МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ю.С. РЫБАКОВ

ЛЕКЦИИ

ПО КУРСУ

“Промышленная экология на предприятиях пищевой промышленности”

Рекомендовано в качестве учебного пособия

для студентов очной и заочной форм обучения специальности

27.03.00 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

Екатеринбург 2003

Лекция 1. Предмет промышленной экологии

План лекции:

1.Литература, необходимая для изучения курса

2.Промышленная экология как наука об анализе воздействия отраслей промышленности на окружающую среду, способах оптимизации этого воздействия и защите окружающей среды

3.Производство как способ выживания человека в окружающей среде

4.История взаимоотношения человека и природы

Программа этого курса согласно государственному образовательному стандарту включает следующие пункты: современное предприятие и его роль в загрязнении окружающей среды; атмосферы, водных объектов, почв производственными отходами; энергетические загрязнения; количественная и качественная характеристика загрязнений; взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой; изменения в окружающей среде под воздействием промышленного загрязнения; влияние изменений окружающей природной среде на здоровье человека, благополучие общества, функционирование предприятий и их компонентов; малоотходные технологии и ресурсосберегающая техника как основа оптимального сочетания экологических социальных и экономических интересов общества.

К сожалению, количество лекций и практических занятий недостаточно для того, чтобы донести все знания по предмету, накопленные человечеством. Поэтому вам придется обращаться к литературе. А литературу я рекомендую следующую. Во первых, это учебник Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Усанов Б.П., Неверова Е.В., Кармазинов Ф.В., Жукова Л.И. «Экология». Учебник для технических вузов.- СПб: Химия, 1999. Далее Мазур И.И., Молдаванов О.И. «Курс инженерной экологии».-М.: Высшая школа, 1999.-447 с. Лотош В.Е. «Технологии основных производств в природопользовании», «Экология природопользования», «Переработка отходов природопользования».- Екатеринбург: УрГУПС, 2001-2002.-553 с., 540 с., 463 с. Вронский В.А. «Прикладная экология».- Ростов-на-Дону: Феникс, 1996.-512 с. Под ред. С.В.Белова «Охрана окружающей среды».- М.: Высшая школа, 1983.- 264 с. Под ред.проф. Л.П.Ковальской «Технология пищевых производств».- М.: Колос, 1999.- С.719-741. Лоренц В.И. «Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности».- Киев: Будивельник, 1972.- 186 с.

Итак, что такое промышленная экология? Промышленная экология это наука об анализе воздействия отраслей промышленности на окружающую среду, способах оптимизации этого воздействия и защите окружающей среды.

Предметом промышленной экологии является решение задачи, неотвратимо встающей перед человечеством, - разумного, рационального природопользования, позволяющей удовлетворять жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством окружающей природной среды.

Промышленная экология, тем самым, несет ответственность за разумное развитие науки и техники в экологически оптимальном смысле. Решение такой задачи возможно только с позиции системного подхода, реализующего комплексность решений во всех сферах материального производства.

Взаимодействие в системе “общество природа” за всю историю существования человечества (около 3 млн.лет) прошло определенную эволюцию. Выделяю следующие этапы:

• Первый период – человек – обычный вид, часть природы. Этот период охватывает эру наиболее примитивной культуры каменного века и первобытно-общинного уклада жизни. Такой период продолжался примерно от 3 млн.лет до ХХ - ХУ веков до н.э. Но по мере развития археологических исследований это время отодвигается дальше. Ясно только одно – это был самый длительный период взаимодействия человека с природой, приведший к малоощутимым изменениям в ней.

• Второй период – покорение огня, истребление древней фауны (экологические кризисы древности). Этому периоду соответствует время до начала землепользования (УШ – УП века до н.э.). Этот период некоторые исследователи относят к первому. Но, так или иначе, его необходимо выделить, т.к. именно с него начинается осмысленное воздействие человека на природу. Конечно, мамонты вымерли не из-за человека, но и он к этому приложил свою руку.

• Третий период – развитие подсечно-огневого сельского хозяйства, сведение лесов, одомашнивание флоры и фауны (фактически конкурируя с дикими видами, человек становится самым могущественным видом). Этому периоду соответствует время с начала землепользования (УШ – УП века до н.э.) до становления промышленного производства в ХУ веке н.э.

• Четвертый период – развитие промышленности, урбанизация, локальные загрязнения природы (с ХУ по Х1Х века). Это время становления и развития капитализма, характеризующееся постепенной концентрацией производительных сил, развитием частного предпринимательства, постоянными захватническими войнами, приведшими к разделу мира. Этот период ознаменовался, прежде всего, активным освоением минерально-сырьевых ресурсов, развитием горного дела, металлургии и добычи угля, потеснившего такой источник энергии, как дерево.

• Пятый период – человек – геологическая сила: глобальное загрязнение, изменение биогеохимических циклов. К этому периоду относятся возникновение империализма и социальных революций. Концентрация производства, организация крупных промышленных объединений, охватывающих своим влиянием многие районы мира, приводят к расширению сфер их воздействия на окружающую природу, которые приобретают региональный, а затем глобальный характер. Главными движущими силами этого воздействия кроме человека в этот период являются революционное развитие транспорта, прежде всего железнодорожного, а также электроэнергетики. Эти факторы и позволили человеку сдвигать горы. В этот период не только усилилась геологического воздействия в абсолютном выражении, но само оно стало иным. Иным стало и геохимическое воздействие человека на природу, определяющееся тремя обстоятельствами:

1. Синтезом множества (более миллиона) веществ, отсутствовавших в естественных условиях и обладающих качествами, не свойственными природным соединениям.

2. Строительством широкой сети коммуникаций – газо- и нефтепроводов, шоссейных и железных дорог, линий электропередачи и связи, что наряду со специализацией производства привело к массовой транспортировке разнообразного сырья, его перераспределению и рассеиванию загрязнений.

3. Интенсификацией производства сельскохозяйственной продукции потребовавшей массового применения удобрений, гербицидов и пестицидов, отрицательное побочное воздействие которых на окружающую среду выявилось лишь спустя длительное время после начала их повсеместного применения.

В ХХ1 веке человечество находится в конце пятого этапа. Что может за ним последовать? Либо решение глобальных экологических проблем, либо глобальная экологическая катастрофа. Отсюда можно выделить два основных подхода к проблеме взаимодействия человека и природы:

• технократический - человечество может регулировать окружающую природу, полностью подчинив природу своим интересам

• экологический - возможности регуляции у человечества очень ограничены, и поэтому необходимо постоянно искать компромисс с природой. Я бы назвал последний подход технологическим.

Весь комплекс современных знаний о природе дает основание утверждать, что пока, а может и никогда, человечество не может регулировать те процессы на Земле, которые обеспечивали бы его существование. Для этого требуется огромная энергия, которой у человечества нет. Поэтому полностью саморегулируемая техносфера возможна только в локальных масштабах и лишь для малой части человечества. Это и пытается сделать США в масштабах одной страны, как это пытались сделать у на в СССР, создавая материально-техническую базу коммунизма, то есть состояния, когда человеку дают по потребностям, получая от него по способностям. Но человек существо загадочное. Потребности его безграничны, а возможности без палки крайне ограничены. Поэтому глобальная саморегулируемая техносфера не реальная, человечество может существовать только в рамках биосферы.

Именно осознание технократического подхода как губительного и необходимость переориентации всей системы природопользования на основе экологического подхода обусловили экологизацию нашей жизни. Основой жизненной позиции каждого человека по отношению к природе должны быть два принципа:

• ожидать неожидаемое (при любом действии лучше готовиться к худшему, не надеясь на авось)

• мыслить глобально, действовать локально (любое, даже самое незначительное действие по отношению к природе, необходимо соотносить с интересами всей биосферы).

Лекция 2. Основы общей экологии

План лекции:

1.Современная структура и основные направления развития общей экологии

2. Биосфера как единое пространство, в котором сосредоточена жизнь

3. Экосистемы и основы их жизнедеятельности

4. Биологический круговорот и его блоки

5.Круговорот веществ в природе (воды, углекислого газа, азота, фосфора, осадочные циклы и др.), и влияние на него производственной деятельности человека

6.Экологические факторы и их классификация

7.Закон толерантности воздействия экологических факторов на организмы

8. Влияние загрязнения среды на здоровье человека

На прошлой лекции мы пришли к выводу, что промышленная экология это наука об анализе воздействия отраслей промышленности на окружающую среду, способах оптимизации этого воздействия и защите окружающей среды.

Известно, что без производства человек может выжить. Но где? В теплом климате, где пища сама падает с веток. Но в этом случае человек не был бы человеком и вряд ли бы он выжил на этой Земле. Когда мы изучали экологию, то я вам задавал задачу: Обоснуйте, пожалуйста, сможет ли человек не имея производства одежды, обуви, продуктов питания, энергии в современном состоянии выжить на Земле. Если сможет, то где это возможно? И сколько людей выживет? И как бы вы сейчас ответили на этот вопрос?

Ну а сейчас немного повторим общую экологию.

Экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов, в первую очередь человека, с окружающей средой, в том числе с другими живыми существами, учитывающая все условия существования, которые включают как органическую так и неорганическую природу.

Слово “экология” происходит от двух греческих слов “ойкос” - дом, жилище или место обитания и “логос” - наука. То есть наука о месте обитания. Это слово и то трудное определение, которое я произнес ранее, были впервые в научную литературу введены немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году.

В дальнейшем ученые стали трактовать экологию как науку об условиях существования живых организмов и о взаимодействии между организмами и средой их обитания. Научной основой экологии стало учение Ч.Дарвина о борьбе организмов за существование. В это понятие он включал не только конкуренцию организмов за жизненные ресурсы, но и их реакции на различные факторы окружающей среды, посредством которых они приспосабливаются к существованию в конкретных условиях.

Необходимо отметить, что человек приспосабливаясь к условиям окружающей среды нашел такой способ как организация производственной деятельности. Производство стало способом выживания человека в окружающей среде. За счет производственной деятельности человек решает задачу накормить, напоить одеть, обуть, облагородить себя и окружающих его людей. Но, к сожалению, решается эта задача со значительным нарушением окружающей среды.

В развитие экологии значительный вклад внесли советские ученые Н.И.Вавилов, Е.Н.Павловский, В.Н.Сукачев, С.С.Шварц, Б.П.Колесников и ряд других. Особая заслуга принадлежит В.И.Вернадскому.

Но до последнего времени экология была сугубо биологической дисциплиной, и в сферу ее интересов входил анализ закономерностей функционирования биологических систем: биологических видов, популяций и экосистем. С середины 80-х годов нашего столетия произошло смещение акцентов: в экологию стали включать области знаний о состоянии окружающей человека природной и природно-техногенной среды.

В настоящее время область экологии как науки не имеет четких границ. Она включает в себя как классическую “биологическую экологию”, так и самые разнообразные направления, связанные с изучением воздействия человека на природу и оптимизацией взаимоотношений в системе “общество-природа”. Усилению неопределенности понятия “экология” способствует и современная мода на это слово, которое часто используется к месту и не к месту. Многие специалисты, в том числе и я, считают экологию философской наукой, формирующей особое экологическое мировоззрение и общеметодологический подход к решению проблем выживания человека, а также к решению природоохранных задач. А как и всякая философская, мировоззренческая наука экология охватывает широкий круг вопросов и тесно переплетается с рядом смежных наук, таких как биология, география, геология, физика, химия, химическая технология, генетика и другие. Поэтому в широком смысле слова - это наука о взаимосвязях различных форм жизни с окружающей средой, Предмет экологии - целостность того центрального объекта, который вычленяется в процессе рассмотрения или исследования. Иначе говоря - это наука о выживаемости природных и антропогенных систем в окружающей их среде и о выживаемости самой среды.

Принято выделять следующие основные направления современной экологии: фундаментальная (биологическая), прикладная и социальная. (Дать структуру современной экологии по Н.Ф.Реймерсу-1994г.)

Фундаментальная экология включает в себя следующие подразделы:

аутоэкология - анализ действия различных факторов (температуры, света, солености воды и др.) на отдельный организм, а также изменение организмов под действием различных факторов;

демэкология (популяционная экология) - наука о структуре и закономерностях функционирования биологических популяций, изменений популяций под действием различных факторов;

синэкология (экология сообществ и экосистем, биоценология) - наука о структуре, закономерностях функционирования экологических систем. Частью синэкологии является глобальная экология, объект изучения которой - уникальная экологическая система, а именно вся биосфера Земли. Несколько обособленным направлением синэкологии является биогеоценология, изучающим экосистемы определенного пространственного масштаба.

Прикладная экология - это приложение знаний, полученных в рамках изучения фундаментальной экологии, к анализу системы “общество-природа”. Структура прикладной экологии еще не устоялась; обычно в ней выделяют следующие основные направления:

промышленная экология - анализ воздействия разных отраслей промышленности (горной, металлургической, пищевой и других), коммунального хозяйства и сферы услуг на природу;

химическая экология (экологическая токсикология) - изучение действия токсических химических веществ на организмы, популяции и экосистемы, анализ закономерностей миграции токсикантов в природных средах;

радиоэкология - изучение миграции в природе и действие на живые организмы естественных и искусственных радиоактивных веществ;

инженерная экология - создание различных инженерных сооружений (системы очистки промышленных выбросов и сбросов, системы доочистки питьевой воды, изменение технологических циклов производства), направленных на охрану окружающей среды и минимизации вредных последствий для здоровья людей;

медицинская экология - анализ влияния различных неблагоприятных факторов на здоровье населения;

сельскохозяйственная экология - изучение функционирования искусственных экологических систем (поля, сады, агроландшафты), оптимизация управления такими системами;

охрана окружающей среды - комплексная дисциплина, направленная на разработку мер по снижению отрицательных последствий деятельности человека (разработка природоохранных законодательных актов и экономических механизмов рационального природопользования, развитие сети особо охраняемых природных территорий); включает в себя также экологическую экспертизу (разработка заключений о состоянии природных комплексов), экологическое прогнозирование (создание прогнозов развития ситуаций при различных сценариях воздействия), экологическое нормирование (разработка нормативов предельных экологических нагрузок, экологический мониторинг (разработка систем постоянного слежения за изменением природных комплексов).

Социальная экология рассматривает разнообразные аспекты взаимодействия человеческого социума и природы (частичное перекрывание с охраной окружающей среды); включает в себя экологическую психологию и экологическую социологию (анализ восприятия человеком и обществом природы), экологическое воспитание и экологическое образование (формирование экологического мышления и поведения).

Итак, мы с вами установили, что экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов, в первую очередь человека, с окружающей средой или еще как мы сказали по-другому - это наука о выживаемости природных и антропогенных систем в окружающей среде. Ну а где же возможно такое выживание. Пока исходя из последних научных данных такое возможно только на Земле. В данном случае Земля рассматривается мною как планета. Данных о существовании жизни на других планетах Солнечной системы пока что нет. Даже Марс, планета близкая к нам по параметрам освещенности и обогреваемости Солнцем, не заселена. Возможно, мы получим года через 2 информацию от американской межпланетной станции об этой жизни на Марсе.

Но вернемся на нашу грешную землю, которая обладает так называемой биосферой, в которой существует и активно идет жизнь. То есть биосфера - это и есть то пространство, в котором сосредоточена жизнь и на которое распространяются законы экологии. Термин “биосфера” для обозначения области земной поверхности, населенной жизнью, впервые ввел австрийский геолог Э.Зюс в 1875 г. Но до него это понятие в биологию в 1802 г. ввел Ж.-Б.Ламарк. Основы же учения о биосфере были заложены выдающимся ученым В.И.Вернадским. Он рассматривал биосферу как единое термодинамическое пространство, в которой сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды. Но понятие “термодинамическое пространство” для вас еще трудно воспринимается. Поэтому определим понятие биосферы проще. Биосфера - это пространство, в котором сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие живого с неорганической средой, то есть это в общем-то экологическое пространство. Отсюда на основе этого учения был сформирован системный подход к рассмотрению экологических проблем.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Литосфера - это часть земной коры. Вертикальная мощность поля существования жизни ограничивается в атмосфере протяженностью в 6 км. В этом поле наблюдаются положительные температуры и могут существовать хлорофилсодержащие растения. Нижний предел существования жизни в литосфере ограничивается дном океана (примерно до глубины 11 км) и температурой 100^оС - эта температура обнаруживается уже на глубине 6 км. Фактически жизнь в литосфере распространяется до глубины 3-4 км. Область жизни в атмосфере исчезает полностью за озоновым слоем на высотах 10-50 км.

Но мы не будем вдаваться в подробности существования экзотических форм жизни. Это удел биологов. Наша задача вовремя доставить человека в нужную ему точку России или то же самое сделать с грузом без значительного ущерба окружающей среде. Для существования человека, для осуществления его потребностей существует так называемая биогеосфера или пленка жизни. Это высоты до 3 км, вглубь земли до 10 м и вглубь моря до 100 м. Но это предельные высоты и глубины, в общем-то, экзотика.

Но, создавая все более современную технику, технологию и материалы, люди стараются создать среду обитания, по возможности не зависящую от капризов природы. Однако, человек, будучи творческим существом, тем не менее сам является творением природы в буквальном смысле этого слова и остается неотделимой частью природных сообществ, если, конечно, придерживаться теории Ч.Дарвина об эволюции живой природы, а не инопланетной природы человека. То есть человеку нужно постоянно в своей деятельности искать золотую середину и правильное направление движения, а это удел в первую очередь диспетчеров, чтобы эта деятельность была, том числе, экологичной.

При этом вам следует учитывать, что жизнь человеческого организма возможна только в определенных условиях: состав атмосферы, температура, структура солнечного излучения, наличие и чистота воды и пищи и др. Наряду с этим производство продуктов питания почти на 100% зависит от природных ресурсов –

почвы и водных экосистем (гидропоника и искусственные системы дают незначительное количество продуктов питания). Особое значение для жизни человека имеет количество пресной воды, которая является природным ресурсом и важнейшей составной частью биосферы - самым удивительным минералом, как назвал ее профессор А.М.Черняев в своей книге “Поэзия и проза воды”. Ключевую роль в жизнеобоспечении играют и природные источники энергии, тоже являющиеся составной частью биосферы. В настоящее время уже отчетливо обозначилась ограниченность данного вида природных ресурсов. Это же можно сказать о запасах пресной воды и о плодородии почвенного слоя Земли. Есть еще один фактор, который надвигается на человека - это перенаселение Земли. Но многие из перечисленных факторов в России еще остро не чувствуются. Но мы живем на одной планете и придет время, когда придется потесниться.

Таким образом, с вхождением человечества в индустриальную стадию своего развития возникла угроза разрушения всех элементов биосферы - атмосферы, гидросферы и литосферы. В первую же очередь это касается наиболее чувствительного к условиям существования биосферного слоя - биогеосферы.

Но для того, чтобы понять - на сколько наши действия вредят биосфере мы не можем изучать ее всю. Поэтому биосфера как бы делится на отдельные частички, которые называются экосистемами. Экосистема (экологическая система) - это сообщество определенной группы организмов (биота или биоценоз), рассматриваемое во взаимодействии с физической средой его обитания (экотопом). Иными словами, это совокупность живых организмов и среды их обитания, связанных причинно-следственными связями, обменом веществ и энергии. Понятие экосистема ввел английский ученый А.Тенсли в 1935 году. А в 1940 году советский ученый А.Н.Сукачев ввел понятие биогеоценоз, которое иногда употребляют как экосистема. Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов в динамическом взаимодействии между ними (обменом веществ и энергии). Но здесь появились новые понятия, такие как сообщество, биоценоз, биота.

Биота или биоценоз – совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями между собой и приспособленностью в условиях окружающей среды.

Сообщество – все популяции живых организмов, занимающие определенный участок и взаимодействующие друг с другом.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Особь – наименьшая неделимая единица биологического вида, подверженная действию факторов эволюции.

Вид – естественная биологическая единица, всех членов которой связывает воедино участие в общем генофонде.

Гомеостаз –способность биологической системы к авторегуляции при изменении условий среды.

Экосистема может иметь гигантские размеры (например, море, Уральские горы и др.) или крошечное сообщество живых существ в дождевой луже или в лабораторной колбе. Границы между отдельными экосистемами условны, все зависит от выбора пространственного и временного масштабов рассмотрения, а это определяется установками и задачами исследования.

В экологии сообществ и экосистем развиваются 2 основных направления:

• структурное - анализ структуры сообществ (количество видов или групп, количественное соотношение между ними), их классификация, распределение в пространстве, временная динамика;

• функциональное - анализ потоков вещества и энергии, изменение сообществами абиотической среды на функционирование сообществ.

Распространены два основных взгляда на сообщество:

• органицизм - сообщество - это “сверхорганизм”, обладающий большой степенью целостности, границы между сообществами достаточно четкие;

• редукционизм - целостность сообществ невелика, структура сообществ определяется взаимодействием популяций; резких границ между сообществами нет.

Экосистемы обычно содержат очень много видов живых организмов. По своим функциям в экосистеме они делятся на следующие группы:

• продуценты - создают органическое вещество из простых неорганических веществ с использованием энергии света (автотрофы - высшие растения) или энергии химических связей (хемотрофы - некоторые бактерии);

• консументы (первого, второго, третьего порядков) - потребляют готовое органическое вещество, но не доводят его до разложения до простых минеральных составляющих (животные, часть микроорганизмов, паразитические растения)

• редуценты (деструкторы) - превращают органическое вещество в простые неорганические соединения (бактерии и грибы).

Экосистемы, кажущиеся свободными от внешнего мира, в конечном счете зависят от определенного внешнего фактора - солнечного света или очень редко от получения энергии за счет химических превращений.

Солнечная энергия, воспринятая когда-то растениями, продолжает свой круговорот по всей экосистеме в виде органической материи. В конце цепи стоит редуцент, питающийся как растениями, так и животными. Он снова расщепляет пищу на первоначальные составные части - воду, углекислый газ и минеральные соли. В итоге в этот очень сложный круговорот включается и человек. Если факторы, обеспечивающие жизнедеятельность экологической системы, оказываются внезапно нарушенными, то произойдет заметное отклонение от установившегося равновесия, что может привести к катастрофе всей экосистемы.

Полная схема трансформации вещества в экологической системе называется биологическим круговоротом. Его основные блоки: 1) солнечный свет, 2) продуценты, 3) консументы различных порядков, 4) мертвое органическое вещество, 5) редуценты, 6) минеральные вещества, 7) окружающая среда (куда происходит вынос вещества). Время, в течение которого атом углерода совершает полный оборот - это скорость биологического круговорота. Как видим начальным этапом является продукция. Лимитирующие продукцию факторы это:

• количество солнечной радиации видимого спектра,

• влажность местообитания, свойства почв (ее структура, запасы гумуса, биологическая активность),

• биогены (азот, фосфор, калий) и микроэлементы (молибден, медь, цинк и др.) - вещества, важные для функционирования живого организма.

О других видах круговорота веществ в природе (воды, углекислого газа, азота, фосфора, осадочных циклах и др.) вы можете прочитать в книге Цветковой и др. «Экология»- СПб: Химия, 1999.

Таким образом, устойчивость экосистем и их совокупности, то есть биосферы, зависит от следующих факторов.

• Биосфера использует внешние источники - солнечную энергию и энергию разогрева земных недр - для поддержания жизнедеятельности окружающей среды. Постоянное использование определенного количества энергии и ее рассеивание в виде тепла создали тепловой баланс в биосфере. Нарушение его может привести к смерти живых существ, которые могут существовать только в определенном тепловом диапазоне.

• Биосфера как совокупность экосистем использует вещества (преимущественно легкие биогенные элементы - водород, углерод, азот, фосфор, калий, кислород) в основном в форме круговоротов. Биогеохимические циклы элементов отработаны эволюционно и не приводят к накоплению вредных веществ. Поэтому большинство предприятий по производству пищевых продуктов можно организовать без сброса загрязняющих веществ в окружающую среду - это вы должны постоянно помнить.

• В биосфере существует огромное многообразие видов и биологических сообществ. Конкурентные и хищнические отношения между ними способствуют установлению равновесия и спасают от угрозы со стороны внутренних факторов. У многих видов развиты защитные реакции от болезней, механизм которых изучен не до конца. Генофонд дикой природы - бесценный дар, возможности которого использованы в ничтожно малой степени.

• Практически все закономерности, характерные для живого, имеют адаптивное значение. Биосистемы вынуждены приспосабливаться к непрерывно изменяющимся условия жизни. Если темп изменений условий жизни превышает адаптивные возможности систем, то они погибают.

• Саморегуляция, или поддержание численности популяции, зависят от совокупности абиотических и биотических факторов.

Итак, мы определили, что экология это наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. А теперь настало время дать понятие, что такое окружающая среда.

Окружающая среда - это совокупность всех экологических факторов, прямо или косвенно влияющих на организмы.

Но здесь возникло новое понятие - экологический фактор.

Экологический фактор - любое условие, воздействующее на состояние, развитие, возможности выживания и развития организмов. Экологические факторы можно классифицировать по следующим направлениям:

1. По отношению к жизни:

• абиотические - совокупность физико-химических условий среды (газовый состав воздуха, химизм воды и почвы, давление, влажность, плотность среды, радиационные условия и т.д.)

• биотические - взаимоотношения данного организма с другими организмами (потребление, конкуренция, паразитизм и т.д.)

1. по происхождению:

• природные - не связанные с человеком

• антропогенные (антропические) - воздействия, оказываемые человеком (промышленность, сельское хозяйство, транспорт, рекреация (отдых), промысел и т.д.)

2. по критерию исчерпаемости:

• условия - абиотические факторы, которые ни один организм не может сделать недоступным для других (температура, соленость воды и т.д.)

• ресурсы - факторы, количественно уменьшающиеся в процессе жизни организма (становятся недоступными для других организмов) - пища, биогенные элементы и т.д.

В отношении действия факторов на организмы справедлив закон толерантности Шелфорда (В.Шелфорд, 1913 г.): для каждого вида существуют минимальные и максимальные значения фактора среды (зона толерантности), за пределами которых он не может существовать. Обычно зависимость “благополучие организма (численность, рост, размножение) - фактор имеет вид параболы. Это один из примеров нелинейности поведения экосистем.

Обычно действие антропогенных нагрузок рассматривают в трех пространственных масштабах:

• локальном (метры, километры, десятки километров)

• региональном (сотни и тысячи километров)

• глобальном (материки, вся планета)

В настоящий же момент биосфера находится в гомеостазисе, и поэтому действует принцип Ле-Шателье (реакция биосферы против внешнего воздействия направлена на уменьшение этого воздействия) Но пределы гомеостазиса неизвестны. Возможно, человечество подошло к тем границам, за которыми следует нарушение гомеостазиса.

Но все таки, главным объектом экологии является человек. Человек - это неотъемлемая часть природы, и поэтому он не может оторваться от нее, полностью уйти в созданный им же технический мир. В результате возникает реальная опасность загрязнения и отравления природной среды самим человеком.

Широко известны случаи отравления окружающей среды, как например, катастрофический смог в 1952 году в Лондоне, унесший 4000 жизней и др. Однако все же не эпизодические катастрофы представляют главную опасность для человека. Гораздо опаснее постоянная утечка, даже в небольших количества, различных ядовитых веществ.

Способность к адаптации, правда, может уменьшить вредное влияние среды на организм. Так, при повышении концентрации ядовитых веществ в организме печень начинает выделять экзимы, способствующие их разложению Сохранение оптимальной жизнедеятельности человека при взаимодействии с окружающей средой определяется тем, что существует физиологический предел выносливости в отношении любого фактора среды, и за его границами этот фактор неизбежно будет угнетающе влиять на здоровье человека.

Основным фактором технологического характера, оказывающим негативное влияние на здоровье человека, является химическое и физическое загрязнение окружающей среды.

Главными источниками химического загрязнения окружающей среды в России, являются промышленные предприятия, автомобильный транспорт, тепловые и атомные электростанции. В городах весомый вклад в загрязнение среды вносят также слабо утилизируемые отходы коммунального хозяйства, в сельской местности - пестициды и минеральные удобрения, стоки животноводческих комплексов. В целом на каждого жителя России в год приходится до 300 кг загрязняющих веществ.

Атмосферное загрязнение в первую очередь влияет на сопротивляемость организма, результатами снижения которой становится рост заболеваемости населения, а также физиологическое изменения организма.

Загрязнение почвы и воды также становится все более серьезной проблемой в России. Их возрастающее загрязнение токсичными химическими веществами, например, тяжелыми металлами и диоксинами, а также нитратами и пестицидами, оказывает прямое влияние на качество продуктов питания, питьевой воды, и как прямое следствие, снижение показателей здоровья и продолжительности жизни человека.

К основным физическим факторам окружающей среды, негативно воздействующим на здоровье человека, относятся шум, вибрация, электромагнитное излучение, электрический ток.

Постоянные незначительные щумовые воздействия (около 35 дб) могут вызвать нарушения сна. К основным источникам шума относятся транспорт, различные промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Вибрация представляет собой сложный колебательный процесс с широким диапазоном частот. В городах источниками вибрации служит транспорт, а также некоторые виды производства. Длительное воздействие вибрации на организм человека может вызвать также профзаболевание, как вибрационная болезнь, проявляющаяся в изменении сосудов конечностей, нервно-мышечного и костно-суставного аппарата.

Источниками электромагнитного излучения служат радио, телевизионные и радиолокационные станции, приборы, в том числе бытового назначения. Систематическое воздействие электромагнитного поля радиоволн с уровнями, превышающими допустимые, может вызвать изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой, эндокринной и других системах организма человека.

Одним из основных интегральных показателей благополучия общества, в том числе и экологического, - состояние здоровья людей. В 1994 году средняя продолжительность жизни у мужчин в нашей стране снизилась до 58 лет (в промышленно развитых странах на 15-20 лет выше). По этому показателю Россия находится на 71 месте в мире. У нас ослабленных и больных примерно в 1,5 раза больше чем здоровых. Каждый 9-й ребенок рождается с дефектами, каждый 9-й житель - инвалид. Из всех выпускников школ только четверть признается практически здоровыми. Если бы при наборе в армию исходили из критериев, принятых в США, то 90% наших новобранцев было бы отбраковано по состоянию здоровья. Среди факторов риска, приведших к такому трагическому состоянию дел, экологические составляют не менее 30%. В свою очередь, среди них важное место занимают те, которые имеют непосредственное отношение к глобальным изменениям характеристик биосферы, хотя и с яркой региональной окраской.

Лекция 3. Изменение характеристик биосферы в связи с производственной деятельностью

На лекциях по экологии вам была задана задача о том, почему при движении с запада на восток средний возраст мужчин в Европе снижается, а на Урале он не превышает 50 лет. Есть какие-то мнения по этому поводу?

Действительно, окружающая среда играет заметную роль в здоровье и жизни человека. Но, когда мы, например, беседуем с иностранцами (голландцами, французами), то почему-то они ставят на первое место причин, снижающих жизнь мужчин у нас, пьянство и алкоголизм. Немцы как-то на этом факторе особенно не заостряют внимание. Интересная версия решения заданной вам задачи. Поэтому приходится вести достаточно напряженные дебаты, заостряя их внимание на то, что не Россия стоит на первом месте в мире по количеству выпитого вина на душу населения, а именно они - французы. Но это им не мешает долго жить.

И еще один возможный ответ. Вы, возможно, смотрели передачу “Под маской” Владимира Познера. Один из его героев, служивший во французском легионе, сказал, что он никогда бы не женился на француженке. Самые лучшие женщины живут в России. Но что он выбрал в качестве аргумента в пользу такого умозаключения. Он сказал, что француженки бездушные в отличии от россиянок. Почему же у них нет души. А потому что они едят траву-зелень и потому что одна из них выбросила в урну кусок украинского сала, который ему прислали из России, сказав, что это отрава. Так может мы-мужчины в России живем мало потому, что у нас все на чувствах и едим мы не очень доброкачественную пищу.

Значит все дело все-таки не в чувствах, а в чем-то другом. Это другое называется загрязнением окружающей среды. Все же остальное наслаивается. Так незаметно мы подошли к теме сегодняшней лекции. Запишите ее название и план: