Экосистема. Охрана биосферы и литосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Экология как наука. Предмет, методы цели и задачи экологии

2. Понятие экосистема. Строение экосистем

3. Функциональные группы организмов в экосистеме, их роль

4. Характеристика абиотических факторов. Адаптации живых организмов к действию абиотических факторов

5. Биосфера как глобальная экосистема. Понятие, границы, состав биосферы

6. Характеристика биотических факторов. Понятие адаптации организмов

7. Методы защиты литосферы

8. Способы очистки газовых выбросов

9. Методы защиты от энергетических воздействий

Список используемой литературы

1. Экология как наука. Предмет, методы цели и задачи экологии

экосистема биосфера абиотический выброс

Экология - это биологическая наука, изучающая формирование, структуру и функционирование биологических систем всех уровней от организма до биосферы и их взаимодействие с окружающей средой. Из данного определения вытекают задачи экологии.

Экология как наука должна решать следующие задачи:

1. Изучить законы и закономерности взаимодействия организмов со средой их обитания;

2. Изучить формирование, структуру и функционирование надорганизменных биологических систем (популяция, биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема), биом, биосфера).

3. Изучить законы и закономерности взаимодействия надорганизменных биологических систем (популяция, биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема), биом, биосфера) с окружающей средой.

Цели экологии можно сформулировать следующим образом.

1. Разработка оптимальных путей взаимодействия общества и природы с учетом законов существования природы;

2. Прогнозирование последствий воздействия общества на природу с целью предотвращения негативных результатов.

Методы экологии можно разделить на три группы.

1. Полевые методы - это методы, позволяющие изучить влияние комплекса факторов естественной среды на естественные биологические системы и установить общую картину существования и развития системы.

2. Лабораторные методы - это методы, позволяющие изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы. Эти методы дают возможность получить приблизительные результаты, которые требуют дальнейшего подтверждения в полевых условиях.

3. Экспериментальные методы - это методы, позволяющие изучить влияние отдельных факторов естественной или моделированной среды на естественные или моделированные биологические системы. Они применяются в сочетании как с полевыми, так и с лабораторными методами.

2. Понятие экосистема. Строение экосистем

Экосистема -- это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы -- ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем является биом -- природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.

Особая экосистема -- биогеоценоз -- участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

В экосистеме можно выделить два компонента - биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества - консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца. Солнечная энергия поглощается в биосфере неравномерно.

Энергия солнца поглощается лишь частично, и на каждый новый трофический уровень переходит лишь около 10% (Правило Линдемана), что обуславливает ограниченную длину цепей питания (обычно 5-6 уровней), соответственно можно сказать, что на долю консументов приходится значительно меньше энергии, чем на долю плотоядных, плотоядных - меньше чем фитофагов и т.д.

Каждая экосистема характеризуется присущей ей совокупностью свойств и структурой.

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

1. Климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды.

2. Неорганические вещества, включающиеся в круговорот.

3. Органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии.

4. Продуценты - автотрофные организмы, создающие первичную продукцию.

5. Консументы - гетеротрофы, поедающие другие организмы (хищные) или крупные частицы органического вещества.

6. Редуценты - гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

1. Биофаги - организмы, поедающие других живых организмов.

2. Сапрофаги - организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Данное разделение по типу питания обеспечивает круговорот биовещества в экосистеме. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Среди составляющих также выделяют :

- Экотоп - территория (или акватория) местообитания организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и т.д., при этом не измененная деятельностью организмов (новообразованные формы рельефа).

- Климатоп - воздушная (или водная) часть экосистемы, отличающаяся от окружающей своим составом, воздушным (водным) режимом, влажностью (соленостью) и / или другими параметрами.

- Эдафотоп - почва, как часть среды преобразуемой организмами.

- Биотоп - преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза.

- Биоценоз - исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Биоценозы ограничиваются распределением детерминантов (определителей) зооценозов (консорций - популяций растений вместе с сопровождающими их организмами), в которых доминирующие виды растений создают условия для жизни других организмов.

3. Функциональные группы организмов в экосистеме, их роль

Несмотря на то, что в составе экосистемы могут быть тысячи видов, по функциональной роли эти виды можно объединить в ограниченное число функциональных типов - продуцентов, консументов и редуцентов, которые различал еще А. Лавуазье (без использования этих терминов). Эти типы хрестоматийны, и потому ограничимся их краткой характеристикой.

Продуценты - это автотрофы, т.е. организмы, синтезирующие органические вещества из неорганического углерода.

Продуценты- фотоавтотрофы - растения. Кроме того, в экстремальных наземных местообитаниях (обнажения скал) и в океане важную роль играют также цианобактерии. Фотоавтотрофы используют солнечную энергию и осуществляют фотосинтез из углекислого газа и воды с выделением кислорода. В состав этой разнообразной группы организмов входят гиганты, подобные секвойе и эвкалипту, и микроскопические планктонные водоросли, являющиеся основными продуцентами водных экосистем. Цианобактерии способны, кроме того, фиксировать атмосферный азот. Существуют и продуценты-фотоавтотрофы, которые осуществляют фотосинтез без выделения кислорода (пурпурные бактерии), однако их общий вклад в биологическую продукцию экосистем невелик.

Продуценты-хемоавтотрофы (серобактерии, метанобактерии, железобактерии, бактерии-нитрификаторы и др.) для синтеза органических веществ используют химическую энергию окисления неорганических соединений. Эти организмы являются продуцентами экосистем в гидротермальных оазисах рифтовых зон океана и в экосистемах подземных вод (на глубине до 3-5 км), где играют важную роль в биогеохимическом преобразовании земной коры. К этой же группе относятся почвенные бактерии-нитрификаторы, которые окисляют аммоний и нитриты.

Консументы - это организмы, которые потребляют готовое органическое вещество в живом или мертвом состоянии. Этот блок включает следующие функциональные группы.

Фитофаги - растительноядные организмы. Эта разнообразная группа в наземных экосистемах включает самые разные таксоны - от насекомых (например, термитов, которые являются основными фитофагами в тропических лесах) до крупных млекопитающих, подобных лосю, жирафу, бегемоту и слону. В водных экосистемах основными фитофагами являются мелкие организмы зоопланктона (так называемый растительноядный планктон). Зоофаги - хищники. Как и фитофаги, зоофаги варьируют от крупных (лев, волк) до микроскопических (рачки плотоядного зоопланктона). Хищники разделяются на типичных хищников, которые убивают жертву (например, волк или сокол), и хищников с пастбищным типом питания, которые, не убивая жертву, используют ее длительное время (например, оводы, слепни).

Паразиты - организмы, длительное время живущие внутри или на теле другого организма - хозяина и питающиеся за его счет (см. 6.3.3).

Симбиотрофы - микроорганизмы (грибы, бактерии, простейшие), которые связаны отношениями мутуализма, т.е. взаимовыгодного сотрудничества с растениями или животными. Примеры симбиотрофов - грибы микоризы, клубеньковые бактерии бобовых, бактерии и простейшие пищеварительного тракта млекопитающих, включая человека. Они питаются прижизненными выделениями организмов (у растений) или участвуют в пищеварении (у животных).

Детритофаги - это животные, питающиеся детритом (мертвыми тканями растений и животных или экскрементами). Разнообразие этих организмов было рассмотрено в разд. 6.5.

Редуценты (деструкторы) - это бактерии и грибы, которые в ходе жизнедеятельности превращают органические остатки в неорганические вещества, обеспечивая возвращение содержащихся в них элементов в почвенный раствор или в воду (в водных экосистемах), откуда они повторно потребляются растениями. Благодаря редуцентам в атмосферу возвращается большая часть углекислого газа, потребленного в процессе фотосинтеза, а также образуется метан при анаэобном разложении органического вещества в условиях повышенной влажности.

Разделение организмов, питающихся мертвым органическим веществом (сапротрофов), на детритофагов и редуцентов условно. Животные-детритофаги, размельчая органические остатки, облегчают «работу» редуцентов и тем самым участвуют в процессе разложения органического вещества. Наконец, любой дет- ритофаг является еще и «хищником», поскольку, по словам М.Бигона, «питается сухим печеньем, намазанным арахисовым маслом» (потребляет мертвое органическое вещество вместе с поселившимися на нем живыми бактериями). Тем не менее эти организмы играют разную функциональную роль: детритофаги, питающиеся детритом, передают энергию поедающим их хищникам, а редуценты разрушают детрит до простых соединений, которые используются продуцентами-растениями.

5. Характеристика абиотических факторов. Адаптации живых организмов к действию абиотических факторов

Рельеф - это совокупность форм земной поверхности. Рельеф играет большую роль в формировании экосистем: при повышении абсолютной высоты над уровнем моря происходит изменение климата и соответственно состава экосистем по законам вертикальной поясности. Так, в РБ в южной части Уральских гор при повышении высоты над уровнем моря степные экосистемы сменяются лесными (вначале широколиственными лесами, а затем и таежными лесами с напочвенным покровом из мхов и вересковых кустарничков - брусники, черники), а затем горными тундрами.

На характер экосистем влияет также экспозиция склонов возвышенных форм рельефа: на южных склонах формируется растительность более южного типа, на северных - более северного.

Кроме естественных форм рельефа, возможны его антропогенные формы: “горы” из отвалов пустой породы, золы или шлаков возле горнодобывающих или металлургических предприятий и “впадины” карьеров.

Климат - это многолетний режим погодных условий обширных районов, который определяется взаимодействием внутренних (атмосфера, влияние океанов) и внешних факторов - солнечного излучения, интенсивность которого связана с географической широтой.

Одним из основных показателей климата является обеспеченность влагой, которая оценивается отношением количества осадков, выпадающих на определенной площади, к суммарному испарению с открытой водной поверхности такой же площади.

Интенсивность испарения зависит от режима температуры. Если испарение превышает количество осадков, то условия считаются засушливыми, а климат называется аридным. Если, напротив, количество осадков превышает испарение, то организмы достаточно хорошо обеспечены влагой, этот климат - гумидный. Аридный и гумидный климаты связаны плавным переходом, поэтому часто выделяют переходную зону полуаридного (семиаридного) климата, к которой относится почти вся равнинная территория РБ.

Важнейшим компонентом климата является тепло. Оно непосредственно не усваивается организмами, а является условием успешного использования ресурсов.

Тепло имеет по преимуществу космическую природу (является результатом превращения световой энергии в тепловую при ее поглощении атмосферой, поверхностью почвы, растениями и т.д.). Существует еще геотермальное тепло, но оно играет важную роль лишь в специфических океанических экосистемах термальных вод, выходящих на дневную поверхность из глубин Земли. Геотермальное тепло нагревает лечебные воды санатория Янгантау, но существенного влияния на экосистемы этого района не оказывает.

Тепло оценивается несколькими климатическими показателями: среднегодовая температура, средняя или максимальная температуры самого теплого и средняя или минимальная температуры самого холодного месяца, сумма среднедневных положительных температур за теплый период (с температурой выше 10 градусов), когда складываются благоприятные условия для развития культурных растений. На основе среднегодовых температур выделяются тропический, субтропический, умеренный и холодный климатические пояса.

Воздух. Это важный экологический ресурс. Из воздуха растения черпают углекислый газ для фотосинтеза, азотфиксирующие организмы - азот, все организмы - кислород для дыхания. Воздух является средой, в которой проводят значительную часть жизни птицы, насекомые и некоторые виды млекопитающих (летучие мыши). Количество воздуха, который используется организмами, колоссально. Только один человек в сутки потребляет 12-15 кг воздуха, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде.

В современной биосфере воздух является носителем целого ряда загрязняющих веществ, которые попадают в него в результате промышленного, транспортного, сельскохозяйственного и бытового загрязнения. Под влиянием хозяйственной деятельности человека в воздухе повышается концентрация углекислого газа, что усиливает парниковый эффект; загрязнение воздуха оксидами азота и серы является причиной кислотных дождей.

Свет. Это важнейший экологический фактор космической природы, который дает энергию зеленым растениям для продуцирования первичного органического вещества. Растения, благодаря наличию хлорофилла, усваивают солнечную энергию, однако не весь ее спектр, а лишь часть (в среднем 40-45%), которая называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). ФАР имеет диапазон длины волны от 380 до 740 нм, что примерно совпадает с понятием “видимый свет”.

Среднее количество солнечной энергии, которая поступает на Землю у верхней границы атмосферы, составляет 1,39 кВт/м2, однако поскольку часть ее отражается и рассеивается, поверхности Земли достигает лишь около половины этой энергии (в тропиках при безоблачном небе - до 70%).

В водоемах величина ФАР резко снижается с увеличением толщины слоя воды, через которую проходит свет. В водоемах с мутной водой поглощение ФАР верхним слоем воды происходит более активно - больше половины света может быть поглощено полуметровым слоем воды.

Важное экологическое значение имеет длина светового дня, которая минимальна в тропиках и возрастает в направлении полюсов.

Адаптации - различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации - одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.

Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды:

1) активный путь - усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организмов, несмотря на отклонения фактора от оптимума.

2) пассивный путь - подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды.

3) избегание неблагоприятных воздействий - выработка организмом таких жизненных циклов и поведений, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Адаптации можно разделить на три типа:

1) морфологические адаптации сопровождаются изменением в строении организма (например, видоизменение листа у растений пустынь).

2) физиологические адаптации -- изменения в физиологии организмов (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира).

3) этнологические адаптации - изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период). Этологические адаптации характерны для животных.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни и даже смерть живого организма. Человек использует это, применяя пестициды, антибиотики и другие непериодические факторы. Однако длительное их воздействие также может вызвать к ним адаптацию.

6. Биосфера как глобальная экосистема. Понятие, границы, состав биосферы

Биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами (В.И. Вернадский - 1926г. определял как «область планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь, и которая подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.) Границы биосферы:

Верхняя граница - расположена на высоте озонового слоя атмосферы - 20-25 км (выше живое погибает от УФ - излучения).

Нижняя граница - ограничивается температурой горных пород и подземных вод (в разных участках литосферы температура 100 ?С достигается на глубине от 1,5 до 15 км), находится на 2-3 км (максимально до 4 км) ниже поверхности суши и на 1-2 км ниже дна океана.

Поверхность земли - в настоящее время полностью лишена жизни лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов.

Температурные пределы - для отдельных форм жизни - от практически абсолютного нуля до 180 ?С.

Пределы давления - от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более на больших глубинах. Семена, споры растений, мелкие животные в анабиозе могут сохранять жизнеспособность в вакууме.

Биосфера - предельно большая экосистема земли, та ее область, которая охвачена влиянием живого вещества, включает:

1) живое вещество - совокупность живых организмов, имеющих определенную суммарную массу, химический состав и энергию;

2) косное вещество - совокупность веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют;

3) биогенное вещество - создается и перерабатывается живыми организмами - мощный источник потенциальной энергии (каустобиолиты, известняки). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны;

4) биокосное вещество - создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других (почвы, коры выветривания, все природные воды).

7. Характеристика биотических факторов. Понятие адаптации организмов

Биотические факторы окружающей среды (Биотические факторы; Биотические экологические факторы; Biotic factors; Biological factors; от греч. Biotikos -- жизненный) -- факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов.

Беклемишев В. Н. разделил биотические факторы на 4 группы:

топические -- по изменению среды (разрывание почвы)

трофические -- пищевые отношения (продуценты, консументы, редуценты)

фабрические -- по жилищу (паразитические черви используют организм как среду обитания)

форические -- по переносу (рак отшельник переносит актинию)

Действие биотических факторов выражается в форме взаимовлияний одних организмов на жизнедеятельность других организмов и всех вместе на среду обитания. Различают прямые и косвенные взаимоотношения между организмами.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции.

Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Возможные типы комбинации отражают различные виды взаимоотношений: нейтрализм -- взаимоотношения между организмами не приносят друг другу ни вреда, ни пользы

- синойкия (квартирантство) -- сожительство, при котором особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не принося своему «живому дому» ни пользы, ни вреда. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двухстворчатых моллюсков. Развивающиеся икринки надежно защищены раковиной моллюска, но они безразличны для хозяина и не питаются за его счет.

- конкуренция -- антагонистические отношения между организмами (видами), связанные борьбой за пищу, самку, место обитания и другие ресурсы

- мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) -- совместное сожительство организмов разных видов, приносящее взаимную пользу. Например, лишайники являются симбиотическими организмами, тело которых построено из водорослей и грибов. Нити гриба снабжают клетки водоросли водой и минеральными веществами, а клетки водорослей осуществляют фотосинтез и, следовательно, снабжают гифы грибов органическими веществами.

- протокооперация (кооперация) -- это полезные взаимоотношения организмов, когда они могут существовать друг без друга, но вместе им лучше. Например, рак-отшельник и актиния, акулы и рыбы-прилипалы.

комменсализм -- совместное сожительство организмов разных видов, при котором один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру. Например, некоторые морские полипы, поселяясь на крупных рыбах, в качестве пищи используют их испражнения. В желудочно-кишечном тракте человека находится большое количество бактерий и простейших, питающихся остатками пищи и не причиняющих вреда хозяину.

- аменсализм -- это взаимоотношения между организмами, при которых один несет ущерб, а другому они безразличны. Например, гриб пеницилл выделяет антибиотик, убивающий бактерий, но вторые на гриб никак не влияют.

- паразитизм -- это форма антагонистического сожительства организмов, относящихся к разным видам, при котором один организм (паразит), поселяясь на теле или в теле другого организма (хозяина), питается за его счет и причиняет вред. Болезнетворное действие паразитов слагается из механического повреждения тканей хозяина, отравления его продуктами обмена, питания за его счет. Паразитами являются все вирусы, многие бактерии, грибы, простейшие, некоторые черви и членистоногие. В отличие от хищника паразит использует свою жертву длительно и далеко не всегда приводит ее к смерти. Нередко вместе со смертью хозяина погибает и паразит. Связь паразита с внешней средой осуществляется опосредованно через организм хозяина.

- хищничество -- антагонистические взаимоотношения паразитов и хищников со своими жертвами поддерживают численность популяции одних и других на определенном относительно постоянном уровне, что имеет большое значение в выживании видов.

Адаптация (от лат. adaptatio -- приспособление) -- предложение приспособления организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями.

Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарлза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.

Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом. Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда -- с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.

Результат естественного отбора - дифференцированное выживание биологических существ - способствует развитию адаптации. Термин Адаптация может носить три смысловых оттенка. В первом случае существует адаптация как процесс, с помощью которого организм меняется и приспосабливается к условиям окружающей среды. Второе значение касается действительных взаимоотношений между организмом и средой его обитания. В третьем смысле адаптация означает степень соответствия между организмом и средой.

Адаптация достигается посредством изменения целого ряда биологических характеристик: биохимических, физиологических, морфологических и поведенческих. Все это способы приспособления организма к требованиям окружающей среды.

Адаптация может быть генетически детерминированным процессом, возникающим в ответ на требования естественного отбора, или фенотипической реакцией особи, возникающей в течении ее жизни в ответ на некоторые средовые факторы. В широком смысле, под адаптацией понимается гармония организмов со средой обитания.

В узком же смысле под адаптацией понимаются специальные свойства, способные обеспечит выживание и размножение организмов в конкретной среде. Адаптация к одним факторам среды не обязательно останется приспособлением в других условиях.

Появление в популяции и биогеоценозе нового удачного фенотипа или особей - носителей удачных мутаций - еще нельзя рассматривать как адаптацию. Появление селективно ценного генотипа является элементарным адаптационным явлением. Об адаптации можно говорить лишь после возникновения специализированного признака у популяции (вида) к элементам среды. Достигается это при «подхвате» отбором элементарного адаптационного явления и стойком изменении генотипического состава популяции. Приспособления не возникают в готовом виде, а складываются в процессе многоступенчатого отбора удачных вариантов из множества изменившихся особей в чреде поколений.

В эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции и виду. Изменения же в пределах отдельной особи в ответ на те или иные изменения окружающей среды происходят в пределах унаследованной каждой особью нормы реакции.

8. Методы защиты литосферы

Можно выделить следующие основные направления:

1. Защита почв.

2. Охрана и рациональное использование недр: наиболее полное извлечение из недр основных и попутных полезных ископаемых; комплексное использование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов.

3. Рекультивация нарушенных территорий.

Рекультивация - это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние. Различают рекультивацию техническую, биологическую и строительную.

4. Защита массивов горных пород:

- Защита от подтопления - организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция;

- Защита оползневых массивов и селеопасных массивов - регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев.

- Утилизация твердых отходов. Утилизация представляет собой переработку отходов, имеющую целью использование полезных свойств отходов или их компонентов. В этом случае отходы выступают в качестве вторичного сырья.

По агрегатному состоянию отходы разделяются на твердые и жидкие; по источнику образования - на промышленные, образующиеся в процессе производства (металлический лом, стружка, пластмассы, зола и т.д.), биологические, образующиеся в сельском хозяйстве (птичий помет, отходы животноводства и растениеводства и др.), бытовые (в частности, осадки коммунально-бытовых стоков), радиоактивные. Кроме того, отходы разделяются на горючие и негорючие, прессуемые и непрессуемые.

При сборе отходы должны разделяться по признакам, указанным выше, и в зависимости от дальнейшего использования, способа переработки, утилизации, захоронения. После сбора отходы подвергаются переработке, утилизации и захоронению. Перерабатываются такие отходы, которые могут быть полезны. Переработка отходов - важнейший этап в обеспечении безопасности жизнедеятельности, способствующий защите окружающей среды от загрязнения и сохраняющий природные ресурсы.

Вторичное использование материалов решает целый комплекс вопросов по защите окружающей среды. Пластмассы в виде отходов естественным путем разлагаются медленно, либо вообще не разлагаются.

При их сжигании атмосфера загрязняется ядовитыми веществами. Наиболее эффективными способами предотвращения загрязнения среды пластмассовыми отходами является их вторичная переработка (рециклинг) и разработка биодеградирующих полимерных материалов. В настоящее время в мире утилизируется лишь небольшая часть из ежегодно выпускаемых 80 млн. т пластмасс.

Широкое распространение получила термическая переработка отходов (пиролиз, плазмолиз, сжигание) с последующим использованием теплоты. Мусоросжигающие заводы должны оборудоваться высокоэффективными системами пыле- и газоочистки, так как существуют проблемы с образованием газообразных токсичных выбросов.

Отходы, не подлежащие переработке и дальнейшему использованию в качестве вторичных ресурсов, подвергаются захоронению на полигонах. Полигоны должны располагаться вдали от водоохранных зон и иметь санитарно-защитные зоны. В местах складирования выполняется гидроизоляция для исключения загрязнения грунтовых вод.

Для переработки твердых бытовых отходов находят широкое применение биотехнологические методы: аэробное компостирование, анаэробное компостирование или анаэробная ферментация, вермикомпостирование.

9. Способы очистки газовых выбросов

Адсорбционный -- вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости -- щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки -- необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.

Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.

Каталитический -- пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.). Напомним, что катализаторы -- это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.

Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционноокислительный метод или каталитическое окисление).

В качестве катализаторов используют благородные металлы: платину, палладий и родий. Катализатор наносят на инертную подложку из гофрированной фольги или керамики. Кроме катализаторов, выхлопные газы проходят через фильтры из пенокерамики и пенометалла.

Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов на 80--90%, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70--80%, в них происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с другой -- окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды. Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный датчик -- зонд.

В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры.

Описанные выше катализаторы и фильтры устанавливают на автомобилях иностранного производства. Разумеется, такие шаги значительно повышают стоимость машин, поэтому цена иномарок в несколько раз превышает стоимость отечественных. Но жесткие экологические требования, введенные в европейских странах, вынуждают производителей идти на эти затраты, поскольку в результате повышается эффективность сохранения чистоты атмосферного воздуха.

Однако любой катализатор не вечен: через определенное время (как правило, 7 лет) его эффективность снижается, и тогда хозяин автомобиля вынужден платить налог за загрязнение воздуха. Именно в этот момент европейский или японский владелец машины и стремится продать ее. Куда? Ну, конечно, в Россию, где присутствует автомобильный дефицит, а автовладельцы не платят налог за загрязнение! Наши отечественные машины пока не оснащают катализаторами и фильтрами, а многочисленные иномарки на наших дорогах, как правило, подержанные, выпущены 7 и более лет назад. Результатом этого является катастрофически грязный воздух в наших городах, что приводит, как мы уже говорили, к повышенному уровню заболеваемости населения.

Каковы же перспективы? Одна из ближайших и реальных -- переход от бензинового топлива к газовому. Газ считается экологически более чистым видом топлива по сравнению с нефтяными фракциями, поскольку он лучше выгорает и не дает токсичных выбросов, а только углекислый газ и воду.

Другой выход -- оснащение автомобилей дизельными двигателями, дающих экономию горючего в 20--30%; кроме того, в их выбросах практически отсутствует угарный газ и нет соединений свинца. Однако машины с дизельными двигателями необходимо оборудовать еще и сажевыми фильтрами.

В качестве возможного заменителя природного газа, бензина и дизельного топлива часто называют водород, получаемый из воды. При сжигании водород снова превращается в воду. Наконец, одной из реальных перспектив является электромобиль. Пока все варианты этого средства передвижения сильно проигрывают автомобилю: они дают существенно более низкие скорости, довольно тяжелы из-за массивных аккумуляторов, требуют частой подзарядки. Но эти проблемы -- чисто технические и вполне решаемы в будущем.

Весьма перспективными для городов, особенно на окраинах, являются и другие транспортные средства на электрической тяге, в частности, скоростные трамваи, пересекающиеся с городскими магистралями на разных уровнях. Строительство для такого трамвая пути, протяженностью в километр, обходится примерно в 10 раз дешевле строительства аналогичного участка линии метрополитена.

10. Методы защиты от энергетических воздействий

Выбор методов защиты от энергетических воздействий зависит от вида и формы проявления энергии.

При защите от механических и акустических механических колебаний основными методами снижения уровня их воздействия является уменьшение энергетических параметров в источнике, оптимальная ориентация источника колебаний относительно объекта воздействия, поглощение части генерируемой энергии колебаний, уменьшение энергии колебаний на пути их распространения от источника путем изоляции, экранирования и демпфирования, защита расстоянием и временем, проведение организационно-технических и социально-реабилитационных мероприятий.

Выбор методов и средств защиты от воздействия электромагнитных полей и излучений во многом определяется характеристиками источников по частоте. В число методов защиты от ЭМП в окружающей среде входит защита расстоянием, экранирование, частичное поглощение мощности излучения, снижение уровня энергетического воздействия путем рассеяния и отвода части энергии от места ее локализации в окружающую среду.

Защита от ионизирующих излучений достигается в основном методом защиты расстоянием, методами экранирования и ограничения поступления радионуклидов в окружающую среду, проведением комплекса организационно-технических и лечебно-профилактических мероприятий.

Список используемой литературы

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. М.,1999.

2. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарь-справочник. М., 1992.

3. Реймерс Н.Ф. Экология. М., 1994.

4. Шилов И.А. Экология. М., 2001.

5. Хатунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М., 2002.

6. Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989.

7. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: Особи, популяции, сообщества. В 2 т. М.: Мир, 1989.

8. Горышина Т. К. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.

9. Константинов А.С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1986.

10. Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978.

11. Наумов Н. П. Экология животных. М.: Высшая школа, 1963.

12. Никольский Г. В. Экология рыб. М.: Высшая школа, 1974.

Размещено на Allbest.ru

...