Шпоры по экология - файл n1.doc

приобрести
Шпоры по экология
скачать (428 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc428kb.19.09.2012 11:25скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6

1. Предмет, структура и задачи экологии.

Экология: oikos – дом, logos – наука.

Экология – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязей между организмами и средой обитания.Дал определение Геккель в 1866 г. Основной объект изучения экологии – экосистема.

Экосистема – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой обитания.

Структура экологической науки:

– биоэкология (общая экология):

– аутэкология (индивидуальные связи организма с окружающей средой);

– демэкология (структура и динамика популяций);

– симэкология (экология сообществ);

– экосистемная экология;

– биосферная экология.

Экология:

– теоретическая (общие закономерности);

– прикладная (разрушение биосферы человеком, предотвращение этого, рациональное использование ресурсов...).

Задачи теоретические:

– разработка общей теории устойчивости экосистем;

– изучение экологических механизмов адаптации среды;

– численность популяций;

– изучение биологического разнообразия и способы его поддержания;

– моделирование экосистем и глобальных биосферных процессов.

Задачи прикладные:

– прогнозирование и оценка отрицательных последствий деятельности человека;

– улучшение качества окружающей природной среды;

– рациональное использование природных ресурсов;

– оптимизация всех видов решений для обеспечения устойчивого, экологически безопасного развития.

Методы:

– полевые наблюдения;

– эксперименты в природных условиях;

– математическое моделирование.


2. Среда обитания и экологические факторы.

Среда обитания – совокупность абиотических и биотических условий проживания.

Среды обитания:

– водная;

– воздушно-земельная;

– почвенная;

– живые организмы.

Факторы:

– абиотические;

– биотические;

– антропогенные.

Абиотические факторы:

– физические (свет, температура, давление);

– химические (соленость воды, состав воздуха);

– почвенные / эдафические.

Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других и на неживую среду обитания.

Биотические факторы:

– внутривидовая конкуренция;

– межвидовые взаимоотношения:

– нейтрализм (белки и лоси);

– мутуализм / симбиоз (бобовые растения и азотные бактерии);

– протокооперации / содружества (растения и пчелы);

– комменсализм (прилипалы и акулы);

– аменсализм (угнетение светолюбивых растений елками);

– паразитизм (вьюн садовый и садовые растения);

– хищничество (львы и зебры).


3. Экологические законы.

Барри Коммонер

1. Все связано со всем (через вещество и энергию).

2. Все должно куда-то деваться.

3. Природа знает лучше.

4. Ничто не дается даром.

Либих. Закон минимума.

Урожай зависит от фактора, находящегося в минимуме.

Вильямс. Закон независимости факторов.

Условия жизни равнозначны и ни один фактор не может быть заменен другим.

Шелфорд. Закон устойчивости.

Любой живой организм имеет определенные эволюционно-унаследованные верхние и нижние пределы устойчивости к каждому фактору.

Эврибионты – организмы с широкими пределами устойчивости к определенному фактору.

Стенобионты – наоборот.


4. Популяция. Биоценоз. Биогеоценоз. Экологическая ниша.

Популяция – минимальная, самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, населяющая данную территорию в течение многих поколений.

Биоценоз – совокупность разных совместно обитающих видов.

Биотоп – абиотическая среда биоценоза.

Биогеоценоз – совокупность однородных элементов на участке поверхности Земли.

Экологическая ниша – положение вида в биогеоценозе (пища, место размножения, место укрытия).

Гаузе.

Если два вида со сходными требованиями к среде вступают в конкурентные отношения, то один из них должен погибнуть или изменить образ жизни и занять новую экологическую нишу.


5. Понятие об экосистеме. Трофическая структура экосистемы.

Экосистема – пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Экосистемы:

– водные;

– наземные.

Биомы – крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли.

Трофическая структура экосистемы:

А)автотрофы:

– фотоавтотрофы (фотосинтез CO2);

– хемоавтотрофы (хемосинтез H2S);

Б)гетеротрофы:

1) консументы:

– фитофаги (травоядные);

– зоофаги (плотоядные);

– паразиты;

– симбиотрофы;

2) детртитофаги (бактерии, трупные черви, ...)

3) редуценты (разлагают органические вещества до неорганических – бактерии, низшие грибы).


6. Трофические цепи и трофические уровни.

Трофическая (пищевая) цепь – последовательность организмов, через которые передается энергия.

Трофический уровень – место каждого звена в пищевой цепи.

Правило 10%.

С одного трофического уровня на другой переходит только 10% энергии.

Пищевые цепи:

– пастбищные (цепи выедания – трава - корова - волк);

– детритные (цепи разложения – палая листва - плесневые грибы - гнилостные бактерии).


7. Экологические пирамиды.

Пирамиды:

– чисельные (показывают количество особей);

– биомассные (показывают массу живого);

– продукции / энергии (показывают переход энергии).


8. Биологическая продуктивность экосистем. Экологическая сукцессия.

Биологическая продуктивность экосистемы – накопление экосистемой биологического вещества в процессе жизнедеятельности.

Продуктивность – количество вещества, создаваемого за единицу времени на единицу площади.

Продукция:

первичная (создается автотрофами):

А)валовая (общая масс органики, создаваемая растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая траты на дыхание);

Б)чистая (то же, за вычетом трат на дыхание);

вторичная (создается консументами).

Классы экосистем по продуктивности:

– очень высокая продуктивность (> 2 кг/м2);

– высокая продуктивность (1-2 кг/м2);

– умеренная продуктивность (0,25-1 кг/м2);

– низкая продуктивность (< 0,25 кг/м2).

Средняя продуктивность – 0,3 кг/м2.

Биоценоз – сообщество организмов.

Сукцессия – последовательная смена биогеоценозов на одной территории под влиянием природных факторов или воздействий человека.

Сукцессия:

– первичная (начинается на свободном субстрате, длится 1000 лет);

– вторичная (смена одного сообщества другим, более совершенным, длится 150-200 лет.).


9. Биосфера как одна из оболочек Земли

Биосфера (греч. bios «жизнь»). Термин ввёл в 1875 году Эдуард Зюсс. Учение создал в 1926 году Владимир Вернадский.

Биосфера, по Вернадскому, – земная оболочка, область существования живого вещества. Она включает в себя не только живые организмы, но и изменённую ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и т.п.).

Геосферы:

– литосфера (твёрдая наружная оболочка Земли);

– гидросфера (все океаны, моря, озёра и реки);

– атмосфера (газовая оболочка Земли).

В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера.

Нижний предел жизни на Земле – до 3 км (ограничен высокой температурой земных недр).

Верхний предел жизни на Земле – до 20 км (ограничен жёстким излучением ультрафиолетовых лучей).

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 1012 т. 97 % – растения, 3 % – животные.

В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы:

– энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами в недрах Земли);

– биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере);

– информационный (принципы организации и управления в живой природе);

– пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы);

– ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

В год до Земли доходит около 1024 Дж солнечной энергии; 42 % из неё отражается обратно в космос, а остальное поглощается. Другим источником энергии является тепло земных недр. 20 % энергии переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10 % расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана.


10.Понятие о биосфере. Строение и функции биосферы Понятие о ноосфере.

Биосфера (греч. bios «жизнь»). Термин ввёл в 1875 году Эдуард Зюсс. Учение создал в 1926 году Владимир Вернадский.

Биосфера, по Вернадскому, – земная оболочка, область существования живого вещества. Она включает в себя не только живые организмы, но и изменённую ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и т.п.).

Геосферы:

– литосфера (твёрдая наружная оболочка Земли);

– гидросфера (все океаны, моря, озёра и реки);

– атмосфера (газовая оболочка Земли).

В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера.

Нижний предел жизни на Земле – до 3 км (ограничен высокой температурой земных недр).

Верхний предел жизни на Земле – до 20 км (ограничен жёстким излучением ультрафиолетовых лучей).

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 1012 т. 97 % – растения, 3 % – животные.

В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы:

– энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами в недрах Земли);

– биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере);

– информационный (принципы организации и управления в живой природе);

– пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы);

– ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

В год до Земли доходит около 1024 Дж солнечной энергии; 42 % из неё отражается обратно в космос, а остальное поглощается. Другим источником энергии является тепло земных недр. 20 % энергии переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10 % расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана.

Ноосфера: nous – разум, sphaira – шар.

Ноосфера – сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «социосфера», «биотехносфера»).

Ноосфера – новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием человеческого общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы.

Понятие ноосферы ввел в начале XX в. Леруа, который трактовал ее как «мыслящую» оболочку, формирующуюся человеческим сознанием.

Учение создал Вернадский.


11. Круговорот веществ. Круговороты наиболее важных биогенных веществ (углерода, кислорода, азота, фосфора, серы, воды).

Круговорот веществ и превращение энергии – бесконечно повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ в природе, носящий более или менее циклический (круговой) характер. Вещества, участвующие в круговороте, циркулируют между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами, являющимися основными звеньями круговорота. Круговорот веществ происходит в биогеоценозе со времени зарождения на Земле жизни и является непременным условием её существования. В процессе круговорота происходит потеря веществ и их видоизменение.

Круговорот воды

Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Оставшиеся 20% выпадают на суше. У воды, выпавшей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища.

Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. Если же водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, в этом случае часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая – питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая тем самым большой круговорот.Наиболее замедленной частью круговорота воды является деятельность полярных ледников. Наибольшей активностью обмена после атмосферной влаги отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 дней.

Круговорот кислорода

Кислород – наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели. В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Свободный кислород современной земной атмосферы является побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых растений и его общее количество отражает баланс между продуцированием кислорода и процессами окисления и гниения различных веществ.

Круговорот углерода

Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой – углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры.

Миграция углекислого газа в биосфере Земли протекает двумя путями. Первый путь заключается в поглощении его в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении их в литосфере в виде торфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики, осадочных горных пород. По второму пути миграция углерода осуществляется созданием карбонатной системы в различных водоемах, где CO2 переходит в H2CO3, HCO31-, CO32-. Затем с помощью растворенного в воде кальция (реже магния) происходит осаждение карбонатов CaCO3 биогенным и абиогенным путями. Возникают мощные толщи известняков. Наряду с этим большим круговоротом углерода существует еще ряд малых его круговоротов на поверхности суши и в океане. В пределах суши, где имеется растительность, углекислый газ атмосферы поглощается в процессе фотосинтеза в дневное время. В ночное время часть его выделяется растениями во внешнюю среду. С гибелью растений и животных на поверхности происходит окисление органических веществ с образованием CO2.

Особое место в современном круговороте веществ занимает массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания углекислого газа в атмосфере, связанное с ростом промышленного производства и транспорта. 

Круговорот азота

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами образует нитраты.

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа.

Кроме того, существуют бактерии, которые при недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде. Процессы, возмещающие потери азота – прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты.

Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества.
Круговорот фосфора

Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду. У фосфора нет свободного возврата в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы. Следовательно, фосфат и другие минеральные биогены почвы циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие их отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента.

Круговорот серы

Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера входит в состав некоторых биологически активных веществ: витаминов, а также ряда веществ, выступающих в качестве катализаторов окислительно-восстановительных процессов в организме и активизирующих некоторые ферменты.

В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита, пирронита, халькопирита, в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения. В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания, сера в виде сульфатиона переносится природными водами в Мировой океан. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.


12. Генофонд живой природы. Особо охраняемые природные территории. Красные книги

Генофонд – совокупность генов, которые имеются у всех особей популяций. Изменение генофонда происходит за счет мутаций, вызванных естественными факторами и факторами антропогенного происхождения. Уничтожение, истребление отдельных видов популяции обедняет генофонд планеты, который в настоящее время насчитывает около 1,3 млн видов только животных.

Селекция – наука о методах создания сортов, гибридов растений и пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. Под руководством академика Н. И. Вавилова были выполнены работы по изучению многообразия и географического распространения культурных растений. Им было выделено семь центровпроисхождения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм этих видов. Современный природно-заповедный фонд нашей страны образуют: государственные природоохранные заповедники (в том числе биосферные), государственные природные заказники, национальные и природные парки, памятники природы, дендрологические парки и ботанические сады, иные особо охраняемые территории и природные объекты, имеющие ценное значение. Режим особо охраняемых природных территорий в нашейстране устанавливается Федеральными законами:

– от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране ОС»;

– от 14.03.95 № 33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях»;

– от 23.02.95 № 26-ФЗ «О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах».

Правительством РФ утверждены специальные положения по правовому режиму отдельных особо охраняемых природных территорий – о государственных природных заповедниках, национальных парках и др. Особо охраняемые природные территории могут иметь международное, федеральное, региональное или местное значение.

Государственные природные заповедники

На территории государственных природных заповедников из хозяйственного пользования полностью изъяты: земля, воды, недра, животный и растительный мир; они являются некоммерческими организациями и финансируются за счет

средств федерального бюджета. Биосферные заповедники создаются на совершенно не затронутых хозяйственной деятельностью территориях или на мало измененных деятельностью человека. Важно, что для создания биосферных заповедников выбираются не уникальные, а типичные ландшафты. Первый заповедник на территории России появился в 1882 г. на Камчатке.

Государственные природные заказники

Это участки, в пределах которых запрещены отдельные виды и форма хозяйственной деятельности с целью охраны одного или нескольких видов живых существ, биогеоценозов, экологических компонентов или общего характера охраняемой местности. Запрет на хозяйствование может устанавливаться на определенный срок или быть бессрочным. Государственные природные заказники подразделяют:

– на комплексные или ландшафтные, предназначенные для сохранения и восстановления природных ландшафтов;

– биологические, предназначенные для сохранения и восстановления редких и исчезающих видов растений и животных;

– палеонтологические, предназначенные для сохранения мест находок останков ископаемых животных и растений, имеющих особую научную ценность;

– гидрологические (болотные, озерные, речные, морские);

– геологические, предназначенные для сохранения ценных объектов и комплексов неживой природы.

Государственные природные заказники могут быть федерального или регионального подчинения. Земельные участки природных заказников могут находиться в пользовании, владении у юридических и физических лиц.

Национальные парки

Это значительные по площади территории, включающие особо охраняемые природные (не подвергающиеся антропогенному воздействию) ландшафты, которые, помимо главной задачи сохранения природных комплексов, предназначены преимущественно для рекреационных целей. Территория национального парка обычно зонируется, т. е. делится на зоны с различным режимом эксплуатации – заповедную, хозяйственную и рекреационную. На территориях национальных парков могут проживать малочисленные этнические общины. Для них может быть установлен режим использования природных ресурсов, обеспечивающий сохранение их традиционного образа жизни. Первый национальный парк был организован только в 1983 г. (национальный парк «Сочинский»).

Природные парки

Они являются рекреационными учреждениями, их территория также может использоваться в просветительских и рекреационных целях. Территории или акватории природных парков включают комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность. В природных парках устанавливается режим особой охраны и использования, запрещается деятельность, которая могла бы изменить исторически сложившийся ландшафт, изменить эстетическое или рекреационное качество парка. В природном парке могут быть выделены зоны с различными режимами — природоохранные, рекреационные, охраны историко-культурных комплексов, агрохозяйственные и иные.

Решение о создании природного парка на территории РФ принимают субъекты Федерации. С природными парками согласовываются вопросы социально-экономической деятельности юридических лиц, расположенных на территориях парков, проекты развития близ расположенных населенных пунктов.

Памятники природы

Природный памятник – естественная или издревле измененная человеком природная территория, представляющая большую научную, культурную или социальную ценность, выделенная в качестве особо охраняемого участка, либо отдельный природный уникальный объект (комплекс). Природные памятники могут иметь федеральное или региональное значение. Памятниками природы могут быть объявлены:

– участки живописных местностей;

– эталонные участки нетронутой природы;

– участки с преобладанием культурного ландшафта (старинные парки, аллеи и др.);

– места обитания и произрастания ценных, малочисленных, редких и исчезающих видов животных и растений;

– уникальные формы рельефа и связанные с ним природные ландшафты (горы, каньоны, группы пещер и др.);

– геологические обнажения, имеющие особую научную ценность (выходы редких минералов, горных пород, полезных ископаемых и др.);

– термальные и минеральные водные источники, местонахождение лечебных грязей;

отдельные объекты живой и неживой природы, места гнездования птиц, деревья-долгожители, имеющие историко-мемориальное значение, вулканы, холмы и др.

Дендрологические парки и ботанические сады.

Они представляют собой коллекции растений дикой флоры, высаженные на значительных территориях для сохранения разнообразия, обогащения растительного мира. Дендрологические парки и ботанические сады создаются для научных и просветительских целей, используются в качестве рекреационных территорий. Территория дендрологических парков и ботанических садов может быть разделена на зоны, имеющие различные режимы пользования.

Иные особо охраняемые территории.

К их числу относятся лечебно-оздоровительные учреждения и курорты, являющиеся национальным достоянием народов России. Признание территории лечебно-оздоровительным местом или курортом может осуществляться Правительством РФ, органом исполнительной власти субъекта Федерации, муниципальным органом на основании проведенных гидрологических, курортологических и других исследований.

Красные книги

Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения растения и животные принято относить к особо охраняемым объектам. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в 1949 г. начал сбор информации о редких, находящихся под угрозой исчезновения видах растений и животных, а в 1966 г. издал «Красную книгу фактов».

Красная книга – официальный документ, содержащий регулярно обновляемые данные о состоянии и распространении редких и находящихся под угрозой исчезновения видов (подвидов и популяций) редких животных, дикорастущих растений и грибов.

Для дифференцированного подхода к определению очередности применения охранных мер разработана пятиступенчатая шкала категорий статуса охраняемого вида, в соответствии с которой к первой категории относят виды, спасение которых невозможно без осуществления специальных мер, а к пятой категории — восстановленные виды, состояние которых благодаря принятым мерам не вызывает опасений, но эти виды еще не подлежат промысловому использованию.

Существуют международный, национальные и региональные (локальные) варианты Красной книги, которые ведутся раздельно для растений и для животных.

В СССР Красная книга была учреждена в 1974 г. В наши дни Красная книга Российской Федерации и Красные книги субъектов РФ ведутся в соответствии:

– с Федеральным законом от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране ОС»;

– Федеральным законом РФ от 24.04.95 № 52-ФЗ «О животном мире»;

– Постановлением Правительства РФ от 19.02.96 № 158 «О Красной книге Российской Федерации».
В целях сохранения редких и находящихся под угрозой исчезновения растений, животных и других организмов их генетический фонд подлежит сохранению в низкотемпературных генетических банках, а также в искусственно созданной среде обитания. Наиболее эффективная мера охраны редких видов – сохранение их местообитаний. Это достигается, в частности, организацией сети особо охраняемых природных территорий. Сегодня в Красную книгу России занесено 562 вида растений

и 247 видов животных. В целях учета и охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения почв учреждены Красная книга почв РФ и Красные книги почв субъектов Российской Федерации.


13. Смог и фотохимический туман.

Химические реакции, которые происходят в воздухе, приводят к возникновению дымчатых туманов с частицами пыли, выхлопными газами, дымом, копотью. Эта удушливая смесь влажного воздуха называется смогом (от смешения англ. smoke – дым, курить, дымить, коптить и англ. fog – туман), или фотохимическим туманом. В состав основных компонентов этой смеси газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.

Фотохимический смог, впервые замеченный в 1940г. в Лос-Анджелесе, теперь возникает в промышленных городах, в результате фотохимических  реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой концентрации  оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации  и  безветрия  или очень слабого  обмена воздуха в приземном слое при мощной и в  течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.  Такие условия  создаются  чаще  в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация  вызывает  расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.  Атомарный кислород с молекулярным  кислородом дают озон.  Казалось бы,  последний, окисляя оксид  азота, должен снова превращаться в  молекулярный  кислород,  а  оксид азота - в диоксид.  Но этого не происходит. Оксид азота  вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,  которые  при  этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул  и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые  массы диоксида  азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.  Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в  ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами.  В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для  фотохимического тумана  оксиданты.  Последние являются источником так  называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

Смоги возникают при таких условиях:

– большое количество пыли и газов, которые города выбрасывают в воздух;

– продолжительное существование антициклонов, когда загрязнители накапливаются в приземных слоях атмосферы.

Смоги бывают следующие:

– влажный смог характерен для стран с морским климатом, где очень часты туманы;

– сухой смог образует не туман, а синеватую мглу;

– ледяной смог возникает в Арктике и Субарктике при низких температурах в антициклоне.

Раньше считалось, что это – беда преимущественно столицы Великобритании из-за частых лондонских туманов. Однако сейчас от смога нередко задыхаются жители Мехико, Рима, Парижа, Москвы, Лос-Анджелеса, Нью-Йорка и других городов Европы  и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм  человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских  жителей с ослабленным здоровьем.

Всемирная организация здравоохранения при ООН (ВОЗ) установила предельно допустимую концентрацию – 120 частей на 1млрд, хотя эта цифра часто превышается, а в Калифорнии достигает пиковых значений – 600 частей на 1млрд. Содержание 300 частей на 1млрд достаточно, чтобы вызвать раздражение глаз и слизистых оболочек гортани и носоглотки. В то же время даже меньшие концентрации способны серьёзно навредить плодам цитрусовых деревьев.

Нужна активная борьба со смогом. Он состоит из двух частей: дыма и пыли от заводов и выхлопных газов автомашин. Уменьшить долю смога, создаваемую промышленностью, можно с помощью пылеуловителей, если оборудовать ими предприятия.

Автомобиль почти ровесник века. Он был изобретен, чтобы облегчить жизнь людей, но постепенно превратился в источник опасности. Принимаются специальные меры для снижения этой опасности. Грузовой транспорт в городах движется только по отделенным для него магистралям, по кольцевым дорогам в объезд городов. В самом городе строятся подземные переходы и тоннели для машин. Над тротуарами возникли автомобильные эстакады. Все менее токсичным стараются сделать горючее для автомашин. К бензину добавляют различные добавки, снижающие токсичность выхлопных газов, делаются смеси из воды, спирта и бензина. Водяные пары способствуют более полному сгоранию топлива. Присутствие спиртов в горючем снижает содержание угарного газа в выхлопах. На улицах городов появились в большом количестве автомобили, работающие на природном газе. Их двигатель дает меньше вредных выбросов. К тому же газ примерно в два раза дешевле бензина.

Полностью решить проблему загрязнения воздуха можно только при перестройке технологий действующих и вновь строящихся предприятий, путем организации безотходного производства. Постепенно появляется все большее количество заводов, работающих по замкнутому циклу. Например, в Ленинграде внедрена система очистки промышленных выбросов с одновременным использованием улавливаемых газов для получения серной кислоты. Таким путем полностью ликвидировали выбросы в атмосферу на ряде заводов Урала, Украины и много других регионов на территории бывшего СССР.

Создание безотходного производства во всех отраслях промышленности требует решения ряда сложных инженерно- технологических задач, огромных капиталовложений.


14. Кислотные дожди

Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. В некоторых странах стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени стала опадать.

В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений – это ведет к снижению кислотности воды. Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов. Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают. Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: падает урожайность. Кислотные дожди разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор превращается в гипс. Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами – ртутью, свинцом, кадмием и т.п.


15. Глобальное потепление климата (парниковый эффект)

Глобальное потепление — процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана, вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание «парниковый эффект», но между этими понятиями есть небольшая разница. Парниковый эффект – это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т.д.). Эти газы выполняют роль плёнки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты.




16. Нарушение озонового слоя.

Стратосферный озоновый слой защищает людей и природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет имунную систему организма.

Озон-рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т. газа, наибольшая концентрация – на высоте от 20 до 25 км. Без него жизнь на планете невозможна.

Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора – миллионов гектаров леса – пожарами и хищнической рубкой, массовое применение парфюмерной и химической продукции в быту – главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли.

В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км2 Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.


17. Основные мероприятия по охране атмосферного воздуха.

I. Законодательные.

Следует использовать опыт развитых стран и принять законы, ограничивающие загрязнение, дающие государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы владельцам таких машин. В США в 1998 году вступил в силу закон по предупреждению дальнейшего загрязнения воздуха. К 1998 году по этому закону надо было выпускать не меньше 2 процентов электромобилей и 20-30 процентов автомобилей на газовом топливе. В 1974 году средний автомобиль в США расходовал 16,6 литров бензина на 100 километров, а двадцать лет спустя
– только 7,7.


II. Архитектурно планировочные.

Данные меры направлены на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов.

Построенные в свое время «спальные районы» не выдерживают никакой критики. Так как в этих районах однотипные дома расположены слишком густо (ради экономии площади) и воздух находящийся между ними подвержен застойным явлениям.

Чрезвычайна остра также проблема рационального расположения дорожной сети в городах, а также качество самих дорог. Необходимы капитальная реконструкция дорожного покрытия, строительство современных транспортных развязок, выпрямление дорог, устройства звукозащитных барьеров и озеленение придорожной полосы.

Необходимо также обеспечить оперативный контроль за состоянием атмосферы, через сеть постоянных и передвижных станций контроля. Также следует обеспечить хотя бы минимальный контроль за чистотой выхлопов автотранспорта, через специальные проверки. Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, т. к. в этом случае с дымом выделяется большое количество вредных веществ.

III. Технологические и санитарно технические.

Можно выделить следующие мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива; улучшение герметизации заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и др.

Важная задача состоит также в переводе различных котельных и тепловых электростанций на газовое топливо. При таком переходе многократно уменьшаются выбросы в атмосферу сажи и углеводородов, не говоря уже об экономической выгоде.

Необходимо развивать новые методы получения энергии основанные не на деструктуризации веществ, а на других процессах.



18. Проблема качества питьевой воды.

Питьевая вода – вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции.

С 1 января 2002 года в России введен в действие нормативный правовой акт – Санитарные правила и нормы "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" – СанПиН 2.1.4.1074-01.

В качестве источников водоснабжения используются городской, поселковый водопроводы, и подземные воды (скважины, колодцы).

Несмотря на относительную высокую защищенность от загрязнения (по сравнению с поверхностными водами), в подземных водах уже обнаруживаются свинец, хром, ртуть, медь, цинк, др. Естественно, что концентрация тяжелых металлов в подземных водах возрастает на территории близ больших городов и промышленных центров.
В водах из скважин обнаруживаются нитраты, фосфаты, что свидетельствует о выбросе в водоносные слои минеральных и органических удобрений. В колодезных водах обнаруживаются фосфаты, азот аммонийный, что говорит о попадании в источник азотных, фосфорных и органических удобрений.

В настоящее время, возможно, в связи с применением минеральных удобрений (суперфосфат), содержащих значительные примеси фторидов, возросли концентрации фторид-ионов не только в поверхностных, но и в подземных водах.

Железо в водной среде присутствует чаще всего в форме бикарбоната, закиси, сульфида. В силу гидрохимических закономерностей в подземных водах железо встречается в различных соотношениях с марганцем.

В последние годы наметилась тенденция обнаружения сероводорода и сульфидов в водах, как следствие загрязнения воды органическими соединениями и серобактериями.

В скважинных водах Москвы и области нередки случаи обнаружения нефти и нефтепродуктов, которые попадают в воду в процессе бурения и вследствие проникновения в неглубокие водоносные слои бензина и дизельного топлива с автозаправочных станций или закачивания под землю производственных отходов.

Основную угрозу представляет вода, вторично загрязняемая микробами при нарушении герметичности водопроводной сети.

В воде источников водоснабжения обнаруживаются несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения – гуминовые вещества, различные амины, др., которые способны изменять органолептические свойства воды.


19. Виды загрязнения вод.

Виды загрязнения вод:

– сточные воды;

– выбросы от кораблей;

– попадание нефти и нефтепродуктов (нефтяная пленка нарушает теплообмен и воздухообмен между водой и атмосферой, вредные вещества – марганец, цинк, магний, кальций, ртуть – убивают зоопланктон, вредят здоровью; избыток фосфора и азота вызывает цветение воды, нарушает биологическое равновесие в водоеме).

Степени загрязнения:

– допустимое (для питьевой воды);

– среднее;

– умеренное (для бытового пользования);


20. Основные источники загрязнения поверхностных вод.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире – на каждого жителя России приходится свыше 30000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду.Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение. Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер. Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны “долгоживущие” радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод. Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем. Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19 °С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит “цветение” воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3 градуса летом и 5 градусов зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м3.

Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами:

  1. сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

  2. смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

  3. газодымовые выбросы;

  4. утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в 1995 г. в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, было сброшено сточных вод на 21 % больше, чем в 1994 г. Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц, и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение. Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей. Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности. Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.

  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации