Основные понятия экологии. Законы экологии
Основные объекты изучения в современной экологии. Исследование взаимодействия общества и природы, человека и биосферы. Законы экологии Б. Коммонера. Характеристика проблем рационального природопользования. Закон необходимого разнообразия в экологии.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2013 |
| Размер файла | 36,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ. ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ
1. ЭКОЛОГИЯ
Термин «экология» стал применяться еще в XIX Его буквальный перевод с греческого означает «изучение собственного дома». Первоначально этот термин употреблялся тогда, когда речь шла об изучении взаимосвязи между растительными и животными существами и окружающей средой. Но постепенно пришло понимание того, что и человек, и его образ мыслей, и его образ жизни, и его судьба -- все это неотделимо от окружающей среды и составляет ее часть.
И его взаимоотношение с природой -- воздействие на природу в процессе жизнедеятельности и обратное влияние оскудевшей природы на развитие человека и общества -- должно стать предметом специального изучения.
Единство планеты определяет высокую степень интеграции современных экологических исследований. Имеющая отчетливый глобальный характер, экология человека опирается сегодня на достижения практически всех отраслей современного естествознания.
Она широко использует закономерности и принципы самых различных наук. Однако сегодня экология находится на начальной ступени развития и еще не достигла высоты, отличающей другие науки, т.е. стадии, которая характеризовалась бы систематизированной формулировкой точных и определенных закономерностей.
Причины этого кроются в следующем:
1. Сложность экологического материала.
2. Необъятность экологического материала.
3. Значительная неупорядоченность экологического материала.
Экология -- это комплексная отрасль современного научного знания, изучающая закономерности взаимоотношения растений, животных и человека между собой и их отношение к среде обитания.
Основным объектом изучения в современной экологии являются:
биологические системы различных уровней -- популяции, виды, биоценозы и биосфера;
их организация и взаимодействие;
их функционирование.
В условиях научно-технического прогресса особое значение приобретает изучение взаимодействия общества и природы, человека и биосферы. Сложившийся в ходе социально-экономического и научно-технического развития тип «обмена веществ» между обществом и природой часто не вписывается в естественную структуру биосферы. В этих условиях важно уметь определить допустимые пределы воздействия человека на природу. Экология призвана стать научной основой по использованию и охране природных ресурсов, сохранению среды в благоприятном для жизнедеятельности человека состоянии.
2. ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ
Американский ученый Б, Коммонер построил систему законов экологии, представляющую собой методологическое обобщение экологического опыта современности.
2.1 Законы экологии Коммонера
1. Все связано со всем. Этот закон охватывает живую динамику сложных и разветвленных экологических цепей. Он повторяет диалектический материализм, утверждающий всеобщую связь вещей и явлений. На более конкретном уровне он является обобщением кибернетического характера.
2. Все должно куда-то деваться. Это неформальная перефразировка основного физического закона -- фундаментального закона сохранения. Он ставит одну из труднейших проблем экологии -- проблему ассимиляции биосферных отходов человеческой цивилизации. Ассимиляция (от лат. assimilatio -- усвоение, слияние), с биологической точки зрения, -- это усвоение питательных веществ живыми клетками.
3. Природа знает лучше. Это положение распадается на два относительно независимых тезиса:
а)назад к природе (отражает возросшее в последние годы желание иметь дачи, огороды);
б)призыв к осторожности в общении с природными экосистемами. Здесь используется кибернетический принцип -- устойчивость некоторой системы находится в прямой зависимости от образующих ее элементов и подсистем. 4. Ничто не дается даром. Объединяет в себе три предыдущих закона.
Глобальная экосистема -- это единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения. Все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать. Он может быть только отсрочен.
Первый и четвертый законы экологии Коммонера прослеживают внутреннюю связанность и системную целостность человеческого мира. Четвертый закон -- это неформальное повторение второго начала термодинамики.
2.2 Второе начало термодинамики и экология
Вопрос о применимости второго начала термодинамики к живым системам и биосфере не раз ставился перед учеными. Ярко выраженная тенденция живых систем к неравновесности заставляет некоторых естествоиспытателей усомниться в возможности действия второго начала термодинамики в области живого. Существует мнение, что равновесие характеризуется состоянием покоя и симметрии, асимметрия же связана с движением и неравновесным состоянием. Понятие равновесия играет в биологии не менее значимую роль, чем в физике. Всеобщий закон биологии -- принцип устойчивого термодинамического равновесия живых систем -- определяет специфику биологической формы движения материи. Действительно, устойчивое термодинамическое равновесие (асимметрия) является основным принципом, который не только охватывает все уровни познания живого, но выступает в качестве ключевого принципа в постановке и решении проблемы происхождения жизни на Земле.
Понятие равновесия может быть рассмотрено не только в статистическом аспекте, но и в динамическом. Симметричной считается среда или статистическая система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия, среда с высокой энтропией и максимальным беспорядком частиц. Асимметричная среда характеризуется нарушением термодинамического равновесия, низкой энтропией и высокой упорядоченностью структуры. При рассмотрении целостного объекта картина меняется. Симметричные системы (кристалл) характеризуются состоянием равновесия и упорядоченности. Но асимметричные системы (живые тела) также характеризуются равновесием и упорядоченностью с тем только различием, что в последнем случае имеем дело с динамической системой. Таким образом устойчивое термодинамическое равновесие (или асимметрия) статистической системы есть другая форма выражения устойчивого динамического равновесия (асимметричные динамические системы) высокой упорядоченности и структурности организма на всех его уровнях. Нужно только указать, что структурность носит динамический характер.
Ясно, что живое подчиняется физическим законам так же, как и неживое. Парадокс неравновесности -- кажущееся явление. Абсолютное стремление к термодинамическому равновесию присуще лишь замкнутым системам, а биосфера, как и каждый отдельный организм, является принципиально открытой системой, на протяжении всей своей истории получающей энергию и негаэнтропию (информацию). Поэтому не было бы нужды связывать проблему окружающей среды со вторым началом термодинамики, если бы этот закон ограничивал сферу своего действия только на термодинамику.
Заложенный во втором начале термодинамики принцип (в замкнутой, т.е. изолированной, системе в тепловом и механическом отношении энтропия остается либо неизменной, если в системе протекают обратимые, равновесные процессы, либо возрастает при неравновесных процессах и в состоянии равновесия достигает максимума, другими словами: тепло не может передаваться от более холодного к более нагретому телу без каких-либо изменений в окружающей среде или самой системе) носит более общий характер и выходит далеко за рамки действия термодинамики. Теория открытых систем имеет системные законы, которые проявляются в виде аналогий.
Проявление второго начала термодинамики в специфической форме в экологии можно раскрыть с помощью двух родственных принципов:
принцип ярусности;
принцип относительной замкнутости.
Принцип ярусности означает, что каждая конкретная экосистема может поглощать негаэнтропию среды только в пределах своего яруса (имеются в виду ярусы пищевой пирамиды в экологии: хищники не могут поддерживать жизнедеятельность своего организма при помощи травы, травоядным нет никакой пользы от углекислого газа, солнечного цвета, обеспечивающих рост растений и т.д.).
Рассмотрим теперь принцип относительной замкнутости. Каждая конкретная экосистема в пределах экологической ниши, являющейся открытой системой, будет вместе с тем замкнутой по какому-нибудь параметру, жизненно важному для обитателей данной ниши. Например, если популяция рыси поедает всех кроликов в своей округе, она обречена на гибель, несмотря на наличие других, но биологически не пригодных для рыси источников негаэнтропии. Таким образом, по «кроличьему параметру» экосистема рысь -- кролик как биотип оказалась замкнутой.
2.3 Взаимопронизывающие уровни метасистем
С точки зрения экологии человека, можно выделить множество взаимопронизывающих уровней метасистем: человек -- воздух; человек -- вода; человек -- почва; человек -- животный мир; человек -- шумы. На каждом уровне человек действует одним и тем же способом: черпает негаэнтропию, поэтому каждому уровню потенциально грозит разрушение. Рассмотрим более подробно некоторые из этих уровней.
2.3.1 Уровень «человек -- воздух»
Размеры воздушного океана, окружающего нашу планету, колоссальны: его вес составляет около 5 000 трлн т. На каждого жителя земного шара приходится по 2,5 млн тонн воздуха. Первостепенную важность для жизни человека имеет сохранение кислородного равновесия. За последние 100 лет уничтожено 245 млрд т кислорода, а вместо него в атмосферу поступило 300 млрд т углекислого газа.
Потребление кислорода при современном уровне развития техники достигает 0,1 от его общего количества, образующегося в процессе фотосинтеза. Кислород сгорает в фабричных печах, двигателя кораблей, автомобилей, ракет, самолетов и т.д.
При перелете через Атлантику одним самолетом потребляется примерно 70--150 т кислорода. Как показывают проведенные исследования, французско-британский «Конкорд» «проглатывает» каждую секунду 700 кг воздуха, а 320 млн автомобилей потребляют больше кислорода, чем все население Земли. Каждый человек за сутки потребляет около 300 л кислорода, а спортсмены -- значительно больше.
От загрязнения воздуха страдают в первую очередь жители больших городов и промышленных центров. Города нередко покрывает «смог» в виде колпака, достигающего высоты 2,5 км. Подсчитано, что за минуту житель села вдыхает приблизительно 40 млн частиц пыли, а житель города за то же время наполняет легкие миллиардом пылинок, вызывающих болезни и даже смерть. По данным журнала «Шпигель», в Детройте человек вдыхает в день такое количество вредных газов, которое равноценно выкуриванию 25 сигарет, а работник транспорта в центре Лондона -- такое количество газов, которое по отрицательному воздействию равно 100 выкуренным сигаретам. Полиция Токио во время транспортного пика сменяется на улицах города каждые полчаса, чтобы какое-то время подышать кислородом из металлических баллонов. Концентрация загрязнения в воздухе растет со скоростью перемешивания холодных и теплых слоев воздуха. Теплый воздушный слой препятствует распространению загрязнения. Расчеты показали, что особенно в странах с развитой промышленностью потребление кислорода в количественном отношении больше того «производства» кислорода, которое дают растения той или иной страны или региона.
И тем не менее доля кислорода в атмосфере не снижается. Американские ученые, проводившие исследования с космического корабля «Аполлон-16», пришли к заключению, что Земля имеет еще один источник кислорода -- водяной пар, разлагающийся в верхних слоях атмосферы на кислород и водород под действием ультрафиолетовых лучей. Ученые предполагают, что таким образом кислорода производится гораздо больше, чем потребляется.
Влияние на климат оказывают и следы водяного пара, образуемого за реактивным двигателем самолета. Ученые считают, что плотность воздушного сообщения усиливает формирование облаков над Атлантикой примерно на 10%. Учитывая, что облачность снижает температуру на поверхности Земли, можно утверждать, что если облачный покров будет на 5% выше среднего, то могут наступить условия, аналогичные тем, которые были в эпоху обледенения. Некоторые ученые утверждают, что интенсивность воздушного сообщения в два раза повышает облачность над районами полетов. Моделью охлажденной Земли может служить Марс, в атмосфере которого непрестанно возникают пыльные бури, а на поверхности преобладают пустыни.
С другой стороны, повышение содержания углекислого газа в атмосфере создает «парниковый эффект»: атмосфера пропускает солнечную радиацию, а в обратном направлении теплового излучения не происходит. В атмосфере постоянно накапливается углекислый газ: при сгорании топлива в атмосферу ежегодно поступает не менее 1010 т углекислого газа, создающего отражающую способность атмосферы. Кроме того, в составе воздуха имеется и природный газ, образующийся при вулканических извержениях, при дыхании людей и животных и т.д.
Углекислый газ циркулирует между атмосферой и океаном, причем в океанах его концентрация в 60 раз выше, чем в воздушной среде. Каждый год растительность Земли поглощает из воздуха около 160 млн т углекислого газа. Но так же ежегодно известняк, разлагающийся в верхних слоях земной коры, пополняет поглощенное количество углекислого газа. Так функционирует сама природа. Существует мнение, что к 2000 г. содержание углекислого газа в атмосфере увеличится на 20%, т.е. достигнет 0,0379%, а этого достаточно, чтобы вызвать повышение температуры на всей планете и растопить льды. Моделью разогрева является атмосфера Венеры. Однако в природе две противоположные тенденции -- охлаждение и разогрев, -- происходят одновременно, взаимно компенсируя друг друга.
Ученые Австралии пришли к заключению, что озон, охраняющий жизнь на Земле от губительного действия ультрафиолетового излучения, постепенно исчезает в верхних слоях атмосферы. По их расчетам в течение 10 лет концентрация озона ниже 30 км снизилась прежде всего в тех районах, где наиболее жарко. Огромное количество озона скапливается в крупных городах с интенсивным автомобильным движением. Озон раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей человека, вызывая воспаление легких, головную боль и т.п.
Слой озона содержится в стратосфере в полосе от 25 до 60 км над поверхностью Земли. Учеными подсчитано, что Землю окружает около 5 млрд т озона. Разрушителями озона являются хлорфторуглеводороды (CFC) и другие газы, содержащие хлор, которые используются в аэрозольных упаковках, холодильниках, кондиционерах, для производства пенополиуретана, очистки деталей в электроэлектронике и т.д. Именно эти вещества, по мнению ученых, являются причиной появления озоновой дыры над Южным полюсом и аналогичной дыры в Арктике, центр которой приходится на Шпицберген.
Вред, наносимый фреоновым газом, не ограничивается только его местным действием. Самым страшным является то, что хлористые и фтористые углеводороды, не задерживаясь внизу, поднимаются в стратосферу, где могут существовать от 70 до 100 лет, уничтожая молекулы озона. Последствия даже частичного разрушения озонового слоя могут оказаться катастрофическими, так как сильные ультрафиолетовые лучи, достигающие поверхности Земли, лишенной защитного фильтра, могут вызвать большое количество заболеваний раком кожи, нанести серьезный ущерб растительности и морской экосистеме, планктону и т.п. В настоящее время действует соглашение, подписанное десятками стран, предусматривающее постепенное сокращение производства фреонового газа вплоть до полного отказа от него.
Уголь, нефть и природный газ дали толчок индустриальной эпохе, и вполне вероятно, что их будут еще использовать в огромных количествах, по крайней мере, в течение столетия. Выделяющийся в процессе горения углекислый газ вызывает гипоксию, ослабление дыхания, сердечную недостаточность. Выделяющаяся в процессе горения окись углерода обладает еще большей токсичностью и может приводить к ослаблению многих жизненных функций. По данным американского агентства по защите окружающей среды, только в США ежегодно в атмосферу выбрасывается около 20 млрд т сернистого газа. По данным Всемирной организации здоровья, свыше 1 млрд человек живут в условиях чрезвычайной концентрации в атмосфере твердых частиц. В Афинах, например, в дни повышенного загрязнения воздуха умирает людей в 6 раз больше, чем в обычные дни.
Исследования в Англии и США показывают, что из-за загрязненности воздуха большие города получают на 15% меньше солнечных лучей, на 10% больше осадков в виде дождя, града и снега. В целом загрязнение атмосферы приносит ежегодный ущерб в 18 млрд долл.
2.3.2 Уровень «человек -- вода»
Поверхность Мирового океана составляет около 70% всей площади земного шара. Океан является огромной фильтрующей системой Земли, а также крупнейшим носителем энергии. Процессы океанических течений определяют ветры, вращение Земли, различия в плотности морской воды, вызванные колебаниями температуры и солености, количество кислорода, поступающего в атмосферу, и многие другие явления.
Большую тревогу вызывает загрязнение поверхности океана. От вредных стоков гибнут реки, озера, моря. Сточные воды очищаются лишь на половину, причем в них остаются остатки моющих средств и некоторые другие химические вещества. В загрязненной воде гибнут рыба и растения. Кислотные дожди уничтожили рыбу в Скандинавии, загрязнены Ладожское озеро и Байкал, Великие озера США и Канады, Рейн превращен в сточную канаву.
Загрязнение воды становится источником заболеваний человека -- тифа, детского паралича и т.д. Попадание в воду многих химических соединений -- калия, фосфора, азота и др. -- способствует бурному размножению некоторых бактерий и водорослей, приводящих к истощению запасов кислорода. Большое количество воды, содержащей вредные химические соединения, попадает в Мировой океан, в котором уже находятся огромные массы пластмасс, моющих средств, ядохимикатов, радиоактивных и других веществ.
В океан ежегодно попадает 200 тыс. т свинца, 1 млн т углеводорода, около 5 тыс. т ртути, пестициды и др. Нефтяной бум привел к гигантскому росту морских перевозок нефти, быстрому расширению танкерного флота и «взрывному» увеличению размеров судов. Самый большой танкер в 1954 г. имел водоизмещение около 30 тыс. т, ныне же танкеры имеют водоизмещение более 500 тыс. т. Поток танкеров достигает максимальной густоты у побережья Африки, достаточно велик на севере Франции. Каждая катастрофа супертанкера в открытом море влечет за собой страшные экологические последствия, заключающиеся в загрязнении морской воды у побережья, пляжей, гибели морской флоры, фауны, птиц. Даже тончайший слой нефти препятствует проникновению кислорода в воду, приводит к гибели морские организмы.
Огромный вред наносят кислотные дожди. Они были обнаружены в 50-х гг. нашего столетия после создания Европейской системы контроля за химическим составом атмосферы. Это явление связано прежде всего с увеличением использования минерального топлива. Рассмотрим, что означает понятие «кислотные дожди». Кислотность соединения выражается показателем рН. Нейтрально чистая вода имеет показатель рН = 7, и он является критерием, говорящем о концентрации ионов водорода. Все показатели ниже 7 указывают на возрастание кислотности. Дождь по своей природе уже обладает кислотностью (уровень рН составляет примерно 5,6), так как он впитывает углекислоту из углекислого газа, содержащегося в атмосфере (вспомним, как раньше мыли голову дождевой водой, чего сейчас делать совершенно нельзя). Уже здесь скрывается причина нарушения равновесия. Данные, полученные в настоящее время указывают на повышенную кислотность дождей: в Португалии рН = 4,9; в Ирландии так же, как и в континентальной Европе, рН = 4,1. В некоторых районах уровень рН достигает 3. В 60-х гг. в полосе от севера Франции до Скандинавии еще были более или менее нормальные показатели в дождевой воде: рН = 4+4,5. Но дорога ветров от США и индустриальных центров действовала: в 1973--1975 гг. показатели ухудшились, снизились до 2,7-5-3,5 рН. В одном из районов Шотландии они уменьшились до 2,5 рН. А это значит, что дождевая вода стала здесь как разбавленный уксус. Последствия известны: 70% озер Южной Норвегии, где пока показатель ниже 4,3 рН, стали непригодны для рыбы. За последние годы из озер Норвегии исчезли сначала лосось, а затем и форель. Аналогичные показатели наблюдаются в Швеции, на северо-востоке США, в некоторых районах Канады. Кислотные дожди выпадают в 4,5 тыс. километров от промышленных индустриальных очагов Северной Америки и Западной Европы. Пробы дождевой воды в районах Гавайских островов дали результаты, близкие к северо-востоку США. На территорию нашей страны через западную границу вместе с дождями ежегодно поступает более 3 млн т двуокиси серы, более 2,4 т серной кислоты и сульфатов. Это, соответственно, в 9 и 13 раз больше, чем уходит в обратном направлении.
Повышенная кислотность наносит вред растительности. Объективные данные о том, какое воздействие загрязненные осадки оказывают на растительность, содержат материалы ежегодных наблюдений за состоянием леса, проводимые в ряде европейских стран. В отчете, например, за 1988 г., подготовленном экологической комиссией ООН, говорилось, что во всех 25 обследованных в Европе регионах есть признаки заболеваний леса, причем в 22 регионах повреждено не менее 30% общей площади лесов, а в 8 регионах -- не менее половины. Всего на европейском континенте за период обследования заболеваниям было подвержено около 50 млн га леса, и эта площадь продолжает увеличиваться. В ФРГ в 70-х гг. были уничтожены целые леса за счет поражения листьев. В Голландии в 1986 г. было уничтожено 30% деревьев, а в Чехословакии и Швейцарии -- 16%.
Загрязненные осадки попадают и в водоемы. Там кислоты взаимодействуют с имеющимися в данной почве металлами (алюминием, ртутью и др.), заражают ими воду, а через нее и рыбу. Попадая в водопроводы, кислоты способствуют вымыванию вредных металлов из труб, что загрязняет питьевую воду. Такие явления наблюдались в США и Швеции после выпадения кислотных дождей.
Загрязнение окружающей среды не имеет границ: воздушные массы переносят кислотные дожди из одной страны в другую, нанося огромный ущерб природе и вызывая серьезные разногласия. Самый серьезный ущерб в настоящее время нанесен Европе, но угрожающие сигналы поступают и с менее загрязненных континентов, например, из Австралии, Центральной Африки, Китая. Причиной считается минеральное топливо, выделяющее 50% серы. Самое вредное вещество -- серный ангидрид, который, взаимодействуя с влажным воздухом, превращается сначала в ионизированный сульфат, а потом в сернистую кислоту. Окись азота, выделяемая тепловыми электростанциями и выхлопными газами, также способствует повышению кислотности дождей, превращаясь при взаимодействии с водяными парами в азотную кислоту. Но цепочка «дальнего воздействия», начинающаяся на заводских территориях и проходящая через осадки во внутренние воды, на этом не заканчивается. На кислых почвах в растительность активно внедряется кадмий и есть опасность попадания его в организм человека.
2.3.3 Уровень «человек -- почва»
Обоснованную тревогу вызывает также нарушение химического равновесия в окружающей среде. Это происходит из-за больших потерь сырья при его добыче и переработке. Опасность для живых организмов и человека химического загрязнения усугубляется еще и тем, что они способны аккумулировать элементы и соединения, не участвующие в обмене веществ и не подлежащие разложению. Загрязнение окружающей среды связано и с ростом населения. Простейшая зависимость между этими факторами состоит в том, что чем выше численность населения, тем больше ущерб, который наносит окружающей среде отдельный человек.
Усиленно вырубаются леса, особенно тропические, а ведь лес -- это «завод» по производству кислорода и поглощению углекислого газа, образующегося при сгорании, гниении, дыхании. Естественное загрязнение окружающей среды, вызываемое извержением вулканов, лесными пожарами и т.п., не наносило существенного ущерба биосфере, так как она обладает восстановительными функциями.
Совсем другое дело -- индустриальные производства. В мире ежегодно выплавляется около 800 млрд т различных металлов, рассеивается на полях свыше 300 млн т минеральных удобрений и до 4 млн т различных ядохимикатов. Резко увеличился выход земель из сельскохозяйственного оборота, растет эрозия почвы, а значит, под угрозой производство продовольствия. В нормальных условиях содержание кадмия в почве не выше 0,1 мг на 1 кг, но в некоторых районах, например, в ФРГ оно доходит до 50 мг. Еженедельный журнал «Шпигель» писал, например, что в земле Северный Рейн -- Вестфалия 58% обследованных сосен оцениваются как «больные», около Мюнхена, в живописном альпийском районе, столетние сосны умирают. Не выдерживает кислых дождей не только лес, но и камень: скульптуры всемирно известного Кельнского собора выветрились и пострадали за последние несколько десятков лет больше, чем за предыдущие столетия.
Цивилизация стала «цивилизацией отбросов»: каждый средний гражданин США выбрасывает за год 82 кг бумаги, 250 металлических банок, 388 бутылок -- всего 1 т отбросов. К этому надо добавить 7 млн автомобилей в год, идущих на металлолом и 100 млн шин. Ориентация на индивидуальный транспорт вместо общественного продиктована автомобильными монополиями и вызвала к жизни тотальную автоматизацию со всеми ее последствиями: давлением на топливные ресурсы, среду, жизнь больших городов, задыхающихся от «транспортного коллапса».
В XIX в. люди использовали в хозяйстве около 50 видов различных видов минеральных ресурсов, ныне же их число превышает 100. К началу 90-х гг. ежегодное потребление первичного минерального сырья в мире достигало 14 млрд т, т.е. около 3 т на одного человека.
2.4 Анализ законов экологии
Сведение воедино проблемы взаимопронизывающих уровней метасистем и составляет суть экологической проблемы современности. Например, четвертый закон Коммонера: ничто не дается даром. Долгое время гидроэнергия рек считалась даровым продуктом природы. Но практика использования гигантских гидроэлектростанций выявила негативный экологический механизм: отнимая кинетическую энергию у воды, человек уменьшил скорость ее течения, а это приводит к заболачиванию рек и водохранилищ и локальному изменению климата. Вмешательство в глобальный круговорот воды оказалось не бесплатным. Такие же проблемы стоят и в атомной энергетике: расплата -- раковые заболевания.
2.5 Дополнительные законы экологии
Практика и теория современных экологических законов заставляет дополнить систему из четырех законов Коммонера еще двумя законами:
5. Каждый шаг должен быть под контролем.
6. Все надо предвидеть заранее.
Эти законы затрагивают две важнейшие проблемы:
рациональное природопользование;
экологический прогноз.
3. ПРОБЛЕМА РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Проблема рационального природопользования означает возможность управления природными экосистемами. Рациональное использование природных ресурсов имеет целью:
обеспечение и дальнейшее улучшение существования человеческого общества;
максимальное использование всех необходимых природных ресурсов;
предотвращение, снижение и уничтожение возможных вредных последствий производственных процессов человеческой деятельности.
О необходимости управления большими экосистемами и биосферой в целом говорится все чаще. Основными условиями правильного использования природных ресурсов Земли являются:
изучение законов природы и ее компонентов в их взаимодействии;
определение потенциальных возможностей природной среды;
прогнозирование изменений природы под влиянием хозяйственной деятельности человека.
3.1 Принципы охраны природы
Охрана природы -- это совокупность международных, государственных и локальных административных, технологических, плановых, управленческих, экономических, политических и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и сохранение природных ресурсов Земли и космического пространства. Основные направления охраны природы:
1. Охрана в процессе её использования. Так как человеческое общество и природа едины, процессы использования природы и ее охраны взаимосвязаны. Установление наиболее полного сбалансированного антропогенного (возникающего в результате деятельности человека) обмена есть задача, которую надо разрешить. 2. Всеобщая взаимосвязь и взаимозависимость в биосфере определяют необходимость комплексного подхода к использованию природных ресурсов. Например, река -- место жизни рыб, водоплавающих птиц -- это источник орошения земель, питьевой воды, накопитель биогенных веществ. Но река может быть использована и для строительства электростанций и т.д. Использование ее должно быть комплексным, множественным.
3. Необходим рациональный подход к природным ресурсам. Природохозяйственная деятельность должна быть ориентирована на особенности конкретного региона, например, рубка леса возможна в районах, где леса много и он не освоен и недопустима в густонаселенных районах, в верховьях рек.
4. Экологические исследования. Экологический подход -- обязательное условие при планировании вмешательства человека в природу, в том числе и путем природоохранительных мероприятий. Взаимозависимые связи в биоценозах определяют положение: полная охрана или эксплуатация одного из членов биоценоза будет сказываться и на других его элементах, например, охрана лося, приводящая к его перенаселению, наносит ощутимый вред лесу.
3.2 Принципы защиты биосферы
В решении общей проблемы защиты биосферы большое перспективное значение имеет решение основных научно-технических проблем:
1. Разработка экономических методов обследования различных шахтных и промышленных сточных вод с целью очистки сточных вод от вредных примесей, основанных на использовании последних достижений дистилляции, электролиза, мембранной и ионообменной технологий. 2. Создание химических и физико-технических методов захоронения в изолированные, глубинные пласты Земли высокотоксичных отходов. Создание соответствующего аппаратурного герметического обеспечения.3. Использование научных методов переработки твердых и жидких отходов и их утилизация.
4. Разработка высокоэффективных методов для улавливания окислов азота, сернистого газа, окиси углерода и других кислых и щелочных газов.
5. Дальнейшее освоение новых источников энергии -- энергии ветра, солнца, геотермального тепла и т.д. -- и включение их в большую энергетику.
6. Создание научных основ системы технико-экономических показателей, не допускающих внедрения в производство процессов, приносящих ущерб окружающей среде.
3.3 Мероприятия по охране природы
В деле охраны природы недопустимо медленное использование достижений научно-технического прогресса. Необходимы решительные меры правового, экономического и воспитательного характера, так как каждое живущее поколение отвечает перед потомками, перед историей за оставленную им среду обитания.
3.3.1 Охрана земель и недр
Почва -- неизменный природный ресурс. Основными мероприятиями по охране почв являются:
1.Защита почв от эрозии:
а)агротехнические мероприятия (углубление пахотного слоя, безотвальная обработка почвы и т.п.);
б)создание ветроустойчивого поверхностного слоя (узкорядный и перекрестный способ посева и т.д.);
в)снегозадержание;
г)лесомелиорация;
д)гидротехнические сооружения.
2.Охрана почв от засолонения и заболачивания:
а)дренаж территории;
б)создание лесополос по каналам;
в)гипсование;
г)трехъярусная вспашка.
3.Защита почв от загрязнения. Источниками загрязнения почв являются:
животноводство;
нефтедобыча;
аэрозоли;
выпадающие с осадками бытовые и промышленные отходы;
синтетические соединения;
удобрения;
промышленные стоки и т.п.
Мерами борьбы с загрязнениями служат:
а)установка очистных сооружений;
б)разумное использование химикатов при обработке почв и т.д.;
4. Закрепление и освоение песков.
5. Рекультивация земель -- процесс восстановления разрушенных земель.
Необходимая охрана недр диктуется тем, что минеральные ресурсы относятся к разряду исчерпаемых и разработка месторождений влияет на другие природные ресурсы:
почвенный покров;
подземные воды;
леса и т.д.
Пути рационального использования и охраны невозобновляемых природных ресурсов включают:
комплексное применение полезных ископаемых;
борьбу с потерями при добыче;
транспортировку и переработку сырья;
утилизацию отходов продуктов переработки.
Во всем подразумевается комплексное использование, например:
большинство руд кроме основного компонента содержит другие ценные соединения, которые необходимо использовать;
при утилизации отходов извлекается дополнительное количество ценных компонентов.
Например, шлаки содержат цветные металлы; ценные вещества извлекаются из отходящих газов, пыли, водостоков. Это необходимо не только для получения дополнительного сырья, но и для предотвращения загрязнения среды.
Сейчас мировые запасы многих веществ, добываемых в недрах, быстро убывают. Поэтому нужно экономить эти виды ценных веществ, заменяя их синтетическими продуктами, получаемыми из более распространенного сырья. Это тоже является принципом рационального природопользования.
3.3.2 Охрана воды
Запасы пресной воды на Земле не безграничны. Основной задачей охраны водных ресурсов является защита вод морей, океанов, рек и озер от загрязнения. Существует множество способов очистки сточных вод для предотвращения загрязнения.
Рациональное использование воды. Для предотвращения загрязнения водоемов идеальным способом является переход к замкнутым циклам производства, которые базируются на следующих принципах:
1. Создание на предприятиях единой системы водного хозяйства.
2. Водоотведение и очистка сточных вод перед их повторным использованием.
3. Водообеспечение в основном за счет очищенных производственных, городских сточных вод.
4. Утилизация извлеченных из сточных вод ценных компонентов.
Экономия воды может дать сокращение водяного охлаждения за счет других его способов (например, воздушного). Способом рационального использования воды может служить использование сточных вод, не содержащих вредных примесей, для орошения земель.
3.3.3 Охрана воздушной среды
Основные источники загрязнения воздушной среды -- промышленная деятельность человека и развитие автотранспорта. Выходом из ситуации, когда почти все предприятия в силу объективных причин загрязняют воздушную среду, может явиться создание очистных сооружений, переход на технологии, менее чувствительные для окружающей среды (например, создание электромобилей).
Замена нефти углем в качестве топлива для электростанций влечет за собой увеличение загрязнения воздуха. В связи с этим пытаются все больше увеличить высоту труб. В 60-х гг. рекордом была высота 100 м, в 80-х -- 300 м, сейчас -- свыше 400 метров (в Онтарио). Это помогает покончить с такими локальными следствиями загрязнения окружающей среды, как смог, но намного расширяет ореол загрязнения, в который попадают и другие страны. Мероприятиями, направленными на предотвращение и предупреждение загрязнения воздуха, являются:
1. Улучшение существующих и внедрение новых технологий.
2. Улучшение состава топлива.
3. Рациональное размещение источников вредных выбросов.
3.3.4 Шумовые загрязнения
Сильные шумы вызывают раздражение нервной системы, расстройство слуха и т.д. Эти факторы являются главной причиной для борьбы с шумовыми загрязнениями. Меры, направленные на снижение шума, следующие:
1. Посадка зеленых насаждений. Зелень поглощает до 20% падающей на нее звуковой энергии.
2. Создание шумозащитных экранов в виде зданий бытового обслуживания, прозрачных экранирующих барьеров и т.д.
3.3.5 Охрана растительности
Мир растений -- это источник жизни на Земле. Существование животных и человека невозможно без растений, дающих кислород и пищу. Поэтому охрана растений -- одна из основных задач рационального природопользования. Охрана растительности осуществляется в следующих направлениях:
1. Борьба с лесными пожарами. Лес -- это не случайное хаотическое скопление деревьев, кустарников. Это сложное сообщество древесных и травянистых растений, экологически связанных между собой и находящихся в тесном единстве с животным миром. Лес смягчает влияние холодных ветров и суховеев, улучшает климат. Более 60% биологически активного кислорода дают леса. Велико значение леса и в охране водных ресурсов. Между тем самые производительные тропические леса уничтожены на 40% и сотни гектаров леса гибнут при пожарах. Можно выделить следующие мероприятия по охране леса от пожаров:
создание противопожарных барьеров -- квартальных просек;
посадка лиственных опушек и т.д.
2. Борьба с вредителями и болезнями леса.
3. Защитное лесоразведение.
4. Охрана природных сенокосов и пастбищ.
5. Охрана отдельных видов растений.
3.3.6 Охрана животных
Охрана животных тесно связана с охраной растительности, почв, воздушной и водной среды. Вымирание видов животных связано с загрязнением среды, прямым истреблением, изменением ландшафта и т.д.
Для охраны животных создаются заповедники, питомники для разведения исчезающих видов, устанавливаются нормы отлова и отстрела и т.д. Каждый спасенный от гибели вид -- это сохраненный для народного хозяйства природный ресурс. Каждый погибший вид -- безвозвратно утерянные возможности обогащения человечества.
4. ЗАКОН НЕОБХОДИМОГО РАЗНООБРАЗИЯ В ЭКОЛОГИИ
экология природопользование рациональный биосфера
В последние годы актуальными стали ресурсосберегающие технологии, отражающие принцип рационального природопользования и ставящие целью полное и комплексное использование ресурсов. Эта цель достигается разнообразными способами. Возможность рационального управления включает в себя сознательный контроль бесконечного множества взаимосвязанных естественных процессов. И здесь действует кибернетический принцип необходимого разнообразия -- теорема Эшби, смысл которой состоит в том, что эффективное управление возможно лишь тогда, когда внутреннее разнообразие управляющей системы не уступает внутреннему разнообразию систем управления.
Кибернетический закон необходимого разнообразия применительно к экологии приобретает иную окраску и иную форму. Как специфический экологический закон его можно сформулировать так: внутреннее разнообразие (сложность) человеческого общества как регулятора природы должно в своем развитии опережать внутреннее разнообразие (сложность) воздействия человека на природу, т.е. сумма наших знаний о природе должна опережать ту оперативную информацию, которая постоянно прибывает с фронта нашего взаимодействия с природой. Предвидение последствий природопреобразовательных мероприятий должно предшествовать реализации этих мероприятий.
4.1 Проблема «человек -- Вселенная»
Экологической нишей человека является Вселенная. Вопрос о возможности управления Вселенной отпадает, так как сложность человека меньше сложности Вселенной, всего гигантского целого. Бэкон, Гоббс, Декарт, Спиноза утверждали, что без научного освоения действительности невозможны реальная история человеческого общества, его социальный и научный прогресс. Спиноза говорил: «Активность мыслящего существа находится в прямой зависимости от адекватности его идей». Чем активнее человек расширяет сферу своей деятельности, тем адекватнее его идеи, тем выше власть над внешними обстоятельствами. Совершенное мышление человека должно быть в согласии с абсолютной всеобщей необходимостью природного целого.
Здесь уже кроется положение о тождественности человека природе, конкретные исторические моменты которой нашли развитие в идеях Гегеля, Маркса, Вернадского. В.И. Вернадский впервые поставил вопрос о рациональном контроле над окружающей средой. Ноосфера В.И. Вернадского -- это сфера материального, в котором в качестве управляющего, регулирующего фактора господствует имеющий материальную природу Разум человека. Это господство -- не покорение, не подавление природы, а гармонизация отношений человека с природой.
В фиксированный момент истории человечества развитие общества уступает природе в аспекте своей внутренней сложности, но развитие человека, прогресс его разума, его науки в корне меняет дело. На арену выходит вопрос о соотношении внешнего и внутреннего в развитии человеческого общества.
4.2 Экология и культура
На каждом этапе человеческой истории человеку, чтобы жить и выжить, приходится вырабатывать соответствующие формы и способы адаптации. Механизмы адаптации человека к миру в самом общем смысле и есть тип культуры. Общим основанием всех типов культуры должен быть гуманизм, признающий ценность человека как личности, его права на свободное развитие и проявление своих способностей. Именно гуманизм, иначе жизнь не могла бы развиваться. Таким образом, гуманизм есть сущностное содержание культуры. Историческое развитие гуманизма возвеличивало человека. Однако сегодня стоит проблема новой адаптации человека к миру. Культура перестала быть гуманистической.
Необходимость органически совмещать природоохранную и природопреобразующую деятельность является насущной задачей, требующей от каждого участника материального производства высокого профессионализма, широкого кругозора, развитой культуры. Культура не может рассматриваться как особое «внеприродное» образование, служащее средством покорения природы. Она выступает продуктом взаимодействия «человек -- природа».
4.3 Экология, право и мораль
В свете нынешних экологических проблем следует вносить коррективы и в такие нормы общественного сознания, как мораль и право. Сейчас, когда состояние природы стало самым тесным образом зависеть от деятельности людей, в морально-правовом регулировании стало нуждаться и пользование объектами дикой природы. Это использование может быть активным и пассивным.
Активное пользование предполагает временное или постоянное присвоение и преобразование природных ресурсов, пассивное подразумевает выбросы в природную среду различных производственных, бытовых и прочих отходов. Однако обе формы нуждаются в серьезном упорядочении.
Активная форма природопользования была до некоторой степени охвачена правовым регулированием:
создание заповедников и заказников;
установление сроков охоты;
установление норм отстрела животных и т.д.
Пассивная форма природопользования остается фактически вне правовой сферы. Исключение составляет контроль за соблюдением предельно допустимой концентрации вредных веществ в окружающей среде (ПДК). Настала пора активного вмешательства правовых механизмов во всю систему природопользования, создается экологический кодекс. Впервые охрана природы и рациональное использование природных ресурсов были включены в народнохозяйственный план 1975 г. Были выработаны задания по охране и рациональному использованию:
водных и лесных ресурсов;
воздушного бассейна;
воспроизводству рыбных запасов;
недр;
минеральных богатств.
Международная правовая защита окружающей среды предусматривает охрану всей нашей планеты и околоземного космического пространства, включая Луну. Существуют международные договоры, конвенции, соглашения и протоколы, касающиеся защиты окружающей среды. Свыше 40 конвенций, договоров, соглашений и протоколов регулируют отношения государств на море. Они касаются вопросов границ, территориальных вод, загрязнения океана нефтью, рыболовства, охраны отдельных морских животных: китов, белых медведей, тюленей и т.д. В 1972 г. принята Конвенция по охране мирового культурного наследия и природных памятников, вступившая в силу в 1975 г. В 1977 г. в Женеве была подписана 34 странами Конвенция о запрещении военного и любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду.
Серьезные меры по защите природы от вредных воздействий приняты в последние годы: все шире внедряются технологические процессы, которые не наносят ущерба окружающей среде, усилена служба контроля за загрязнением окружающей среды, имеются решения по утилизации отходов химической промышленности благодаря двухступенчатому сжиганию, а также сжиганию топлива в псевдосжиженном или «кипящем» слое. Рециркуляцией дымовых газов в зону горения можно значительно уменьшить вредные выбросы на ТЭЦ. Переработка нефелиновых руд на глинозем, содопродукты (соду и поташ) и цемент -- пример безотходной технологии и комплексного использования сырья.
Сейчас начинают оценивать ущерб от загрязнения окружающей среды. Природные богатства подлежат экономической оценке независимо от того, созданы они силами природы или трудом людей. Должна быть произведена экономическая оценка природных условий производства. Природоохранительные статьи включены в конституцию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Единство планеты определяет высокую степень интеграции современных экологических исследований. Имеющая отчетливый глобальный характер, экология человека опирается сегодня на достижения практически всех отраслей современного естествознания. Она широко использует закономерности и принципы самых различных наук. Однако сегодня экология находится на начальной ступени развития и еще не достигла высоты, отличающей другие науки, т.е. стадии, которая характеризовалась бы систематизированной формулировкой точных и определенных закономерностей.
Экология -- это комплексная отрасль современного научного знания, изучающая закономерности взаимоотношения растений, животных и человека между собой и их отношение к среде обитания.
Охрана природы -- это совокупность международных, государственных и локальных административных, технологических, плановых, управленческих, экономических, политических и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и сохранение природных ресурсов Земли и космического пространства.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение экологии. Основные разделы. Законы экологии. Организм и среда. Практическое значение экологии. Взаимодействие сельскохозяйственных и природных экосистем, сочетания окультуренных и естественных ландшафтов.
реферат [14,4 K], добавлен 25.10.2006Сущность понятия "экология". Основные законы экологии. Закон развития системы за счет окружающей ее среды. Классификация экологических законов. Концепции взаимоотношения общества и природы. Необходимые предпосылки для создания ноосферы по Вернадскому.
контрольная работа [30,3 K], добавлен 14.04.2011Общие экологические законы, принципы и правила экологии. Основные положения рационального природопользования. Планирование и прогнозирование использования природных ресурсов. Рациональное использование полезных ископаемых и энергетических ресурсов.
реферат [323,5 K], добавлен 04.05.2009Структура современной экологии как науки. Понятие среды обитания и экологических факторов. Экологическое значение пожаров. Биосфера как одна из геосфер Земли. Сущность законов экологии Коммонера. Опасность загрязнителей (поллютантов) и их разновидности.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 22.06.2012Теоретические проблемы социальной экологии. Информационные, математические и нормативно-технологические методы, их закономерности, специфика и объективная необходимость единства. Основные законы социальной экологии, их сущность, содержание и значение.
реферат [15,0 K], добавлен 29.03.2009Объекты организменного (уровня особей), популяционно-видового, биоценотического, биосферного уровней организации как предмет изучения экологии. Главные задачи экологии, основные принципы изучения. Специфика экологических факторов, классификация на группы.
реферат [27,8 K], добавлен 17.02.2010Основы экологии человека: понятия и термины. Взаимосвязь экологии человека с проблемами сохранения здоровья. Главные аксиомы экологии. Понятие зоны экологической стабильности, нестабильности. Важнейшие современные антропогенные экосистемы, их особенности.
реферат [46,1 K], добавлен 24.12.2014Предмет экологии и задачи ее изучения в процессе подготовки специалистов в области экономики. Понятия среды обитания и экологических факторов. Закон сохранения и превращения энергии. Равновесие замкнутых открытых систем. Природа тепловой формы энергии.
реферат [41,1 K], добавлен 10.10.2015Роль природы в жизни человека и общества. Ошибочные тенденции в природопользовании. Антропогенные факторы изменения природы. Законы экологии Б. Коммонера. Глобальные модели-прогнозы развития природы и общества. Концепция экологического императива.
реферат [41,0 K], добавлен 19.05.2010Зарождение и становление экологии как науки. Взгляды Ч. Дарвина на борьбу за существование. Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний. Свойства "живого вещества" согласно учению В.И. Вернадского. Превращение экологии в комплексную науку.
реферат [36,5 K], добавлен 21.12.2009История развития экологии. Становление экологии как науки. Превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Первые природоохранные акты на Руси. Биография Келлера Бориса Александровича.
реферат [24,9 K], добавлен 28.05.2012Ознакомление с предметом изучения, разделами (общая, частная) и законами (незаменимость биосферы, биогенная миграция атомов, физико-химическое единство живого вещества, однонаправленности потока энергии, толерантности, исключения Гаузе) экологии.
реферат [27,5 K], добавлен 20.06.2010Глобальные проблемы окружающей среды. Междисциплинарный подход в исследовании экологических проблем. Содержание экологии как фундаментального подразделения биологии. Уровни организации живого как объекты изучения биологии, экологии, физической географии.
реферат [16,3 K], добавлен 10.05.2010Исследование предыстории экологии как отдельной дисциплины. Ознакомление с основными этапами расширения экологической мысли. Рассмотрение роли "Истории животных" Аристотеля. Изучение влияния современной экологии на социальные и гуманитарные науки.
презентация [1,7 M], добавлен 19.04.2015Термин «экология» происхождение и толкование. Содержание, предмет и задача экологии. Методы исследования и их цели. Законы экологии. Закон физико-химического единства существа. "Законы-афоризмы". Биосфера. Почва. Нормативы санитарно - защитных зон.
реферат [49,0 K], добавлен 01.06.2008Характеристика этапов развития экологии: первобытное общество и античные цивилизации, от Средневековья к Возрождению, век естествознания. Основные принципы экологии. Основные факторы внешней среды. Глобальная экология и опасность экологического кризиса.
курсовая работа [40,5 K], добавлен 19.07.2010История зарождения и этапы становления экологии как науки, оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний, превращение экологии в комплексную науку. Возникновение новых направлений науки: биоценология, геоботаника, популяционная экология.
реферат [20,8 K], добавлен 06.06.2010Объект экологии, ее место среди других наук. Основные экологические проблемы. Законы и закономерности взаимодействия надорганизменных биологических систем (популяция), биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема), биом, биосфера) с окружающей средой.
презентация [3,8 M], добавлен 07.12.2016Содержание и основные положения социальной и прикладной экологии. Задачи, поставленные перед данными науками. Использование методологии исследований из смежных отраслей знаний. Генетическое исследование человеческих рас. Значение медицинской экологии.
презентация [699,2 K], добавлен 22.11.2014Общие экологические законы, принципы и правила. Круг задач современной экологии, взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, проблемы их гармонизации. Общие принципы, планирование и прогнозирование рационального природопользования.
контрольная работа [324,8 K], добавлен 05.05.2009
