ЭколКульт1 / ecol-06

Крепша Н.В.

ЭКОЛОГИЯ

Общая, социальная и прикладная

Издательство Томского политехнического университета

Томск 2006

УДК 574

ББК 57.026 С 79

Крепша Н.В.

СК 79 Экология. Общая, социальная, прикладная: учебное пособие /Н.В. Крепша. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 149 с.

В доступной форме изложены основы классической и современной экологии. Дано целостное представление об экологических проблемах по общей, социальной и прикладной экологии. Особое внимание уделено рассмотрению системных законов экологии и вопросам охраны природной среды.

Пособие подготовлено на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности ТПУ и соответствует программе Государственного образовательного стандарта Российской Федерации. Предназначено для студентов гуманитарных факультетов и студентов Института геологии и нефтегазодобычи.

УДК 574

ББК 20.1

Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета

Р е ц е н з е н т ы

Доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии

Томского государственного архитектурно-строительного университета

Г. Г. Щербак

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры инженерной геологии и геоэкологии

Томского государственного архитектурно-строительного университета

А. А. Краевский

© Томский политехнический университет, 2006 © Оформление. Издательство ТПУ, 2006 © Крепша Н.В., 2006

2

4

5

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями, предъявляемыми Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебными планами геологических и гуманитарных факультетов к качеству знаний и умений по дисциплине «Экология». Предлагаемое вниманию читателя учебное пособие по экологии отражает опыт чтения лекций по этой учебной дисциплине студентам Томского политехнического университета – геологам, экономистам, маркетологам и т. д.

Из огромного объема экологической информации по данной дисциплине выбран материал, который, по мнению автора, позволит сформировать у студентов, обучающихся в ТПУ и других технических вузах, экологическое мировоззрение. Современный человек должен видеть мир в целом.

В пособии систематизирован материал трех направлений экологии: общая (основы популяционной экологии); социальная (человечество в экосистеме Земли);

прикладная (охрана атмосферы, гидросферы и литосферы).

биосферы, роль человечества в экосистеме Земли.

Основное назначение пособия – ознакомить студентов с основными направлениями экологии и путями грамотного решения современных экологических задач. Его можно использовать при подготовке к практическим, индивидуальным занятиям, контрольным работам и зачету.

Экология, как наука и как учебная дисциплина, находится в настоящее время на этапе бурного развития и содержательного многообразия. Поэтому автор заранее будет благодарен и признателен за объективные замечания и рекомендации.

6

Часть I

ОСНОВЫ СИСТЕМНОЙ ЭКОЛОГИИ

Основные понятия современной экологии Закономерности развития биосферы

Экологические факторы среды

Системные законы экологии

7

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ

1.1.Предмет исследований экологии

Взаимодействие человека с окружающей природной средой – проблема не новая. Она уходит своими корнями в глубокую древность, когда человек овладел огнем, обустроил пещеры и с помощью каменных орудий стал осваивать равнинные и лесные пространства. С веками, по мере технической вооруженности человека, его воздействие на окружающую среду стало соизмеряться с геологическими процессами, протекающими на поверхности Земли и верхней части литосферы. Человек, вооруженный техникой и злоупотребляющий ее возможностями, не только уничтожает животных и растения, но и активно приближает самоуничтожение, изобретая всѐ новые виды оружия массового поражения (ядерное, бактериологическое, химическое и др.).

Как жить человечеству дальше? Сейчас ясно, что неограниченная свобода технико-экономической инициативы опасна, ведет к экологическому краху (Реймерс, 1994). Экологи призывают к воспитанию мировоззрения единства человека с природой. Изменить путь развития человечества ради предотвращения глобальной катастрофы и призвана экология – одна из самых молодых и бурно развивающихся отраслей научного знания. Экология – это наука, которая выявляет и решает проблему гармонизации жизни на Земле.

Слово «экология» в последние годы стало модным и общеупотребительным, наиболее часто встречающимся в программах международного сотрудничества, статьях в прессе, на этикетках воды, пива, продуктов питания и т. д. «Экологами стали все, следовательно никто» (Реймерс, 1994). Жители микрорайона, убирающие двор, подкармливающие птиц, собак, или дачники, сажающие овощи без химических удобрений, демонстранты с лозунгами: «Запретить строительство атомной электростанции» и т. д. Экологию в последние годы часто используют не как науку, а как лозунг, позволяющий делать деньги. Утерян смысл структуры экологического цикла наук, выхолощено их научное содержание.

Почти 70 лет (с 1869-го по 1940-е гг.) экология оставалась узкой отраслевой биологической наукой. Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, дом и logos – слово, учение) более 100 лет назад ввел в научный обиход немецкий биолог Эрнст Геккель. В его трактовке экология – «это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с окружающей средой». Таким образом,

8

экология – наука о законах равновесного устойчивого взаимодействия

живой (биоценоз) и неживой (биотоп) материи.

Исследование биоценоза и биотопа предполагает учет воздействий всех систем во времени, в т. ч. долговременные последствия всех применяемых технологий в производстве и строительстве, добыче полезных ископаемых. Оказывается, «экономика» («умение вести дом») и «экология» («наука о доме») – однокоренные слова, «две стороны одной медали». Каков результат нашего хозяйничанья в Природе? Экологический анализ и долговременный прогноз изменения природной среды при освоении территорий должен лежать в основе государственной политики России.

За последние десятилетия объем экологических знаний неизмеримо возрос. Попытки осмыслить причины глобального кризиса и осознать, что природная среда – единственный дом человечества – должна быть чистой и бережно охраняемой, привели к выходу экологии за границы биологии. В качестве ее современного определения можно взять расширенное толкование науки экологии, данное в фундаментальном труде Ю. Одума (Одум, 1975). Известный американский эколог Ю. Одум еще в 1963 г. назвал экологию наукой о строении и функциях природы в целом как сложной системы. Это понятие объединяет все стороны жизни человека. Такое определение дает образ экологии как комплексной науки, разнопланово исследующей строение (структуру) и жизнь (функции) биосферы. Оно же положено в основу современного определения экологии, которое формулируется следующим образом.

Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи. Это очень широкое определение. Но оно больше других соответствует сегодняшнему пониманию содержания этой науки. Экологи стремятся представить общую картину строения и функционирования природы и определить место и роль человеческого общества в природных процессах на Земле.

Образно говоря, экология – это наука о том, как жить нам в собственном Доме, несущемся в космическом пространстве. Дом современного человечества – вся планета Земля, а Земля – это чудо Вселенной. Это уникальная сфера, движущаяся вокруг Солнца, окутанная собственной голубой атмосферой (где кислорода содержится 21 %, азот (78 %) служит для разряжения атмосферы). Жизнь на Земле поддерживается светом, теплом, воздухом, водой и пищей. Земля находится на нужном для поддержания жизни расстоянии от Солнца, вращается с нужной скоростью. Вот насколько мудра природа.

9

Экология – это наука, которая позволяет выявить и проанализировать основные природные взаимосвязи и законы, учитывающиеся в природоохранной деятельности предприятий и государства. Она учит, как человеку вписаться в окружающую его среду и сочетать свои потребности с ее возможностями.

Окружающая среда представляет собой систему взаимосвязанных природных и созданных человеком факторов, в которых протекает жизнь. Таким образом, специфика современной экологии состоит в превращении ее из биологической науки в науку обобщающую философскую – макроэкологию (Акимова, Хаскин, 1998). Макроэкология пока не признана мировым сообществом. Первым учебником по макроэкологии можно считать монографию Н.Ф. Реймерса «Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы».

Предметом исследования экологии являются экологические системы. Любой объект в экологии представляет собой систему, поэтому для понимания его функционирования недопустимо игнорировать все имеющиеся связи в ней. Отдельные живые организмы существуют в природе не сами по себе, они объединяются в сложные сообщества – экологические системы, или экосистемы (биогеоценозы). Экосистема – первичная ячейка биогенного механизма круговорота веществ, осуществляемого растениями (продуцентами), микроорганизмами

(редуцентами), животными (консументами).

Экотоп

АГ Л

Рис. 1. Схема экосистемы: экотоп (неживая часть) – А – атмосфера, Г – гидросфера, Л – литосфера; биогеоценоз (живая часть) – Р – растения (продуценты), М – микроорганизмы (редуценты), Ж – животные (консументы)

10