относительно большие природные территории и акватории, где обеспечивается выполнение трех основных целей: экологической (поддержание экологического баланса и сохранение природных систем), рекреационной (регулируемый туризм) и научной (разработка и внедрение методов сохранения природного комплекса в условиях допуска посетителей). Задачами национальных парков является сохранение биоразнообразия; создание возможностей для общения человека с природой, просвещения, повышения культурного уровня, отдыха и проведение научных исследований

Биосферные заповедники – охраняемые, наиболее характерные, эталонные участки биосферы в различных географических зонах Земли. Биосферные заповедники начали создаваться с 1973 г. в рамках Международной научной программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера». В настоящее время в мире функционирует система из 300 биосферных заповедников. Биосферные заповедники выполняют следующие функции: 1) охрана ландшафтов, экосистем и видов; 2) демонстрация возможностей и содействие устойчивому социально-экономическому развитию; 3) осуществление демонстрационных проектов, образовательных программ в области охраны окружающей среды, научных исследований и мониторинга на

26

местном, региональном и глобальном уровнях в целях охраны природы. В биосферных заповедниках работают станции комплексного фонового мониторинга, которые поставляют информацию о химическом загрязнении эталонных заповедных экосистем.

6.4 Экозащитная техника и технологии

Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. С этой целью осуществляются такие мероприятия, как очистка промышленных и коммунально-бытовых стоков, развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения, очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и др.

Для сухого отделения частиц пыли от газового потока применяют инерционные аппараты центробежного типа – пылеосадительные камеры и циклоны. Принцип работы аппаратов основан на оседании частиц под влиянием центробежных сил и сил тяжести. Выбор аппарата зависит от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Рис. 4.2. Схема работы циклона:

1 — корпус; 2 — патрубок, 3 — труба; 4 — бункер

27

Рис. 4.3. Жалюзийный пылеотделитель: 1 — решетка

Рис. 4.4. Пылеотделитель ротационного типа:

1 — вентиляторное колесо; 2 — спиральный кожух; 3 — пылеприемное отверстие; 4 — отводящий патрубок

Рис. 4.5. Полный форсуночный скруббер:

1 — корпус; 2 — форсуночные пояса; 3 — патрубок

28

Рис. 4.6. Насадочный скруббер:

1 — орошающее устройство, 2 — насадка

6.5 Охрана атмосферного воздуха и почвы

Высокоэффективной, широко применяемой на предприятиях мерой защиты воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами в настоящее время является экологизация технологических процессов и устройство санитарно-защитных зон

Атмосфера обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли (дымы, туманы) вымываются из воздуха осадками, частицы оседают под влиянием гравитации и электрического поля атмосферы. Оседанию способствует сорбция мелких частиц на поверхности более крупных частиц. Крупные частицы оседают с течение нескольких часов вблизи источника их образования, мелкие (размером менее 1 мкм) могут находиться в атмосфере до 10 – 20 суток. В отсутствие осадков происходит выпадение аэрозолей при соприкосновении нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и расположенными на ней предметами, особенно способствуют осаждению древесные растения. Например, осадками из атмосферы вымываются такие опасные загрязнители, как сернистый газ и оксиды азота, при этом выпадают «кислотные дожди».

Атмосферный воздух выполняет такие экологические функции, как регуляция теплового режима Земли определение светового режима Земли

Почва является компонентом биосферы и выполняет в ней ряд важнейших функций. Первая и самая главная функция – это обеспечение

29

существования жизни на Земле, так как все живые организмы (одни прямо, а другие опосредованно) через почву получают элементы минерального питания и воду для создания своей биомассы. Так, почвы обеспечивают растительное сообщество необходимыми для жизнедеятельности питательными веществами (азотом, фосфором, калием, водой и др.), а органическое вещество, создаваемое растениями, служит пищей для других организмов. Обрабатываемые почвы обеспечивают 95–97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Вторая функция – это обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ, и почва здесь выступает как важное связующее звено, так как на почву замыкаются круговороты биогенных элементов (углерода, азота, фосфора, калия, кальция и др.). К другим глобальным функциям почвы относятся регулирование химического состава атмосферы и гидросферы; регулирование биосферных процессов распределения живых организмов на суше; аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности

6.6 Мониторинг окружающей среды

Региональный (геосистемный) мониторинг – это наблюдения за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов, где имеются отличия параметров от базового фона ввиду антропогенных воздействий, информация собирается в пределах крупных районов, интенсивно осваиваемых хозяйственной деятельностью. Объектами регионального мониторинга являются крупные регионы, геосистемы, лесные экосистемы, бассейны рек, агроэкосистемы и т.п.

При геосистемном мониторинге осуществляется наблюдение за изменением природных геосистем и превращением их в природно-технические системы; наблюдение за популяционным состоянием исчезающих видов в пределах какого-либо региона; оценка возможностей использования ресурсов природных систем с конкретной целью и др.

В зависимости от масштабов (территориального охвата) выделяют локальный, региональный, национальный, глобальный уровни мониторинга. Локальный мониторинг – это наблюдение за изменением в различных средах содержания загрязняющих веществ, канцерогенов, мутагенов и др. Его объектами являются приземный слой воздуха, поверхностные воды, биота и др. Под уровень локального мониторинга попадают промышленные предприятия,

нефтепромыслы, агроэкосистемы, зоны экологических бедствий и т.д.