Объем часов дисциплины:

лекции 18 часов

Практика 18 часов

СРС 36 часов

План

1. Проблемы взаимодействия общества и природы - 4 ч

2. Элементы общей экологии: аутэкология, демэкология, - 6 ч

синэкология

3. Элементы социальной экологии - 4ч

4. Рациональное природопользование и нормирование

антропогенной нагрузки на окружающую среду. - 4ч.

Количество баллов, которое дает право претендовать на зачет в конце семестра 65

Сумма максимального балла:

Лекции18; контрольная работа  8, 8; СРС11; практика 15; зачет40.

Минимальная сумма балов для допуска к зачету40.

1. Проблемы взаимодействия общества и природы

   Лекция 1.1

1. Среда, окружающая челка;

2. Уровни организации живой материи;

3. Энергообеспечение клеток;

4. Противоречия экологии и экономики;

5. Глобальные экологические проблемы;

6. Кризисы и катастрофы;

7. Саммиты по устойчивому развитию и охраны окружающей среды;

8. Проблемы здоровья населения;

9. Этические проблемы экологии.

Основные понятия [Реймерс]

Экология  наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой обитания. Предмет экологии: законы существования и развития природы, закономерностей реакции природы на воздействие человека, предельно допустимые нагрузки на природные системы, которые может позволить себе общество.

1. Природа (П) в широком смысле  весь материально  энергетический мир Вселенной. Традиционно противопоставляется Человечеству как одухотворенной (идеал.) или познающей само себя материи (матер.). ( Фактически Чел-во часть П.). 2. Природа  совокупность естественных условий существования человеческого сообщества, на которую прямо или косвенно воздействует челво, с которой оно связано в хозяйственной деятельности.

Среда, окружающая челка  совокупность абиотических, биотических и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство.

Среда абиотическая  все силы и явления природы, происхождение которых не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов.

Среда биотическая  силы и явления природы, происхождение которых связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов.

Среда социальная  отношения между людьми (и группами) и между ними и создаваемыми (в том числе накопленными) ими материальными и культурными ценностями, воздействующими на человека. С.С. включает социально психологические, социологические, демографические, национальнокультурные, этнические, производственно экономические и другие элементы. В понятие С.С. входят явления престижности и моды (привычки), уверенность в завтрашнем дне, степень экономической обеспеченности, конституционные и традиционные свободы личности и т.д. Особое место занимает отношение челка к природной среде, природным ресурсам. Вовлеченные в хозяйственных оборот они теряют чисто природное содержание и выступают как элемент С.С.

Различают уровни организации живой материи - уровни биологической организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и экосистемный.

Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.

Клеточный уровень - это уровень клеток (клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов). Клетка - это структурная единица живого, функциональная единица, единица развития. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.

Тканевый уровень организации - это уровень, на котором изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень гистологией и гистохимией.

Органный уровень организации - это уровень органов многоклеточных организмов. Изучают этот уровень анатомия, физиология, эмбриология.

Организменный уровень организации - это уровень одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. Специфика организменного уровня в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается морфологией (анатомией и эмбриологией), физиологией, генетикой, палеонтологией.

Популяционно-видовой уровень - это уровень совокупностей особей - популяций и видов. Этот уровень изучается систематикой, таксономией, экологией, биогеографией, генетикой популяций. На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций, элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд (микроэволюция), проблема сохранения видов.

Экосистемный уровень организации - это уровень микроэкосистем, мезоэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций, динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.

Выделяют также биосферный уровень организации живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. Это мега-экосистема. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.

ФОТОСИНТЕЗ, ХЕМОСИНТЕЗ При фотосинтезе происходит образование живыми растительными клетками органических веществ, таких, как сахара и крахмал, из неорганических – из СО₂ и воды – с помощью энергии света, поглощаемого пигментами растений. Это процесс производства пищи, от которого зависят все живые существа – растения, животные и человек. У всех наземных растений и у большей части водных в ходе фотосинтеза выделяется кислород. Некоторым организмам, однако, свойственны другие виды фотосинтеза, проходящие без выделения кислорода.

Главную реакцию фотосинтеза, идущего с выделением кислорода, можно записать в следующем виде:

Для простого сахара глюкозы уравнение имеет следующий вид:

Уравнение показывает, что в зеленом растении за счет энергии света из шести молекул воды и шести молекул диоксида углерода образуется одна молекула глюкозы и шесть молекул кислорода. Глюкоза – это лишь один из многих углеводов, синтезируемых в растениях. Химическая энергия, генерированная световыми реак-циями, стабилизируется в молекулах глюкозы в процессе темновых реакций. В конечном итоге из глюкозы образуется крахмал, который является ее высоко-молекулярным полимером, в котором оказываются запасенными по существу как атомы углерода, так и энергия. Полимеризуясь, глюкоза образует также целлюлозу. Подсчитано, что в листьях зеленых растений Земли и в фитопланктоне водоемов ежегодно синтезируется около 150 млрд тонн органических ве-ществ и выделяется в атомсферу около 200 млрд тонн кислорода. Фотосинтез имеет большую древность. Предполагают, что круговорот углерода, т. е. фотосинтез, существовал уже 3,5 х 10⁹ лет назад. К органическим веществам относятся все соединения углерода за исключением его оксидов и нитридов. В наибольшем количестве образуются при фотосинтезе такие органические вещества, как углеводы (в первую очередь сахара и крахмал), аминокислоты (из которых строятся белки) и, наконец, жирные кислоты (которые в сочетании с глицерофосфатом служат материалом для синтеза жиров). Из неорганических веществ для синтеза всех этих соединений требуются вода (Н₂О) и диоксид углерода (СО₂). Для аминокислот требуются, кроме того, азот и сера. Растения могут поглощать эти элементы в форме их оксидов, нитрата (NO₃^–) и сульфата (SO₄^2–) или в других, более восстановленных формах, таких, как аммиак (NH₃) или сероводород (сульфид водорода H₂S). В состав органических соединений может включаться при фотосинтезе также фосфор (растения поглощают его в виде фосфата) и ионы металлов – железа и магния. Марганец и некоторые другие элементы тоже необходимы для фотосинтеза, но лишь в следовых количествах.

У наземных растений все эти неорганические соединения, за исключением СО₂, поступают через корни. СО₂ растения получают из атмосферного воздуха, в котором средняя его концентрация составляет 0,03%. СО₂ поступает в листья, а О₂ выделяется из них через небольшие отверстия в эпидермисе, называемые устьицами. Открывание и закрывание устьиц регулируют особые клетки – их называют замыкающими – тоже зеленые и способные осуществлять фотосинтез. Когда на замыкающие клетки падает свет, в них начинается фотосинтез. Накопление его продуктов вынуждает эти клетки растягиваться. При этом устьичное отверстие открывается шире, и СО₂ проникает к нижележащим слоям листа, клетки которых могут теперь продолжать фотосинтез. Устьица регулируют и испарение воды листьями, т.н. транспирацию, поскольку большая часть водяных паров проходит именно через эти отверстия.

Водные растения добывают все необходимые им питательные вещества из воды, в которой живут. СО₂ и ион бикарбоната (HCO₃^–) тоже содержатся и в морской, и в пресной воде. Водоросли и другие водные растения получают их непосредственно из воды.

Свет в фотосинтезе играет роль не только катализатора, но и одного из реагентов. Значительная часть световой энергии, используемой растениями при фотосинтезе, запасается в виде химической потенциальной энергии в продуктах фотосинтеза. Для фотосинтеза, идущего с выделением кислорода, в той или иной мере пригоден любой видимый свет от фиолетового (длина волны 400 нм) до среднего красного (700 нм). При некоторых видах бактериального фотосинтеза, не сопровождающегося выделением O₂, может эффективно использоваться свет с большей длиной волны, вплоть до дальнего красного (900 нм).

Хемосинтез — это синтез органических веществ с помощью энергии, генерируемой окислением неорганических соединений, например, аммиака, оксида железа, сероводорода. Хемосинтез был открыт С. Н. Виноградским в 1889-1890 гг. Его осуществляют бактерии разных видов. Рассмотрим некоторые из наиболее известных примеров, начав с нитрифицирующих бактерий, роль которых была показана С. Н. Виноградским. Нитрифицирующие бактерии являются обитателями почвы. Они получают энергию окислением аммиака, образующегося в почве в результате разло-жения белков (остатков животных и растений  Серобактерии получают энергию, окисляя сероводород. Образующаяся в результате реакции свободная сера накапливается в цитоплазме серобактерий. Если недостает далее сероводорода, то происходит окисление свободной серы в бактериальной цитоплазме с дальнейшим освобождением энергии. Эта энергия используется для синтеза органических веществ из углеки-слого газа. Хемосинтезирующие бактерии окисляют также соединения железа и марганца. Считают, что образование залежей железных и марганцевых руд являет-ся результатом деятельности микроорганизмов в прошлые геологические эпохи (В. И. Вернадский).

В конце ХIХ в. сформировалась наука экология, которая чуть больше чем за сто лет стала гипернаукой,  вторгшейся в другие науки, – химию, физику,  технику, экономику, политику, этику, социологию. А само слово «экология» нередко стало употребляться как синоним чистоты, красоты. Дословно «экология» (от гр. oikоs «дом, жилище»)  – наука о доме. Впервые слово «экология» ввел в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель в работе «Морфология видов» при исследовании взаимодействия  живых организмов и природной среды. Термин содержит в себе основную идею экологии – изучение дома, в котором живет организм, его среду обитания. Первоначально экология формировалась как биологическая наука, изучавшая  организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций (совокупность особей одного вида), биоценозов (сообщество живых организмов), биогеоценозов (сообщество живых организмов на какой-то территории) и биосферы (нижняя часть атмосферы, вся гидросфера, верхняя часть литосферы, населенные живыми организмами).

Слово «экология» имеет общий корень со словом  «экономика». Эти две науки имеют тесную связь. Не зря одно из экологических правил звучит: «Что экологично, то экономично». В настоящее время экономические проблемы волнуют всех больше, чем экологические. Но любые катаклизмы влекут за собой значительные финансовые затраты на восстановление окружающей природной среды, поэтому экологические проблемы автоматически становятся экономическими. Причем они не знают государственных границ.

Усилия государств координируются через международные организации, такие как Организация Объединенных Наций (ООН), созданная в 1945 г. с целью укрепления мира, безопасности и сотрудничества  между государствами. Так как угроза третьей мировой войны в 70-е годы ХХ в. миновала, а на первый план выступили  экологические проблемы, то ООН взялась за их разрешение.

    Первая Международная конференция под эгидой ООН состоялась в Стокгольме в 1972 г. По инициативе Стокгольмской конференции была  принята межправительственная Программа ООН по окружающей среде – ЮНЕП (United Nation Environment Program), посвященная наиболее острым проблемам экологического криза.

    В 1992 г. под эгидой ООН в Рио-де-Жанейро состоялась вторая Международная конференция по окружающей среде и развитию, в которой участвовали представители 179-ти государств. На конференции были приняты следующие документы: «Повестка дня на ХХI век», «Декларация Рио по окружающей среде и развитию», «Соглашение по лесам». Первый документ – «Повестка дня на ХХI век» (Agenda-21) – является конкретным планом международного сотрудничества, направленным на гармоничное достижение двух целей:  высокое качество окружающей среды и здоровая экономика для всех народов. Экономическое развитие не может остановиться, но оно должно быть экологизировано и не должно разрушать природную среду.  Поэтому перед человечеством стоит задача перехода к устойчивому развитию общества и образу жизни, способному разрешить эту проблему. Концепция устойчивого развития обеспечивает  сбалансированное решение задач социально-экономического развития и сохранения благоприятного состояния окружающей природной среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения жизненных потребностей нынешнего и будущего поколений. После конференции во многих странах были приняты Национальные программы по защите окружающей природной среды.

Одна из глобальных мировых проблем, которая стоит сейчас перед человечеством, - изменения климата, вызванные антропогенным вмешательством. Так называемые «парниковые» газы экранируют тепловое излучение земли. Всего их насчитывается двадцать четыре. Основные из них - это углекислый газ (СО₂), метан (CH₄), закись азота (N₂O) и две большие группы гидрофторуглеродов. Еще потеплению «помогает» водяной пар, но, поскольку это на практике очень сложно посчитать, он не включен в Киотский протокол по снижению выбросов, как, впрочем, и эмиссии некоторых других веществ. Источники названных газов – промышленность, сельское хозяйство, транспорт и другие. Главный «вредитель» - углекислота - в основном выбрасывается в атмосферу при сжигании угля, нефти и газа. Парниковый эффект, о котором пойдёт речь, - не «заслуга» человечества, он существовал всегда. Но те выбросы, которые производим мы, хоть и ничтожно малы по сравнению с теми, что состоят у природы «на балансе», оказывают своё решающее воздействие. Никогда ещё климат не менялся так резко. И результаты, как соглашаются учёные, мы наблюдаем воочию. Это жара, засухи, лесные пожары, наводнения, смерчи и ураганы, недостаток питьевой воды и продовольствия, распространение заболеваний... Существует мнение о том, что климат испытывает обыкновенные колебания планетарной температуры и эти изменения с человеческой деятельностью не связаны. Однако большинство учёных решительно настаивают на том, что антропогенное влияние на климат велико и его нельзя недооценивать. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), созданная в 1988 году ООН и ВМО (Всемирной метеорологической организацией) специально для анализа имеющихся научных данных по проблеме, пришла к неутешительному для человечества выводу. Планета теплеет, приложили руку к этому мы, и жить от этого, к сожалению, лучше не станет. В 1990 году рабочая группа определила, что повышение температуры планеты уже на один-два градуса повлияет на наиболее уязвимые экосистемы. Чтобы избежать этого, нужно «остановиться» на одном градусе. А динамика не должна превысить одной десятой в десять лет. Сейчас это – шесть десятых. Эксперты этой рабочей группы, признанной во всём мире авторитетнейшей аналитической организацией по вопросам изменения климата, подготовили уже три доклада, опубликованных соответственно в 1990, 1995 и 2001 годах. Информация, изложенная в них, считается основным руководством к действию для правительств всего мира по вопросам, связанным с климатом. Сейчас МГЭИК готовит новый отчёт. Он выйдет в 2007 году - к началу первого этапа реализации киотских обязательств.

На третьей Конференции Сторон в 1997 году в Киото был принят Киотский протокол Протокол к Рамочной Конвенции ООН об изменении климата. Протокол вступил в силу после того, как его ратифицировали 55 стран. Согласно его условиям страны обязуются к 2012 году сократить выбросы вредных газов на 5% по сравнению с уровнем 1990 года. Киотский протокол вступил в силу 16 февраля 2005 года. А 1 января в Париже открылась биржа Евросоюза по торговле квотами на выбросы парниковых газов. И в первый после праздников день там прошла первая сделка — было продано 5 тыс. тонн углекислого газа по цене 8,4 евро за тонну.     Через десять лет в Йоханнесбурге (2002 г.) состоялась третья международная встреча на высшем уровне «Рио-92+10», на которой были подведены итоги, показавшие, что, к сожалению,  «устойчивое развитие», о котором говорилось в Рио-де-Жанейро,  не всеми воспринимается как экологически устойчивое, позволяющее  сохранять свойства биосферы.  

10-дневный саммит в Йоханнесбурге, продолжение Саммита Земли 1992 г. в Рио-де-Жанейро, планировался как съезд, который решит судьбу планеты, однако закончился он чисто символическим документом.

Хотя на саммите было отмечено несколько несущественных достижений, в основном по защите рыбных ресурсов и растительного мира, а также улучшении канализационных условий для бедных – большая его часть прошла в отчаянных попытках помешать правительствам ослабить уже существующие соглашения. «Саммит Земли в Йоханнесбурге войдет в историю как упущенная возможность обеспечить энергией два миллиарда людей на планете, не имеющих доступа к энергетическим ресурсам и как провал начала революцию по использованию возобновляемой энергии, необходимой для защиты климата»,  сказано в совместном заявлении Международного фонда защиты животных, Оксфордского комитета помощи голодающим и Гринпис. Несмотря на хвалебную риторику, некоторые политики Евросоюза также считают, что помпезные глобальные съезды изжили себя и на смену эре мега-саммитов должно прийти десятилетие конкретных действий.