Экология - это наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования биогеоценозов как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках биосферы.
Экология - это наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования биогеоценозов как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках биосферы.
Традиционное деление экологии на общую (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не столько проблематику экологии как науки, сколько различие в характере и методах конкретных исследований.
Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания. Среда - это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.Любое живое существо живет в сложном, постоянно меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями. Живые организмы существуют как открытые, подвижные системы, устойчивые при притоке к ним энергии и информации из окружающей среды. На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, каждая из которых отличается совокупностью специфических факторов и элементов, воздействующих на организм.
Экологический фактор - элемент среды обитания, способный оказывать прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития.Все экологические факторы условно делятся на биотические, абиотические и антропогенные.
Предвидеть ответные реакции системы на действия конкретных факторов можно лишь через сложный анализ существующих количественных отношений и закономерностей. Поэтому в экологии широкое распространение получил метод математического моделирования как средство изучения и прогнозирования природных процессов.
Вид — элементарная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап в их эволюции.Вид - это совокупность особей, обладающих сходством внутреннего и внешнего строения, биохимических и физиологических функций, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни, обладающих определенным типом взаимоотношений с абиотической (косной) и биотической средой и занимающих в природе определенную область — ареал.
Современная теория динамики численности популяций рассматривает колебания численности популяции как авто-регулируемый процесс. Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: модификацию и регуляцию.
В состав любой экосистемы или биоценоза обычно входит множество видов растений, животных, грибов, бактерий, каждый из которых представлен здесь популяцией. Все живые организмы испытывают влияние со стороны организмов как своего, так и других видов.
Для большинства видов экологический оптимум биологической активности ограничен жесткими рамками. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.
Адаптация — это процесс приспособления строения и функций организмов (особей» популяций, видов) к меняющимся условиям среды.В любом случае, организмы отвечают изменением своих реакций в ответ на изменение условий или реагируют на какой-то сигнальный фактор, предвосхищающий изменение условий.
Всю полноту взаимодействия и взаимозависимости живых организмов и. элементов неживой природы в области распространения жизни отражает концепция биогеоценоза В.Н. Сукачева.Биогеоценоз - это динамическое, устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) и абиотической (экотоп) частей, которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой энергетически и вещественно открытую систему.
Биоценоз - это самоподдерживающаяся, саморегулирующаяся система, состоящая из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.Биоценоз включает все популяции разных видов, характеризующихся определенным отношениями, как между собой, так и с неорганической средой на определенной территории. Видовое разнообразие биоценоза определяется тем, какие организмы встречаются в данной местности.
Биоценозы не остаются неизменными, они развиваются, эволюционируют, в них постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности организмов и соотношении популяций. Все многообразные изменения, происходящие в любом биоценозе, можно разделить на циклические и поступательные.
Существование любого биоценоза возможно только при постоянном притоке энергии. По существу, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических веществ. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других живых существ, то есть связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах — это механизм передачи энергии от одного организма к другому или другим.
Агроценоз — это биоценоз, искусственно созданный человеком для своих целей с определенным уровнем и характером продуктивности.В настоящее время агроценозами занято около десяти процентов суши.В агроценозах ослаблено действие естественного отбора и действует в основном искусственный отбор, направленный на максимальную продуктивность растений, нужных человеку, а не тех, которые лучше приспособлены к окружающим условиям.
Биосфера — это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами и активно преобразующаяся ими.Термин «биосфера» предложен австралийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. для обозначения оболочки Земли, образованной совокупностью живых организмов, что укладывается в биологическую концепцию биосферы.
Биосфера - это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами, т.е. часть атмосферы, гидросферы и литосферы.Атмосфера - воздушная оболочка Земли, наиболее легкая оболочка, граничащая с космическим пространством.
Главную роль в теории биосферы В.И. Вернадского играет представление о живом веществе и его функциях.Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живымй организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии солнца создают органическое вещество, которое другими живыми существами (гетеротрофами-потребителями и деструкторами) разрушается с тем, чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы растениями для новых органических синтезов.
В.И. Вернадский определил биосферу как термодинамическую оболочку с температурой от —50 до +50 градусов и давлением около 1 атмосферы. Эти условия и определяют границы жизни для большинства организмов.
Главная функция биосферы заключается в осуществлении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот совершается при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов.
В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой — взаимодействие живого и косного вещества: «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей... Организмы представляют живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе, энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием, размножением». Таким образом, по мнению В.И. Вернадского, биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая солнечной энергией и проявляющаяся в процессе обмена веществ, роста и размножения организмов, является главной функцией биосферы.
Эволюция биосферы на протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов: естественных геологических и климатических изменений на планете и изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции. На современном этапе в третичном периоде к ним присоединился третий фактор — развивающееся человеческое общество.
В настоящее время наиболее актуальным становится разработанное В.И. Вернадским учение о биосфере и неизбежности ее эволюционного превращения в принципиально измененную оболочку Земли, управляемую коллективным разумом человечества - ноосферу.
Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экологическая система, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех ее составляющих частей и процессов.Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласованности циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей й зависимостей.
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Более 99% энергии, поступающей на поверхность Земли, составляет излучение Солнца. Эта энергия в огромном количестве растрачивается на физические и химические процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере: перемешивание воздушных потоков и водных масс, испарение, перераспределение веществ, растворение минералов, поглощение и выделение газов.
Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой называют ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с ней как единое целое. Масса атмосферы составляет 5,15 — 5,9 х 1015 тонн. Атмосфера как компонент биогеоценоза представляет собой слой воздуха в почве и над ее поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимодействие компонентов биосферы.
Гидросфера - водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности воды проникают повсеместно в различные природные образования. Вода находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, существует в виде ледников в высокогорных районах континентов. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Вода способна растворять многие вещества, поэтому любые воды гидросферы можно рассматривать в качестве естественных растворов различной степени концентрации. Даже наиболее чистые атмосферные воды содержат 10-50 мг/л растворенных веществ.
Земная кора - наиболее неоднородная оболочка Земли, образованная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород, различных форм залегания.В настоящее время под земной корой понимают верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы. Эта граница находится на разных глубинах, где отмечается резкий скачок скорости сейсмических волн, возникающих при землетрясении. Выделяют два типа земной коры — континентальный и океанический. Континентальный отличается более глубоким залеганием сейсмической границы. В настоящее время чаще используется термин литосфера, предложенный еще Э. Зюс-сом, под которым понимают более обширную, чем земная кора, область.
Биомассой называют количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов в биосфере. Общая масса живого вещества на Земле была впервые подсчитана В.И. Вернадским, который в 1927 году представил приближенную величину 1021 или 1015 тонн. С тех пор разные исследователи приводили свои оценки биомассы на Земле, которые свидетельствовали, что цифра, приведенная в 1927 году, является завышенной. По данным М.И. Базилевича и др. (1973), биомасса планеты составляет приблизительно 2,4 х 1012тонн.
С философской и экономической точек зрения, главной причиной ухудшения экологической инфраструктуры среды обитания человека следует считать процессы резкого расхождения интересов технократических и «интересов» развития природы как первоосновы родовой сущности человека разумного. Кризис нравственности и культуры берет начало не в экономическом кризисе, а прежде всего в извращении экологической инфраструктуры общества. В нынешних условиях развития общества на первое место выдвигаются не количественные показатели, а качественные, и среди них важнейшее значение имеет показатель экологического благополучия общества. Эта проблема становится все острее с увеличением численности населения планеты.
В связи с деятельностью живого вещества планеты формируется современный химический состав атмосферы и растворенного вещества гидросферы. Поскольку все участки биосферы формируются в результате деятельности живого вещества, то, естественно, что биологическая эволюция как процесс необратимый определяет необратимость эволюции всех оболочек биосферы: атмосферы, гидросферы и литосферы.
Природная среда представляет человеку условия обитания и ресурсы для жизнедеятельности. Развитие хозяйственной деятельности человека улучшает условия существования людей, но требует увеличения расходования природных, энергетических и материальных ресурсов. В ходе промышленного и сельскохозяйственного производства образуются отходы, которые в совокупности с самими производственными процессами воздействуют на нообиогеоценозы и приводят к нарушениям и загрязнениям, ухудшающим во все возрастающей степени условия обитания человека.
Экологические проблемы городов, главным образом, наи более крупных из них, связаны с чрезмерной концентраци ей на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.
Впервые идея разработки Всемирной стратегии охрань< природы была выдвинута в конце 70-х годов международными организациями: Международным союзом охраны при роды и природных ресурсов (МСОП), Программой (комитетом) ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирным фондом дикой природы (ВВФ). В сформулированной стратегии подчеркивалась необходимость учета экологических факторов в процессе социально-экономического развития и впервые был использован термин «устойчивое развитие».
С точки зрения философии принцип целесообразности должен быть принят в качестве определяющего критерия организации. Принимая этот критерий за основной, понятие организации можно определить как целесообразную упорядоченность функционирования системы, обеспечивающую ее самосохранение и развитие. Целесообразность как способность системы противостоять внешним и внутренним воздействиям путем преобразования своих структуры и функций присуща только негэнтропийным, т.е. биологическим и социальным системам.
Загрязнением окружающей среды называется поступление или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее, физических, химических, биологических и информационных агентов, приводящих к отрицательным последствиям.
Развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, без воздействия на природу, без использования ее ресурсов. Человек получает от природы все необходимое для жизни — энергию, различные материалы, сырье для промышленности, продукты питания; природа необходима для удовлетворения его духовных и эстетических потребностей.
Территории на земном шаре, на которых вследствие естественного неравномерного распределения химических элементов в литосфере, гидросфере и атмосфере наблюдается недостаток или избыток какого-то химического элемента в биосфере, а именно в местной фауне и флоре, называются биогеохимическими провинциями.
Важной функцией государственного экологического контроля является экологическая экспертиза как комплекс мер юридического и экономического характера. Ее механизм воплощает три основных компонента: экологическая экспертиза хозяйственных проектов; экспертиза при действующих предприятиях с предоставлением разрешений на их эксплуатацию или модернизацию при условии выполнения государственных стандартов и требований; экспертиза новой техники, технологии материалов и веществ, в том числе доставляемых из-за рубежа. Экспертизе должна подлежать любая деятельность, оказывающая негативное влияние на среду. Номенклатура хозяйственного воздействия на среду обитания довольно обширна, а ее виды разнообразны. Они в целом делятся на две категории. К первой категории относятся объекты, проекты которых подлежат обязательной экологической экспертизе, а ко второй — те проекты, экспертиза которых необязательна, но целесообразна.
Экологическая преступность — сложная совокупность экологических преступлений, то есть общественно опасных, виновных, противоправных, причиняющих вред окружающей природной среде и здоровью человека деяний, запрещенных и наказуемых в соответствии с уголовным законом, посягающих на общественные отношения по охране окружающей человека природной среды и рациональному использованию природных ресурсов, включая обеспечение экологической безопасности личности, населения, общества, нации и устойчивого развития государства.
Комплексные экологические требования применительно к каждому отдельному предприятию конкретизируются в его экологическом паспорте. Экологический паспорт промышленного предприятия — это нормативно-технический документ, включающий данные по использованию предприятием ресурсов (природных, вторичных и др.) и определению влияния его производства на окружающую среду. Экологический паспорт разрабатывается предприятием и согласуется с территориальными органами.
В настоящее время термином «экология человека» обозначают область экологии, касающуюся взаимодействия человека с окружающей средой. Особенностью экологии человека как самостоятельной науки является ее междисциплинарный характер, так как в ней сходятся социологические, философские, географические, естественнонаучные и медико-биологические проблемы.
Результатом действия природных факторов на протяжении истории человечества является экологическая дифференциация населения земного шара, подразделение его на адаптивные типы.Адаптивный тип представляет, собой норму биологической реакции на преобладающие условия обитания, обусловливающую наилучшую приспособленность к определенной среде. Эта приспособленность обеспечивается комплексом морфофункциональных, биохимических, иммунологических признаков. Этот комплекс не зависит от расовой и этнической принадлежности популяции.
Человек в окружающей среде, с одной стороны, является объектом взаимодействия экологических факторов, с другой - сам оказывает воздействие на среду. С этой точки зрения человек и человечество в целом характеризуются важными особенностями. Важная черта человека как экологического фактора заключается в осознанности, целенаправленности и массированности воздействия на природу.
В нынешних условиях развития общества на первое место выдвигаются не количественные показатели потребления экономических благ на душу населения, а качественные, и среди них важнейшее значение имеет показатель экологического благополучия общества.
За последние 5 лет стало очевидно, что человеческая деятельность оказывает заметное влияние на глобальный климат, так как в результате сжигания ископаемого топлива, изменений в землепользовании и сельском хозяйстве в атмосферу выделяются парниковые газы.
Вымывание двуокиси серы и окислов азота ведет к образованию серной и азотной кислот и выпадению кислотных дождей. Это уже привело к общему закислению природной среды на огромных территориях и существенным экологическим изменениям. Образующиеся кислоты и продукты их превращений содержатся в осадках, поверхностных водах, почве и отрицательно влияют на экосистемы. Кроме того, разрушающему воздействию кислот подвергаются различные конструкции, здания, уникальные памятники старины. И самое главное — эти вещества влияют на здоровье людей.
Одной из глобальных проблем является разрушение озонового слоя Земли. Озон образуется в стратосфере из молекулярного кислорода путем присоединения к нему атомарного кислорода, который образуется под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца (в результате фотодиссоциации молекулярного кислорода). Стратосферный озон (озо-носфера) расположен на высотах от 10 до 45 км. Общее содержание озона в этом слое невелико: толщина приведенного к нормальному давлению) слоя составляет всего около 3 мм. Слой озона защищает поверхность Земли (и все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Поглощая это излучение, озон существенно влияет на распределение температуры в верхней атмосфере. Разрушение молекул озона очень сильно зависит от наличия различных малых составляющих (окислов азота, водорода, хлора, брома). В их присутствии фотохимические реакции разрушения озона носят каталитический характер — количество циклов разрушения озона при этом составляет от сотен до миллионов.
В ряде городов атмосферные выбросы столь значительны, что при неблагоприятной для самоочищения атмосферы погоде (безветрие, температурная инверсия, при которой дым стелется к земле, антициклональная погода с туманом) концентрация загрязнений в приземном воздухе достигает критической величины, при которой наблюдается остро выраженная реакция организма на вредные атмосферные выбросы. При этом различают две ситуации (густой туман, смешанный с дымом) лондонского типа и фотохимический туман (лос-анджелесский).
Вредные вещества могут поступать в организм тремя путями: через легкие при вдыхании, через желудочно-кишеч-ный тракт с пищей и водой, через неповрежденную кожу путем резорбции.Поступление вредных веществ через органы дыхания является основным и наиболее опасным путем. Поверхность легочных альвеол при среднем их растяжении (то есть при спокойном, ровном дыхании) составляет 90—100 м2, толщина же альвеолярной стенки колеблется от 0,001—0,004 мм, в связи с чем в легких создаются наиболее благоприятные условия для проникновения газов, паров, пыли непосредственно в кровь. Поступают химические вещества в кровь путем диффузии, вследствие разницы парциального давления газов или паров в воздухе и крови.
Поступившие в организм вредные химические вещества подвергаются разнообразным превращениям, почти все органические вещества вступают в различные химические реакции: окисления, восстановления, гидролиза, дезаминирования, метилирования, ацетилирования, образования парных соединений с некоторыми кислотами. Не подвергаются превращениям только химически инертные вещества, например, бензин, который выделяется из организма в неизменном виде.
Если сумма в левой части больше 1, состояние воздушной среды оценивается как неудовлетворительное.Возможность аддитивного действия химических веществ в комбинации учитывается при оценке воздушной среды и при проектировании промышленных предприятий.
Каков же предел содержания химических веществ в окружающей среде, где количественные границы этого предела для безопасности жизнедеятельности? В связи с этой проблемой и возникло понятие предельно допустимых концентраций.
Основными экологическими нормативными показателями предприятий, технических средств, технологий являются предельно допустимые выбросы и предельно допустимые сбросы.Предельно допустимый выброс (ПДВ) в атмосферу устанавливают для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника с учетом рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую их предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения, растительного и животного мира.
Базовые нормативы платы устанавливаются по каждому ингредиенту загрязняющего вещества (отхода) ввиду вредного воздействия, с учетом степени опасности их для окружающей природной среды и здоровья населения.
Законодательство в области экологической безопасности представляет сложную систему, включающую все нормативно-правовые акты и нормы законодательства страны, предметом регулирования которых являются общественные отношения по сохранению, восстановлению и улучшению объектов окружающей среды непосредственно или в прямом опосредованном реальном проявлении к ним.
Лесное законодательство Российской Федерации направлено на обеспечение рационального и неистощительного использования лесов, их охрану, защиту и воспроизводство, исходя из принципов устойчивого управления лесами и сохранения биологического разнообразия лесных экосистем, повышения экологического и ресурсного потенциала лесов, удовлетворения потребностей общества в лесных; ресурсах на основе научно обоснованного, многоцелевого использования.
Федерации или органа исполнительной власти субъекта Российской Федерации в пределах их компетенции по представлению соответствующего специально уполномоченного государственного органа по охране, контролю и регулированию использования объектов животного мира и среды их обитания.
В целях определения критериев безопасности и (или) безвредности воздействия химических физических и биологических факторов на людей, растения и животных особо охраняемые территории и объекты, а также в целях оценки состояния атмосферного воздуха устанавливаются гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха и предельно допустимые уровни физических воздействий на него.
Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Современная научно-техническая революция значительно усложняет взаимоотношения между обществом, производством и природой. Современные масштабы производственной деятельности, объемы которой удваиваются каждые 15 лет, обусловливают изменение качества природной среды и ее ресурсов. Многие результаты производственной деятельности имеют отрицательное воздействие на природную среду: загрязнение воздушного и водного бассейнов, почвы, тепловое загрязнение, повышенный уровень шума, ионизирующего излучения и многое другое. Подход к решению данной проблемы состоит в том, чтобы определить пределы устойчивости биосферы, равновесия природных систем, выявить основные аспекты влияния хозяйственной деятельности человека на естественные процессы в биосфере и предотвратить их негативное влияние.
Такой системой признана система мониторинга антропогенных изменений состояния окружающей природной среды, способная представить необходимую информацию для принятия решений соответствующими службами, ведомствами, организациями.