1 Основные понятие и принципы инженерной экологии

ИЭ – научная дисциплина, изучающая взаимодействие общества (человека) с природной средой в процессе общественного производства.

С труктура формирования ИЭ как дисциплины:

П риродные объекты Технические объекты

Область исследования

Инженерная экология

Область знаний

Смежные науки: Точные науки: матем, физ, хим, био

Гидрология, климатология, геохимия…

В области иссл основным понятием явл «экосистема» - природная система, в которой живые организмы м среда их обитания объединены в единое функциональное целое через обмен веществ и энергии.

ИЭ – ключевая комплексная научно-техническая дисциплина, определяющая способы и средства достижения разумного компромисса между человеком, природой и теми антропогенными технологическими нагрузками, которые создает человек в процессе своей практической деятельности.

ИЭ изучает 2 группы проблем:1) изучение случайных причин и явлений, порождающих закономерные последствия в ОС; 2) исследование механизма формирования случайных последствий, обусловленных действием закономерных причин.

Методологической основой ИЭ являются два подхода: стохастический (случайный подход), детерминирующий (закономерный). В основе методологии ИЭ лежат следующие понятия: многосвязность (выражается в разнохарактерности аргументов), коммулятивность (градиент технологического воздействия на природу и обратно, а так же механизм спонтанной деградации и экорезонанса), аддитивность (способ многопараметрического суммирования локальных эффектов по различным источникам и ареалам распределения промышленного техногенеза), инвариантность (состоит в том, что экосистема обладает способностью сохранять стабильность в границах регламентированных техногенных воздействий), устойчивость (способность Э в естественном и искусственном виде сохранять параметры и режимы при изменении внешних факторов), многофакторная корреляция ( свойство Э иметь определенные взаимосвязи между различными факторами, воздействующими на Э), экоэффекты ( способность неадекватного поведения объекта в рамках какого-либо закона).

2 Понятие экосистемы и ее основные свойства

Экосистема – безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов в которых совершается круговорот веществ и энергии.

Более современным является определение Э как единого природного комплекса (ЕПК), образованного живыми организмами и средой их обитания, в которой живые и костные организмы связаны между собой обменом веществ и энергии.

Компоненты и процессы, обеспечивающие функционирование Э неразрывно связаны между собой за счет трёх составляющих: само сообщество, потоки энергии и круговороты веществ. Часть солнечной энергии, преобразованной сообществом переходит в качественно более высокую ступень превращаясь в органическое вещество. Энергия может накапливаться, а затем снова высвобождаться.

Отличительной способностью Э является взаимодействие автотрофных и гетеротрофных компонентов. Автотрофные процессы интенсивнее протекают в «зеленом поясе», где накапливается огр вещество.

Основные свойства Э:

1)свойства популяционной экологии: гомеостаз (относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма), сукцессия (последовательное изменение, замена в естесственнгом состоянии одного биоценоза другим). Сукцессия является естественным процессом, связанным не только с изменение биоты но и всех абиотических факторов.

2)свойства инженерной экологии: устойчивость, живучесть, равновесие, регенерируемость, безопасность.

Основным показателем экосистемы является надежность.

3. Понятие биогеоценоза и его основные свойства

1 944 г Сукачев ввел понятие «биогеоценоза». Э. более широкое понятие, чем Б. Э. может содержать несколько Б. Биогеоценоз содержит несколько компонентов, которые можно представить в виде схемы:

А тмосфера флора

Г идросфера биогеоценоз фауна

Литосфера человек

экотоп биоценоз

Биогеоценоз – это однородные участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и костных (экотоп) компонентов, объединенных в единый комплекс по обмену веществ и энергии. Симбиоз биоценоза и экотопа возможен только при сохранении в определенных пределах естественных параметров, состава и физических свойств атмо-гидро-литоферы. На таком симбиозе основан главный принцип экологии: все взаимосвязано во всем. Любая инженерная деятельность человека, направленная на преобразование природных компонентов должна учитывать и упираться на законы экологии, которые были сформулированы Барри Коммонером:

1. Все должно куда-то деваться. В природе ничто никуда не исчезает.

2. Все взаимосвязано во всем.

3. Природа знает лучше

4. Ничто не дается даром – за все надо платить природе.

4. Свойства популяционной экологии.

1. гомеостаз - относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма). Применительно к биогеоценозу гомеостаз – состояние устойчивого стабильного равновесия экоситемы. Такие природные экосистемы формируются на протяжении 10ков и 100тен лет и в естесственном состоянии сохраняют свою стабильность и устойчивость внутренних теплообменных процессов и биотических преобразований. Биота изменяет свое состояние во времени – один Б. сменяется другим.

2. сукцессия - последовательное изменение, замена в естественном состоянии одного биоценоза другим. Сукцессия является естественным процессом, связанным не только с изменение биоты но и всех абиотических факторов.

Такие свойства справедливы только для естественных биоценозов. Для антропогенных экосистем человек вынуждении искусственно поддерживать гомеостаз и управлять экологией.

5. Критерии надежности экосистемы.

Основным показателем экосистемы является ее надежность. Надежность Э. рассматривается на 3-х уровнях: локальном, региональном и глобальном.

Основным показателем, характеризующим надежность экосистемы в определенных границах биогеоценоза является критерий, который интегрально оценивает минимум всех необратимых процессов, происходящих в природу под воздействием антропогенных факторов. Применительно к живой и неживой природе:

R =

(i=1...l) – абсолютно невосполнимые потери промышленного и строительного техногенеза, связанные с уничтожением биопопуляций в границах экосистемы за пределами восстанавливаемости;

(j=1...m) – качественные потери неживой природы;

(k=1...n) – обратимые потери живой природы в границах самовосстанавливаемости при содействии человека.

Для минимизации указанных потерь человеком и его инженерной деятельность необходимо создать условия максимума скорости восстановления ОС

– антропогенное отношение, учитывающее отнесение i-го фактора ОС от естественного ( ) как для качественных, так для количественных потерь.