Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиоэкология и радиационная безопасность. Пособие для студентов вузов
.pdf
В. В. Маврищев, А. Э. Высоцкий, Н. Г. Соловьёва
РАДИОЭКОЛОГИЯ
И РАДИАЦИОННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Пособие для студентов вузов
Минск
«ТетраСистемс»
УДК 614.876(075.8)
ББК 51.26я73
М12
кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой общей биологии Белорусского государственного педагогического университета имени Максима Танка В. В. Маврищев; кандидат ветеринарных наук, доцент
кафедры общей биологии Белорусского государственного педагогического
университета имени Максима Танка А. Э. Высоцкий; кандидат биологических наук, заведующий кафедрой медико-биологических основ физического
воспитания Белорусского государственного педагогического университета
имени Максима Танка Н. Г. Соловьёва
доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой
экономической географии и охраны природы Белорусского государственного
педагогического университета имени Максима Танка М. Г. Ясовеев
Авторы:
Рецензент
Маврищев, В. В.
М12
Радиоэкология и радиационная безопасность : пособие
для студентов вузов /
Н. Г. Соловьёва
. – Минск : ТетраСис темс, 2010. – 208 с.
В. В. Маврищев, А. Э. Высоцкий,
ISBN 978-985-536-077-4.
В пособии с учетом основ фундаментальной экологии освещены
вопросы медико-биологических эффектов ионизирующих излучений,
дозиметрии и радиометрии, закономерностей миграции радионуклидов в организме и различных объектах биосферы с учетом принципов
радиоэкологического мониторинга.
Предназначено для студентов биологических факультетов университетов, аспирантов, магистрантов, учителей-биологов.
УДК 614.876(075.8)
ББК 51.26я73
ISBN 978-985-536-077-4 © Маврищев В. В., Высоцкий А. Э.,
Соловьёва Н. Г., 2010
© Оформление. НТООО «ТетраСистемс», 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
Экология дала науке новый подход к рассмотрению процессов
и явлений: применительно к педагогике его можно назвать средовым, а его реализацию – экологическим образованием и воспитанием.
В настоящее время экологическое образование студентов приобретает особую значимость и приоритетность. Проблема обучения молодого поколения основам экологических знаний является
довольно насущной в наше время, которое отмечено такой негативной тенденцией в истории эволюции нашей планеты, каковой
является глобальный экологический кризис.
Экология, опираясь на весь комплекс биологических и смежных наук, создает фундаментальную научную базу для гармоничного сочетания возрастающего воздействия человеческого общества с законами природы, управляющими биосферой.
Специалист с высшим образованием должен иметь достаточную общекультурную подготовку. А это, в свою очередь, немыслимо без формирования экологической культуры, предполагающей формирование экологического сознания и экологического
мировоззрения. Только сформированная в экологическом аспекте личность может осознать глобальный экологический кризис современности и его последствия для социоэкосферы, неразрывность связей общества с природой. Только сформированная
в экологическом аспекте личность может строить свои отношения с природой и социумом на основе экологических знаний и
ответственности за будущее социоэкосферы, занимать активную
жизненную позицию в сфере улучшения экологической ситуации
на Земле, в деле рационального природопользования и охраны
природы.
Основу экологического знания составляет экологическая информация, которая имеет социальное значение, обладает духовной, культурной ценностью народного достояния. Экологическая
информация способствует экологическому воспитанию, формирует экологическую культуру общества рационального природопользования.
3
Основной целью курса «Радиоэкология и радиационная безопасность» является поэтапное приобщение студентов к основам
радиоэкологического образования. Первая часть курса отводится
на знакомство студентов с основными понятиями классической
экологии, каковыми являются «биосфера», «экосистема», «популяция», «биоценоз», «факторы среды», «структура и динамика
экосистем» и др.
Во второй части дается характеристика природного фона и его
составляющих частей, принципы распределения радионуклидов в
разнообразных экологических системах и биосфере в целом.
В третьей части пособия на основе основополагающих положений о радиоэкологических закономерностях даются понятия о
механизмах влияния ионизирующих излучений на биологические
объекты, способы их обнаружения и принципы радиационной безопасности при работе с источниками ионизирующих излучений.
Вопросы, рассматриваемые в пособии, позволят студентам овладеть основами фундаментальных знаний в области радиоэкологии и радиационной безопасности, необходимыми в практической
деятельности людей, проживающих на загрязненных радионуклидами территориях. Полученные знания помогут овладеть навыками правильного поведения человека в условиях радиоактивного
загрязнения, а также будут способствовать возможности минимизировать вредное воздействие радионуклидов в случае поступления в организмы с продуктами питания, водой, воздухом.
4
Часть I
ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ
1. ПРЕДМЕТ И СОДЕРЖАНИЕ ЭКОЛОГИИ
Слово «экология» сегодня знают все, но в большинстве случаев
мало кто даст правильный ответ на вопрос – что же изучает экология? Чаще всего ответы сводятся к охране природы, заботе о чистоте природных вод, воздуха, ближайшего окружения человека.
Важность экологии как науки для человека заключается в том,
что она изучает его непосредственное природное окружение. По
мере своего эволюционного развития человек, наблюдая природу и присущую ей гармонию, невольно стремился внести эту гармонию в свою жизнь. Это желание стало особенно острым лишь
сравнительно недавно, после того как сделались очень заметными последствия неразумной хозяйственной деятельности, приводящие к разрушению природной среды. А это в конечном итоге
оказало неблагоприятное влияние на самого человека. Вот почему
термин «экология» получил такое широкое распространение.
Следует помнить, что экология – фундаментальная научная
дисциплина, идеи которой имеют очень важное значение. И если
мы признаем важность этой науки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они
помогают людям определять свое место в окружающей их среде,
правильно и рационально использовать природные богатства.
Экология – наука сравнительно молодая и находится еще пока
в фазе становления. Это связано с тем, что она в той или иной
мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и деятельности человека. Это синтетическая наука, которая имеет полное право на существование
в общей иерархии современных наук.
Корни экологии уходят в глубочайшую древность. Человек
был не просто праздным наблюдателем, а активным участником
природных процессов и преобразователем природы. Уже наскальные изображения первобытных эпох, в которых современный человек узнает силуэты знакомых животных, являются свидетельством того, что проблемы первобытных людей в своей сущности
были экологическими. Следует подчеркнуть, что экологические
5
представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества. Множество интересных сведений
об экологическом мышлении того времени оставили нам древние
египетские, индийские, тибетские и античные источники.
Предыстория экологии охватывает античный период и эпоху
Возрождения.
Древнегреческие мыслители передали эстафету пришедшим
им на смену римским ученым. Ученые Древней Греции и Рима
перекинули мостик к мыслителям эпохи Возрождения, которая
положила начало новому этапу в развитии мировой цивилизации.
Человек начал открывать новые природные территории. Появление в рационе современных людей таких привычных всем растений, как картофель, томаты, табак, кофе, кукуруза, рис и многих
других стало возможным только благодаря экспедициям знаменитых путешественников того времени – Христофора Колумба,
Васко да Гама, Америго Веспуччи и др.
Большое влияние на формирование экологических взглядов
имели работы Жана Батиста Ламарка, в которых он затронул проблему воздействия внешних условий на «действия и привычки»
живых организмов.
Развитию экологических взглядов биологов XIX века способствовали труды немецкого путешественника и географа Александра Гумбольдта, заложившего основы ботанической географии, в
том числе ее экологического направления.
Временем возникновения экологии как науки можно считать
середину XIX века, однако как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 года.
В 1866 году молодой немецкий биолог Эрнст Геккель в своем
капитальном труде «Всеобщая морфология организмов», классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин «экология», которым к концу XIX века начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах.
Если Геккеля можно считать в какой-то мере праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Чарлз Дарвин заложил ее биологический
фундамент – то основание, на котором в дальнейшем росло экологическое знание. Вывод Дарвина о существующей в природе
постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.
В 20–30-е годы XX века были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математичес-
6
кие модели роста численности популяций и их взаимодействий,
проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей.
Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил
себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу
современного учения о биосфере. Впервые вся живая оболочка
планеты предстала как единое целое – могучее, сложное и в то же
время хрупкое образование. Из учения В. И. Вернадского вытекала необходимость комплексного изучения живых, косных и биологических компонентов биосферы в их динамическом единстве.
К концу двадцатого столетия происходит своего рода «экологизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной
роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность
человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но
и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей,
угрожает самому существованию человечества. Экология становится теоретической основой для рационального использования
природных ресурсов.
В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология
растений, животных, человека.
Несмотря на все многообразие, в основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические идеи
об отношении живых организмов с окружающей их средой.
Специфика современной экологии в том, что она из строго
биологической науки превратилась в значительный цикл знаний,
вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики, информатики и других
наук. Современная экология – биологизированная биоцентричная
наука. Биологическая ее составляющая – это взгляд от живого на
окружающую его среду и от этой среды на живое.
Для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд. Грубо говоря, экологию можно трактовать как науку
о выживании в окружающей среде. И среда эта может быть разная: и микроструктура, и макро-, и даже мегаявление. И методики в этом исследовании могут быть самыми разнообразными – от
описательных до аналитических, синтетических и прочих. Такая
экология уже совсем не биология и никакая иная наука, она сама
по себе, новый раздел знания, равный, а может быть и более ши-
7
рокий, чем математика, физика, химия и так далее, но отнюдь
не философия, что следует их самого определения науки о выживании.
1.1. Определение экологии
Впервые термин «экология» предложил немецкий зоолог Эрнст
Геккель в 1866 году. Он определил экологию как область знаний,
изучающую экономику природы – исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой.
Слово «экология» произошло от греческих слов «ойкос» (oikos) –
дом, жилище, местопребывание и «логос» (logos) – наука. В дословном переводе слово «ойкос» означает «домоводство», что может
быть сопоставимо со значением «домашнее хозяйство». Значение
термина «экология» с течением времени сильно менялось.
Современная экология ориентирует все науки на поиски гармонических взаимосвязей человека и природы, создает научные
основы рационального использования природных и биологических ресурсов и охраны природы. В последнее время наблюдается
смешение таких понятий, как экология, охрана природы, охрана
окружающей среды и природопользование. Поэтому следует особо подчеркнуть самостоятельность экологии как фундаментальной основы всех областей природоохранного знания, конечная
цель которых – сохранение среды обитания человека, природы
Земли ради здоровья и жизни людей.
Определений экологии в современной научной литературе множество. И почти все они концентрируют внимание на взаимоотношениях между живыми организмами и средой их окружения.
Прежде всего следует помнить, что экология – это наука, изучающая отношения организмов между собой и окружающей средой, между которыми возникает множество разнообразных связей. Организмы же, благодаря этим связям, существуют в природе
не как хаотичные скопления, а образуют определенные сообщества – природные системы. К таким системам относятся популяции,
биоценозы, экосистемы и биосфера (о них речь пойдет ниже).
В настоящее время подавляющее большинство экологов считает, что экология – это наука, изучающая условия существования
живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в
которой они обитают.
Наиболее общепринятое определение экологии приводится
ниже.
8
Экология – это наука, которая изучает взаимоотношения организмов между собой и с окружающей их средой, а также структуру и
организацию биологических систем различного уровня (популяции,
биоценозы, экосистемы).
Так как все живое организовано в экосистемы (вся биосфера в
целом – это тоже экосистема высокого уровня), то человек также
оказывается включенным в многочисленные экологические взаимосвязи.
1.2. Разделы экологии
Экологию можно подразделить на две больше ветви: общую
экологию и частную (специальную). Общая экология (биоэкология) изучает популяции, взаимоотношения между организмами,
организмом и средой, экологию сообществ (биогеоценозов), природные комплексы и биосферу.
Частная или специальная экология занимается изучением экологических аспектов конкретных таксономических групп организмов (экология млекопитающих, экология человека и т.д.) или
сообществ (экология сельскохозяйственных экосистем – агроэкология, растительных сообществ – фитоценология и т.д.).
Взаимодействуя с природой на всех этапах своей жизнедеятельности человечество столкнулось с проблемой безопасности
жизнедеятельности. Развитие промышленности, сельскохозяйственного производства привело к возникновению негативных
факторов, одинаково влияющих как на окружающую человека
природу, так и на самого человека. Возникло новое направление
экологии – прикладная экология. Такие прикладные экологии –
промышленная (инженерная), сельскохозяйственная, промысловая изучают возможность использования природных ресурсов и
среды жизни, допустимые нагрузки на них, формы управления и
хозяйствования. Они исследуют воздействие промышленности,
транспорта, сельского хозяйства на природу и, наоборот, влияние
естественной природной среды на функционирование промышленных предприятий и сельскохозяйственных комплексов.
В зависимости от типа изучаемой биологической системы в
экологии выделяют следующие разделы.
Аутэкология (от греч. слова «autos» – сам.) – раздел экологии,
изучающий взаимоотношение организма с внешней средой, в основе которого лежат его морфофизиологические реакции на воздействие среды. С изучения этих реакций начинается любое эко-
9
логическое исследование. В аутэкологии изучаются различные
состояния организма и реакции на внешнее воздействие в различные периоды жизни (сезонная и суточная активность). Большое
место занимают исследования влияния на организм естественной
и искусственной радиоактивности, техногенного загрязнения.
Дэмэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные
группировки особей одного вида, то есть популяции. Важнейшая
задача дэмэкологии – выяснение условий формирования популяций, а также внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, структуры, динамики, численности популяции.
Эйдоэкология (от греч. eidos – образ, вид) или экология видов,
наименее разработанный раздел современной экологии.
Синэкология (от греч. syn – вместе) или экология сообществ
(биоценология) изучает ассоциации популяции разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, их
формирование и развитие, структуру, динамику, взаимодействие
с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность, а также другие особенности.
Между разделами экологии существует тесная взаимосвязь и
преемственность.
1.3. Объекты изучения экологии
Элементарной единицей в круговороте веществ и основной
формой организации материи является вид. Эволюция видов –
основной вопрос эволюционной теории.
Экологов интересуют не эволюционные процессы, а поведение отдельных организмов, особей, составляющих вид в том или
ином природном окружении, воздействие на них определенного
комплекса окружающих условий (факторов среды). Одними из
основных таких факторов являются климатические (освещенность, температура, влажность и т.п.). Например, растения теплых местообитаний не смогут произрастать в нашем климате, а
наши лесные звери в условиях повышенной температуры воздуха
буду страдать от недостатка влаги. Также для водных и почвенных
организмов вода и почва являются главными и основными средами обитания. Таким образом, изучение поведения организмов при
воздействии различных факторов окружающей среды и их реакция
на эти воздействия является одним из объектов изучения экологии.
Следующий объект изучения экологии представляет собой
группировку особей, которые составляет тот или иной вид живых
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]