Федеральное агенство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра "Экология и безопасность жизнедеятельности"

С.И. Гетия

ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА БИОСФЕРЫ

Учебное пособие

Москва 2007

УДК 331.45

Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия редакционно-издательским советом МГУПИ

Рецензент: кандидат технических наук, профессор В.А. Муравьев (Московский институт стали и сплавов - Технический университет)

Гетия С.И. Экология и охрана биосферы: учебное пособие. - М.: МГУПИ, 2007. 112 с.

В учебном пособии представлены материалы по дисциплине «Экология», которые излагаются на лекциях и изучаются студентами самостоятельно.

Материалы изложены на основе стандарта образования дисциплины "Экология" для технических специальностей.

Учебное пособие переработано и дополнено материалами по основам охраны биосферы. Предназначено для студентов технических специальностей, изучающих дисциплину "Экология".

Табл. 8. Ил. 26. Библиограф.: 14 назв.

УДК 331.45

Гетия С.И., 2007

МГУПИ, 2007

СОДЕРЖАНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Организм и среда 6

1.1. СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ 6

1.2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 9

1.3. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ 11

1.4. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 14

1.5. УСЛОВИЯ И РЕСУРСЫ СРЕДЫ 14

1.6. ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА 17

2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ И ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ 24

2.1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 24

2.1.1. Понятие экологической системы 24

2.1.2.Живое, косное и биокосное вещество (по В.И.Вернадскому) 25

2.1.3. Законы В.И.Вернадского 26

2.2. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ 27

2.2.1. Понятие простых и сложных пищевых цепей 27

2.2.2. Экологические пирамиды 29

2.3. ЦИРКУЛЯЦИЯ ВЕЩЕСТВ 31

2.4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ 32

2.4.1. Понятие энергетических ресурсов 32

2.4.2. Энергия в экологических системах 33

3. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА 35

3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 36

3.2. ЭНЕРГИЯ И ВЕЩЕСТВА 38

3.2.1. Энергия 38

3.2.2. Пищевые вещества 41

3.2.3. Минеральные соли и вода 42

3.3. КЛИМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ 44

3.3.1. Общие сведения 44

3.3.2. Температурная среда 45

3.3.2. Реакция организма на перегрев 47

3.3.4. Реакция организма на охлаждение 48

3.3.5. Границы зоны комфорта 49

3.4. БОЛЕЗНИ 49

4. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 54

4.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ 54

4.2. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И СТАБИЛЬНОСТЬ ПОПУЛЯЦИЙ 55

4.2.1. Общие сведения 55

4.2.2. Процессы, регулирующие численность популяций 58

4.2.3. Экологические показатели 59

4.3. ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА 61

4.3.1. Основные сведения 61

4.3.2. Природные экосистемы суши 62

4.3.3. Лесное и сельское хозяйство 62

4.3.4. Гидрология и водные ресурсы 63

4.3.5. Мировой океан и прибрежные зоны 63

4.3.6. Сезонный снежный покров, лед, вечная мерзлота 63

4.3.7. Энергетика, транспорт и промышленность 64

4.4. ПРОБЛЕМЫ МЕГАПОЛИСОВ 64

4.4.1. Общие сведения 64

4.4.2. Классификация городов по численности населения 64

4.4.3. Зонирование территории 65

4.4.4. Влияние крупных городов на климат 66

4.4.5. Радиационная экология 68

4.5. РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ 72

4.6. СНИЖЕНИЕ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ 73

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ 74

6. ОСНОВЫ ОХРАНЫ БИОСФЕРЫ 78

6.1. РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ 78

6.2. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ 79

6.2.1. Кругооборот воды 79

6.2.2. Кругооборот углерода 80

6.2.3. Кругооборот азота 81

6.2.4. Кругооборот серы 82

6.2.5. Кругооборот фосфора 82

6.2.6. Ландшафтный и экосистемный подход к изучению изменений биосферы 83

6.3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НЕОБХОДИМОСТИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ 86

6.4. ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО РАЗВИТИЯ 88

6.5. ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В БИОСФЕРЕ 91

7. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА 92

7.1. ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ 92

7.2. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИИ 93

7.3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 94

ЛИТЕРАТУРА 96

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 97

ПРОВЕРОЧНЫЕ ТЕСТЫ 99

ТАБЛИЦА ОТВЕТОВ К ПРОВЕРОЧНЫМ ТЕСТАМ 111

ВВЕДЕНИЕ

Экологию в настоящее время определяют как науку об отношениях растительности и животных организмов, а также образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой. Термин экология происходит от греческих слов «ойкос» – дом, жилище, местопребывание и … «логия» – наука .

Объектами экологии являются популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. Изучение общих закономерностей взаимоотношений человека, общества и природы выделяют в особое направление – экологию человека.

Автором термина «экология» является Эрнст Геккель, который еще в прошлом веке определил экологию, как область знаний, изучающую общие взаимодействия живых организмов как с живой, так и с неживой природой.

В результате развития человеческой цивилизации и усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду в биосфере происходят изменения, которые могут иметь катастрофические для общества последствия.

В результате хозяйственной деятельности людей внесены изменения в естественные циклы обмена энергией и веществами в биосфере. Многие из антропогенных воздействий привели к тому, что уже признан ряд проблем, которые относят к глобальным проблемам окружающей среды.

К одной из основных задач дисциплины "Экология" следует отнести формирование экологического мировоззрения. При решении данной задачи крайне важным является осознание концепции устойчивого развития, под которым понимают развитие, направленное на удовлетворение нужд настоящего поколения, но не лишающего грядущие поколения также удовлетворять свои нужды. В соответствии с данной концепцией вопросы экологического, экономического и социального равенства тесно взаимосвязаны и должны рассматриваться вместе и неразрывно.

В соответствии с общепринятыми в мировой практике концепциями национальное богатство должно включать в себя наряду с инфраструктурой, всеми видами машинного оборудования, строений и природных богатств (полезные ископаемые, воды, почвы, флора и фауна) еще и "человеческий капитал" (образование, здоровье, умение). Причем, чем более развита страна, тем большую долю в национальном богатстве составляет "человеческий капитал". В современное время доля экологического образования и воспитания в образовании составляет все более растущую часть, так как любые специальные технические знания должны основываться на экологических принципах, как это принято в развитых странах.

Особенно актуальным в экологическом образовании является формирование экологической этики (совокупности моральных и нравственных норм поведения), поскольку в дальнейшем нормы поведения в повседневной жизни и трудовой деятельности должны быть направлены прежде всего на сохранение благоприятной для жизни настоящего и последующих поколений среды обитания, достижения устойчивого развития государств и, в целом, человеческой цивилизации.