Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические основы природопользования. Учебное пособие для СПО
.pdf
3-е издание
Рекомендовано Учебно-методическим отделом СПО
в качестве учебного пособия для использования
в учебном процессе образовательными учреждениями
среднего профессионального образования
по всем профессиям и специальностям
2023
Клименко И. С.— д-р физ.-мат. наук, проф.,
проф. кафедры информационных системвэкономике
иуправленииРоссийского нового университета(РосНОУ),
Почетныйработник высшегопрофессионального образования
е
Экологические основы природопользования : учебное пособие для СПО / И.С.Клименко.— 3-е изд. — Саратов : Профобразование, 2023. — 104 с. — (Среднее профессиональное образование).
ISBN 978-5-4488-1576-8
В учебном пособии рассматривается понятие биосферы, ее эволюция, развитие, жизнедеятельность и устойчивость экосистем, атакже особенности взаимодействия общества и природы. Изложены основы экологии человека, рассмотрены глобальные проблемы человечества.
Подготовлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования.
Предназначено для студентов всех профессий и специальностей,
учебными планами которых предусмотрено изучение дисциплины «Экологические основы природопользования». Может быть полезно также при
изучении дисциплины «Экология».
ISBN 978-5-4488-1576-8
© Клименко И. С., 2018
© ООО «Профобразование», 2023
................................................................................................... 5
..................................................... 8
1.1. Эволюция биосферы ........................................................................ 8
1.1.1. Биосфера— самоорганизующаяся система ............................. 8
1.1.2. Единство геологической ибиологическойэволюции .............. 10
1.1.3. Фотосинтез ижизнедеятельность биосферы ...................... 11
1.2. Развитие экосистем ....................................................................... 13
1.2.1. Принципы взаимодействия живых организмов ..................... 13
1.2.2. Структура экосистем ........................................................... 15
1.3. Экологические факторы ............................................................ 18
1.3.1. Воздействие экологических факторов
наживыеорганизмы ...................................................................... 18
1.3.2. Абиотические факторы среды обитания .............................. 21
1.3.3. Биотические факторы ивзаимодействие видов ................... 24
1.4. Жизнедеятельность экосистем ..................................................... 28
1.4.1. Энергия ижизнь ...................................................................... 28
1.4.2. Организация живых систем науровне сообщества .............. 30
1.4.3. Питание живых организмов................................................... 34
1.4.4. Круговорот вещества ............................................................ 35
1.5. Развитие иустойчивость экосистем ............................................. 38
1.5.1. Понятие популяции ................................................................ 38
1.5.2. Динамика функционирования популяций............................... 39
1.5.3. Динамика функционирования экосистем .............................. 41
.................................................................... 46
2.1. Феномен человека .......................................................................... 46
2.2. Когнитивная революция вида homo sapiens ................................ 49
2.3. Великая неолитическая революция .............................................. 51
2.4. Взаимодействие всистеме «человек—биосфера» ...................... 53
2.5. Человечество иприродные ресурсы ............................................. 55
2.6. Антропогенное воздействие наатмосферу ................................. 57
2.6.1. Состав иструктура атмосферы .......................................... 57
2.6.2. Загрязнение атмосферы ........................................................ 58
-3-
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.6.3. Деградация озоносферы .......................................................... 59
2.6.4. Пути предотвращения загрязнения воздуха ......................... 61
2.7. Антропогенное воздействие нагидросферу ................................ 62
2.7.1. Удивительная молекула воды ................................................. 62
2.7.2. Мировые запасы воды ............................................................. 63
2.7.3. Использование водных ресурсов .............................................. 63
2.8. Антропогенное воздействие налитосферу .................................. 66
2.9. Антропогенное воздействие нарастительность ......................... 69
2.9.1. Место ироль растений вбиосфере ........................................ 69
2.9.2. Растительный мир ичеловек ................................................ 70
2.9.3. Лесные ресурсы идеятельность человека .............................. 71
2.9.4. Последствия вырубки лесов .................................................... 72
2.9.5. Меры поохране растительности .......................................... 73
2.10. Антропогенное воздействие наживотныймир ........................ 74
2.10.1. Место животных вбиосфере ижизни человека .................. 74
2.10.2. Взаимодействие человека сживотным миром ................... 76
2.10.3. Сохранение животного мира ............................................... 77
...................................................... 79
3.1. Здоровье человека иокружающая среда ...................................... 79
3.2. Факторы экологического риска ..................................................... 82
3.3. Классификация катастроф ............................................................ 83
3.4. Глобальные проблемы человечества ............................................ 84
3.4.1. Глобальное потепление климата .......................................... 84
3.4.2. Энергетический кризис .......................................................... 86
3.4.3. Демографический «взрыв» ...................................................... 89
3.4.4. Проблема устойчивого развития........................................... 91
3.5. Стратегия поведения человечествавусловиях
глобальногоэкологического кризиса ........................................... 93
3.6. Будущее человеческого вида ......................................................... 94
........................................................................................ 97
................................................ 99
..................................................103
-4-
В последние десятилетия термины «экология» и «рациональное
природопользование» стали общеупотребительными. В большинстве
случаев подэкологией подразумевают нестолько разрушительные последствия влияния человека наокружающую его среду, сколько негативное воздействие изменившейся среды насамого человека. Однако такой
«антропоцентрический» подход кэкологии несовсем правомерен.
Дело втом, что процессы, изучаемые экологией, протекают напланете Земля более 3,5 млрд лет, вто время как современный человек
(неоантроп) появился менее 20 тыс. лет назад. Процесс эволюции биосферы во многом определился именно взаимодействием живых организмов входе естественного отбора. Следует подчеркнуть, что история
эволюционного развития живой природы зафиксировала многочисленные случаи экологических кризисов икатастроф, имевших локальный,
региональный идаже планетарный масштабы. Этоеще раз показывает,
что кризисные явления закономерным образом «вписаны» валгоритм
эволюционного процесса независимо отего природы.
Особенность современного экологического кризиса состоит исключительно вего антропогенной природе, т.е. втом, что он является
прямым следствием жизнедеятельности человеческого общества.
Поэтому человечество, составляющее неотъемлемую часть биосферы, может установить гармоничные взаимоотношения сприродой итем
самым сохранить себя как биологический вид только наоснове глубокого знания законов формирования, функционирования ивзаимодействия биологических систем. Очевидно, что для понимания иуспешного разрешения накапливающихся экологических проблем необходим
«биоцентрический» подход, основанный напонимании сущности природных процессов, ане наотношении кним человека.
Термин «экология» образован издвух греческих слов: «oikos», что
означает «дом», «жилище», и«logos»— учение, слово идословно переводится какнаука одоме. Впервые этот термин использовал Эрнст Геккель в1866 г., определив экологию как«познание экономики природы,
одновременное исследование всех взаимоотношений сорганическими
инеорганическими компонентами среды».
В настоящее времяэкология— это комплекс наук, изучающих вза-
имоотношения живых организмов между собой и с окружающей их
средой. Современная экология изучает адаптацию кусловиям среды от-
-5-
ВВЕДЕНИЕ
дельных организмов инадорганизменных биологических систем разных иерархических уровней: популяций, биоценозов, биогеоценозов
ибиосферы вцелом. Соответственно выделяют разделы экологии. Аутоэкология— раздел экологии, изучающий действие различных факторов
среды наотдельные особи ивиды; демэкология— экология популяций;
синэкология изучает сообщества организмов разных видов. Взависимости отобъекта изучения экологию подразделяют наэкологию растений,
животных, микроорганизмов ит.д. вплоть доэкологии человека.
Общественный интерес к экологии заметно возрос всемидесятых
годах ХХв. Накопившиеся проблемы загрязнения окружающей среды,
роста народонаселения, потребления продуктов питания иэнергии стали кэтому времени очевидными изаинтересовали широкие массы людей. Назрела настоятельная необходимость исправления последствий
многих уже совершенных ошибок и недопущения новых. Поскольку
разумное воздействие наприроду возможно только наоснове глубоких
иразнообразных знаний, потребовалось ускоренное развитие соответствующих наук. Экология приобрела практический интерес, стала бурно развиваться и вышла за рамки биологической дисциплины. Теперь
подэкологией также понимается комплекс наук овзаимодействии общества и природы, в том числе такое ее направление, как социальная
экология.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен:
- особенности взаимодействия общества иприроды, основные ис-
точники техногенного воздействия наокружающую среду;
- об условиях устойчивого развития экосистем ивозможных причи-
нах возникновения экологического кризиса;
- принципы иметоды рационального природопользования;
- принципы размещения производств различного типа;
- основные группы отходов, их источники имасштабы образования;
- основные способы предотвращения и улавливания промышленных отходов, методы очистки, правила ипорядок переработки, обезвреживание изахоронения промышленных отходов;
- принципы производственного экологического контроля;
- методы экологического регулирования;
- понятия ипринципы мониторинга окружающей среды;
- правовые исоциальные вопросы природопользования иэкологической безопасности;
-6-
ВВЕДЕНИЕ
- принципы иправила международного сотрудничества вобласти
природопользования иохраны окружающей среды;
- природоресурсный потенциал Российской Федерации;
- охраняемые природные территории;
- условия устойчивого состояния экосистем;
- анализировать ипрогнозировать экологические последствия различных видов деятельности;
- соблюдать регламенты поэкологической безопасности впрофессиональной деятельности.
-7-
Известно два основных определения понятия . Первое
изних отражает изначальное понимание этого термина какединой совокупности существующих наЗемле живых организмов. Второе определение, введенное В. И.Вернадским, носит более общий характер ирассматривает биосферу каксферу единства живой инеживой природы.
Развитие Вернадским учения обиосфере како высшем уровне взаимодействия живой инеживой материи, посути, иопределило возникновение экологии, лежащей настыке биологических наук инаук физико-химического игеологического циклов.
Итак, подбиосферой мы понимаем тонкую оболочку Земли, вкоторой все процессы определяются жизнедеятельностью организмов. Мир
живого— это единая система, пронизанная множеством разнообразных
связей на всех уровнях своих подсистем. Недаром принято утверждать,
что устойчивость биосферы каксамоорганизующейся системы обусловлена иобеспечивается втечение всего времени ее существования исключительно разнообразием структуры исвязей ее многочисленных подсистем.
Феномен жизни требует одновременного выполнения огромного
множества требований. Вернадский небезосновательно рассматривал
его какестественную составляющую «стройного космического механизма» эволюции Вселенной. Действительно, весьма узкий диапазон физических параметров, определяющий пределы существования земной
жизни, побуждает рассматривать ее возникновение исохранение сквозь
призму антропного принципа, согласно которому появление во Вселенной жизни иразума предопределено начальными условиями глобального процесса неуклонно восходящего развития материального мира.
-8-
Поэтому столь заманчивым выглядит привлечение идеи оналичии
«высшего разума», замыслившего и запустившего эволюционный процесс во Вселенной. Ведь именно значения фундаментальных физических постоянных являют собой необходимое идостаточное условие эволюционного нарастания упорядоченности материи на нашей планете
отэлементарных частиц дочеловеческого мозга. Возьмем хотя бы значение гравитационной постоянной: будь ее значение несколько меньше
илибольше существующего, феномен возникновения жизни во Вселенной не мог бы состояться. Впервом случае протозвезды непревратились бы взвезды, ибо их плотности нехватило бы длядостижения температуры, обеспечивающей начало реакции термоядерного синтеза.
Во втором— они достигли бы критической плотности, превратившись
внейтронные звезды ичерные дыры. Вобоих случаях исключается возможность фотосинтеза, т.е. процесса, лежащего воснове жизнедеятельности биосферы.
В этой связи уместно подчеркнуть, что возникновение феномена
жизни наконкретной планете требует выполнения множества условий,
поэтому его вероятность представляет собой произведение соответствующего множества вероятностей, каждая из которых меньше единицы.
Единственную возможность существенно увеличить эту вероятность
обеспечивает суммирование вероятностей, возможное в силу наличия
даже в доступной для исследования области Вселенной (Метагалактике) огромного количества звезд, имеющих планетные системы. Согласно современным данным речь идет о10
22
известных человечеству звезд.
Знакомство сосновными этапами эволюции Вселенной убедительно показывает, что всякий раз нановый, более высокий уровень упорядоченности переходит лишь незначительная доля материи, длякоторой вероятность такого перехода оказывается реализованной. Действительно:
- на миллиард реликтовых фотонов приходится одна элементарная
частица вещества;
- на тысячу атомов водорода игелия приходится один изатомов бо-
лее тяжелых химических элементов;
- на сегодняшний день человечеству неизвестно ниодной планеты,
кроме планеты Земля, имеющей биосферу земного типа;
- среди более чем двух миллионов современных видов живых организмов, составляющих биосферу, только вид Homo sapiens sapiens (имен-
но так классифицирует теория антропогенеза современного человека)
обладает тем качеством высшей нервной деятельности, которое называется разумом.
-9-
Итак, земной разум представляет собой явление уникальное или,
покрайней мере, чрезвычайно редкое вмасштабах Вселенной. По какому пути может пойти эволюционный процесс дальше, предсказать
невозможно: эволюционные скачки случайны, неоднозначны инеобратимы. Очевидно, однако, одно: длятого чтобы сохранить себя какбиологический вид, человечество обязано преодолеть нарастающую угрозу
экологической катастрофы вземной биосфере.
Планета Солнечной системы поимени Земля, среди великого множества себе подобных, оказалась именно той материальной системой,
на которой оказались выполненными все условия, необходимые идостаточные длявозникновения жизни. Поданным современной космологии возраст Земли составляет примерно 4,5 млрд лет. Приэтом имеются
серьезные основания считать, что почти 4 млрд лет наЗемле существует живая материя.
Феномен земной жизни наука рассматривает как результат биохимической эволюции, которой предшествовал этап эволюции геохимической. Вдальнейшем жизнедеятельность биосферы оказалась мощным
геохимическим фактором, буквально преобразившим лик планеты. Строение ихимический состав газообразной, жидкой итвердой оболочек Земли — атмосферы, гидросферы и литосферы соответственно — в значительной степени обусловлены жизнедеятельностью живой материи.
Можно уверенно утверждать, что именно растительный мир планеты создал засчет фотосинтеза атмосферу, содержащую свободный
кислород. Атмосферный кислород представляет собой не что иное,
какпобочный продукт фотосинтеза, впроцессе которого растения ассимилируют изуглекислого газа только необходимый им углерод. Появление в атмосфере кислорода открыло возможность образования
озонового слоя (озоносферы), послужившего дляэволюционирующей
биосферы щитом отгубительного дляживой материи жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения нашей звезды— Солнца.
Только после формирования озоносферы живые организмы, первоначально обитавшие исключительно вводе, начали осваивать сушу,
обеспечив совершенно новые возможности длядальнейшей эволюции
биосферы, что и привело вконечном итоге квозникновению феномена разума.
-10-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]