Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебное пособие по курсу «Экология»
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
__________________________________________________________________
Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания
Курбатов В.А.,
Павлов А.Н.
ЭКОЛОГИЯ
Учебное пособие по курсу
для бакалавров обучающихся по направлениям:
210700, 220700; 230400; 231300; 230700; 080100; 080200
Москва 2013
Рецензия
на учебное пособие по курсу «Экология»
для бакалавров
авторов: Курбатова В.А., Павлова А.Н.
Учебное пособие по курсу «Экология» предназначено для студентов тех-
нических направлений и является своевременным и актуальным. Поскольку на
основе системного подхода в нем изложены основные экологические пробле-
мы современности и обозначены защитные меры. Рассматриваются основные
принципы и методы борьбы с загрязнением окружающей среды при антропо-
генном воздействии на природные комплексы и экосистемы, приводится мето-
дика прогнозирования обстановки при чрезвычайных ситуациях техногенного
и природного характера.
Учебное пособие написано простым языком, имеет достаточное количе-
ство пояснительных схем и рисунков, содержит исчерпывающий список совре-
менных библиографических источников и вполне может быть рекомендовано в
качестве учебного пособия для студентов технических вузов.
Профессор кафедры МТС
МТУСИ, к.т.н. /Н.В. Дьяконов/
Рецензия
на учебное пособие по курсу «Экология»
авторов: Курбатова В.А., Павлова А.Н.
В данном учебном пособии рассмотрены основные вопросы курса
«Экология». Изложены учения о биосфере и экология человека, антропоген-
ное воздействие на биосферу, проблемы экологической защиты и охраны ок-
ружающей среды.
Учебное пособие выполнено в соответствии с требованиями государ-
ственного образовательного стандарта третьего поколения и соответствую-
щей программой разработанной авторами.
Актуальность пособия не вызывает сомнения, поскольку при нынеш-
нем переходе на двухуровневую систему высшего образования встал вопрос
о соответствующих учебных и методических пособиях, которые значитель-
но облегчат бакалаврам процесс познания курса экологии.
Учебное пособие написано простым языком, имеет достаточное коли-
чество пояснительных схем и рисунков, содержит исчерпывающий список
современных библиографических источников и вполне может быть реко-
мендовано в качестве учебного пособия для студентов технических вузов.
Зав. кафедрой
Инженерной экологии и
безопасности жизнедеятельности
СТАНКИН
проф., д.т.н. Л.Е. Шварцбург
Выписка
из протокола заседания кафедры ЭБЖиЭ № 2 от 04.09.2012 г.
Присутствовали: зав. каф. проф. Павлов А.Н., доц. Костюк Е.В.,
доц. Курбатов В.А., доц. Ивлиев Ю.Н., доц. Сланов А.К.,
доц. Терехов Б.Д., доц. Ю.С. Рысин, ст. преп. Харитонова Л.И,
доц. Деминский В.А., проф. Калканов М.Ф., ст. преп. Хромова Г.В.
1. Слушали: проф. Павлова А.Н. об актуальности издания учебного пособия по
курсу «Экология» для бакалавров, в связи с переходом на двухуровневую
систему высшего профессионального образования. Учебное пособие
предназначено для бакалавров всех направлений МТУСИ и является
необходимым, поскольку позволит улучшить процесс познания экологических
проблем современности, и значительно облегчит студентам прохождение
тестирования по этой дисциплине.
Постановили: признать актуальность пособия, и рекомендовать учѐному
совету ИТ факультета ходатайствовать перед методическим советом МТУСИ
об его издании.
2. Слушали: зам. зав. кафедрой, доцента Костюка Е.В. о необходимости замены
существующих методических указаний и заданий на контрольные работы по
курсу экология, безопасность жизнедеятельности заочной форме обучения, в
связи с введением двухуровневой системы высшего профессионального
образования. Коллектив авторов кафедры успешно справился с поставленной
ранее задачей по обновлению методических пособий, и за летний период
разрешил эту проблему. Таким образом, методические указания и задания на
контрольные работы по экологии и безопасности жизнедеятельности готовы к
сдаче в УМО, для последующего их издания.
Постановили: методические указания и задания на контрольные работы по
экологии и безопасности жизнедеятельности сдать в УМО, для последующего
их издания.
Зав. кафедрой ЭБЖиЭ Павлов А.Н.
Секретарь кафедры ЭБЖиЭ Харитонова Л.И.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего
профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
__________________________________________________________________
Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания
Учебное пособие по курсу «Экология»
для бакалавров обучающихся по направлениям:
210700, 220700; 230400; 231300; 230700; 080100; 080200
Авторы: В.А. Курбатов, доц.,
А.Н. Павлов, проф.
Рецензенты: д.т.н., проф. Л.Е. Шварцбург;
к.т.н., проф. Н.В. Дьяконов;
Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры ЭБЖиЭ
Протокол № 2 от 4 сентября 2012 г.
Зав. кафедрой ЭБЖиЭ А.Н. Павлов
Утверждено на совете факультета ИТ
Протокол № 1 от 25 сентября 2012 г.
Председатель совета ф-та ИТ В.Н. Репинский
Утверждено методическим советом МТУСИ.
Протокол № 1 от 16 октября 2012 г.
Председатель методического совета МТУСИ,
Первый проректор – проректор по учебной работе Е.В. Титов
Москва 2013
1
План УМД на 2012/2013 уч. год
Учебное пособие для бакалавров по курсу «Экология»
В учебном пособие изложены основные положения курса «Экологии»
Рассмотрены вопросы строения биосферы и еѐ свойства, проблемы челове-
ческой экосистемы, антропогенное воздействие на природные экосистемы про-
блемы экологической защиты и охраны окружающей среды.
Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями ФГОСТ
3-го поколения и предназначено для бакалавров направлений: 210700, 220700;
230400; 231300; 230700; 080100; 080200
Авторы: В.А. Курбатов, доц.,
А.Н. Павлов, проф.
Издание утверждено на методическом совете МТУСИ
Протокол № 1 от 16.10.2012 г.
Рецензенты: д.т.н., проф. Л.Е. Шварцбург;
к.т.н., проф. Н.В. Дьяконов;
2
СОДЕРЖАНИЕ: стр.
Лекция 1. Экология как наука. Биосфера и еѐ свойства …………………..4
Лекция 2. Экосистемы: состав, структура, разнообразие.
Трофические взаимодействия в экосистемах …………………..12
Лекция 3. Организм и среда обитания. Критерии загрязнения среды
обитания……………………………………………………………16
Лекция 4. Глобальные экологические проблемы. Рациональное
природопользование и охрана окружающей среды…………….24
Лекция 5. Социально – экономические аспекты экологии………………...36
Словарь терминов и сокращений ………………………………………….43
Литература ……………………………………………………………………48
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Под общей редакцией доктора физико-математических наук, профессора Павлова А.Н.
3
4
Лекция 1. Экология как наука. Биосфера и еѐ свойства
В 1866 г. вышел в свет фундаментальный труд немецкого зоолога Э. Геккеля
«Всеобщая морфология организмов». В нем впервые дано общее определение
экологии как суммы знаний по совокупности взаимоотношений животного с ок-
ружающей его средой, как органической, так и неорганической.
Понятие экологии очень обширно, поэтому, независимо от акцента на той или
иной проблеме, наиболее точное определение экологии следующее:
Экология (греч. Oikos – дом и logos – учение) – наука, охватывающая изучение
всесторонней взаимосвязи между организмами и окружающей средой. Под все-
сторонней взаимосвязью обычно понимают биологический, физический, химический, социальный, сельскохозяйственный, экономический и другие факторы.
Любой живой организм зависит от спектра приземного солнечного излучения,
температуры, влажности окружающей среды, химического состава воздуха, пищи
и других факторов. С другой стороны, свободный кислород в атмосфере появля-
ется в результате жизнедеятельности растений, плодородный слой почвы - это
сложный продукт взаимодействия климата, влаги, живых организмов с верхними
слоями горных пород. Биогенное происхождение (то есть связанное с жизнедеятельностью растений, животных, микроорганизмов) имеют каменный уголь, торф,
мел и др.
В.И. Вернадский подчеркивал, что «биосфера - это наружная оболочка Земли,
область распространения жизни, включающая в себя все живые организмы, а
также всю неживую среду их обитания, при этом между косными природными
телами и живыми веществами идет непрерывный материальный и энергетический обмен, выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом.
Этот обмен, в ходе времени, выражается закономерно меняющимся, непрерывно стремящимся к устойчивости равновесием». Далее в основном рассматри-
ваются общие закономерности взаимоотношений природы и человеческого обще-
ства.
Сегодня человеческое общество находится на пороге того этапа эволюции нашей планеты, который называют периодом ноосферы. Ноосфера представляет
собой связующее звено между космосом и Землей, которое, используя приходящую на Землю энергию, трансформирует мертвое вещество, создает новые формы
материального мира, ускоряя все процессы, протекающие на Земле. Появление
жизни - это естественный этап развития, который ознаменовал качественное изменение эволюции Земли как космического тела.
Переход биосферы в ноосферу предусматривает управление развитием, как
общества, так и биосферы. Это должно не только исключить всякие отрицательные последствия природопользования, но и исправить те, что уже имели место.
Для этого необходимы:
1) текущий учет изменений в окружающей среде и предотвращение ухудшения качества окружающей среды;
2) прогноз изменений в окружающей среде и связанных с ними экологических
последствий.
5
Для того чтобы управлять природопользованием, необходимо располагать
данными о том, какая именно среда оптимальна для нормальных условий жизни
человека.
Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся
на две категории:
• факторы неживой природы (абиотические);
• факторы живой природы (биотические)
В настоящее время определена основная совокупность характеристик, по-
зволяющих отнести объект к живому организму:
• общность биогенных химических элементов (Н, С, О, Р, N, S) из которых построены биоорганические соединения: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты;
• способность к самовоспроизведению (наследственность);
• изменчивость;
• способность к саморегуляции (поддержание постоянства химического состава);
• клеточное строение;
• раздражимость;
• системность и дискретность (живые системы состоят из отдельных (дискретных)
взаимодействующих элементов);
• иерархичность структурной организации: менее сложные уровни являются необходимой основой для возникновения более сложных уровней организации жи-
вой материи.
Первые живые организмы в качестве источника энергии (пищи) использовали
органические соединения, находящиеся в растворенном виде в водах первичного
океана. Поскольку в атмосфере Земли свободного кислорода не было, организмы
имели анаэробный (бескислородный) тип обмена, эффективность которого невелика. Энергию, необходимую для синтеза, они получали путем химических реакций окисления и восстановления (хемосинтез). Появление все большего количе-
ства анаэробных организмов приводило к истощению вод первичного океана, в
нем все меньше оставалось готовых органических веществ, которые можно было
использовать в пищу. В этих условиях в преимущественном положении оказались
организмы, приобретшие способность использовать энергию света для синтеза
органических веществ из неорганических, а именно из диоксида углерода СО
молекулярного азота N
атмосферы. Но СО
2
и N2 в атмосфере находятся в инерт-
2
2
и
ном окисленном состоянии, а для того, чтобы они были способны участвовать в
химических реакциях, их надо восстановить, то есть передать им электроны от
других соединений.
Дальнейшим и особенно крупным усовершенствованием жизни стал кислород-
ный фотосинтез:
Исходными веществами для фотосинтеза служат диоксид углерода атмосферы
и вода:
6СО
+ 6Н2О + hν ↔ C6H12O6 + 6O2
2
Часть синтезируемой при фотосинтезе глюкозы является источником энергии
для всех последующих процессов жизнедеятельности растения, в том числе и его
6
роста (развития).
Фотосинтезирующие клетки, захватывая диоксид углерода из атмосферы, взамен выделяют в нее кислород. Постепенное наполнение атмосферы кислородом
привело к появлению клеток с энергетическим аппаратом нового типа. Они производили энергию вследствие окисления органических соединений, главным образом углеводов и жиров, при участии атмосферного кислорода в роли окислите-
ля. В результате на Земле наступил важнейший этап в развитии жизни - этап кислородной, или аэробной, жизни.
Таким образом, планетарная роль растений и иных фотосинтезирующих орга-
низмов чрезвычайно велика:
1) они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Последняя, используется всеми остальными живыми
существами планеты;
2) они поставляют в атмосферу кислород, который служит для окисления орга-
нических веществ и извлечения при помощи этого запасенной в них химической
энергии аэробными клетками;
При изучении многообразных процессов, которые происходят в живой природе, экология использует много методов, среди которых главными являются
метод наблюдения, сравнительный метод, исторический метод, экспериментальный метод и моделирование. В частности, исторический метод изучает
закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и
функции. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, устанавливается их реакция на заданные воздействия. В процессе изучения отношений организмов со средой обитания в искусственно созданных усло-
виях можно достаточно глубоко разобраться в происходящих явлениях природы.
В общем случае экологию можно разделить на три основных раздела:
1) Аутэкология или факториальная экология (учение о действиях различных
природных факторах, то есть организмов одного и того же вида, объеди-
ненных общим местом обитания).
2) Экология популяций (демэкология)
3) Экология сообществ и экосистем или биогеоценология (синэкология)
Совместно обитающие популяции различных организмов или видов образу-
ют определенное единство, которое называют сообществом или биоценозом.
Важнейшее свойство сообщества – устойчивость, то есть способность к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при их воздейст-
виях. При этом важно подчеркнуть, что устойчивость сообщества обусловлена
как устойчивостью входящих в него популяций, так и особенностями взаимодействия между ними. Изучение сообществ, их взаимоотношений с окружающей
средой составляет предмет экологии сообществ или синэкологии (от греч. син
– вместе).
Организация живой материи начинается с клеточного уровня.
Клеточный уровень. Клетка - не только структурная и функциональная еди-
ница любого живого организма, но и единица развития его. На клеточном уровне
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]