Лекция № 1 Цель, задачи, разделы и история развития экологии

Министерство здравохранения Республики Узбекистан
Ташкентский фармацевтический институт
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
д.ф.н., проф. _____Х.С.Зайнутдинов
«____»_____________2014 г.
Кафедра Экологии и микробиологии
Экология
Текст лекций
2014 г
1
Министерство здравохранения Республики Узбекистан
Ташкентский фармацевтический институт
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
д.ф.н., проф. _____Х.С.Зайнутдинов
«____»_____________2014 г.
Кафедра Экологии и микробиологии
Экология
Текст лекций
Всего 121 часов
Из них лекции 18 часов
Лабараторные занятия 54 часов
Сомостоятельные занятия 49 часов
2014 г
2
Составители:
Доц. А.А.Абзалов
Доц. А.А.Нурмухамедов
Рецензенты : Проф. Кафедры «Фармакогнозии с основами ботаники» М.Т.Юлчиева
Доц. ТашГАУ к.ф.м.н. З.Н.Норбоев
Тексты лекций составлены на основании учебного плана, утвержденного МВССО
РУз в 16.09.2011г.
Тексты лекций составлены и соответствуют типовой и рабочей программы и
учебного плана, утвержденного Центральным учебно-методическим Советом
Ташкентского фармацевтического института (протокол №8) от 17.03.2014г.
Тексты лекций по предмету ―Экология‖ для студентов направлений фармации и
промышленной фармации. Тексты лекций составлены на основании типовой программы
Министерства высшего и среднего специального образования республики Узбекистан от
08 ноября 2011 года № БД-1.04-1 и утверждена на методическом Совете кафедры.
Протокол №1 от 28.08. 2013 г.
Тексты лекций по предмету ―Экология‖ для студентов направлений фармации и
промышленной фармации. Обучения составлена на основаны типовой программы
Министерства высшего и среднего специального образования республики Узбекистан от
08 ноября 2011 года № БД-1.04-1 и утверждена на Методическом Совете Ташкентского
фармацевтического института.
Протокол №8 от 17.03. 2014 г.
3
Лекция № 1 Цель, задачи, разделы и история развития экологии
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Материальное обеспечения:
Лекция
Аудитория
80 мин.
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Предмет и задачи экологии.
2. Экология как необходимость эпохи.
3. Экология - относительно новая наука.
Основы экологии появились немногим более ста лет назад.
Существование человека неразрывно связано с определенными условиями
среды (температура, влажность, состав воздуха, качества воды, состав пищи
и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий
существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов
или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение
обмена веществ и как крайний случай- несовместимость с жизнью человека.
Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по
каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие
человека.
Все это и является предметом экологии.
Экология - одна из сравнительно молодых дисциплин. Термин-«экология»
был введен в употребление в 1866г. Эрнстом Геккелем для обозначения
науки, изучающей отношения организмов и их популяций друг с другом и с
окружающей средой, к которой он отнес все условия существования в
широком смысле слова. Само слово «экология» состоит из двух греческих
слов(oikos-дом,logos-наука). За столетний период развития и, в особенности
за несколько последних десятилетий значительно расширился объем
экологических исследований, появились методы управления экологическими
системами.
Современное значение слова экология имеет более широкое значение, чем
в первые десятилетия развития этой науки. Даже более того, чаще всего под
экологическим вопросами понимаются, прежде всего, вопросы охраны
окружающей среды (см. также Энвайронментализм). Во многом такое
смещение смысла произошло благодаря все более ощутимым последствиям
влияния человека на окружающую среду, однако за рубежом, например,
часто разделяют понятие ecological(англ., относящееся к науке экологии) и
environmental(англ., относящееся к окружающееся к окружающей среде).
Всеобщее внимание к экологии как науке повлекло за собой расширение
первоначально довольно четко обозначенной Э.Геккелем области знаний (
исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже
4
гуманитарные науки с целью получения доходов из специализированных
фондов.
Ниже приведены некоторые определения слова экология.
Экология - наука, изучающая условия существования живых организмов,
взаимоотношения между живыми организмами и средой их обитания.
Экология как наука направлена на понимание функционирования
экосистем, взаимоотношений видов живых существ с их окружающей
средой, условий развития и равновесия таких систем. Инструментами этого
познания являются наблюдение, проведение опытов, выдвижение теорий,
объясняющих явления. Отношения между человеком и природой также
могут быть предметом изучения экологии.
Экология- это познание экономики природы, одновременное исследование
всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими
компонентами среды…одним словом, экология- это наука, изучающая все
сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия
борьбы за существование. (Это определено Э. Геккелем написано в те
времена, когда экология была ещѐ исключительно биологической наукой.
Нынешнее понимание экологии шире).
Экология- наука о взаимном отношении окружающей среды живых
организмов и человека.
При
современном
понимании
экология
относится
к
числу
фундаментальных подразделений биологии, изучающей надорганизменный
уровень организации. Всем уровням организации жизни (ген, клетка, орган,
организм, популяция и сообщество)
соответствует известные биологические системы (генетические и
клеточные системы, системы органов, системы организмов, популяционные
системы и экологические системы). Объектом экологии являются системы
организмов, популяционные системы и экологические системы (экосистемы),
причем каждая из этих групп анализируется как система живых организмов,
взаимодействующих друг с другом и со средой их обитания и составляющих
такое единство (систему), в пределах которого осуществляется процесс
трансформации энергии и органического вещества.
Основу этого взаимодействия условно можно представить в виде:
Где. О - объект (например, организм, группа, популяция, сообщество); Ссреда, стрелки
Символизируют обмен В-вещество, Э-энергия, И - информация. Формы
обмена веществом, энергией и информацией в экосистемах, их составных
частях, в биосфере в целом многообразен.
Классификация отдельных экологических дисциплин
Ввиду исключительного многообразия типов взаимодействия в экологии
непрерывно отпочковываются все новые и новые научные направления.
5
Для систематизации огромного накопленного материала в экологии
«официально» выделяют отдельные экологические дисциплины (разделы,
направления, (необходимо помнить, что подразделения условны))
Изучаемое взаимодействие со средой может относиться к:
 Биосфере в целом (Глобальная экология)
 Особи, виды (аутэкология)
 Популяция (Дэмэкология)
 Сообществу, экосистеме (синэкология)
 Человеку (экология человека)
 Животным (экология животных)
 Растениям (экология растений)
 Насекомых (экология насекомых)
 Былым биосферам (палеоэкология)
 Городу (экология города)
 Промышленности, к народному хозяйству (экология инженерная)
 Космосу (экология космическая)
 Обществу в целом (экология социальная)
 Политическим процессам в обществе 9экология политическая
 Воздействию радиоактивных веществ на организм (экология
радиационная)
 Химическим методам и аспектам (экология химическая) и т.д.
 Систематические экологические исследования ведутся приблизительно
с 1900г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого
века Э.Геккель предложил название «экология» для одной из отраслей
зоологии, которая бы изучала всеобщность отношений между всеми видами
живых существ и окружающей их средой.
6
Однако настоящим создателем экологии считают Ч.Дарвина- основателя
учения об эволюции живых организмов. Его «Борьба за существование»
опирается на сложные взаимоотношения живых существ, как между собой,
так и по отношению к неживой природе. Организм и его внешняя среда
(живая и неживая) представляют собой две эволюционно сформировавшиеся
системы, которые находятся в единстве и развитии.
Если исходить из определения экологии как науки, изучающей отношения
живых существ и их среды (растений, животных и людей), то экологию
можно разделить на несколько ветвей: экология растений, экология
животных и экология человека. Однако отношения человека к среде
коренным образом отличается от отношения к среде обитания других живых
существ.
Поэтому закономерности взаимоотношений растений и животных со
средой нельзя механически переносить на человека.
Экология сегодня не только биологическая наука это более ѐмкое понятие,
комплексная, неразрывно связанная с небиологическими науками (химией,
физикой, географией, техническими дисциплинами и др.). В настоящее время
от общей экологии отпочковались целый ряд самостоятельных дисциплин
(химическая экология, медицинская, сельскохозяйственная и т.д.)
Современная экология делится на ряд научных отраслей и дисциплин.
Экологические
науки,
согласно
Н.Ф.
Реймерсу
состоят
из
фундаментальных и прикладных, которые тесно взаимодействуют
Биоэкология включает молекулярную экологию, экологию клеток и
тканей, физиологическую экологию, аутоэкологию (Экологию особей и
организмов, демэкологию - экологию малых групп, синэкологию- экологию
сообществ),биогеоценологию (учение о биогеоценозах, учение о биосфере,
глобальную экологию.
Геоэкология - занимается экологией ландшафтов, природных зон, а также
различных сфер (воздушной, наземной, водной). В состав прикладной
экологии входят промысловая, сельскохозяйственная, промышленная
экология и др.
Экологию человека изучает социальная экология, рекреационная экология,
экология культуры, экологическая демография и др.). Экология
народонаселения является частью социальной экологии и рассматривает
связи между популяциями людей в меняющихся условиях среды и общества.
Выделяют
природные,
демографические,
медико-биологические,
экономические и другие особенности среды жизни.
Таким образом, современная экология включает целую систему знаний из
сферы биологии, географии, геологии, химии, физик, социологии, экономики
и др. дисциплин.
7
Предмет и задачи экологии
Следовательно, предметом исследования общей экологии являются био и
геосистемы различных уровней организации.
В основах экологии рассматриваются как теоретические, так и прикладные
ее аспекты. Основное внимание уделяется природным системам различных
уровней:
От биосферы до популяции.
Прикладные
экологические
аспекты
включают
рассмотренные
взаимодействия человечества и природной среды на глобальном,
региональном и локальном уровнях.
Влияния отдельных видов хозяйственной деятельности на окружающую
среду и здоровье человека.
Решать многие экологические проблемы современности невозможно без
формирования экологической культуры, в основе которой лежат знания об
окружающей природе и рациональном ее использовании и охране.
Исходя из вышеизложенного следует, что задачи экологии весьма
многообразны. Основными задачами экологии по В.Н.Коробкину и
Л.В.Передельскому являются в общетеоретическом плане:
 Разработка общей теории устойчивости экологических систем;
 Изучение экологических механизмов адаптации к среде;
 Исследование регуляции численности популяций;
 Изучение биологического разнообразия и механизмов его
поддержания;
 Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью
поддержания еѐ устойчивости;
 Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных
процессов
Методы экологии
Методологической основой экологии является системный подход,
ориентированный на изучение интегрированных объектов и интегральных
зависимостей и взаимодействий. Системный подход в применении к анализу
экосистемы, заключается в определении образующих еѐ составных частей и
взаимодействующих с ней объектов окружающей среды, в установлении
структуры экосистемы(совокупность внутренних связей и отношений) и в
нахождении закона
Функционирования экосистемы (совокупность внутренних связей и
отношений) и в нахождении закона функционирования экосистемы,
определяющего характер изменения компонентов экосистемы и связей
между ними под действием внешних объектов.
Системный подход изучения экосистем реализуется тремя группами
методов исследования:
1)полевые наблюдения, 2)эксперименты, 3) моделирование
Полевые наблюдения и эксперимент дают наиболее эффективные
результаты, когда они реализуются на основе научной теории.
8
Моделирование основано на создании модели ( подобие оригиналу), более
простой легко поддающейся изучению и достаточно сходной с организмом
(экосистемой). Применение концептуальных и математических моделей
особенно необходимо при изучении сложных экологических систем, для
которых наблюдения оказываются мало эффективными, а проведение
экспериментов сомнительными или даже нежелательным. Это тем более
относится к эколого-социальным системам - взаимодействию природы и
общества. Начало глобальному моделированию в экологии положил Дж.
Форрестер, который применил разработанный им ранее метод «системной
динамики» для исследования мировых тенденций экономического развития.
Данное исследование послужило наглядным примером того, что даже самый
грубый учет экологических зависимостей ( к тому же в предельно
обобщенной форме) может привести к далеко идущим содержательным
предложениям, если найден способ увязать в одно целое экономическое,
социологическое и экологические факторы.
Связи экологии с другими науками
Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки
о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных
уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями,
биоценозами и биосферой в целом. Экология связана со многими другими
науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на
очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой
обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия,
математика, география, физика.
Воздействие экологии на другие науки
В семье наук сегодняшняя экология выполняет:
1)
Дифференцирующую роль (от лат.diferentia-различие) ввиду
многообразия задач. Экология способствует, как отличалось выше
отпочкованию различных новых направлений.
2)
Интегрирующую роль (от лат.integer-целый). Экология создает
новую целостность - она объединяет соответствующие разделы различных
наук- биологии, химии, физики, геологии, медицины, практики всех отраслей
промышленности и т.д.
3)
Унифицирующую роль(от лат.uni-один,facere-делать). В недрах
экологии складывается общий подход к истолкованию разнотипных научнотехнических фактов.
4)
Индуцирующую роль (от лат.inductio- возбуждение, неведение)
осуществляется обратный перенос идей, фактов подхода из экологии в др.
науки.
Значение экологического образования
Одна из причин ухудшения экологической обстановки во всем мире недостаточный или низкий уровень экологических знаний населения.
Экологическое состояние окружающей среды есть отражение зрелости
общества.
9
Поэтому воспитание бережного разумного отношения к природе и еѐ
ресурсам является необходимой потребностью современного общества.
Успех в решении проблем экологического воспитания и образования во
многом зависит от уровня подготовки будущих специалистов.
Только сформированная в экологическом аспекте личность может осознать
глобальный экологический кризис современности и его последствия для
социоэкосферы, неразрывность связей общества с природой. Эффективная
система экологического образования - один из основных инструментов
обеспечения устойчивого развития экономики, общества и природы.
Остановить стихийное развитие событие ими управлять и, в случае с
экологией эти знания должны «овладеть массами» по крайней мере, большей
частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое
образование людей, начиная со школьной скамьи и заканчивая окончанием
трудовой деятельности.
Экологические знания необходимы каждому человеку, чтобы сбылась
мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды,
для чего надо построить прекрасные города, развить настолько совершенные
производительные силы, которые смогли бы обеспечить гармонию человека
и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены
друг другу и тем более, если идут войны. Американский эколог Б.Коммонер
отметил, что в настоящее время остановить нарушение экологических
законов можно только подняв на должную высоту экологическую культуру
каждого члена общества, а это можно сделать, прежде всего, через
образование, через изучение основ экологии это особенно важно для
специалистов- юристов.
Этапы становления экологии
Обратимся к истории экологии и экологических идей, ибо ничто так не
учит, как учит история. Экология, как направление биологии, возникла в
середине 10 столетия, а как самостоятельная наука - на стыке 19 и 20
столетий. Она развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении всей
своей истории.
1 период наивной экологии- до середины 19в. (1-5этапы)
Первый этап - примитивные знания, накопление фактического материала.
О том, что разные виды животных связаны с определенными условиями, что
их численность зависит от урожая семян и плодов, которыми они питаются,
наверняка знали древние охотники уже 100-150 тыс. лет назад. О
зависимости растений от внешних условий хорошо знали первые
земледельцы за много веков до новой эры (10-15 тыс. лет назад). Севооборот
сельскохозяйственных культур применяли в Египте, Китае и Индии 5
тысячелетий назад. Сложнейшая и экологически выверенная система
земледелия была у индейцев майя в древней Америке. Элементы экологии
отражены в эпических произведениях и легендах, в древнеиндийских
сказаниях «Махабхарата» (6-2вв. до н. э. сведения о поводках т образе жизни
50 животных), в рукописных книгах Китая и Вавилона (сроки посева и сбора
10
диких и культурных растений, способы обработки земли, виды птиц и
зверей).
Второй этап-продолжение накопления фактического материала античными
учеными, средневековой застой. Древняя Греция; Гераклит-53-470 лет до
н.э., Гиппократ-460-370 лет до н. э., Аристотель-384-322 лет до н. э., создал
Ликей школу и при нем сад. В «Истории животных» он писал более 500
видов животных, классифицируя их по образу жизни.
Его ученик, друг и преемник Теофраст (Парацельз, он же Тиртам, 283-372)
описал 500 видов растений. Самыми главными работами разностороннего
ученного (его труды: «О камнях», «Об огне», «О вкусах», «Об усталости»,
«О приметах погоды», «Характеры», «Учебник риторики др.) и философа
стали «Исследования о ботанике» в 9 книгах:
1-о частях и морфологии растений,2- уход за садовыми деревьями, 3описание лесных деревьев, 4- описание заморских растений и их болезней, 5о лесе и его пользе, 6- о кустарниках и цветах, 7- об огородных растениях и
уходе за ними, 8- о злаках, бобовых и о полеводстве, 9- о лекарственных
травах. Теофраст сделал ботанику самостоятельной наукой, отделив ее от
зоологии. Потому его называют отцом ботаники.
Древнегреческие философы во многом отожествляли растения и
животных, считали, что растения могут радоваться и печалиться, органы
животных отожествляли с органами растений: корни - рот и голова, стеблиноги и живот, и т.д. Мечтали вырастить в колбе живое вещество
(гомункулус).
Но Теофраст был отцом не только ботаники. Большое внимание в своих
трудах он уделял влиянию внешней среды на живые организмы, и именно он
впервые разделил покрытосеменные
растения на жизненные формы:
деревья, кустарники, полукустарники и травы, с учетом зависимости от
климата и почвы. Умер он в возрасте 83 лет, имея ясный ум и память. Его
последние слова: « Мы умираем тогда, когда начинаем жить»!
В средние века в Европе произошел откат человеческой мысли далеко
назад, церковь на несколько веков явилось тормозом развития всех
естественных наук. Связь строения организмов со средой всецело
приписывалось воле бога. Научные сведения содержатся в единичных
работах( многотомное сочинение Венсенна де Бовен(13 века) «Зеркало
вещей», «Получение Владимира Мономаха»(11), «О получениях и сходствах
вещей « доминиканского монаха Иоанна Сиенского(14) и имеют прикладной
характер; заключается в описании целебных трав, культивируемых растений
и животных. Известные ученые этого периода: Развес(850-923),
Авиценна(980-1037). Но уже в позднее средневековье стали появились новые
веяния в науке - зачатки экологии. Альберт Великий (Альберт фон
Больштедт, - 1193-1280гг.) в трудах о растениях придает большое значение
условиям произрастания, в частности световому фактору - «солнечному
теплу», рассматривает причины «зимнего сна». Появилась и информация о
11
дальних странах (Марко Поло (13век), Афанасий Никитин(15век) и его
известное «Хождение за три моря»).
Третий этап- описание и систематизация колоссального фактического
материала после средневекового застоя - начался с великими
географическими открытиями 14 и 16 веков и колонизацией новых стран- с
эпохой Возрождения. Новая географическая и биологическая информация,
полученная в экспедициях, заставила переосмыслить многие религиозные
догматы. Она не умещалась в той системе мира, которую проповедовала
христианская религия. Путешественники из дальних стран привозили
неведомых животных и семена неведомых растений. Чтобы разобраться во
всем многообразии форм живых существ, необходимо было создать
таксономическую систему животных и растений, которой ботаники
пользуются поныне.
Заслуги этого ученого перед миром столь велики, что на их перечисление
не хватит и целой лекции. Его считают реформатором ботаники. Помимо
бинарной номенклатуры он разработал терминологию, введя в систематику
более 1000 терминов для разных органов растений и их частей. Линней
много путешествовал по разным странам, сам открыл и описал более 1500
видов. Главный труд К. Линнея- «Виды растений» вышел в 1753г., в нем
приведены все известные ему растения; описания кратки и точны.
Ботанический «хаос» был приведен в систему! Именно с этого времени
ведется отсчет при установлении первенства в названиях отдельных видов. В
основу данной работы Линней положил свои данные и все доступные ему
гербарные образцы и публикации других авторов. Кроме флоры, он
прекрасно знал фауну («Фауна Швеции» 1746г.) почвы, минералы,
человеческие расы, болезни (Линней был первоклассным врачом), открыл
целебные и ядовитые свойства многих растений.
Современники знали его и как остроумного, веселого человека. Так, в
честь 3 братьев Коммелинов, двое из которых были известными ботаниками,
а третий - ничем не примечательный человек, он назвал род Коммелина, у
цветков которой 3 тычинки: две длинные и одна короткая. В.Л.Комаров
сказал о К. Линнее: «Пока не стерта с лица Земли цивилизация, имя Линнея
будет жить». Слова пророческие. Имя Линнея носят более 20 обществ, два
города и гора в США, острова близ Гренландии, улицы и площади в
европейских городах и др. географические объекты. В честь К. Линнея
назван род- Линнея с единственным видом- «Л. Северная».
Уже первые систематики: А. Цезальпин(1509-1603), Д. Рей(1623-1705),
Ж.Турнефор (1656-1708), отмечали зависимость растений от условий среды и
мест произрастания. Жорж Леклерк Бюффон (1707-1788) в «Естественной
истории» (не проводя опытов) писал о влиянии климата на животные
организмы, Жан Батист Ламарк (1744-1829) открыл эволюцию жизни.
Ламарк был последователем К. Линнея и составил классификацию животных
(«Философия зоологии»), отражающую происхождение- эволюцию,
животных, выбрав в качестве признаков внутреннее строение (отделил все
12
остальные беспозвоночные, и разумные - позвоночные). В его
классификации инфузории заняли низшее место внешних условий в
формировании строения животных (жираф - длинная шея, чтобы доставать
листья деревьев, утка-перепонки, чтобы плавать, крот - передние лапы
лопаты, чтобы рыть, а глаза атрофировались - не нужны) и растений, он
открыл эволюцию жизни. Альфонс де Кандоль (1806-1895) в «Ботанической
географии» описывал влияние абиотических факторов на растительные
организмы.
Известный английский химик Р. Бойль (1627-1691) поставил первый
экологический эксперимент по влиянию низкого атмосферного давления на
развитие животных, а Ф. Реди экспериментально доказал, что саморождение
сложных животных невозможно.
Антонии Ван Левенгук, изобретший микроскоп, был первым в изучении
трофических цепей и регуляции численности организмов.
Большой вклад в развитие экологических представлений в это время внесли
и
российские
ученые
такие,
как
М.В.
Ломоносов (1711-1765), его сподвижник СП. Крашенинников (171.1-1755),
П.С.
Паллас
(1741-1811),
И.И.
Лепехин
(17401802). И это не случайно, так как Россия в XVII веке сильно расширила свои
границы,
выйдя
своими
восточными
рубежами на побережье Тихого океана. , 'f
Петр Симон Паллас в работе «Зоогеография» описал образ жизни 151
млекопитающих и 426 видов птиц и его считают одним из основателей
«экологии животных». В 20 лет он защитил выдающуюся по тем временам
докторскую диссертацию по гельминтам. Его пригласили в Петербург, и он
сразу же - в 26 лет, стал академиком. Немец по происхождению, он более 40
лет посвятил российской науке, проводя по нескольку лет в полевых
экспедициях (города Чита, Иркутск, Красноярск, Тамбов, озера Эльтон и
Баскунчак, Крым). Основной специальностью Палласа была зоология. Он
издал несколько монографий по млекопитающим, птицам, насекомым. При
этом он обладал обширными знаниями во многих науках (сельское хозяйство,
медицина, минералогия (на Енисее открыл "Палласов метеорит"),
палеонтология 'исследовал ископаемые остатки буйвола, мамонта, носорога,
археология, этнография, филология и др.), особенно в ботанике. Он задумал
издать многотомную сводку русской флоры с полным описанием и
рисунками всех растений, но подготовить успел только 2 тома. Опубликовал
около 170 работ. В честь Палласа назван вулкан на Курильских островах риф
Новой Гвинеи, множество видов животных. На Дальнем Востоке ГМР Пагласа
носят желтушник, мытник, лютик и аяния. Сходный путь в науке прошел и
Степан Петрович Крашенинников. После 9-летней экспедиции на Камчатку
опубликовал "Описание земли Камчатки", вошедшее в золотой фонд
естественно исторической литературы.
М.В. Ломоносов рассматривал влияние среды на организм. Он в работе «О
слоях земных» (1763) писал, что «...напрасно многие думают, что все, что мы
13
видим, сначала создано творцом...». По останкам вымерших животных
(моллюсков и насекомых) Ломоносов конструировал условия их
существования в прошлом и опроверг теорию катастроф Ж. Кювье,
религиозный Кювье считал, что исчезновение одних видов (мамонты,
палеотерий, и др.) и появление других (коровы, лошади) на той же
территории объясняется резким изменением условий жизни и переселением
животных из соседних районов, не подвергшихся катастрофам).
Русский малоизвестный ученый А.А. Каверзнев (годы жизни неизвестны)
издал в 1775 г. книгу «О перерождении животных», в которой с
экологических позиций рассматривал вопрос об изменениях животных и
сделал вывод об их едином происхождении. Другой русский исследователь,первый агроном России, А.Т. Болотов (1738-1833), изучая влияние
минеральных солей на молодые яблони, разработал классификацию
местообитаний растений.
Таким образом, к концу XVIII, по мере все большего накопления
экологических знаний, у естествоиспытателей начал складываться особый
подход к изучению явлений природы, учитывающий зависимость изменения
организмов от окружающих условий. Но экологических идей как таковых
еще нет. Есть только их предпосылка.
Четвертый этап ознаменовал начало в становлении экологии. Он связан с
крупными ботанико-географическими исследованиями, способствовавшими
дальнейшему развитию экологического мышления. В начале XIX в.
выделяются в самостоятельные отрасли экология растений и экология
животных. Ученые этого времени анализировали закономерности организмов
и среды, взаимоотношения между организмами, приспособляемость и
приспособленность. Огромную роль в развитии экологических идей сыграл
немецкий ученый А. Гумбольдт (1769-1859), заложивший основы
биогеографии. В книге «Идеи географии растений» (1807) он ввел ряд
научных понятий, которые используются экологами и сегодня (экобиоморфа
растений, ассоциация видов, формация растительности и др.).
Появились работы, в которых авторы понимают среду обитания, как
совокупность действующих экологических факторов. В 1332 г. О. Декандоль
обосновал необходимость выделения новой отрасли наук "Эпирреалогии". Он
писал: "...Растения не выбирают условия среды, они их выдерживают или
умирают. Каждый вид, живущий в определенной местности, при известных
условиях представляет как бы физиологический опыт, демонстрирующий нам
способ воздействия теплоты, света, влажности и столь разнообразных
модификаций этих факторов...".
Пятый этап - становление эволюционной экологии. Профессор
Московского университета Карл Францев Рулье (1814-1858) четко
сформулировал мысль о том, что развитие органического мира обусловлено
воздействием изменяющейся внешней среды: "...Ни одно органическое
существо не живет само по себе; каждое вызывается к жизни и живет только
постольку, поскольку находится во взаимодействии с относительно внешним
14
для него миром. Это закон общения или свойственности жизненных начал,
показывающий, что каждое существо получает возможность к жизни частию
от себя, а частию из внешности". Считается, что К.Ф. Рулье в своих трудах
(160 работ) заложил основы экологии животных, поставил проблемы
адаптации, миграции, изменчивости, ввел понятие "стация". Он ближе всех
подошел к эволюционной теории Дарвина, но прожил всего 44 года... Его
идеи развил ученик Н.А. Северцев (1827-1885), опубликовавший в 1855 г.
работу «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гадов Воронежской
губернии». Значимость этой магистерской диссертации Н.А. Северцева для
науки можно оценить тем, что через 100 лет в 1950 г. эта работа была
переиздана, и она не утратила своего значения и сегодня. Важнейшей вехой в
развитии экологических представлений о природе явился выход знаменитой
книги Ч Дарвина (1809-1882) о происхождении видов путем естественного
отбора, жесткой конкуренции.
Это великое открытие в биологии явилось мощным толчком для развития
экологических идей. У Дарвина было много последователей. Один из них немецкий зоолог Эрнст Геккель (1834-1919). "Я докажу! " -девиз Э. Геккеля.
В 8 лет прочитал Робинзона Крузо, долго грезил дикарями, приключениями.
Пробивной, мечтавший и добившийся мировой славы, он добился открытия
филогенетического факультета в Йенском университете, много лет успешно
изучал радиолярии, прекрасно рисовал, но мог делать выводы, не
подкрепленные фактами и потому ошибочные. Им было придумано много
разных терминов для классификации отделов наук; много лет он искал
одноклеточный организм, давший начало всему живому; искал общий закон,
который бы объяснил все явления. Вскоре, после выхода в свет учения Ч.
Дарвина - в 1866 г. он предложил термин для новой пауки - «экология»,
который впоследствии получил всеобщее признание. Именно 1866 г. следует
считать годом рождения экологии. В конце XIX она представляла собой
науку об адаптации организмов к климатическим условиям, но лишь через
100 лет превратилась в целое мировоззрение - общую экологию. В 1895 г.
датский ученый Е. Варминг (1841-1924) ввел термин «экология» в ботанику
для обозначения самостоятельной научной дисциплины - экологии растений.
Таким образом, общим для периода наивной экологии, продолжавшегося с
начала развития цивилизации до 1986 г., является накопление и описание
колоссального фактического материала, и отсутствие системного подхода в
его анализе.
2. Период факториальной экологии - с середины 19вв., до середины 20
в. (6 этап)
Шестой этап. Теория Ч. Дарвина дала большой толчок развитию
аутэкологического направления - изучение естественной совокупности
видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению условий
среды, со второй половины середины XIX и до середины XX века было
господствующим.
15
Одновременно стали проводиться исследования по надорганизменным
биологическим системам. Этому способствовало формирование концепции
биоценозов, как многовидовых сообществ. В '877 г. немецкий гидробиолог К.
Мебиус (1825-1908) на основе изучения устричных банок в Северном море
разработал учение о биоценозе, как сообществе организмов, которые через
среду обитания теснейшим образом связаны друг с другом. Именно его труд
"Устрицы и устричное хозяйство" положил начало биоценологическим экссистемным, исследованиям и в дальнейшем обогатилось методами учета
количественных соотношений организмов. Термин "биоценоз" широко
используется современными учеными. Учение о растительных сообществах,
благодаря СИ. Коржинскому (1861-1900) и И.К. Пачоскому (1864-1942)
выделилось в фитосоциологию, или фитоценологию, позднее в геоботанику.
Исключительно велики заслуги В.В. Докучаева (1846-1903). Он создал
учение о природных зонах и учение о почве, как особом биокосном теле
(системе). Показал, что почва - это неотъемлемый компонент практически
всех экосистем суши нашей планеты. Теоретические разработки В.В.
Докучаева ("Учение о зонах природы") положили начало развитию
геоботаники и ландшафтной экологии. Идея В.В. Докучаева о необходимости
изучения не отдельных компонентов биоценозов, а связей, существующих
между -телами, явлениями и средой (водой, землей), между мертвой и
живой природой, между растениями, животными и минеральным "царством",
т.е. закономерностей функционирования природных комплексов, получила
развитие в "Учении о лесе" Георгия Федоровича Морозова (1867-1920). Г.Ф.
Морозов дал первое научное определение леса, как географического фактора
- глобального аккумулятора солнечной энергии, влияющего на климат,
почвы, на уровень кислородного и углеродного баланса планеты и регионов.
Особенно широко исследования надорганизменного уровня стали
развиваться с начала XX века. Повсеместно стали создаваться разные
научные общества и школы: ботаников, фитоценологов, гидробиологов,
зоологов, и т.д., выпускаться журналы. 1916 г. - Ф. Клементе показал
адаптивность биоценозов и адаптивный смысл этого, 1925 г. - А. Тинеманн
ввел понятие "продукция", 1927 г - Ч. Элтон выделил своеобразие
биоценотических процессов, ввел понятие экологическая ниша,
сформулировал правило экологических пирамид К 30-ым годам XX столетия
были созданы разные классификации ' 'растительности на основе
морфологических, эколого-морфологических и динамических характеристик
фитоценозов (К Раункиер - Дания, Г. Ди Рюе - Швеция, И. Браун-Бланке Швейцария); изучались структура, продуктивность сообществ, получены
представления об экологических индикаторах (В.В. Алехин, Б.А. Келлер, А.П.
Шенников).
В учебнике по экологии Ч. Элтона впервые отчетливо выделено
направление популяционной экологии. Большой вклад в "ту область внесли
Е.Н. Синская (экологический и географический полиморфизм видов
растений), И.Г. Серебряков 'новая классификация жизненных форм
16
растений), Л.Г. Раменский (закон индивидуальности видов и теория экологического континуума экологической), М.С. Гиляров (почва - переходная среда
в завоевании членистоногими суши), С.С. Шварц (эволюционная экология ®
палеоэкология), и др.
В 1926 г. была опубликована книга В.И. Вернадского "Биосфера, « в
которой впервые показана планетарная роль биосферы, как совокупности всех
видов живых организмов. В 30-40-е годы составлены новые по экологии
животных (К. Фредерике- 1930 г., Ф. Болденгеймер - 1938). В это же время
вышло много монографий и учебных пособий по географии растений,
экологии животных и растений.
Список литературы
1.
Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.:
Юнити,2001.510с
2.
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003. 512с.
3.
Радкевич В.А. Экология. Минск: Высшая школа, 1998. 15с.
4.
Плавильщиков Н.Н. Гомункулус. М.: Детгиз, 1958. 431с.
Лекция № 2
Человек – общество – природа. Влияние общества и природы на
взаимоотношения человека и окружающей средой
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Материальное обеспечения:
Лекция
Аудитория
80 мин.
Таблицы, схемы т др.
Наглядные средства обучения ТСУ.
План:
1. Структура окружающей среды.
2. Воздействие человека на окружающую среду.
3. Воздействие окружающей среды на человека.
4. Человек в экстремальных условиях.
Современная молодѐжь вступает в жизнь в эпоху . не только бурного
развития науки и техники, а и негативных последствий научно-техничной
революции и демографического взрыва. Неконтролируемый рост населения
Земли, количество которого уже превосходит критическую точку, всѐ
большее загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы, накопление
огромных объѐмов отходов человеческой деятельности, при одновременном
истощении всех полезных природных ископаемых и ресурсов привели к
развитию глобальной экологической катастрофы. Биосфера сегодня уже не в
состоянии саморегулироваться, и самовосстанавливаться - она всѐ дальше
активно деградируется. Человечеству угрожает гибель ближайшими
десятилетиями, если оно немедленно не изменит своего отношения к
17
природе, не изменит своей деятельности и существования, не переоценит
жизненных ценностей. Человечеству необходима новая философия жизни,
высокая экологическая культура и сознательность.
Всѐ то, что окружает человека в его жизни природного характера (земля с еѐ
недрами, биосфера, гидросфера, лесные массивы и т.д.), а также всѐ то, что
создано его руками, называют окружающей средой.
Человек для того, чтобы создать себе необходимую для себя искусственную
среду брал от природы всѐ, не отдавая ей ничего. Завоѐвывая природу,
человечество в большей мере подорвало природные условия собственной
жизни. За последние годы, человечество больше чем в 1000 раз увеличило
потребление энергоресурсов. Количество товаров, в развитых странах
каждые 15 лет увеличивается в 2 раза. Из всех взятых у природы ресурсов
человечество использует 3-4%, а остальное идѐт в отходы. Но природа не
только давала человеку всѐ необходимое, но и отрицательно действовала на
человека. Как и сейчас, так и много лет назад на Солнце были
электромагнитные бури, действовали отрицательно на человека, были и
пожары природного характера в лесных массивах, выделявшие дым и СО2;
была и эрозия почвы, вызванная ливнями, и суховеями. Однако это не
принесло столько вреда человечеству, сколько начало приносить себе само.
До середины XIX ст. природа могла компенсировать сама тот урон, который
наносило человечество, отравляя природную окружающую среду. С
увеличением объѐма роста промышленности началось загрязнение
гидросферы, атмосферы, почвы отходами производства: вредными газами и
металлами. Природная среда уже сама не может с этим справиться, и человек
поневоле начал дышать загрязненным воздухом и пить относительно
отравленную воду. Сама промышленность своими отходами начала
действовать отрицательно на человека. Таким образом, с середины XIX ст. на
человека помимо отрицательного воздействия природной окружающей среды
начала воздействовать и природная окружающая сфера, отравленная
человеком. Воздействие отравленной окружающей среды на человека
называется техническим воздействием.
Наличие в Узбекистане развитой промышленности, высокая еѐ концентрация
в отдельных районах, большие промышленные комплексы, большинство
которых потенциально угрожающие, большое количество объѐмов
используемых ядовитые вещества - всѐ это увеличивает вероятность
возникновения
чрезвычайных
технических
ситуаций,
вызванных
деятельностью человека, которые представляют собой угрозу для людей и
окружающей среды. Чрезвычайные технические ситуации возникают из-за:
• Изношенности оборудования;
• Нарушений правил эксплуатации и техники безопасности;
• Нарушение технических процессов производства;
• Низкой квалификации рабочих.
Начавшиеся нарушения равновесия в природе заставили человека осознать,
что всѐ живое и организмы в целом, населяющие нашу Землю существуют не
18
сами по себе, а зависят от окружающей среды и испытывают на себе еѐ
воздействия. Силы природы, действующие вокруг нас, это не просто
декорация, на фоне которой развивается сам жизненный процесс, а это точно
согласованный ансамбль факторов окружающей среды и приспособление к
ним всего живого.
В 1866 г. Эрнст Геккель ввел научный термин "Экология" - наука об образе
жизни животных и многосторонних их связей с органической и
неорганической средой, включая их поведение и распространение.
Позже американский учѐный-эколог Юджин дал наиболее короткое и ѐмкое
специальное определение экологии - это биология окружающей среды.
Организм, как элементарная частица, находится под постоянным
воздействием климатических и биологических факторов, которые вместе
называются экологическими.
Экологический фактор - это будь какой элемент окружающей среды,
который может оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм
на протяжении хотя бы одной фазы их развития.
Учитывая то, что человек является общественным элементом природы, в
начале 70-х годов начала создаваться социальная экология , которая изучает
взаимодействие общества с окружающей средой и еѐ охраной.
Задачи, решаемые экологией:
• Исследование особенностей организации жизни в окружающей среде при
воздействии на неѐ деятельности человека;
• Разработка научной основы эксплуатации биологических резервов;
• Прогнозирование изменения природы под воздействием человека;
• Сохранение окружающей среды. 1 Признание того, что человек неотъемлемая часть природы, породило новую
науку "Экология человека". Для биологов, эколог и других
естествоиспытателей подход к природе, который исходит лишь из
утилитарных интересов человека, разумеется, представляется слишком узким
и односторонним. Экология человека следует рассматривать, как первый и
очень существенный шаг на пути к утверждению нового более широкого
взгляда. Для большинства политических и хозяйственных деятелей такой
поворот- это настоящая революция в их мышлении и в практических
действиях.
Наши современные знания о природных процессах требуют от нас в будущем
и уже сейчас при проведении касающихся человека и общества
рассматривать всю многообразную совокупность окружающей нас среды, как
единое целое. Было бы нереалистично ожидать, что такой поворот в создании
произойдет не сегодня - завтра у всех.
Пройдет ещѐ немало времени, пока такое понимание природы станет общепризнанным.
Воздействие человека на окружающую среду. Экология человека.
Возникновение и развитие человека происходило в определенной природной
среде. Она формировала малые и большие человеческие расы, культурные
19
типы древних людей. Человек - биосоциальное существо. Он вышел из
природы, но и остался в ней. Он рождается, мужает, стареет и умирает по ее
законам, хотя и видоизмененным социальными условиями жизни. Из
природы, или видоизменяя ее, человек получает пищу, воду, воздух, все
остальное, необходимое для его жизни. На него действуют космические
излучения, солнечный свет, климат, погода. Умирая, человек своим телом
входит в природный биологический цикл. Люди преобразуют природу и
оказываются под воздействием не только чисто природной среды, но и той,
которая создана ими самими. Этот огромный комплекс взаимосвязей
человека и окружающей его среды исследует экология человека.
Природный ландшафт. Одна из сторон использования природных ресурсов
человеком - отдых на лоне природы. Космос, погода планеты являются очень
важными факторами, от которых зависит жизнь и здоровье людей. Но и
такие местные факторы, как ландшафт, картина природы, местность могут
также действовать на наше физическое и эмоциональное состояние. После
пребывания в квартире, оказавшись на лугу, в лесу, в парке, всегда
чувствуете облегчение. Тот, кто был взволнован, успокаивается, кто
чувствовал упадок сил, ощущает бодрость и свежесть. Оказалось, что такое
влияние на человека оказывает не только голубое небо, свежий воздух, но и
рельеф местности, разнообразие растительности, то есть ландшафт в целом.
Природное окружение несет определенную информацию о его состоянии —
через форму, цвет, звук. Информация, усваиваясь, оказывает существенное
влияние на организм и поведение человека. Так, эстетически
привлекательная форма природного окружения возбуждает определенное
отношение к нему, что сопровождается сильными положительными
эффектами: радостью, удовольствием, любовью, наслаждением. Эти
переживания включаются в жизненные процессы личности, создавая
ощущение бодрости, желания и потребность действовать.
1. Воздействие на атмосферу.
Атмосфера- это воздушная оболочка Земли. Масса атмосферы составляет
5.15 * 1015 тонн. Атмосфера является защитой от воздействия вредного
влияния лучистой энергии Солнца. Если бы не было атмосферы, то
колебания температуры на Земле были бы плюс, минус 200" С.
Так в мире в атмосферу выбрасывается 22 млрд. тонн СО2; 150 млн. тонн S02,
700 млн. тонн дыма и пыли. За последние 30 лет количество С02
выбрасываемого в атмосферу увеличилось на 25%.:
В результате деятельности металлургических заводов, сжигания отходов,
роботы тепловых электростанций температура атмосферы повышается, а
увеличение С02, доля которого за 120 лет увеличилось на 17% ,приводит к
так называемому "парниковому эффекту". При этом явлении тепло,
полученное Землей не распространяется в атмосферу, а благодаря С02
остается у поверхности Земли. В дальнейшем это может привести к
усиленному таянию льдов и к непредсказуемому поднятию уровня мирового
океана, к затоплению части побережья материков.
20
Большой вред атмосфере наносят предприятия, которые производят или
потребляют фреон и выпускают его в атмосферу; космические аппараты,
которые на своей траектории оставляют в атмосфере "дыры"'. В результате
деятельности и наличия фреона в атмосфере образуются "озоновые дыры", в
которых озона на 40-50% меньше допустимого. Так сейчас наблюдается
"озоновая дыра" над Антарктидой и по своей величине превосходит размер
материка. Возникла "озоновая дыра " и над Шпицбергом.
В больших городах, в которых в осенне-зимний период наблюдается влажная
холодная погода при загрязнении воздуха, выхлопными газами и сжиганием
топлива (более 10 млн. тонн в год), более 10 мг/м3 окиси азота и других газов
в воздухе наблюдается так называемый "смог", который очень вреден для
человека, и нередко приводит к летальным исходам.
Курящий человек табачным дымом получает в сотни раз больше
отравляющего воздуха, чем от металлургических заводов.
2. Шумовое загрязнение атмосферы.
В наш век - век заводов, мощной техники, век самолѐтов и ракет, происходит
очень большое загрязнение атмосферы всякими звуками, вызывая тем самым
шумовое загрязнение атмосферы. Это загрязнение влияет отрицательно на
человека.
Природный звуковой ландшафт на земле был всего 30-60 ДБА. Жизнь
человека в абсолютной тишине практически невозможна. Однако и в природе
существуют генераторы звука, которые превышают санитарные нормы
(например, гром - 150 ДБА).
Учѐные определили санитарные нормы для человека, его нормальной жизни:
• Санитарная норма ночи - 30 ДБА
• Санитарная норма для больниц и санаториев - 35 ДБА
• Для квартир и учебных заведений - 40 ДБА днѐм.
Однако в нашей повседневной жизни шум часто превышает допустимые
нормы, вызывая у человека дискомфорт.
Так при шуме 80 ДБА ослабляется слух, возникают нервно-психические
заболевания, гипертония, повышается агрессивность у человека.
Очень сильный шум (более ПО ДБА) приводит к так называемому
"шумовому опьянению", а после и разрушению слухового аппарата.
100 лет тому назад уровень шумов в городах не превышал 60 ДБА, а сейчас
70 ДБА и более.
3.Загрязнение гидросферы.
Одним из самых ценных богатств Земли является гидросфера (океаны, моря,
реки, озера, ледники Арктики и Антарктиды и пр.). На Земле имеется 1385
млн. км водных запасов и очень мало, всего лишь 25% пресной воды
пригодной для жизни человека. И не смотря на это люд" очень безумно
относятся к этому богатству и бесследно, беспорядочно его уничтожают,
загрязняя воду различными отходами. В наше время в реки сбрасывается 160
млн. м3 вредных веществ.
4.3агрязнение поверхности Земли.
21
Самым тяжѐлым отрицательным влиянием на организм человека является
радиоактивное
заражение
окружающей
среды.
По
результатам
экспериментов на животных и изучение последствий облучения людей после
взрыва атомных бомб у Хиросимы и Нагасаки, а позже в Чернобыле было
установлено, что острое действие радиации проявляется в виде лучевой
болезни и может привести к смерти.
Во время аварий, аналогичных чернобыльской, аварий атомных реакторов,
атомных взрывов, разгерметизации атомных хранилищ отходов,
радиационное загрязнение потоком воздуха распространяется на многие
тысячи километров по всей планете. Невозможно переоценить трагические
последствия чернобыльской катастрофы для Украины, которая стала угрозой
для генетического здоровья нации.
После аварии основным радионуклидом стал радиоактивный йод, который
наполняется в щитовидной железе, а потом циркулирует в организме,
поражая жизненно важные органы.
Сегодня необходимо на всех уровнях во всех государствах проводить
активную работу против хранения, производства и испытания ядерного
оружия, бороться за его полное уничтожение.
Человек в экстремальных условиях.
Экстремальными условиями считаются опасные условия среды, к которым
организм не имеет должных адаптации. Человек, как и любой другой живой
организм, приспособлен к жизни в определенных условиях температуры,
освещенности, влажности, гравитации, излучений, высоты над уровнем моря
и т.д. Эти свойства выработались у него в процессе эволюционного развития.
Попадая в экстремальные условия, человек может адаптироваться к ним до
определенных пределов. Например, большинство людей на Земле живет на
высоте до 3000 м над уровнем моря. Около 15 млн. человек - на высоте до
4800. Но на высоте выше 5500 м человек не может жить постоянно. У него
резко ухудшается здоровье, происходит стремительное развитие болезней,
что может привести к неминуемой гибели, если не вернуться к привычным
условиям жизни. Это связано с очень низким парциальным давлением
вдыхаемых и выдыхаемых газов, большим перепадом дневных и ночных
температур, повышенной солнечной радиацией, а также высокой плотностью
высокоэнергетических тяжелых частиц. Основную проблему для
человеческого организма в таких условиях представляет перенос
атмосферного кислорода к клеткам. Примером могут служить альпинисты —
покорители высокогорных вершин. 8-тысячники Гималаев они могут
покорять только в кислородных масках и находиться на такой высоте можно
не более часов. Еще одним видом экстремальных условий является
влажность. Высокая влажность характерна для тропических лесов. Лесные
заросли почти не пропускают света, преграждая путь ультрафиолетовым
лучам. Здесь жарко и влажно, как в теплице. Средняя температура +28С
(колебания в пределах 3-9С), средняя относительная влажность 95% ночью и
60-70% днем. Ветры в лесах очень слабые. Воздух насыщен углекислым
22
газом и полон запахов, испарений, микроскопических волосков, чешуек и
волокон. Уровень испарений здесь в 3 раза выше средних показателей
планеты в целом. Примером адаптации к таким экстремальным условиям
могут служить размеры людей, живущих в тропических лесах. Они ниже
ростом и весят меньше тех, которые живут в открытых местах. Их средний
вес 39.8 кг при росте 144 см. Для жителей саванны эти показатели равны 62.5
кг и 169 см. По сравнению с представителями других групп населения
потребление кислорода при физической нагрузке, объем легких и частота
пульса у них выше среднего.
Температура окружающей среды представляет собой важнейший и зачастую
ограничивающий жизненные возможности экологический фактор и вид
экстремальных условий, который практически каждый человек в течение
жизни может испытать на себе. Мы живем и комфортно себя чувствуем в
довольно узком интервале температур. В природе же температура не
постоянна и может колебаться в довольно широких пределах (+60.... - 60С).
Резкие колебания температуры - сильные морозы или зной - неблагоприятно
действуют на здоровье людей. Однако существует много приспособлений
для борьбы с охлаждением или перегревом.
Возьмем, к примеру, экстремальные условия Севера. Акклиматизация
эскимосов (а они и сейчас живут в условиях ледникового периода)
основывается на вазомоторно-нервных регуляциях. Звери на севере
приспосабливают свой организм к пониженной отдаче энергии. У некоторых
это вызывает даже необходимость зимней спячки. Люди в тех же
обстоятельствах реагируют повышенной отдачей энергии. Это требует
развития способности добывать себе достаточное количество пищи, а также
влияет на выбор еды. Она должна быть максимально полезной человеку.
Эскимосская пища для нас была бы несъедобной, поскольку она должна
содержать большое количество чистого жира. Обычный ужин, например,
происходит следующим образом: эскимос отрезает длинную полоску сырого
под кожного сала, заталкивает к себе в рот столько, сколько войдет, возле
самых губ отхватывает порцию ножом, а остальное вежливо передает
сидящему рядом. И в других случаях в Арктике, кроме мяса, не подается
ничего, а единственной зеленью у эскимосов является заквашенное
содержимое оленьих желудков, представляющее собой переваренные
лишайники.
Как показывает опыт полярных экспедиций прошлых и нынешних лет,
далеко не все из них смогли выдержать суровые условия полярного Севера
(или Антарктиды) и приспособиться к ним.
Многие погибли из-за неправильно подобранного питания и снаряжения.
Морозы, разразившиеся в одну из зим в Западной Европе, привели к
катастрофическим последствиям и сопровождались человеческими
жертвами. В те же дни в Верхоянске (полюс холода) при температуре -57С
школьники 8-9 лет ходили на занятия в школу, а табуны чистопородных
домашних лошадей, сопровождаемые пастухами, паслись как обычно.
23
Невесомость — это относительно новый вид экстремальных условий,
возникший в результате освоения человеком космических пространств.
Перед первым полетом человека в космос некоторые ученые утверждали, что
он не сможет работать в состоянии невесомости и, более того, полагали, что
психика нормального человека не выдержит встречи с невесомостью. Полет
первого космонавта опроверг эти прогнозы. Проявление невесомости
начинает проявляться с нарушения деятельности вестибулярного аппарата,
внутреннего уха, зрения, кожной и мышечной чувствительности. Человек
испытывает ощущение, будто он совершает полет головой вниз. Как
выраженность, так и продолжительность этих симптом индивидуальна. По
мере увеличения срока пребывания в невесомости они ослабевают но, как
правило, вновь возникают в первые часы и дни после возвращения на Землю
в условиях земной силы тяжести. В невесомости нет гидростатического
давления крови, а поэтому начинается действие реакций, вызванных
невесомостью самой крови. Происходит перераспределение крови : из
нижней части она устремляется в верхнюю. Это приводит к сдвигам в обмене
веществ сердечной мышцы и постепенному ее ослаблению. Кроме того,
появляются симптомы, связанные с отсутствием нагрузки на костномышечную систему. Развивается атрофия мышц, ответственных за
организацию позы в условиях действия силы земного тяготения. В связи с
потерей солей кальция и фосфора изменяется прочность скелета, особенно в
продолжительных полетах. И тем не менее в условиях невесомости человек
может приспособиться к отсутствию гравитации и гидростатическому
давлению крови.
Воздействие окружающей среды на человека.
Человек - это наиболее одарѐнный и могущественный представитель всего
живого на Земле. Он приступил в XIX веке к широкому преобразования
облика нашей планеты. Он решил не ждать милостей от природы, а просто
взять у неѐ всѐ, что ему необходимо, не давая ей взамен ничего.
Применяя всѐ более новую технику и технологию люди старались создать
себе среду обитания по возможности не зависящих от законов природы. Но
человек -неотъемлемая часть природы и поэтому не может оторваться от неѐ,
не может полностью уйти в созданный им механический мир. Уничтожая
природу он шѐл "назад", тем самым уничтожая всѐ своѐ существование.
Современный период развития общества характеризуется большим
нарастанием конфликта между человеком и окружающей средой. Природа
начала мстить человеку за его необдуманные потребительские отношения к
ней. Загрязнили природу ядовитыми веществами, пользуясь своими
техническими достижениями, человек заражает и себя, этим.
Гак в Лондоне в 1952 году во время смога погибло 4 тысячи человек. 100
человек погибло в Японии, отравившись парами ртути.
Каждый человек еще до рождения воспринимает определѐнную долю
вредных веществ, таких как: аэрозоли, газы, углеводороды, соли кислот, СО3
24
1.
2.
3.
4.
и др. Рождаясь, человек таким образом предрасположен к различным
разновидностям рака.
Па сегодняшний день человек и результаты его деятельности перевернули
вес остальные биотические и абиотические действия. Вместе с тем перед
человечеством встаѐт задание выработать пути преодоления диспропорций
между размахом и последствиями хозяйственной деятельности в социальной
сфере, и возможностями управления социосферами, и их прогрессом.
Проявлением этих диспропорций есть многочисленные социальноэкологические, экономические, демографические, политические и другие
кризисы,
а
их
дальнейшее
продолжение
может
завершиться
разрушительными катастрофами, которые губительны как для человечества,
так и для биосферы, и всего живого в целом.
Перед человечеством встаѐт грандиозное задание преодолеть упомянутые
диспропорции и обеспечить нормальные условия существования, и
прогрессивное развитие в ближайшем, и далѐком будущем.
Литература:
А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: Юнити, 2001
Лекция № 3.
Понятие о среде. Общие закономерности влияния экологических
факторов на живые организмы
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Материальное обеспечения:
Лекция
Аудитория
80 мин.
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Среда обитания
2. Экологические факторы
3. Вода в жизни организмов
4. Тепло в жизни организмов
5. Характеристика и состав биосферы
6. Биосфера и человек
Среда обитания. Часть природы (совокупность конкретных абиотических и
биотических условий), непосредственно окружающая живые организмы и
оказывающая прямое или косвенное влияние на их состояние, рост,
развитие, размножение, выживаемость и т. п., — это и есть среда
обитания. На нашей планете организмы освоили четыре основные среды
25
обитания: водную, наземную (воздушную), почвенную и тело другого
организма, используемое паразитами и полу паразитами.
От понятия «среда обитания» следует отличать понятие «условия
существования» — совокупность жизненно необходимых факторов среды,
без которых живые организмы не могут существовать (свет, тепло, влага,
воздух, почва). В отличие от них другие факторы среды хотя и оказывают
существенное влияние на организмы, но не являются для них жизненно
необходимыми (например, ветер, естественное и искусственное
ионизирующее излучение, атмосферное электричество и др.).
Экологические факторы. Элементы окружающей среды, которые вызывают у
живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации),
называются экологическими факторами.
По происхождению и характеру действия экологические факторы
подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой,
природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) и
антропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на
живую природу).
Абиотические факторы делят на физические, или климатические (свет,
температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер),
эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их
химические и физические свойства), топографические, или орографические
(особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый
состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).
Биотические факторы — разнообразные формы влияния одних организмов
на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить
пищей для других (например, растения —для животных, жертва — для
хищника), быть средой обитания (например, хозяин —для паразита),
способствовать размножению и расселению (например, птицы и насекомыеопылители — для цветковых растений), оказывать механические,
химические и другие воздействия.
Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности
человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых
организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение
антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в
настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне
существующих видов организмов практически находится в руках
человеческого общества.
Большинство экологических факторов —температура, влажность, ветер,
наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются
значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень
изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды
обитания.
26
Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут
выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения
физиологических
функций;
как
ограничители,
обусловливающие
невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях;
как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические
изменения организмов.
Свет и его роль в жизни растений и животных
Характеристика света как экологического фактора. Живая природа не может
существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая
поверхности Земли, является практически единственным источником
энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических
веществ фототрофны-ми организмами биосферы, что в итоге обеспечивает
формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех
живых существ.
Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального
состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной
периодичности.
В экологическим отношении наибольшую значимость представляет видимая
область спектра (390—710 нм), или фотосинтети-чески активная радиация
(ФАР), которая поглощается пигментами хлоропластов и тем самым имеет
решающее значение в жизни растений. Видимый свет нужен зеленым
растениям для образования хлорофилла, формирования структуры
хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на
газообмен и тран-спирацию, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых
кислот, повышает активность ряда светочувствительных ферментов. Свет
влияет также на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на
развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает
формообразующее воздействие.
Экологические группы растений по отношению к свету. По отношению к
количеству света, необходимого.для нормального развития, растения
подразделяют на три экологические группы.
Светолюбивые, или гелиофиты, с оптимумом развития при полном
освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это растения
открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы,
прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство
культурных растений открытого грунта, сорняки и др.
Тенелюбивые, или теневые, с оптимальным развитием в пределах 1/10—1/3
от полного освещения, т. е. для них приемлемы области слабой
освещенности. К тенелюбам относятся растения нижних затененных ярусов
27
сложных растительных сообществ — темнохвойных и широколиственных
лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами
являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и
России типичными теневыми растениями являются копытень европейский,
ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица
обыкновенная, майник двулистный и др.
Теневыносливые растения имеют широкую экологическую амплитуду
выносливости по отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при
полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним
относится большинство видов зоны смешанных лесов — ель, пихта, граб,
бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.
Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в
изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом.
Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного я вления
позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие
жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под
фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические
процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и
размножением растений и животных.
По типу фотопериодической реакции (ФПР) различают следующие основные
группы растений :
1. растения короткого дня, которым для перехода к цветению требуется 12
ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак,
рис);
2. растения длинного дня; для цветения и дальнейшего развития им нужна
продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки
(пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь);
3. фотопериодически нейтральные; для них длина фотопериода безразлична
и цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград,
томаты, одуванчики, гречиха, флоксы и др.).
Растения длинного дня произрастают преимущественно в северных широтах,
растения короткого дня — в южных.
Вода в жизни организмов
Экологическая роль воды. Вода является необходимым условием
существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах
жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в
клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим
исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических
реакций (см. гл. 1). Особая роль воды для наземных организмов (особенно
28
растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее из-за
потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в
направлении приспособления к активному добыванию и экономному
использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных,
грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их
обитания.
Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеснечение наземных
организмов зависят прежде всего от количества атмосферных осадков, их
распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод,
запасов почвенной влаги и т. п. Влажность оказывает влияние на
распространение растений и животных как в пределах ограниченной
территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их
зональность (смена лесов степями, степей — полупустынями и пустынями).
При изучении экологической роли воды учитывается не только количество
выпадающих осадков, но и соотношение их величины и испаряемости.
Области, в которых испарение превышает годовую величину суммы осадков,
называются аридными (сухими, засушливыми). В аридных областях растения
испытывают недостаток влаги в течение большей части вегетационного
периода. В гумидпых (влажных) областях растения обеспечены водой в
достаточной мере.
Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации к
водному режиму. Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный
образ жизни, в большей степени, чем животные, зависят от обеспеченности
субстрата и воздуха влагой. По приуроченности к местообитаниям с разными
условиями увлажнения и по выработке соответствующих приспособлений
среди наземных растений различают три основные экологические группы:
гигрофиты, мезофиты и ксерофиты. Условия водоснабжения существенно
влияют на их внешний облик и внутреннюю структуру.
Тепло в жизни организмов
Температурные пределы жизни. Необходимость тепла для существования
организмов обусловлена прежде всего тем, что все процессы
жизнедеятельности возможны лишь на определенном тепловом фоне,
определяемом количеством тепла и продолжительностью его действия. От
тем пературы окружающей среды зависит температура организмов и, как
следствие, скорость и характер протекания всех химических реакций,
составляющих обмен веществ.
Границами существования жизни являются температурные условия, при
которых, не происходит денатурации, белков, необратимого изменения
коллоидных свойств цитоплазмы, нарушения активности ферментов,
дыхания. Для большинства организмов этот диапазон температур
29
составляет от 0 до +50°С. Однако ряд организмов обладает
специализированными ферментными системами и приспособлен к активному
существованию при температурах, выходящих за указанные пределы.
Виды, оптимальные условия жизнедеятельности которых приурочены к
области высоких значений температур, относят к экологической группе
термофилов. Термофильность характерна для многих бактерий,
вызывающих самонагревание влажного зерна, сена, цианобактерии
осцилатории, населяющей термальные источники Камчатки с температурой
воды 85—93°С. Успешно переносят высокие температуры (65—80°С)
несколько видов зеленых водорослей, накипные лишайники, семена
пустынных растений, находящиеся в верхнем раскаленном слое почвы.
Температурный предел представителей животного мира обычно не
превышает +55—58°С (раковинные амебы, нематоды, клещи, некоторые
ракообразные, личинки многих двукрылых).
Температурная адаптация растений. Дня большинства наземных растений
оптимальной является температура +25—30°С, а для таких требовательных к
теплу растений, как кукуруза, фасоль, соя и другие виды тропического и
субтропического происхождения, —1-30—35°С. Следует иметь в виду, что
для каждой фазы и стадии развития растений существует как оптимальный,
так и верхний и нижний пределы температурного режима.
При воздействии на растение высоких температур происходит сильное
обезвоживание и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, необратимые
расстройства дыхания, наконец, тепловая денатурация белков, коагуляция
цитоплазмы и гибель.
Противостоять опасному влиянию экстремально высоких температур
растения способны благодаря усиленной транспирации, накапливанию в
цитоплазме защитных веществ (слизи, органических кислот и др.), сдвигам
температурного оптимума активности важнейших ферментов, переходу в
состояние глубокого покоя, а также занятию ими временных местообитаний,
защищенных от сильного перегрева. Это означает, что у некоторых растений
вся вегетация сдвигается на сезон с более благоприятными тепловыми
условиями. Так, в пустынях и степях есть немало видов растений,
начинающих вегетацию очень рано весной и успевающих ее закончить до
наступления летней жары. Они переживают эти условия в состоянии летнего
покоя — уже созрели семена или появились подземные органы —луковицы,
клубни, корневища (тюльпаны, крокусы, мятлик луковичный и др.)
Морфологические адаптации, предотвращающие перегрев, практически те
же самые, что служат растению для ослабления потока солнечной радиации.
Это блестящая поверхность и густое опушение, придающие листьям светлую
окраску и повышающие отражение солнечного излучения, вертикальное
положение листьев, свертывание листовых пластинок (у злаков), уменьшение
листовой поверхности и т. д. Эти же особенности строения растений
30
одновременно обеспечивают им возможность уменьшения потерь воды.
Таким образом, комплексное действие экологических факторов на организм
находит отражение в комплексном характере адаптации.
Опасность низких температур для растений сводится к тому, что в
межклетниках и клетках замерзает вода и, как следствие, происходит
обезвоживание и механическое повреждение клеток, а затем коагуляция
белков и разрушение цитоплазмы. Холод тормозит процессы роста растений,
фотосинтеза,
образования
хлорофилла,
снижает
энергетическую
эффективность дыхания, резко замедляет скорость развития.
Для перенесения неблагоприятных условий холодного периода года растения
готовятся заранее: у них опадают листья, а у травянистых форм — надземные
органы, происходит опушение почечных чешуи, зимнее засмоление почек (у
хвойных), образование толстой кутикулы, утолщенного пробкового слоя и т.
д.
Среди морфологических адаптации растений к жизни в холодных широтах
важное значение имеют небольшие размеры (карликовость) и особые формы
роста. Высота карликовых растений (карликовая береза, карликовые ивы и
др.) обычно соответствует глубине снежного покрова, под которым зимуют
растения, так как все части, выступающие над снегом, гибнут от замерзания.
Подобная защита от холода характерна и для стелющихся форм — стлаников
(кедрового стланика, можжевельника, рябины и др.) и подушковидных форм,
образуемых в результате усиленного ветвления и крайне замедленного роста
побегов.
Примером физиологической адаптации растений, препятствующей
замерзанию воды в межклетниках и клетках, их обезвоживанию и
механическому
повреждению,
служит
повышение
концентрации
растворимых углеводов в клеточном соке, что способствует понижению
точки замерзания.
Температурная адаптация животных. По сравнению с растениями животные
обладают более разнообразными возможностями адаптации к воздействию
различных температур. Обычно выделяют три основных пути температурных
адаптации: 1) химическая терморегуляция (усиленное образование тепла в
ответ на понижение температуры среды); 2) физическая терморегуляция
(изменение уровня теплоотдачи, способность удерживать тепло или,
наоборот, рассеивать его избыток); 3) поведенческая терморегуляция
(избегание неблагоприятных температур путем перемещений в пространстве
или изменение поведения более сложным образом).
Характеристика и состав биосферы
В буквальном переводе термин "биосфера" обозначает сферу жизни и в
таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом
и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 -1914). Однако задолго до этого
31
под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина
природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось
многими другими естествоиспытателями.
Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только
совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда
и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими
процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой
природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого
термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной
спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал
обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность
организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на
поверхности Земли".
Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых
организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он
подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и
образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых
организмов.
Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с
развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других
преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин.
Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания
биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки,
которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды.
Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в
первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии
живых организмов.
Очень важным для понимания биосферы было установление немецким
физиологом Пфефером (1845 - 1920) трех способов питания живых
организмов:
*
автотрофное - построение организма за счет использования веществ
неорганической природы;
*
гетеротрофное - строение организма за счет использования
низкомолекулярных органических соединений;
*
миксотрофное - смешанный тип построения организма (автотрофногетеротрофный).
Биосфера (в современном понимании) - своеобразная оболочка Земли,
содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества
планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю
часть литосферы.
32
*
Атмосфера — наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с
космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен
вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
* тропосфера - нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 917 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь
водяной пар;
* стратосфера;
*
ионосфера - там "живое вещество"' отсутствует. Преобладающие
элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), 02 (21%), С02
(0,03%).
* Гидросфера - водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности
вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже
наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых
веществ.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+,
Mg2+, Са2+. Cl—, S. С. Концентрация того или иного элемента в воде еще
ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных
организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит
N, Р, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью
океанической воды является то, что основные ионы характеризуются
постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.
* Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и
магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать
верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической
границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором
осуществляется
взаимодействие
живой
материи с
минеральной
(неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после
разложения переходят в гумус*(плодородную часть почвы). Составными
частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы,
вода, газы.
Преобладающие элементы химического состава литосферы; О. Si, Al, Fe, Са,
Mg, Na, К.
Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого
приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород
прочно связан с другими элементами в главных породообразующих
минералах.
Биосфера и человек. Ноосфера.
Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что
наблюдается переход биосферы в новое состояние — в ноосферу под
действием новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако
в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования
сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних
33
случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в
других в настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование
ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением
промышленного производства. Надо заметить, что когда в качестве
минералога Вернадский писал о геологической деятельности человека, он
еще не употреблял
понятий
"ноосфера"
и
даже "биосфера", О
формировании на Земле ноосферы он наиболее подробно писал в
незавершенной работе "Научная мысль как планетное явление", но
преимущественно с точки зрения истории науки.
Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды
Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный
вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для
становления и существования ноосферы.
Перечислим эти условия:
1. заселение человеком всей планеты;
2. резкое преобразование средств связи и обмена между странами;
3. усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;
4.
начало преобладания геологической роли человека над другими
геологическими процессами, протекающими в биосфере;
5. расширение границ биосферы и выход в космос;
6. открытие новых источников энергии;
7. равенство людей всех рас и религий;
8. увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и
внутренней политики;
9. свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных,
философских и политических построений и создание в государственном
строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;
10. продуманная система народного образования и подъем благосостояния
трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и
голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;
11.разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее
способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные,
потребности численно возрастающего населения;
12.исключение войн из жизни общества.
Роль человеческого фактора в развитии биосферы.
Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и
человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства,
значение организованности биосферы в развитии человечества. Это
позволяет понять место и роль исторического развития человечества в
эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.
Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере,
является то, что человек не является самодостаточным живым существом,
живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы и
34
является частью ее. Это единство обусловлено прежде всего функциональной
неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался показать
Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть природное
явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на
среде- жизни но и на образе мысли.
Но не только природа оказывает влияние на человека. Существует и обратная
связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое влияние
человека на окружающую среду, она гораздо глубже. Это доказывает тот
факт, что в последнее время заметно активизировались планетарные
теологические силы, "...мы все больше и ярче видим в действии окружающие
нас геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в
научное сознание убеждения о геологическом значении Homo sapiens, с
выявлением нового состояния биосферы — ноосферы — и является одной из
форм ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего с уточнением
естественной научной работы и мысли в пределах биосферы, где живое
вещество играет основную роль" Так, в последнее время резко меняется
отражение живых существ на окружающей природе. Благодаря этому
процесс эволюции переносится в область минералов. Резко меняются почвы,
воды и воздух. То есть эволюция видов сама превратилась в геологический
процесс, так как в процессе эволюции появилась новая геологическая сила.
Вернадский писал: "Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы'.
Использованная литература:
Аллен Р.Д."Наука о жизни", М. - 1996г.
Вернадский В.И."Философские мысли натуралиста", М.- 1998г.
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
Вернадский В.И."Научная мысль как планетное явление", М. -1995г.
Вернадский В.И."'Начало и вечность жизни", М.- 1995г.
Кондратьев М.Н.лекции, М. - 1998г.
Лекция № 4
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Материальное обеспечения:
Лекция
Аудитория
80 мин.
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Источники, загрязняющие атмосферный воздух,
2. Антропогенное загрязнение,
3. Химическая промышленность как источник загрязнения атмосферного
воздуха,
4. Автотранспорт и воздух атмосферы,
5. Информация о накоплении препарата в природных компонентах,
35
6. Среднегодовое количество пыли в воздухе,
7. Ядовитые газы в составе тумана,
8. Действие пыльных частиц на организм человека,
9. Отрицательное действие алюминиевого завода,
10.Хронические заболевания, возникающие при действии ядовитых веществ,
11. Ядовитые вещества в атмосферном воздухе,
12. Распространение веществ, которые загрязняют воздух,
13. Действие метеорологических факторов на загрязнение атмосферного
воздуха,
14. Влияние распространение ядовитых веществ на проектирование городов,
15. Меры предохранения загрязнения атмосферного воздуха,
Загрязненный сухой атмосферный воздух состоит из следующих
компонентов: азот-78.084%, оксиген-20.947%, аргон-0.934%, карбонат
ангидрид-0.0314%, неон-0.0018%, гидроген-0.0005%, метан-0.0002%,
сульфит ангидрид от 0 до 0.0001%.
Каждый газ в атмосфере имеет своеобразные химические и физические
свойства, они имеют свое определенное место в природе.
Атмосферный воздух пропускает через себя тепловые лучи солнца. В
атмосфере образуется облака, а из них в свою очередь дождь и снег,
образуется ветер, атмосфера земле дает влагу, пропускает звук, считается
источником оксигена. Она пространство принимающая газы, которые
образуется в процессе обмена веществ, она влияет на терморегуляцию и
другие физиологические процессы, протекающие в организме человека и
животных. Поэтому химические, физические и биологические изменения в
атмосфере могут влиять на живые организмы, в том числе на здоровье
человека.
В настоящее время есть два основных фактора, которые загрязняют
воздух: природный и антропогенный.
Антропогенные загрязнения возникают при попадании в воздух
различных
отходов промышленных предприятий, железных дорог,
автомобилей, водных транспортов, а также при использовании различных
видов топлива.
В.В.Вернадский: « Человек отличается от других живых организмов,
своим воздействием на окружающую среду.
- Это большое отличие, со временем это отличие все более
увеличивается»
В настоящее время с научно-техническим развитием усиливается и
загрязнение воздуха.
К стационарным загрязнителям воздуха входят
промышленные предприятия, коммунальные и энерго вырабатывающие
объекты, а к движущим загрязнителям автомобили, железные дороги и
воздушные транспорты.
Причиной загрязнения воздуха являются - переработка сырья, расплав
металлов, химический кокс и другие, потому что они выделяют ядовитый газ
36
и пыль. Основные ядовитые вещества, которые выделяют предприятия –
пыль, сульфат ангидрид, оксиды азота.
В котлах вырабатывающих электрическую энергию используют кокс,
газ, мазут и уголь. Попадающие в атмосферу газ и пыль зависит от
химического состав топлива, от количества в нем серы и др.
Графит широко применяется для получения тепловой энергии,
например Ангренский ТРЭС, ГРЭСы в Охангаране и в Ширине работают за
счет использования уголя и мазута.
В котел где горит уголь если дать достаточно воздуха, температуру
поддержать постоянно при 600-700°С, то топливо сгорит до конца. И при
этом образуется продукты горения СО2 и пары воды. Если при горении не
достаточно воздуха и температура не постоянная, то образуется угарный газ,
непредельные углеводороды, до конца не сгоревший уголь, и др.
Колчедан, органические вещества, соединения сульфата и др. входящие
в состав угля являются основными загрязнителями воздуха.
При горении графита остается 10% серы. 90% сгоревший серы
выделяется в воздух в виде газов SO2, SO3. При горении графита образуется
много количества (6-35%) пепла. По расчетам при горении 1 тонны угля
образуется 200кг пепла, из него 80% или 160кг улетучивается в воздух.
Химическая промышленность производит - кислот, щелочей, соли,
органические вешества, минеральные ресурсы, ядовитые химикаты,
полимеры, синтетические волокна, приборы, хозяйственную инвентарь и др.
При производстве 1 тонны аммиака образуется 100кг аммиака, 45кг
метана и 100кг угарного газа.
При производстве серной кислоты в воздух поднимается сульфит
ангидрид и пари серной кислоты.
При производстве фосфорного и сложного гумуса выделяются
суперфосфат, фторные соединения, аммиак, сера, оксиды азота и угарный
газ. Распространение отходов в воздухе может быть в 5км радиусе и даже
больше.
При производстве шелка, вискоз в воздух выделяются водородные
соединения сери и углерода, в том числе при сушке исскуственного шелка
выделяются разного вида углероды.
Поэтому химические промышленные предприятия с гигиенической
точки зрения разрушают экосистемы, и выделяют вредные вещества для
жизнедеятельности живых существ.
При переработке нефти заводы выделяют в атмосферу за год 219 тонны
угарного газа, или в сутки выделяют 600тонн различных химических
загрязнителей. Угарный газ найден у человека живущий в дали от завода на
2.5км и в составе воздуха 20км дальности. При переработке нефти, заводы
выделяют в атмосферу различные углеводороды, сера водород, сульфит
ангидрид, ангидриды азота и карбоната, альдегиды, аммиак и др.
37
При получении пластика в атмосферу выделяются фенолы, амины,
пластификаторы, дикарбонаты, тиурамы, сульфамиды, тиазол, гуанидин,
эфиры и органические кислоты.
Автомобиль и воздух атмосферы за год.
Сведения показывают, что в США и в Японии основными
загрязнителями атмосферы являются автомобили. За рубежом такие
загрязнители как: углеводороды, угарный газ, и оксиды азота составляют
60% всех загрязнителей атмосферы, а у нас 14%. В странах СНГ в 1988 году
автомобили выделили в атмосферу 35.8 млн. тонн вредных веществ. В
Москве, Санкт-Петербурге, Ташкенте, Ереване и в других городах состав
вредных газов в воздухе превышает нормы в 3-10 раз.
Сульфат ангидрид во влаге воздуха растворяется и при катализе
превращается в сенную кислоту.
Такие химические вещества поднимаются на высоту 750-1500м, и на
расстояние 3000-4000м. Поэтому в жилых местах вокруг заводов происходит
кислотные дожди, и они наносят большой вред на живые организмы.
В 1950 году в атмосферу выделился 70млн тонн вредных веществ, в
1975 году 120млн тонн, в 1980 году 181млн тонн, а в 2000 году ожидается
280млн тонн. С каждым днем видна «вина» автотранспорта в загрязнении
атмосферы. Надо сказать, что вместе с угарным газом и NO2 выделяющихся
из автомобилях есть еще очень опасный свинец.
Основные загрязнители атмосферы автотранспорта угарный газ,
углеводороды, оксиды азота, альдегиды, кетоны, и др. с гигиенической точки
зрения являются ядовитыми и превышают нормы.
Фотохимические реакции состоят из следующих: при действии
ультрафиолетовых лучей солнца углеводороды и фотооксиданты
взаимодействует между собой, и возникают новые ядовитые продукты. При
таких реакциях образуется очень ядовитое вещество- смог.
Примером этих продуктов может стать озон, диоксид азота,
пероксиацилнитраты, альдегиды, свободные радикалы и др. смог приводит к
воспалению слизистой оболочки глаз и горла, высушивает растения,
ухудшает зрение, и др.
По данным В.Панова 75% фотооксидантов состоят из озона, а
остальное из пероксиацилнитрата.
В США за год к бензину добавляется 262тысяч тонн свинца, и за год в
атмосферу выделяются 181тысяч тонн свинца.
Свинец и канцерогенное вещество взаимосвязаны, превышение
количества одного из них влияет на второе. Их цепной круговорот в природе
можно
показать:
воздух→почва→растительный мир→ человек →животные.
Загрязнение атмосферы быстрым образом протекает с ХIХ века. Этот
процесс не представимо ускоряется с ХХ века.
Промышленные и хозяйственные отходы не исчезают в течении
многих лет и они переходят из одного состояния в другое. Например, свинец
38
и ДДТ препараты не исчезают сразу и накапливаются в природе. Например
есть сведения что 2500тонн ДДТ препарата накопился в Антарктиде. В
печени тюлленах, белых медведьях, даже
пингвинах найдено ДДТ
препараты.
Научно исследовательский институт имени Ф.Ф.Эрисмана установил,
что количество пыли в полях составляет на 1 м3 0.01мг, в жилых домах
0.13мг, в промышленных предприятиях 0.15мг.
Многое содержание в воздухе пыли или тумана, его загрязнение и
пропускание через себя солнечной радиации изменяет климат города,
понижает движение воздуха, может изменить его относительную влагу.
Туман в городах Гамбург (Германия) и Глазго (Англия) не дает пыльным
частицам распределиться в воздухе и само очистке воздуха.
Пыльные частицы в атмосфере воздуха отрицательно влияет на
здоровье человека. Последствия пыли связано с биологической и с
физической природой вещества. Например, в составе пыли, может бытьплатина, марганец, кадмий, аэрозоли фтора которые постоянно попадая в
организм вызывают хронические заболевания. Например, они вызывают
такие заболевания как - анемия, флюороз, помеартрит, полиневрит. Особенно
выделяются пыли с радиоактивными свойствами.
Крупные частицы пыли попадая в слизистую оболочку глаз и носа
могут поранить их, воспаление наблюдается в носу, горле, глотке и в
бронхиальных трубах.
Такие случаи вызывают хронический заболевания как: ринит,
ларингит, фарингит, трахит, бронхит или трахеобронхит, ларинготарахит.
При попадании в дыхательные пути кварцовых частиц вызывает заболевание
пневмокониоза, а при попадании SiO2 силикоз.
Изменение состава газа в воздухе с точки зрения гигиены считается очень
опасным. Если вредные вещества в воздухе попадут через органы дыхания в
организм то обязательно вызывает заболевание.
Есть такие ядовитые газы которые не имеют запаха. Например человек не
чувствует запах угарного газа. Многие промышленные предприятия
выделяют в атмосферу города смесь различных газов. В составе воздуха
таких городов как Алмалык, Чирчик, Навои имеются более 10 различных
вредных газов. Научные исследования в Узбекистане показали, что ядовитые
газы усиленно действует на людей старшего и молодого поколения.
Сведения показывают, что загрязнения атмосферы городов связано
увеличением
заболеваний
дыхательных
путей.
По
данным
гидрометеорологического центра Узбекистана атмосфера городов как
Фергана, Алмалык, Навои и Коканд являются самыми загрязненными в
Республике. В Узбекистане отходы сбрасывающиеся в атмосферу из
стационарных источников достиг 1.3млн. тонны. Из них сульфат ангидрид
составляет 535.8 тысяч, углерод 317.4 тысяч тонн. Из за этих вредных
веществ заболеваемость населения городов Узбекистана повысилась на 1.5
раза, а бронхиальная астма в 2.5 раза. Известно что в городе Чирчик такое
39
заболевание как анемия повысилась на 4.7 раза, заболевание желез
эндокринной системы на 1.9 раза, повышение артериального давления на 4.5
раза, сердечные заболевания на 2.2 раза.
Ежегодно наибольшее содержание в атмосфере фтористого водорода
наблюдается в летний период года. Анализ динамики содержания фтористого
водорода в атмосферном воздухе за 2006-2008 годы показывает, что в
Сариасийском районе среднегодовая концентрация превысила ПДК в 1,62,0 раза. Наибольшего уровня концентрации фтористого водорода достигают
здесь в летние месяцы - до 2,5 ПДК
В районах Сурхандарьинской области республики заболеваемость как
детского, так и взрослого населения по болезням эндокринной системы,
частоте патологических нарушений у новорожденных детей, нарушения
репродуктивной функции женщин, флюорозу в 1,5-3 раза выше, чем в
среднем по области.
По Денаускому району в 2009 году прирост сердечно-сосудистых
заболеваний на 10 000 населения составлял 3,4% по сравнению с 2005 годом.
Заболевания органов дыхания также имели тенденцию к увеличению, на 10
000 населения прирост составил 36,2% по сравнению с 2005 годом, при
этом первичная обращаемость в 2009 году была на 123% больше по
сравнению с 2005 годом. Прирост показателя заболеваемости органов мочеполовой системы на 10 000 населения в данном районе в 2009 году составил
26,4% по сравнению с 2005 годом, при этом впервые выявленные случаи за
анализируемый период увеличились на 8%.
За последние сто лет засорение окружающей среды усилилось разными
выбросами. За это время в атмосферу Земли попало, по подсчетам ученых,
более миллиона тонн кремния, полтора миллиона мышьяка, около миллиона
тонн кобальта. Еще более было выброшено пыли, сажи, копоти, оксидов
азота, углерода и серы. Только в США за год выбрасывается в воздух более
200.000.000т. различных загрязнений. Причем большинство выбрасываемых
и вредных веществ – ценное промышленное сырье. Только из оксида серы
(IV), выделившегося вместе с дымами тепловых электростанций, можно
было бы получать более половины производимой сейчас серной кислоты.
Огорчительнее же всего то, что запасы выбрасываемых элементов не
бесконечны и просеивание их по всей поверхности планеты – экономический
ущерб не только для ныне живущих, но и будущих поколений; ведь
рассеянные элементы навсегда потеряны для промышленности, так как
выбыли из естественного кругооборота элементов. Надо иметь в виду то, что
где бы на земле ни происходили выбросы пыли, сажи, газов, поднимаясь в
атмосферу и тропосферу, они распространяются затем по всей оболочке
земного шара. Их влияние двояко и имеет глобальные последствия. Вопервых, солнечному свету труднее всего пробиться сквозь загрязненную
атмосферу. Следовательно, человечество смотрит на свою звезду – Солнце –
как бы сквозь грязное окно. Кроме того, пыль в воздухе и избыток газов
задерживают ультрафиолетовые лучи. Все это вместе ведет к уменьшению
40
температуры на освещенной Солнцем стороне планеты. В конечном счете,
это влияет на тепловой баланс Земли. Во-вторых, если пыль в атмосфере
задерживает ультрафиолетовые лучи, то вода и особенно углекислый газ
препятствуют уходу в космическое пространство теплового излучения. Оно
накапливается у поверхности
Земли. В итоге наша планета недополучает солнечного света и не может
избавиться от избытка теплоты, и природное тепловое равновесие
оказывается под угрозой.
Ученые подсчитали: если удалить из атмосферы весь углекислый газ, то,
благодаря поступающему от Солнца ультрафиолету, температура повысится
на 21 градус, если же содержание СО2 удвоить, то из-за «парникового
эффекта» температура повысится на 4 градуса. И то и другое приведет
неизбежно к катастрофе. При существующих темпах выбросов СО2 это
может произойти к концу двадцатых годов следующего 21 века. Причем
повышение на
планете температуры будет не равномерным. В областях, близких к
экватору, она скорее всего даже понизится, а в районе полюсов в результате
«парникового эффекта» повышение температуры достигнет 10-15 градусов.
В результате начнется бурное таяние льдов. Подсчитано, что если растопить
весь лед, содержащийся в ледниках, то уровень мирового океана поднимется
на 64м. и многие территории суши окажутся под водой. Важную роль в
концентрации загрязняющих веществ и их перемещении играют ветры.
Сильный ветер уносит загрязняющие вещества из городов, рассеивает их в
больших объемах воздуха. В результате концентрации загрязнения
уменьшаются.
При определенных физико-географических условиях сильный ветер,
наоборот, в ряде случаев приводит к увеличению концентрации пыли в
воздухе. Например, в странах аридного климата нарушение почвеннорастительного покрова способствует возникновению пыльных бурь, при
которых в воздух поднимаются
колоссальные массы твердых частиц почвы. Следует оговориться, что при
сильных ветрах проблема загрязнения может не исчезнуть, а как бы
переместиться в пространстве. Например, при сильных ветрах пыль и газы
промышленного происхождения из районов Британских островов достигают
Средней Швеции, образуя там загрязнения опасных концентраций.
Сернистый газ с водой воздуха образует капельки серной кислоты. Растворы
серной кислоты могут долго держаться в воздухе в виде плавающих капелек
тумана или выпадать вместе с дождем на землю. Эти растворы разъедают
металлы, краски, синтетические соединения, ткани, губительно действуют на
растения и животных. Попадая на земля, серная кислота подкисляет почвы. В
результате этого сокращается почвенная фауна, что отрицательно
сказывается на урожае. Распыляются в воздухе асфальт и бетон дорог, резина
покрышек автомобилей.
41
Химизация сельского хозяйства сопровождается попаданием в атмосферу
все большего количества химических веществ. В настоящее время наиболее
распространенный способ борьбы с загрязнениями воздуха заключается в
удалении загрязняющих веществ как можно дальше от места выброса. Это
осуществляется строительством высоких труб на заводах и тепловых
станциях. Трубы выбрасывают сажу, золу и газы в струйные потоки воздуха,
которые выносят грязь на большие расстояния от мест выброса и рассеивают
ее в больших объемах воздуха. Но с ростом выбросов в связи с
концентрацией промышленности на относительно небольших территориях
этот способ удаления отходов стал неприемлем. Поэтому во все более
широких масштабах проводится строительство разного рода очистных
сооружений, уменьшающих выбросы в
атмосферу. Но все самые совершенные очистные установки не могут
полностью уловить загрязняющие вещества, и какая-то их часть всегда
поступает в воздух.
Поэтому новые заводы и тепловые станции должны сооружаться с
подветренной стороны городов и населенных пунктов.
В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит
зеленым насаждениям и зеленым зонам, расположенным вокруг от пыли,
улучшают его газовый состав. Однако все выше названные способы не могут
полностью решить проблему охраны атмосферы. Фильтры, газо-и
пылеуловители приводят к скоплению огромных масс вредных веществ,
которые куда-то надо складировать. При этом происходит загрязнение
почвы, поверхностных и грунтовых вод. Часть загрязняющих веществ не
улавливается на фильтрах и попадает в воздух. Воздушные массы не знают
государственных границ. Проблемы охраны воздуха затрагивают интересы
всех стран.
Проблема атмосферных загрязнений может решаться по трем
направлениям: а) путем устранения образования отходов; б) путем установки
оборудования для улавливания отходов на месте их образования; в) путем
улучшения рассеивания выбросов в атмосфере.
Если допустить, что наилучшим способом устранения атмосферных
загрязнений является контроль источников их образования, то практическая
задача сводится к тому, чтобы привести расходы по снижению степени
загрязнения в соответствие с объемом работ, уменьшающих до приемлемого
уровня количество отходов. Величина требуемого для этого уменьшения
абсолютной массы выброса загрязнений данным источником, зависит
непосредственно от метеорологических условий и их изменения во времени
и пространстве над данным районом.
Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения
атмосферы служат: разработка и внедрение очистных фильтров на
предприятиях, использование экологически безопасных источников энергии,
безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами
автомобилей, озеленение городов и поселков.
42
1.
2.
3.
4.
Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от
загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям.
Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на
новые экологически безопасные источники энергии. Например,
строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов,
тепло недр, применение гелиоустановок и ветряных двигателей для
получения электроэнергии. В 1980-е годы перспективным источником
энергии считались атомные электростанции (АЭС). После чернобыльской
катастрофы число сторонников широкого использования атомной энергии
уменьшилось. Эта авария показала, что атомные электростанции требуют
повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным
источником энергии академик А. Л. Яншин.
Литература:
А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008г.
Вернадский В.И."Философские мысли натуралиста", М.- 1998г.
И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
Лекция № 5 Источники загрязнения атмосферного воздуха.
Закономерности действия отравляющих веществ на организм человека,
животных и растений
Метод обучения:
Лекция
Место обучения:
Аудитория
Время:
80 мин.
Материальное обеспечения:
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
ПЛАН:
1. Ядовитые вещества в атмосферном воздухе
2. Пыльные частицы в атмосфере воздуха
3. Загрязнения атмосферы городов
4. Острые заболевания при действии ядовитых веществ
5. Основные пути снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы
6. Способы предохранения загрязнения атмосферного воздуха
Загрязнение атмосферы быстрым образом протекает с ХIХ века. Этот
процесс не представимо ускоряется с ХХ века.
Многое содержание в воздухе пыли или тумана, его загрязнение и
пропускание через себя солнечной радиации изменяет климат города,
понижает движение воздуха, может изменить его относительную влагу.
Туман в городах Гамбург (Германия) и Глазго (Англия) не дает пыльным
частицам распределиться в воздухе и само очистке воздуха.
Пыльные частицы в атмосфере воздуха отрицательно влияет на здоровье
человека. Последствия пыли связано с биологической и с физической
43
природой вещества. Например, в составе пыли, может быть- платина,
марганец, кадмий, аэрозоли фтора которые постоянно попадая в организм
вызывают хронические заболевания. Например, они вызывают такие
заболевания как - анемия, флюороз, полеартрит, полиневрит. Особенно
выделяются пыли с радиоактивными свойствами.
К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП
(Программа ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд т,
относят:
диоксид серы и частицы пыли
– 200 млн т/год;
оксиды азота (NxOy)
– 60 млн т/год;
оксиды углерода (СО и СО2) – 8000 млн т/год;
углеводороды (СxНу)
– 80 млн т/год.
Оксиды азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных
пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях
промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В
значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели
внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов
азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты –
еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.
Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском
воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот
газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в
состоянии обнаружить его. Самый крупный источник оксида углерода в
городах – автотранспорт.
Оксид углерода IV (СО2). Влияние углекислого газа (СО2) связано с его
способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин
волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою
энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а
отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.
Крупные частицы пыли попадая в слизистую оболочку глаз и носа могут
поранить их, воспаление наблюдается в носу, горле, глотке и в бронхиальных
трубах.
Такие случаи вызывают хронический заболевания как: ринит,
ларингит, фарингит, трахит, бронхит или трахеобронхит, ларинготарахит.
При попадании в дыхательные пути кварцовых частиц вызывает заболевание
пневмокониоза, а при попадании SiO2 силикоз.
Изменение состава газа в воздухе с точки зрения гигиены считается очень
опасным. Если вредные вещества в воздухе попадут через органы дыхания в
организм то обязательно вызывает заболевание.
Ученые подсчитали: если удалить из атмосферы весь углекислый газ, то,
благодаря поступающему от Солнца ультрафиолету, температура повысится
на 21 градус, если же содержание СО2 удвоить, то из-за «парникового
эффекта» температура повысится на 4 градуса. И то и другое приведет
44
неизбежно к катастрофе. При существующих темпах выбросов СО2 это
может произойти к концу двадцатых годов следующего 21 века.
Химизация сельского хозяйства сопровождается попаданием в атмосферу
все большего количества химических веществ. В настоящее время наиболее
распространенный способ борьбы с загрязнениями воздуха заключается в
удалении загрязняющих веществ как можно дальше от места выброса. Это
осуществляется строительством высоких труб на заводах и тепловых
станциях. Трубы выбрасывают сажу, золу и газы в струйные потоки воздуха,
которые выносят грязь на большие расстояния от мест выброса и рассеивают
ее в больших объемах воздуха. Но с ростом выбросов в связи с
концентрацией промышленности на относительно небольших территориях
этот способ удаления отходов стал неприемлем.
В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит
зеленым насаждениям и зеленым зонам, расположенным вокруг от пыли,
улучшают его газовый состав. Однако все выше названные способы не могут
полностью решить проблему охраны атмосферы. Фильтры, газоуловители и
пылеуловители приводят к скоплению огромных масс вредных веществ,
которые куда-то надо складировать. При этом происходит загрязнение
почвы, поверхностных и грунтовых вод. Часть загрязняющих веществ не
улавливается на фильтрах и попадает в воздух. Воздушные массы не знают
государственных границ. Проблемы охраны воздуха затрагивают интересы
всех стран.
Проблема атмосферных загрязнений может решаться по трем
направлениям: а) путем устранения образования отходов; б) путем установки
оборудования для улавливания отходов на месте их образования; в) путем
улучшения рассеивания выбросов в атмосфере.
Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы
служат: разработка и внедрение очистных фильтров на предприятиях,
использование экологически безопасных источников энергии, безотходной
технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей,
озеленение городов и поселков.
Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от
загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям.
Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на
новые экологически безопасные источники энергии. Например,
строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов,
тепло недр, применение гелиоустановок и ветряных двигателей для
получения электроэнергии.
В 1980-е годы перспективным источником энергии считались атомные
электростанции (АЭС). После чернобыльской катастрофы число сторонников
широкого использования атомной энергии уменьшилось. Эта авария
показала, что атомные электростанции требуют повышенного внимания к
системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик
45
5.
6.
7.
8.
9.
А. Л. Яншин, например, считает газ, которого в России в перспективе можно
добывать около 300 трлн. кубометров.
Литература:
А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: Юнити, 2001
И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
Аллен Р.Д."Наука о жизни", М. - 1996г
Вернадский В.И."Философские мысли натуралиста", М.- 1998г.
Лекция № 6
Экология популяции и биоценоза
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Материальное обеспечения:
Лекция
Аудитория
80 мин.
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Характеристика и состав биосферы
2. Биосфера и человек. Ноосфера.
В буквальном переводе термин "биосфера" обозначает сферу жизни и в
таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом
и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 -1914). Однако задолго до этого
под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина
природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось
многими другими естествоиспытателя ми.
Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только
совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда
и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими
процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой
природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого
термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной
спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал
обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность
организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на
поверхности Земли".
Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых
организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он
подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и
образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых
организмов.
Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с
развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других
преимущественно биологических наук. а также геологических дисциплин. Те
46
элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в
целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая
изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера
является определенной природной системой, а ее существование в первую
очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых
организмов.
Очень важным для понимания биосферы было установление немецким
физиологом Пфефером (1845 - 1920) трех способов питания живых
организмов:
* автотрофное - построение организма за счет использования веществ
неорганической природы;
* гетеротрофное - строение организма за счет использования
низкомолекулярных органических соединений;
* миксотрофное - смешанный тип построения организма (автотрофно гетеротрофный).
Биосфера (в современном понимании) - своеобразная оболочка Земли,
содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества
планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю
часть литосферы.
* Атмосфера - наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с
космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен
вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
* тропосфера нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота
9-17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь
водяной пар;
* стратосфера;
* ионосфера - там "живое вещество" отсутствует. Преобладающие
элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), 02 (21%), С02 (0,03%).
9 Гидросфера водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности
вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже
наиболее чистые атмосферные воды содержат от
10 до 50 мгр/л растворимых веществ.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+,
Са2+ Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о
том, насколько он важен для растительных и животных организмов,
обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, Р, Si.
которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью
океанической воды является то, что основные ионы характеризуются
постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.
* Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных
и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать
верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической
47
границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором
осуществляется
взаимодействие
живой
материн с
минеральной
(неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после
разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными
частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы,
вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы; О, Si,
Al, Fe, Са, Mg, Na, К.
Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится
половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно
связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. т.о. в
количественном отношении земная кора - это "царство" кислорода,
химически связанного в ходе геологического развития земной коры.
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой
природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на
окружающие их физические, химические и геологические факторы все
настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их
конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены,
произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы.
Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и
процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается
неадекватным. Поэтому на рубеже XIX - XX вв. в науку все шире проникают
идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые
в наше время сформировались в системный метод ее изучения.
Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе,
которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов.
Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество,
влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия
остальных живых существ, воВ. И. Вернадский о биосфере и «живом веществе»
Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе,
которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов.
Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество,
влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия
остальных
живых
существ,
во-первых,
своей
интенсивностью,
увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем
воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое
вещество.
Это воздействие сказывается прежде всего в создании многочисленных
новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не
существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо
превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает
геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного,
растительного царства и культурного человечества как работу единого
целого.
48
Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере
представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой
природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью
человечества.
Биосфера и человек. Ноосфера.
Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что
наблюдается переход биосферы в новое состояние в ноосферу под действием
новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах
Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности
материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он
писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в
настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование ноосферы с
появлением человека разумного или с возникновением промышленного
производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский
писал о геологической деятельности человека, он еще не употреблял
понятий "ноосфера" и даже "биосфера". О формировании на Земле ноосферы
он наиболее подробно писал в незавершенной работе "Научная мысль как
планетное явление", но преимущественно с точки зрения истории науки.
Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания?
Труды Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный
вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для
становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:
1. заселение человеком всей планеты;
2. резкое преобразование средств связи и обмена между странами:
3. усиление связей, в том числе политических, между всеми странами
Земли;
4. начало преобладания геологической роли человека над другими
геологическими процессами, протекающими в биосфере;
5. расширение границ биосферы и выход в космос;
6. открытие новых источников энергии;
7. равенство людей всех рас и религий;
8. увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и
внутренней политики;
9. свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных,
философских и политических построений и создание в государственном
строе условий, благоприятных для свободной научной мысли:
10. продуманна я система народного образования и подъем
благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить
недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;
11.разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать
ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные
потребности численно возрастающего населения: 12.исключение войн из
жизни общества.
Роль человеческого фактора в развитии биосферы.
49
1.
2.
3.
4.
Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и
человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства,
значение организованности биосферы в развитии человечества. Это
позволяет понять место и роль исторического развития человечества в
эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.
Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о
ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым
существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри
природы и является частью ее. Это единство обусловлено прежде всего
функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую
пытался показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе
есть природное явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не
только на среде жизни но и на образе мысли.
Но не только природа оказывает влияние на человека, существует и
обратная связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое
влияние человека на окружающую среду, она гораздо глубже. Это
доказывает тот факт, что в последнее время заметно активизировались
планетарные геологические силы, "...мы все больше и ярче видим в действии
окружающие нас геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с
проникновением в научное сознание убеждения о геологическом значении
Homo sapiens, с выявлением нового состояния биосферы — ноосферы — и
является одной из форм ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего с
уточнением естественной научной работы и мысли в пределах биосферы, где
живое вещество играет основную роль" Так, в последнее время резко
меняется отражение живых существ на окружающей природе. Благодаря
этому процесс эволюции переносится в область минералов. Резко меняются
почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов сама превратилась в
геологический процесс, так как в процессе эволюции появилась новая
геологическая сила. Вернадский писал: "Эволюция видов переходит в
эволюцию биосферы".
Вернадский видел неизбежность ноосферы, подготавливаемой как
эволюцией биосферы, так и историческим развитием человечества. С точки
зрения ноосферного подхода по-иному видятся и современные болевые
точки развития мировой цивилизации. Варварское отношение к биосфере,
угроза мировой экологической катастрофы, производство средств массового
уничтожения — все это должно иметь преходящее значение. Вопрос о
коренном повороте к истокам жизни, к организованности биосферы в
современных условиях должен звучать как набат, призыв к тому, чтобы
мыслить и действовать, в биосферном -планетном аспекте.
Литература:
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
Вернадский В.И."'Начало и вечность жизни", М.- 1995г.
А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
50
Лекция № 7
Источники и санитарное состояние воды. Гигиенические нормы
качества воды. Экологическое состояние Приаралья
Метод обучения:
Лекция
Место обучения:
Аудитория
Время:
80 мин.
Материальное обеспечения:
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Поверхностные источники.
2. Подземные источники.
3. Искусственные источники.
Воды на Земле содержится примерно 1500 млн. км3, причѐм пресные
воды составляют порядка 10% общего планетарного запаса воды. Большая
часть воды находится не в открытых водоемах, а в земной коре: 110—190
млн. км3. Эти воды подразделяются на два типа в соответствии с глубиной
их залегания – подземные и поверхностные воды.
Подземные воды глубокого залегания расположены в десятках-сотнях
метрах от поверхности земли, они пропитывают пористые горные породы, а
также
образуют
гигантские
подземные
бассейны,
окруженные
водонепроницаемыми слоями. Вода в таких подземных резервуарах
находится под давлением.
Другой тип подземных вод поверхностные, расположенные в почве и
верхних слоях земной поверхности на глубине нескольких метров. По
сравнению с водами глубокого залегания у них есть один недостаток и одно
преимущество. Недостаток: эти воды гораздо активнее контактируют с
поверхностью земли и поэтому они слабее защищены от загрязнений, чем
воды глубокого залегания. Преимущество этих вод заключается в том, что
они более доступны и легко накапливаются в колодцах и поверхностных
резервуарах.
Следующий по величине массив пресных вод (20—30 млн. км3)
сосредоточен в ледниках Антарктиды, Гренландии и островов Северного
Ледовитого океана.
Пресную воду из атмосферы (около 13 тыс. км3) мы получаем в виде
осадков — дождя и снега.
Мировой океан содержит большие запасы воды, которая может быть
опреснена
различными
физико-химическими
методами.
Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в
озерах и реках. Одно из крупнейших российских озерных хранилищ воды —
озеро Байкал содержит около 20 тыс. км3 воды. На сегодняшний день
байкальская вода считается самой чистой в мире; она характеризуется
51









следующими параметрами: содержание (в мкг/л) свинца — 0,7 (ПДК = 10),
кадмия — 0,02 (ПДК = 1), ртути — 0,1 (ПДК = 1), мышьяка - 0,3 (ПДК = 10).
Другой источник воды – живые организмы. В растениях и животных,
состоящих на две трети из воды, содержится 6 тыс. км3 воды. Человеческий
организм находится в состоянии непрерывного водного обмена с
окружающей средой: он выделяет воду в виде пота и мочи и ежедневно
восполняет водные потери пресной водой. Если нет возможности напиться,
то вода теряется с потом и с выдыхаемым воздухом, и в результате наступает
угроза обезвоживания (дегидратации) организма. На первой стадии
учащается пульс, возникает слабость, затем — головокружение и одышка.
При обезвоживании, составляющем 10% от массы тела, происходят
нарушение речи, зрения и слуха и потеря сознания. Гибель организма
наступает от необратимых изменений в нервной и сердечно-сосудистой
системах при водопотере 15—25% от массы тела (в зависимости от
температуры
окружающей
среды).
Так распределены водные ресурсы на нашей планете. Согласно данным
таблицы для питья, бытовых и промышленных нужд более доступными
являются воды озер и рек. Эти запасы воды можно оценить и сопоставить с
современными перспективными потребностями человечества в воде.
Классификация источников водоснабжения
Практически все используемые для целей водоснабжения природные
источники воды могут быть отнесены к трем основным группам:
поверхностные источники;
подземные источники;
искусственные источники.
Поверхностные источники
К поверхностным источникам водоснабжения относятся:
моря или их отдельные части (заливы, проливы),
водотоки (реки, ручьи, каналы),
водоемы (озера, пруды, водохранилища, обводненные карьеры),
болота,
природные выходы подземных вод (гейзеры, родники),
ледники и снежники.
Характерными качествами речной воды являются относительно большая
мутность (особенно в период паводков), высокое содержание органических
веществ, бактерий, часто значительная цветность. Наряду с этим речная вода
характеризуется обычно относительно малым содержанием минеральных
солей и, в частности, относительно небольшой жесткостью.
Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных
веществ (то есть малой мутностью или, иначе, большой прозрачностью),
кроме прибрежной зоны, где мутность воды увеличивается в результате
волнения. Степень минерализации озерной воды весьма различна.
Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями
качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество
52
воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выпадения
атмосферных осадков, таяния снегов, а также от загрязнения ее
поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных
предприятий.
Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими.
В период паводка сильно возрастает мутность и бактериальная
загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.
Подземные источники
К подземным источникам относятся:

бассейны подземных вод,

водоносные горизонты.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (то есть
весьма прозрачны) и обычно бесцветны.
Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами,
защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных
стоков и обладают поэтому высокими санитарными качествами. Такими же
качествами часто обладают и родниковые воды.
Наряду с этими положительными качествами подземные воды часто сильно
минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей они
могут обладать теми или иными отрицательными свойствами (повышенная
жесткость, наличие неприятного привкуса, содержание веществ, вредно
влияющих на организм человека).
Искусственные источники
К искусственным источникам водоснабжения можно отнести
промышленные опреснительные установки
Вода входит в состав тканей, без нее невозможно нормальное
функционирование
организма,
осуществление
процесса
обмена,
поддержание теплового баланса, удаление продуктов метаболизма и т.д.
Обезвоживание организма всего на несколько процентов ведет к нарушению
его жизнедеятельности.
Допускается установление нормы около 2,5 литров воды в сутки. В
жаркую погоду и при большой физической нагрузке потребность в воде
значительно возрастает и доходит до 4 литров в сутки. Но не во всех районах
мира имеются естественные источники воды (реки, озера, пруды) и не всеми
этими источниками можно пользоваться. Надо знать, каким образом и где
следует находить грунтовые воды.
В условиях автономного существования, особенно в районах с жарким
климатом, при ограниченных запасах воды или при их отсутствии
обеспечение водой становится проблемой первостепенной важности.
Необходимо отыскать водоисточник, очистить при необходимости воду
от органических и неорганических примесей или опреснить ее, если она
содержит большое количество солей, обеспечить ее хранение.
Природные источники можно условно разделить на несколько групп:
- открытые водоемы (реки, озера, ручьи);
53
- грунтовые водоемы (ключи, родники, скопления воды в подземных
резервуарах);
- биологические водоисточники (растения-водоносы);
- атмосферная вода (дождь, снег, роса, опресненный лед).
В районах с умеренным и холодным климатом поиск источников воды не
представляет трудности. Обилие открытых водоемов, снежный покров
позволяют своевременно обеспечивать потребности организма в воде,
создавать необходимые запасы воды для питья и приготовления пищи. Лишь
в отдельных случаях приходится пользоваться природными указателями для
выхода к источнику воды (проложенные животными тропы, обычно ведущие
к воде, влажная почва низин). Значительно труднее обеспечить себя водой в
пустыне, где источники воды нередко скрыты от глаз и обнаружить их
невозможно без знания специальных признаков и особенностей рельефа.
Экологические проблемы Приаралья негативно влияют на здоровье
населения в городах. По-прежнему тяжелая экологическая ситуация
наблюдается на территории Приаралья. Серьезные проблемы несут прямую
угрозу не только экологической системе, но и здоровью населения, которые
обостряются в крупных городах и промышленных центрах республики, где
наблюдается высокий уровень заболеваний дыхания, сердечнососудистой
системы, кожи, неврологические заболевания. Площадь Арала до начала
экологической катастрофы составляла 64 490 квадратных километров (с
островами), наибольшая длина - 428 километров, наибольшая ширина - 284
километра. Соленость воды была 10 - 11%. Средняя площадь водного зеркала
при отметке 53 метра абс. составляла 66,1 тыс. квадратных километров, а
объем вод достигал 1064 кубических километров. С 1961 года начался
современный период жизни моря, названный периодом активного
антропогенного влияния на режим. Резкое возрастание безвозвратного
изъятия стока, достигающее в отдельные годы 70 - 75 кубических
километров в год, и естественная маловодность в 1960 - 1980 годы привели к
нарушению водного и солевого баланса. Объем Арала сократился почти в 10
раз, а площадь - более чем в 4 раза. Уровень воды снизился более чем на 29
метров, береговая линия отступила на десятки километров. Также
отмечается, что площадь высохшего дна составила 4,5 млн гектаров.
Шлейфы пыли достигают 400 километров и более в длину и 40 километров в
ширину, а радиус действия пыльных бурь - до 300 километров. Ежегодно в
атмосферу здесь поднимается от 15 до 75 млн. тонн пыли. К 1993 году
Аральское море потеряло около 60% объемов воды. В результате Аральское
море было разбито на три несвязанных водоема, а уровень воды упал, и
береговая линия отступила от бывшего порта Аральск на 25 километров. К
2004 году уровень Аральского моря упал до одной четверти первоначального
размера и растущая засоленность воды в связи с сокращением площади
естественной среды привела к почти полному уничтожению популяций рыб
Аральского моря. Более чем за 40 лет Аральское море недополучило более
950 кубических километров речных вод, в результате уровень моря снизился,
54
5.
6.
7.
8.
объем сократился на три четверти, а площадь зеркала воды уменьшилась
более чем наполовину. Наметилось резкое повышение минерализации
(солености) воды в море: от 10 - 15 граммов на литр в исторические времена
до более 30 граммов на литр.
Литература:
А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.:
Юнити,2001
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
Лекция № 8
Пути очистки и уменьшения загрязнения сточных и обработанных
вод промышленными предприятиями
Метод обучения:
Лекция
Место обучения:
Аудитория
Время:
80 мин.
Материальное обеспечения:
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
1. Вода – источник жизни
2. Способы очистки сточных вод
3. Выбор технологической схемы очистки сточных вод
4. Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в
процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение
вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве.
Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех
растений и животных. Для многих живых существ она служит средой
обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация
сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель,
улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше
усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход
воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500
кмЗ. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском
хозяйстве.
Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная
промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также
приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во
воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на
бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее
55
использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде
сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все
более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в
воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для
решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального
использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное
воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических
процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к
минимуму потребление свежей воды.
Под загрязнением водных ресурсов понимаю! любые изменения
физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи
со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые
причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов
опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и
безопасности населения
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на
такие типы:
механическое - повышение содержания механических примесей,
свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ
токсического и нетоксического действия;
бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных
патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных
или подземных водах;
тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.
Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является
недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных
предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства
при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и
сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта;
отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества,
попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды,
которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в
частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении
химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в
наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне
водоемов.
Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и
выбросами производства. Количественный и качественный состав их
разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических
56
процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические
примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.
К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотнотуковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых
руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и
др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства
воды.
Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие,
нефтехимические
заводы,
предприятия
органического
синтеза,
коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак,
альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное
действие сточных вод этой группы заключается главным образом в
окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в
воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем,
ухудшаются органолептические показатели воды.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными
загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей. Мирового океана.
Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на
воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде.
Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом
изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды,
уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества,
вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для
человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он
содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При
этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их
самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.
На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды
целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы
сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что
приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие
нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические
свойства. На рыбах и на их корме -беспозвоночных - неблагоприятно
отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в
воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные
продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы,
особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки,
а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и
кормовых мест.
Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки.
Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными
микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим
57
животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в
тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л
и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и
специальные резервуары.
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов
значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние
водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер
болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени
загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые
в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и
сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со
сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на
биологический и физический режим водоемов. В результате снижается
способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность
бактерий, минерализующих органические вещества.
Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и
минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями
дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что
инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в
нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие
приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных
растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне,
бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя
отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.
В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать
стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и
растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы
кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и
пивоваренных заводов, предприятий мясо -молочной, консервной и
кондитерской промышленности, являются причиной органических
загрязнений водоемов.
В сточных водах обычно около 60% веществ органического
происхождения, к этой же категории органических относятся биологические
(бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых,
медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных
предприятий.
Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют
"тепловое загрязнение", которое угрожает довольно серьезными
последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется
термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов,
при этом возникают благотворные условия для массового развития в
водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого "цветения
58
воды" Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом
строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается
загрязнение судами речного флота.
Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс
самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленнобытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш
индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не
справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость
обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или
удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от
загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом
производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная
вода)
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические,
химические, физико-химические и биологические, когда же они
применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод
называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом
конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью
вредности примесей.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем
отстаивания
и
фильтрации
удаляются
механические
примеси.
Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются
решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных
конструкций,
а
поверхностные
загрязнения
нефтеловушками,
бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка
позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых
примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные
примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют
различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с
загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической
очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и
растворимых до 25%
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются
тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются
органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физикохимических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция,
экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он
заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и
извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ.
Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на
59
свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других
областях промышленности.
Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука,
озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала
себя очистка путем хлорирования.
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть
биологический метод, основанный на использовании закономерностей
биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов.
Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод:
биофильтры, биологические пруды и аэротенки.
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого
материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке
интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она
служит действующим началом в биофильтрах.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все
организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее
начало
- активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые
существа бурно развиваются в аэротенках. чему способствуют органические
вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение
потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют
ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями
быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые,
амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии,
неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической,
а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке,
хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции
используют также другие физико-химические приемы (ультразвук,
электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке
коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов
предприятий
нефтеперерабатывающей,
целлюлозно-бумажной
промышленности, производстве искусственного волокна.
Выбор технологической схемы очистки сточных вод
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно
сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием
находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к
качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не
только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны
удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем
- ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые
концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в
60
производстве - те требования, которые необходимы для осуществления
конкретных технологических процессов.
Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения
условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет
технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое
преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования.
Однако процесс замены современных производств безотходными, в том
числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно
длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы.
В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для
относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.
Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное
использование очищенных вод в основных технологических процессах и
минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении
оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода
свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком
внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по
сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в
водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение
эффективности очистки сточных вод). Сточные воды являются чистыми,
если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм
качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования.
Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется
нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени
зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных
примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин
необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет
надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением
требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных
веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения
[4]. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций
вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.
Физико-химические методы очистки сточных вод с применением
коагулянтов
Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод в ряде случаев
одной биохимической очистки производственных сточных вод недостаточно,
поэтому в последние годы отмечено возрастающее применение физикохимических методов. Широкое распространение получили коагуляция и
флотация. Реагентный способ очистки достаточно эффективен и прост. Этот
способ можно применять практически при неограниченных объемах сточных
вод.
Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволит еще
более расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод.
Большие резервы интенсификации метода коагуляции и флокуляции связаны
61
как с более глубоким исследованием механизмов явлений, сопровождающих
эти процессы, так и с более эффективным использованием различных
физических воздействий.
Данные зарубежных исследований показывают, что значительного
повышения эффективности реагентного способа можно добиться
оптимизацией технологии очистки, предусматривающей смешение реагентов
с водой, а также подбором используемых коагулянтов и флокулянтов.
Эффективность реагентного способа очистки воды, в частности с
использованием коагулянтов, можно повысить, установив долее строгий
контроль за расходом реагентов в зависимости от количества загрязнений,
присутствующих в сточных водах, и физико-химических характеристик этих
загрязнений, в первую очередь от их заряда, характеризуемого £,
потенциалом. Внедрение автоматизированного контроля за расходом
реагентов позволит повысить не только степень очистки воды, но и снизить
расход реагентов.
Эффективность реагентного способа можно также повысить, применяя
физические воздействия на обрабатываемую воду и водные системы
(например, электрические и магнитные поля, ультразвук, радиацию и другие
способы). Однако внедрение этих методов интенсификации коагуляции и
флокуляции
тормозится
недостаточной
изученностью
процессов,
протекающих на молекулярном и ионном уровне.
Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает
несколько стадий, основными из которых являются:
1) Приготовление и дозирование реагентов;
2) Смешение реагентов с водой;
3) Хлопьеобразование;
4) Отделение хлопьевидных примесей от воды.
Приготовление реагентов
Правильная организация процесса приготовления реагентов позволит при
минимальном их расходе получить максимальный эффект очистки воды. От
качества приготовленных растворов зависит не только эффективность
воздействия коагулянтов на загрязнения, но и работа оборудования этого
узла. Наибольшее применения в качестве коагулянтов получили сульфат
алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа(Ш). В несколько
меньшем масштабе используются сульфаты железа, смешанные коагулянты в
виде солей алюминия и железа. Заметно в меньших количествах используют
алюмоаммонийные и алюмокалиевые квасцы. Возрастает использование
коагулянтов, в первую очередь железа и алюминия, получаемых
электрохимическим способом. В этом случае их свойства как коагулянтов
резко улучшаются.
Реагенты как в твердом, так и в виде концентрированных растворов,
необходимо доводить до рабочей концентрации (5-15%). В связи с этим
следует проанализировать растворение солей и в первую очередь солей
алюминия и железа
62
Зная основные закономерности процесса растворения реагентов в воде,
можно выбрать оптимальный режим растворения реагентов в воде и
подобрать для этого необходимое оборудование.
Эффективность очистки сточных вод с использованием коагулянтов и
флокулянтов в значительной мере зависит от точности поддержания
основных параметров, основными параметрами регулирования являются рН
обработанных сточных вод, электропроводность, мутность, окислительновосстановительный потенциал.
В настоящее время широко используются разработанные ВНИИВодгео
системы автоматического регулирования (САР), предназначенные для
управления реагентной очисткой сточных вод. Повышение уровня
автоматизации процессов физико-химической очистки промышленных
сточных вод позволяет уменьшить расходы реагентов.
В
практике
очистки
вод.
как
правило,
применяют
объемнопропорциональные дозирующие системы. В основном по такому
принципу построены САР подачи растворов коагулянтов и флокулянтов.
Дозаторы, используемые в САР раегентной очистки сточных вод, должны
надежно работать и при подаче растворов, содержащих взвешенные частицы,
осадки, шламы, так как часто в качестве реагентов используют отходы
различных производств.
При использовании предварительно осветленных растворов реагентов
можно применять плунжерные насосы-дозаторы с ручным регулированием
производительности.
Для нормального функционирования узла реагентной обработки с
использованием
плунжерных
насосов-дозаторов
необходима
предварительная очистка растворов реагентов. В противном случае насосдозатор забивается взвешенными частицами, а следовательно необходимо
его останавливать и промывать.
Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод
Большое разнообразие состава и свойств образующихся при очистке
осадков сточных вод практически исключает создание и использование
каких-либо универсальных способов обезвоживания [6-7].
Образующиеся при очистке сточных вод осадки условно классифицируют
на следующие основные категории: минеральные, органические осадки и
избыточный активный ил. Наиболее легко обезвоживаются минеральные
осадки и гораздо труднее органические осадки и избыточный активный ил.
Технологические схемы обработки и последующего обезвоживания
органического осадка и избыточного активного ила включают, как правило,
следующие стадии - предварительное уплотнение, обезвоживание,
термическую сушку (сжигание). Перед обезвоживанием органические осадки
можно сбраживать или стабилизировать, а также кондиционировать
термореагентной обработкой.
Для снижения влажности осадки, в том числе и избыточный активный ил,
уплотняют.
63
Методы обезвоживания избыточного активного ила и осадков сточных
вод.
На стадии предварительного уплотнения активного ила наибольшее
распространение получили отстаивание и флотация. Преимущества
флотационного сгущения суспензии активного ила:
простота аппаратурного оформления способа;
незначительная продолжительность процесса;
удовлетворительные показатели сгущения суспензии активного ила
(ступень сгущения 3,0-5,0);
не требуется предварительная раегентная обработка.
Достаточно широкое распространение получила напорная флотация для
уплотнения избыточного активного ила. Сущность ее заключается в
насыщении воды воздухом со значительным пересыщением им, что
обеспечивается созданием избыточного давления в течение некоторого
времени. При снижении давления до атмосферного начинают выделяться
мельчайшие пузырьки воздуха, которые и флотируют содержащиеся в воде
частицы примесей.
При использовании такого метода для обезвоживания избыточного
активного ила микробную биомассу можно сгустить в 305 раз. Такую
степень сгущения следует считать хорошей при достаточно простом
аппаратурном оформлении процесса напорной флотации. Однако потери
микробной биомассы с осветленной иловой водой при сгущении активного
ила напорной флотацией в некоторых случаях сравнительно большие.
Для уменьшения потерь микробной биомассы и повышения степени
сгущения в исходную суспензию активного ила перед флотацией иногда
добавляют
реагенты,
например
растворы
электролитов
или
полиэлектролитов.
Интенсификация процесса флотации достигается также введением ПАВ в
сгущаемую суспензию активного ила.
Исследования показали, что одним из эффективных методов
предварительного
уплотнения
активного
ила
является
также
электрофлотация. Степень сгущения активного ила электрофлотацией
составляет 3-5 при исходной концентрации 0,6-1,0% абсолютно сухих
веществ, а энергозатраты составляют около 1-2 кВт. ч на 1 мЗ исходной
суспензии. Наибольшее влияние на процесс электрофлотации оказывает
плотность тока.
Для повышения степени извлечения биомассы активного ила следует
вводить в исходную суспензию минеральные коагулянты или синтетические
флокулянты.
Высокоэффективным методом сгущения осадков сточных вод и
избыточного активного ила является центрефугирование. Преимущества
способа - простота, экономичность и низкая влажность сгущенного продукта;
недостаток - большой унос твердой фазы с осветленной жидкостью
64
(фугатом), что приводит к необходимости дополнительной стадии очистки
фугата, например сепарированием.
Для обезвоживания осадков сточных вод и избыточного активного ила
наиболее
эффективны
непрерывно
действующие,
осадительные
горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Преимущество
этих центрифуг - высокая производительность при низком удельном расходе
энергии и массе. Недостатки -невысокая степень сгущения осадка, а также
быстрый износ шнека и ротора.
Всесторонние исследования безреагентного центрифугирования осадков
сточных вод и избыточного ила, показали возможность практического
использования этого способа. Исследован новый способ обработки
избыточного активного ила, включающий центрифугирование суспензии
активного ила, отбираемой из вторичных отстойников
Для повышения эффективности центрифугирования применяют
различные химические реагенты, в частности синтетические флокулянты.
Обработка
флокулянтами
катионного
типа
позволяет
повысить
эффективность задержания сухого вещества до 95-99 %.
Использование центрифуг для механического обезвоживания осадков
первичных отстойников представляет собой один из перспективных
способов, особенно при применении флокулянтов.
Высокая степень сгущения твердой фазы может быть достигнута на
тарельчатых сепараторах.
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального
использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных
проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко
осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по
очистке производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов
является внедрение новых технологических процессов производства, переход
на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные
воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических
процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут
возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в
поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения
безвозвратных потерь.
В химической промышленности намечено более широкое внедрение
малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих
наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется
повышению эффективности очистки производственных сточных вод.
Значительно
уменьшить
загрязненность
воды,
сбрасываемой
предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей,
сложность решения этих задач на предприятиях химической
промышленности состоит в многообразии технологических процессов и
получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество
65
воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения
к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных
отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются
разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего
минимальное количество воды для охлаждения.
Существенное влияние на повышение водооборота может оказать
внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности
физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является
применение реагентов. Использование реагентного метода очистки
производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих
примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет
существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в
сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной
степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных
вод.
В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов
для очистки сточных вод.
На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения
и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования,
достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере
США, относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % ,
охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума 0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на
охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и
флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого
использования для этих целей отходов производства различных отраслей
промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод,
в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в
качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.
Литература:
9.
Вернадский В.И."Биосфера и ноосфера", М.— 1998г.
10.
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003
11.
Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: Юнити
12.
Радкевич В.А. Экология. Минск: Высшая школа
Лекция №9 Значение почвы в жизни человека, животных и растений и
источники ее загрязнение. Охрана почвы.
Метод обучения:
Место обучения:
Время:
Лекция
Аудитория
80 мин.
66
Материальное обеспечения:
Таблицы, схемы т др.
Наглядные средства обучения ТСУ.
План:
1. Общее состояние и использование земельных ресурсов
2. Деградация земель
3. Государственный контроль за охраной и рациональным использованием
земельных ресурсов
Состояние земельных ресурсов и вопросы рационального их
использования становятся актуальными как на национальном, так и на
глобальном уровнях. Несмотря на принимаемые меры, процессы деградации
земель прогрессируют и пригодные для сельскохозяйственного
использования земельные ресурсы истощаются.
За период с 2001 по 2004 гг. общая территория земель в республике не
изменилась. Площадь орошаемых земель возросла на 1,7 тыс. га (0,04%).
Площадь орошаемых сельскохозяйственных угодий сократилась на 20,5 тыс.
га (на 0,6%). Следует отметить, что это произошло из-за недостатков в
системе ведения земельно-учѐтной документации. Дело в том, что в состав
сельскохозяйственных угодий не включаются приусадебные земли (земли
дехканских хозяйств), что не соответствует фактическому положению, так
как они используются под посевы сельскохозяйственных культур (овощи,
бахчевые, зерновые, кормовые культуры, многолетние насаждения и др.).
Дехканские хозяйства в настоящее время являются одной из эффективных
форм хозяйствования и производят весьма значительную долю валовой
сельскохозяйственной
продукции
страны.
Площадь
орошаемых
приусадебных земель в рассматриваемый период возросла на 20,3 тыс.га.
Таким образом, если приусадебные земли рассматривать как
сельскохозяйственные угодья (что соответствует действительности), то
площади орошаемых сельскохозяйственных угодий практически не
изменились. Площадь лесов возросла на 1329,8 тыс.га. Это произошло за
счѐт уточнения системы учѐта лесов (в состав лесов, начиная с 2003 г. были
включены заселѐнные, закустаренные пастбища, используемые для пастьбы
скота, ранее числящиеся в категории сельскохозяйственных угодий).
Деградация земель
Процесс деградации земель можно подразделить на две категории: первая обусловленная природно-климатическими факторами, такими, как
глобальное потепление климата, рельефные условия (крутые склоны,
низменности с отсутствием естественного оттока грунтовых вод, и т.д.),
аридность и другие: вторая - обусловленная антропогенной деятельностью,
связанной с освоением и эксплуатацией земельно-водных ресурсов с
нарушением экологических требований.
Коварство процесса деградации земель заключается в том, что он, как
правило, протекает медленно, не заметно "на глаз", и со временем начинает
наблюдаться
падение
урожайности,
возникает
потребность
в
дополнительном внесении органических и минеральных удобрений,
67
увеличении затрат труда и т.д. Допущенные нарушения экологических
требований в использовании земель еще долго будут продолжать играть
свою негативную роль.
Основными причинами деградации земель являются:
• использование и освоение новых земель без необходимой мелиоративной
подготовки;
• недостаточное применение севооборотов в хлопководстве, зерноводстве
и преимущество монокультурного земледелия;
• распространение экстенсивного способа использования земель в
орошаемых районах;
• неэффективное использование поливной воды;
• слабое внедрение водосберегающих технологий и техники полива в
сельскохозяйственном производстве;
• сброс в поверхностные водотоки неочищенных коллекторно-дренажных
и сточных вод;
• подтопление орошаемых и пастбищных земель;
• недостаточное развитие коллекторно-дренажной сети;
• нерациональное использование ядохимикатов и минеральных удобрений;
• недостаточность проводимых мер по восстановлению и рекультивации
деградированных земель;
• использование для полива воды с высокой минерализацией;
• несовершенство экономических механизмов и стимулов в земле и
водопользовании.
Наибольший вклад в процесс деградации земель вносит антропогенная
деятельность человека. Физическое старение оросительных и дренажных
систем, отсталая техника полива, расточительное водопользование,
истощающая структура посевов приводят к ухудшению мелиоративного
состояния земель, прогрессирующему засолению почв, уменьшению запасов
гумуса. Другой причиной снижения плодородия земель, урожайности
сельскохозяйственных культур, ухудшения качества сельхозпродукции стало
сокращение посевов люцерны. Анализ существующей структуры посевных
площадей показывает, что ежегодно около 1900 тыс.га посевов хлопчатника,
зерновых и кормовых культур находятся в неблагоприятных почвенноклиматических условиях. Это выражается в недополучении части урожая
хлопчатника и других сельскохозяйственных культур.
Освоение земель под орошение в пустынной зоне без обеспечения
надежного отвода грунтовых и сбросных вод привело к заболачиванию
земель и их вторичному засолению. В результате при использовании
засоленных земель приходится применять промывной режим земледелия,
требующий большого количества дополнительных водных ресурсов, труда и
средств.
Освоение склоновых земель без соблюдения противоэрозионных
требований (например, распашка склонов круче 8 градусов без их
террасирования, полив с недопустимым уклоном борозд, без оборудования и
68
ирригационной сети противоэрозионными сооружениями и др.), не
провидение лесомелиоративных мероприятий в зонах с активной ветровой
деятельностью приводят к возникновению дефляции (ветровой) и водной
(ирригационной) эрозии почв.
Динамика изменения площади орошаемых земель от общей площади
земель Республики Узбекистан за 1995 - 2003 годы приведена.
Анализируя динамику структуры посевов на орошаемых землях за период
1994-2003 годы, можно отметить некоторые негативные изменения.
Одновременно со снижением удельного веса хлопчатника (с 43,0% до
41,0% или 147 тыс.га), что является положительным фактором, резко
возросли площади посевов зерновых культур (с 25,5% до 42,3% или на 509
тыс. га). В то же время, это является особенно важным, более чем в 3 раза,
сократились посевы люцерны (с 14,3% до 4,9% или на 345 тыс.га),
уменьшились также площади посевов кормовых культур (с 23,0% до 8,8%
или на 523 тыс.га).
В результате, к 2004 году истощающие почву площади культур стали
занимать в структуре посевов более 83%, а люцерна и зернобобовые,
способствующие восстановлению плодородия почв только 5%. Такая
структура не отвечает экологическим требованиям и может привести к
деградации земель.
За период с 1990 по 2000 г. качество орошаемых земель снизилось, балл
бонитета почв с 58 уменьшился до 55. Особенно, на 10 баллов снизилось
качество почв в Ферганской и Самаркандской областях, на 7 баллов в
Ташкентской, Навоийской и Наманганской областях, на 5 баллов в
Бухарской области.
Средний балл бонитета почв по Республике составляет 55, по областям он
колеблется от 41 балла в Республике Каракалпакстан до 60 баллов в
Андижанской и Сурхандарьинской областях.
Хотя в целом по республике производство основной сельскохозяйственной
продукции (хлопок, зерно) соответствует нормативу определенному баллом
бонитета, по областям наблюдается их весьма резкие колебания. Одним из
индикаторов плодородия почв может служить показатель урожайности
хлопчатника - ведущей культуры, выращиваемой по высокой технологии,
выработанной в результате многолетнего возделывания этой культуры в
Узбекистане.
Анализ данных показывает что начиная с 1998 г. наблюдается резкий спад
урожайности хлопчатника. В среднем по республике в 1998 г. по сравнению
с 1995 г., урожайность сократилась с 26.4 ц/га до 21,1 ц/га или на 20 %. Спад
урожайности хлопчатника в той или иной степени наблюдается по всем
областям, но наибольших размеров он достиг в Республике Каракалпакстан 38%, Сырдарьинской - 35%, Наманганской - 30% , Ташкентской - 23%,
Ферганской и Хорезмской областях на 26%.
Чтобы сохранить валовое производство на современном уровне,
потребуется урожайность хлопчатника довести в среднем по республике до
69
24 ц/га. Учитывая потенциальные возможности наших земельно-водных
ресурсов - это реальная задача.
Иная картина наблюдается по урожайности пшеницы, основной зерновой
культуры.
За период с 1994 г. по 2002 г. ее урожайность с увеличилась 20,8 ц/га до
41,7 ц/га или в 2 раза. Положительная динамика урожайности наблюдалась
по всем областям (за исключением Сырдарьинской, где она практически
стабильна, и Сурхандарьинской, где в 1999 г. произошел ее резкий спад (с
31,9 до 17 ц/га) из-за поражения ржавчиной. Наиболее резко возросла
урожайность в Хорезмской области (2,6 раза), в Андижанской области (2
раза), в Самаркандской области (2,1 раза), в Бухарской области (2,5 раза),
Ташкентской области (2,3 раза), в Республике Каракалпакстан (3,9 раза).
Основной причиной такого роста, на наш взгляд, является
совершенствование технологии и накопление опыта возделывания данной
культуры. Выращивание пшеницы на орошаемых землях в таких больших
масштабах - дело для Узбекистана новое.
Вместе с тем, резкие колебания уровня урожайности зерновых по областям
(даже с учетом качества почв), а также внутри областей по видам
хозяйствования (наивысшие показатели, как правило, в дехканских
хозяйствах) свидетельствуют, с одной стороны, о том, что еще не везде в
должной мере освоена современная агротехника возделывания зерновых, а с
другой, что очень важно, имеются значительные потенциальные
возможности для роста урожайности зерновых культур. К примеру, в
Андижанской области, где средний балл бонитета почв 60, получено 65 ц/га, а в Ташкентской, где средний балл бонитета - 59,
получено около 30 ц/га. В Самаркандской области средняя урожайность в
1999 г. составила 41,8 ц/га, в то время как в дехканских хозяйствах - 58,1
ц/га, в фермерских - 50,5, а в сельхозпредприятиях -37,6 ц/га.
В 1999 г. по Республике Каракалпакстан и пяти областям -Джизакской,
Кашкадарьинской, Сурхандарьинской, Сырдарьинской, Ташкентской
урожайность пшеницы была ниже среднего уровня по республике.
Анализ изменения засоления площадей орошаемых земель показал: что
общая площадь засоленных земель в республике за период с 1991 по 2000 г.
возросла на 561,5 тыс.га (16,2 %), в том числе сильно засоленных на 210
тыс.га (более чем в 2 раза), средне засоленных и1085 на 63,3 тыс.га (на 10,5
%) и слабо засоленных на 288 тыс.га (на 10,5%).
За период с 1990 по 2001 г. общая площадь засоленных земель по
республике возросла с 1838,2 до 2446,3 га или на 25%, в том числе
слабозасоленных на 18,2%, среднезасоленных на 16,2% и сильнозасоленных
более чем в 2 раза. Особенно резкий рост заселенных земель произошел в
Ферганской области в - 3,7 раза, Самаркандской в 1,7 раза, Ташкентской в 1,1 раза и Джизакской 1,4 раза.
В Республике Каракалпакстан, Бухарской, Сырдарьинской областях
удельный вес засоленных земель оставался практически стабильной.
70
В результате недостатков, допущенных при орошении земель за период
2000-2004 годы в широких масштабах, наблюдаются процессы подтопления.
В Республике Узбекистан потоплено около 35%, Навоийской,
Сырдарьинской и Кашкадарьинской областях подтоплено более 50%
орошаемых земель, в Бухарской и Хорезмской областях-более 40%, в
Андижанской, Ферганской и Наманганской областях -25-35%.
Наиболее близкое залегание грунтовых вод к поверхности земли
приходится на июнь-июль месяцы года, в период интенсивного орошения.
Использование пастбищ для выпаса скота без учета их кормовой емкости
приводит к их дигрессии (потери кормовой емкости). Так, за период 19942004 годы дигрессии пастбищ подвержены по Республике Каракалпакстан 1566,3 тыс. га, по Навоийской области -4093,6 га тыс. га, по Бухарской 1019,0 тыс.га, по Джизакской области 168,4 тыс.га, по Кашкадарьинской
области -185,7 тыс.га, по Самаркандской -117,3 тыс.га, по Сурхандарьинской
205,7 тыс. га площади, также снижены продуктивность естественных
кормовых угодий по республике на - 23,3%, по Республике Каракалпакстан
на -27,0, по Бухарской области на -18,5%, по Джизакской области на -16,9%,
по Кашкадарьинской области на - 6,2%, по Навоийской области на - 26,5%,
по Самаркандской области на -10,9%, по Сурхандарьинской области на 17,4%.
Несмотря на значительное сокращение объемов потребления химических
веществ в сельскохозяйственном производстве (за последнее 10-12 лет
объемы использования пестицидов и минеральных удобрений уменьшились
в 3-4 раза) проблема загрязнения почв остаточным количеством токсичных
веществ не теряет своей остроты.
Узгидрометом ежегодно ведутся наблюдения (мониторинг) за
загрязнением почв в основных сельскохозяйственных районах республики
остаточными количествами хлорорганических пестицидов (ДДТ и его
метаболита ДДЭ, изомеров ГХЦГ), фосфорорганических пестицидов
(фозалона, фосфомида, тиодана), гербицидов (трефлона, далапона) и
дефолиантов (хлората магния).
По данным Узгидромета, за период с 1999 по 2004 г.г. наблюдалась
тенденция снижения среднего уровня загрязнения остаточными
количествами (ОК) суммы ДДТ.
Количество превышений в отобранных пробах ПДК >1 снизилось с 39,2%
до 21,1%, а средний уровень загрязнения стал меньше ПДК и составил 0,85
ПДК. По-прежнему самый высокий уровень загрязнения (на локальных
участках) почв ОК суммы ДДТ наблюдается в Ферганской области 2,4-6,1
ПДК.
В Кашкадарьинской области средний уровень ОК суммы ДДТ составляет
2,3 ПДК, в Андижанской - 2 ПДК, Сурхандарьинской -1,8 ПДК, Ташкентской
-1,6 ПДК, Бухарской -1,1 ПДК. В остальных областях уровень ОК суммы
ДДТ не превышает ПДК.
71
Загрязнения почв ОК суммы ГХЦГ, трефлана, тиодана, фосфамида и
фозалона во всех областях не превышали ПДК.
Обследование почв на содержание токсикантов промышленйого
происхождения вокруг городов Ташкента, Чирчика, Коканда, Самарканда,
Бекабада, Намангана и Андижана также не превышает допустимых
нормативов.
Госкомприроды, начиная с 1999 года, ведет наблюдения за источниками
загрязнения почв по Программе мониторинга источников загрязнения (МИЗ).
Объектами МИЗ являются бывшие аэродромы сельхозавиации,
ядомогильники, склады минеральных удобрений и ядохимикатов, нефтебазы,
промышленные предприятия, а также прилегающая к объектам территории,
используемые в народном хозяйстве.
На территории республики размещены 13 ядомогильников, в которых
захоронены запрещенные к использованию ядохимикаты и минеральные
удобрения, а также ядохимикаты с истекшим сроком действия, такие как
ДДТ, ГХЦГ, бутифос, хлорофос, хлорат магния, пропинат натрия,
гербициды, а также посуда от ядохимикатов. Объем захороненных
химических веществ составляет около 9 тыс. тонн. Практически во всех
ядомогильниках
условия
хранения
ядохимикатов
не
отвечают
установленным требованиям. Особое беспокойство вызывает состояние
ядомогильников в Самаркандской, Сурхандарьинской, Сырдарьинской,
Хорезмской областях, где отсутствуют охрана, ограждения и
предупреждающие знаки, а также имеется доступ посторонних лиц к местам
захоронений.
В ряде случаев территории могильников и прилегающая к ним местность
используется населением для выпаса скота, имеются случаи выкапывания
ядохимикатов.
Большое беспокойство вызывает захороненные пестициды в могильниках,
относящиеся к группе стойких органических загрязнителей (СОЗ). Это
группа химических веществ обладают токсичными свойствами,
проявляющими устойчивость к разложению и характеризующие
биоаккамуляцией.
Результаты проведенных наблюдений в 2002-2003 годах за состоянием
ядомогильников показывают, что особою опасность представляют
ядомогильники в Хорезмской области. Анализ проб, отобранных
непосредственно вблизи ядомогильника Янгиарыкского района (до 500 м)
показывает превышение ПДК по ГХЦГ до 17 раз, ДДТ и его метаболитам до
30 раз и загрязнение воды коллектора ГХЦГ до 7 раз. В почвах вокруг
Тупраккалинского ядомогильника установлено превышение ДДТ до 35 ПДК.
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ.
МЕЛИОРАЦИЯ
И
ЕЕ
ПОСЛЕДСТВИЯ
С переводом земледелия страны на интенсивный путь развития
предполагается прежде всего лучшее использование существующего
земельного фонда, повышение плодородия почв и резкое повышение
72
урожайности основных зерновых, кормовых и технических культур,
разработка и внедрение научно обоснованной системы земледелия, которые
должны сочетаться с продуманными мерами по предупреждению
нежелательных экологических последствий.
Интенсификация земледелия невозможна без улучшения плодородия
почвы с помощью мелиоративных мероприятий. Однако эти мероприятия не
дадут полноценной отдачи без внесения полной дозы минеральных
удобрений, сбалансированной по отдельным компонентам. Химические
методы широко используются и для сохранения выращенной
сельскохозяйственной продукции. Ограничение вредного воздействия
водной и ветровой эрозии является также одним из наиболее эффективных и
доступных способов повышения плодородия почвы.
Под мелиорацией почв понимают систему мероприятий, связанных с
коренным улучшением свойств почвы и условий почвообразования с целью
повышения плодородия почвы. Мелиорация осуществляется путем
искусственного регулирования водно-теплового, воздушного, солевого,
биохимического и других режимов с помощью орошения, осушения,
промывок, обработки почвы и внесения в нее химических и органических
удобрений. Мелиорация почвы—важный агротехнический метод, особенно
для территорий с неблагоприятным водно-тепловым и воздушным режимом
почвы и ее засолением.
Различают два вида мелиорации: орошение земель, при котором
наибольшее значение имеет искусственное увлажнение почвы благодаря
подаче воды для повышения влагообеспеченности растений и их урожая;
осушение земель, при котором преследуется цель отвести избыточную влагу
из пределов корневого слоя для достижения необходимых водно-тепловых
условий произрастания растений и улучшения аэрации почв.
Оба вида мелиорации практикуются с момента возникновения земледелия,
хотя их научные основы были разработаны лишь в XX в.
Потребность в мелиорации земель мира определяется прежде всего
климатическими особенностями. Большая часть населения Земли проживает
в тропическом и субтропическом поясах, где особенно требуется орошение
земель. Почти 20% населения проживает на территориях, где требуется
борьба с избыточным увлажнением почв. Поэтому оросительные и
осушительные мелиорации земель применялись с древнейших времен.
Практика показывает, что при орошении земель урожайность
сельскохозяйственных культур повышается в 2—3 раза, а возделывание
некоторых из них (рис, хлопок) вообще невозможно без орошения.
2.1. Орошение. Борьба с вторичным засолением почвы
В настоящее время площадь орошаемых земель во всем мире, по
экспертным оценкам Всемирной организации по проблеме продовольствия
(ФАО), составляет 236 млн. га, из них около половины приходится на
территорию Южной Азии. Около 60% всех орошаемых площадей мира
приходится на долю четырех стран:
73
Китая—85,2 млн. га (45% обрабатываемой площади), Индии — 36.4 (21%),
США— 16,5 (%), бывшего СССР — 16,0 (7% обрабатываемой площади).
Эксперты ФАО полагают, что к концу XX в. площадь орошаемых земель в
развивающихся странах возрастет на 50%, главным образом, за счет
расширения орошаемого земледелия в Южной Азии, Африке и Латинской
Америке. В развитых капиталистических странах прогнозируется умеренный
рост орошаемых площадей (порядка 17-—-19%), причем особое внимание
уделяется экономии воды при Орошении, поскольку потери ее в открытых
каналах на фильтрацию и испарение в настоящее время оцениваются в 40—
60%.
Орошаемое земледелие в развивающихся странах со скудной дозой
минеральных удобрений и современных средств защиты растений не может
привести к резкому росту урожайности. Разрыв в масштабах применения
минеральных удобрений от промышленно развитых стран здесь еще весьма
велик. Так, в Индии 1 га обрабатываемой земли получает минеральных
удобрений в 7 раз меньше, чем в США. Послеуборочные потери урожая в
развивающихся странах оцениваются в 25—40%, вследствие чего амбарный
урожай на такой же процент меньше биологического.
В целом мире многими исследователями фиксируется возрастание;
степени засушливости климата, особенно на Африканском континенте.
Катастрофические засухи 70-х годов охватили огромные территории Африки
(Эфиопия, Судан, Вольта, Чад, Нигерия, Мавритания, Сенегал, Кения,
Танзания и др.). Засушливые явления наблюдались в Латинской Америке
(Бразилия, Аргентина, Парагвай, Боливия). Засухи отмечались в пределах
Северной Америки. Только в XX в. их насчитывается более 26. В Северной
Америке наиболее часты засухи в центральных районах США и Канады.
Причиной засух являются квазиритмические колебания увлажненности, а
также антропогенные факторы. К последним относят уничтожение лесов на
обширных территориях, неумеренный выпас скота, приводящий к
деградации растительного покрова, и другие факторы подстилающей
поверхности суши, нарушающие естественный влагооборот. Необходимость
осуществления крупных мелиоративных мероприятии в России диктуется
неблагоприятными климатическими условиями обширных территорий,
вследствие которых большая масса сельскохозяйственных земель находится
в районах избыточного либо недостаточного увлажнения. Мелиорация
земель является важнейшей мерой, необходимой для неуклонного
наращивания производства зерна и создания устойчивой кормовой базы
животноводства, повышения общей эффективности сельскохозяйственного
производства.
Неблагоприятные климатические условия в засушливые годы приводят к
большим колебаниям валового сбора зерновых в урожайные и неурожайные
годы, достигающим около 60—70 млн. т. Развитие мелиорации включает в
себя ввод новых площадей и реконструкцию старых. Предусмотрены другие
меры, направленные на упорядочение структуры посевов, с целью
74
повышения удельного веса производства зерна, кукурузы на зерно и
кормовых культур, внесения полной дозы минеральных удобрений (330—350
кг), сбалансированных по отдельным компонентам. Особое внимание
обращается на повышение уровня мелиоративного строительства, внедрение
прогрессивных мер организации труда, экономное использование водных
ресурсов на мелиоративных системах, особенно в орошаемом земледелии.
С развитием орошаемого земледелия выдвигаются экологические
проблемы. Главная из них — борьба с вторичным засолением почв, которое
возникает при неумеренном орошении и высоком уровне грунтовых вод.
Решение этой проблемы возможно при разработке и внедрении научно
обоснованных норм полива применительно к конкретным климатическим и
гидрологическим условиям территорий.
Борьба с засолением почвы актуальна и в глобальном масштабе. Засоление
почвы происходит почти на половине орошаемых земель мира, в том числе
на 30% орошаемых земель США. Хотя в нашей стране достигнуты
значительные успехи в борьбе с засолением почвы, это явление не
ликвидировано до сих пор.
При осуществлении широких мелиоративных мероприятий в зоне степей
следует иметь в виду, что новообразование грунтовых вод здесь происходит
значительно быстрее, нежели в зонах полупустынь и пустынь. Примерно за
10 лет уровень грунтовых вод может достигнуть критического состояния
(1,5—2,5 м от поверхности), вызывая засоление и заболачивание почвы.
Кроме того, в условиях орошения возникает способность вторичного
содового засоления почв, так как южные черноземы и каштановые почвы в
ряде районов имеют повышенную остаточную солонцеватость и щелочность
на глубине 0,5—1 м. Присутствие соды в поверхностных горизонтах почвы
вызывает ряд сложных трудно устранимых физико-химических процессов,
снижающих плодородие почвы. В степных районах Прикаспийской
низменности почти отсутствует верхняя зона пресных вод при слабой
естественной дренированности территории. В Среднем и Нижнем Поволжье
из 8,2 млн. га земель, пригодных для орошения, лишь 14,6% не потребуется
дренажа. В Зауралье к воздействию указанных факторов добавляется
необходимость учета более сокращенного по сравнению с условиями
Европейской части России вегетационного периода, когда возможна потеря
части урожая вследствие наступления ранних заморозков.
Основной экологической проблемой орошаемого земледелия в степной и
аридной зонах является предотвращение вторичного засоления почвы. Она
может решаться различными методами: гидротехническим (строительство
глубокого дренажа), мелиоративным (нормирование поливов, вплоть до
перехода на "голодные" нормы полива во влажные годы, промывка
мелиоративных систем), агрономическим (внедрение фитомелиорации,
глубокое рыхление почвы).
Проблема, тесно связанная с экологической — нормирование качества
возвратной (дренажной) воды, сбрасываемой с полей орошения, содержащих
75
включения минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов. Она является
особенно актуальной для пустынной и полупустынной зон России, где
водные ресурсы весьма ограничены и существует опасность их истощения.
Экономия воды в орошаемом земледелии является одной из наиболее
ответственных задач водного хозяйства страны. Главный путь ее решения:
повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) оросительных систем,
который меняется в весьма широких пределах. Это означает, что в старых
мелиоративных системах на пути от источника водозабора до
корнеобитаемого слоя орошаемого поля теряется от 65 до 75% воды.
Поэтому инженерное переустройство оросительных систем является
действенным средством не только экономии воды, но и дальнейшего
развития орошаемого земледелия. 2.2. Осушение почвы
Осушение по своей принципиальной основе противоположно орошению.
Его существо заключается в отводе избыточной влаги за пределы
корнеобитаемого слоя растений с целью улучшения водно-теплового режима
почвы и повышения ее плодородия. Осушению подвергаются
переувлажненные земли и болота с целью вовлечения последних в
сельскохозяйственное производство. Поэтому осушаемые массивы
располагаются в зоне избыточного увлажнения.
Высокой заболоченностью отличаются равнинные территории с
замедленным водообменом и высоким положением уровня грунтовых вод.
Много заболоченных земель и болот имеется на Европейском Севере и
Северо-западе (около 60% общей площади). Сильной заболоченностью
отличаются Полесье, Мещерская и Костромская низменности. Однако
центром мировой заболоченности является Западносибирская низменность
площадью в 1,3 млн. кв. км, заболоченность которой составляет около 50%.
Болота распространены на территории Якутии, Дальнего Востока. Методы
осушения заболоченных земель в принципе мало отличаются друг от друга.
Основной метод заключается в понижении уровня грунтовых вод с помощью
открытого либо закрытого дренажа. В настоящее время развитие получил
более прогрессивный метод осушения — вустороннее регулирование, когда
мелиоративная система может использоваться в засушливые периоды — для
орошения земель, а во влажные — для отвода избыточных вод через
дренажную сеть. Потенциальный фонд для осушения земель в России весьма
велик.
Мелиорация земель — активный метод повышения продуктивности
земледелия. Наибольший экономический эффект мелиорация земель
приносит в том случае, если она проводится в комплексе с хозяйственным
освоением земель, включая их химизацию, культур-технические работы и
надлежащий уход за посевами. В 70-е годы при быстром росте осушаемых
земель в отдельных районах отмечалась тенденция отставания их
хозяйственного освоения, что снижало эффективность мелиорации. В
отдельных случаях земли переосушивались (Белорусское Полесье).
76
Внедрение мелиоративных систем двустороннего регулирования позволяет
проводить мелиорацию более эффективно.
Неблагоприятные
экологические
последствия
осушения
земель
заключаются в их переосушении, вследствие чего снижается уровень
грунтовых вод в прилегающих территориях и происходит уменьшение
величины устойчивого стока в реки, а в ряде случаев на прилегающих
территориях наблюдается подсыхание лесов и исчезновение влаголюбивой
растительности. Вместе с тем, повышенная густота открытой осушительной
сети может привести к повышению весенних максимумов стока на малых
реках. На крупных мелиоративных системах наблюдается существенное
обеднение растительного и животного мира. Низкое качество осушительной
мелиорации может привести к вторичному заболачиванию почвы.
2.3. Применение удобрений. Пестициды
Ежегодно вместе с урожаем из почвы выносятся десятки миллионов тонн
питательных веществ: азота, калия, фосфора, магния, серы и других, которые
необходимо компенсировать. Поэтому внесение в почву органических и
минеральных удобрений является важнейшим средством повышения
плодородия почв.
Каждый рубль затрат на минеральные удобрения приводит к возрастанию
окупаемости, оцениваемой для различных видов сельскохозяйственной
продукции от 2 до 5 руб. Особенно эффективно применение удобрений в
южных районах страны при выращивании хлопка, сахарной свеклы, плодов,
овощей. В этих условиях затраты на внесение удобрений окупаются в
течение года.
Содержание питательных веществ в минеральных удобрениях обычно
выражают в процентах азота, фосфора и калия. В России из фосфорных
удобрений широко применяют двойной суперфосфат (до 50% Р2О5), из
азотных—карбамид (42—46% N), жидкий аммиак (82,3% N), из калийных
удобрений — хлористый калий (50—62% КагО), из комплексных удобрений
— аммофос (10— 11% N + 46—48% Р205), нитроаммофос (21—22% N +21 —
22% Р2О5), а также новые виды комплексных удобрений.
При сбалансированном использовании минеральных удобрений каждый
рубль на их производство обеспечивает прибавку урожая на 10 руб. Это
достигается при соотношении азота, фосфора и калия в удобрениях 1:1,1: 0,8.
Между тем, структура производства минеральных удобрений пока не
соответствует этому соотношению. С улучшением структуры производства и
использованием минеральных удобрений должен значительно увеличиться
урожай.
Химикаты в земледелии применяются при защите растений от действия
вредителей, сокращении потерь урожая при его транспортировке и хранении.
Потери урожая от действия вредителей в мире приводятся в табл. 2.
Эксперты ООН оценивают ежегодные потери урожая в 75 млрд. долл.,
которые складываются из потерь от вредителей (30 млрд. долл.), от болезней
растений (25 млрд. долл.) и действия сорняков (20 млрд. долл.). Потери
77
биологического урожая от действия вредителей для различных культур
составляют 30—50%. Особенно велики потери биологического урожая для
хлопка, картофеля, фруктов и винограда. Необходимость применения
пестицидов — химических средств защиты от действия сорняков, вредных
насекомых, клещей, болезнетворных грибков вызывается "биологическим
взрывом" разнообразных вредителей в мире. (Нашествие колорадского жука
в США и Европе, гессенской мухи в США, крыс в тропическом поясе и т.д.).
Сельскому хозяйству приносят ущерб около 8 тыс. различных грибков, 10
тыс. насекомых, около 2 тыс.червей.
Пестициды по воздействию на вредителей делятся на следующие группы:
гербициды — средство уничтожения сорняков, инсектициды—средство для
борьбы с вредными насекомыми, нематоциды — для уничтожения червей,
фунгициды — для борьбы с грибковыми и вирусными заболеваниями,
бактерициды — для уничтожения возбудителей болезней, дефолианты —
средство для удаления листвы. К классу пестицидов относят и ростовые
вещества, используемые для ускорения либо торможения роста некоторых
растений.
Пестициды широко используются в сельском хозяйстве. По мнению
зарубежных исследователей, применение пестицидов позволяет сберечь
50% урожая хлопка, картофеля, фруктов, увеличить на 25% производство
мяса, молока и шерсти.
Защита растений позволяет потенциально сохранить 15 млн. т зерна, 10
млн. т сахарной свеклы, 1,4 млн. т хлопка, 10 млн. т овощей. Принося, как и
удобрения, огромную пользу сельскому хозяйству, пестициды вызывают
нежелательные вторичные экологические последствия: гибель некоторых
видов полезных растений, насекомых (муравьев, пчел и др.). Некоторые виды
их (например, ДДТ) оказывали вредное воздействие на животный мир и
здоровье человека.
В 90-е годы в нашей стране стали широко применяться биологические
методы защиты растений, не оказывающие вредных воздействий на здоровье
человека и окружающую среду. Они дешевы и высокоэффективны, поэтому
перспективны. Внесение минеральных удобрений приводит к их вымыванию
из поверхностных горизонтов почвы. Особенно опасны соединения фосфора,
обычно попадающие в водоемы в связанном виде вместе с частицами почвы
и способные мигрировать на большие расстояния. При многолетнем
применении больших доз фосфорных удобрений, в особенности туков
двойного суперфосфата, в почве могут накапливаться элементы, обладающие
повышенной токсичностью. Внесение повышенных доз калийных удобрений
может приводить к изменению соотношения между калием и натрием в
пастбищном корме, которое вызывает заболевания скота.
Повышение дозы нитратов в воде неблагоприятно отражается на живых
организмах, так как под действием кишечных бактерии они переводятся в
нитриты, обладающие повышенной токсичностью. Азот мигрирует обычно в
составе водных растворов, проникая в состав как поверхностных, так и
78
подземных вод. Миграция соединений фосфора вместе с азотом, создавая
питательную среду для сине-зеленых водорослей и высшей водной
растительности, вызывает эвтрофикацию водоемов — загрязнение водоемов
биогенными элементами, приводящее к резкому ухудшению кислородного
режима водоема и снижению качества воды и, как следствие, к вымиранию
рыб. Вода таких водоемов становится непригодной к употреблению в пищу.
За последние годы эвтрофикация водоемов получила широкое
распространение, особенно в Западной Европе, Японии и США. Поэтому при
применении химикатов необходимо принимать меры по предупреждению
отрицательных экологических последствий. Одной из таких мер является
внедрение капсулированных удобрений в водозащитной оболочке.
ЭРОЗИЯ ПОЧВ (ВОДНАЯ И ВЕТРЕНАЯ) И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕЮ.
Широкое использование земель, особенно возросшее в эпоху НТР, привело
к увеличению распространения водной и ветровой эрозий (дефляции). Под их
воздействием происходит вынос (водой либо ветром) почвенных агрегатов из
верхнего, наиболее ценного слоя почвы, который приводит к снижению ее
плодородия. Водная и ветровая эрозии, вызывая истощение почвенных
ресурсов, являются опасным экологическим фактором.
Общая площадь земель, подверженных водной и ветровой эрозии,
измеряется многими миллионами гектаров. По имеющимся оценкам, водной
эрозии подвержено 31% суши, а ветровой—34%. Косвенным свидетельством
возросших масштабов водной и ветровой эрозии в эпоху НТР является
увеличение твердого стока реками в океан, который ныне оценивается в 60
млрд. т, хотя 30 лет тому назад эта величина была почти в 2 раза меньше.
Общее сельскохозяйственное использование земель (включая пастбища и
сенокосы) составляет около /з суши. В результате водной и ветровой эрозии
во всем мире пострадало около 430 млн. га земли, а при сохранении
нынешних масштабов эрозии к концу века эта величина может удвоиться.
Ветровой эрозии наиболее подвержены частицы почвы 0,5— 0,1 мм и
менее, которые при скоростях ветра у поверхности почвы 3,8—6,6 м/с
приходят в движение и перемещаются на большие расстояния. Мелкие
почвенные частицы (<Д 1 мм) способны преодолевать расстояние в сотни
(иногда тысячи километров). На основании аэрокосмических снимков
выявлено, что пыльные бури в Сахаре прослеживались вплоть до Северной
Америки.
Категория частиц 0,5—0,1 мм является одной из агрономически ценных,
поэтому ветровая эрозия снижает почвенное плодородие. Не менее
деятельным процессом является водная эрозия, так как при смыве водой
возрастает размер вымываемых почвенных частиц.
Смыв почвы зависит от типа почвы, ее физико-механического состава,
величины поверхностного стока и состояния поверхности почвы (агрофон).
Показатели смыва почвы изменяются для различных пахотных угодий в
весьма широких пределах. Для южных черноземов показатели смыва почв
(т/га) меняются от 21,7 (зяблевая вспашка вдоль склона), 14,9 (то же поперек
79
склона) до 0,2 (многолетняя залежь). Интенсивность эрозии в современную
эпоху порождена прямыми либо косвенными последствиями антропогенного
происхождения. К первым следует отнести широкую распашку земель в
эрозионно-опасных районах, особенно в аридной либо семиаридной зонах.
Такое явление типично для большинства развивающихся стран.
Однако интенсивность эрозии возросла и в развитых странах, в том числе
во Франции, Италии, ФРГ, Греции. Эрозионно-опасными считаются
некоторые районы Нечерноземной зоны РСФСР, поскольку серые лесные
почвы очень подвержены размыву. Эрозия имеет место и на
переувлажненных орошаемых массивах.
В трудном положении оказываются районы, в которых происходит
одновременное проявление водной и ветровой эрозии. В нашей стране к
таким относятся лесостепные и частично степные районы Центральной
черноземной области, Поволжья, Зауралья, Западной и Восточной Сибири с
интенсивным сельскохозяйственным использованием. Водная и ветровая
эрозии развиваются в зоне недостаточного увлажнения с чередованием
влажных и засухоустойчивых лет (либо сезонов) по таким схемам: смыв —
осушение почвы — выдувание, выдувание — переувлажнение почвы —
смыв. Отмечается, что она может проявляться на участках со сложным
рельефом неодинаково: на склонах северных экспозиций преобладает водная
эрозия, на южных с ветроударным эффектом — ветровая. Одновременное
развитие водной и ветровой эрозий может вызывать особенно большие
нарушения почвенного покрова.
Ветровая эрозия возникает в степных районах с большими площадями
пашни при скоростях ветра 10—15 м/с. (Поволжье, Северный Кавказ, юг
Западной Сибири). Наибольший ущерб сельскому хозяйству наносят
пыльные бури (наблюдающиеся ранней весной и летом), которые приводят к
уничтожению посевов, снижению почвенного плодородия, загрязнению
атмосферы, занесению полос и мелиоративных систем. Граница пыльных
бурь проходит южнее линии Балта — Кременчуг — Полтава — Харьков —
Балашов — Куйбышев — Уфа — Новотроицк.
Почвозащитная система земледелия, разработанная в Казахстане, нашла
широкое распространение. Ее основой является переход от отвальной
обработки почвы с помощью плуга к безотвальной с применением орудий
плоскорезного типа, сохраняющих стерню и растительные остатки на
поверхности почвы, а на почвах легкого механического состава — введение
почвозащитных севооборотов с полосным размещением однолетних культур
и многолетних трав. Благодаря почвозащитной системе земледелия
обеспечивается не только защита почв от ветровой эрозии, но и более
эффективное использование атмосферных осадков. При плоскорезной
обработке почва промерзает на меньшую глубину и весенний поверхностный
сток используется для увлажнения поверхностных горизонтов почвы, в
результате чего снижается губительное воздействие засух па урожай
зерновых культур в самые засушливые годы. Эрозия почвы может причинять
80
как прямой ущерб — за счет уменьшения плодородия почвы, так и
косвенный — за счет перевода одних ценных пахотных угодий в другие,
менее ценные (например лесные полосы либо луга). Только для
агролесомелиоративных мероприятий защиты почв от эрозии, в которой
нуждаются многие миллионы гектаров пашни, необходимо под лесопосадки
использовать около 2,6% этой площади.
Для защиты почв от эрозии в настоящее время используется система
научно-организационных, агролесомелиоративных и гидротехнических
мероприятий. Основные виды борьбы с водной эрозией заключаются в
максимальном снижении величины поверхностного стока и перевода его в
подземный за счет почвозащитных севооборотов при соотношение посевов
многолетних трав и однолетних культур 1:2, глубоком поперечном
бороздовании склонов, лунковании почвы, внедрении лесонасаждений.
Гидротехнические меры борьбы с водной эрозией включают в себя
строительство прудов и водоемов для уменьшения величины талого стока. В
зависимости от степени смытости почвы все сельскохозяйственные земли
разделяются на девять категорий. К первой из них отнесены земли, не
подверженные эрозии, к девятой — непригодные земли для земледелия. Для
каждой из категорий земель (кроме девятой) рекомендована своя
противоэрозионная система земледелия.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ
4.1. Кислотные дожди
Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических
осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше,
чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды
равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности
двуокись серы (SO2) и окислы азота (NOx) трансформируются в атмосфере
земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с
водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН
дождевой воды. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году
английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек
викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли
теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не
сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни
в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди
разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в
негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к
просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это
происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как
двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом
образуется слабая угольная кислота (СО2 + Н2О —> Н2СО3). Тогда как в
идеале рН дождевой воды равняется, в реальной жизни показатель
кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от
81
показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде
всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной
местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два
термина -кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при
растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы
водорода (Н+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в
воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-).
Термин рН используют в качестве показателя кислотности воды. "Термин рН
значит в переводе с английского "показатель степени концентрации ионов
водорода".
Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах
присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН"). Когда
концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации
гидроксид-ионов (ОН") в том же растворе, то такой раствор является
нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от
0 до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается
концентрация свободных ионов водорода (Н ). Они то и повышают
кислотность воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением
концентрации ионов водорода (Н) понижается концентрация гидроксидионов (ОН"). Те растворы, значение рН которых на приведенной шкале
находится в пределах от 0 до <7, называются кислыми. Когда в воду
попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов
(ОН"). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода (Н+).
Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до 14,
называются щелочными.
Следует обратить внимание еще на одну особенность шкалы рН. Каждая
последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении
концентрации ионов водорода (Н+) (и, соответственно, кислотности) в
растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН"). Например,
кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности
вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со
значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со
значением рН9.
Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими
загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами
азота (NOx). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным
транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и
электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию
с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной,
сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они
выпадают на землю.
82
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США,
Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии,
республиках бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.
Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в
них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со
значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН
удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать,
лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают
пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают
донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и
органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и
питается веществами, образующимися при разложении бактериями
органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся
рыба, большинство лягушек и насекомых.
По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них
начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность
воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов,
как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв [4, с. 94].
Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека.
Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в
пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные
заболевания.
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также
уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до
сегодняшнего дня механизм до конца еще не изучен, "сложная смесь
загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые
металлы...в совокупности приводят к деградации лесов.
Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного
исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов
долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от
потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в
бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на
медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему,
по мнению многих специалистов, - это уменьшить количество вредных
выбросов в атмосферу.
4.2. Тяжелые металлы
Тяжѐлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени
опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко
известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они
должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и
твердые отходы. Загрязнение тяжѐлыми металлами связано с их широким
использованием в промышленном производстве вкупе со слабыми системами
83
очистки, в результате чего тяжѐлые металлы попадают в окружающую среду,
в том числе и почву, загрязняя и отравляя еѐ.
Тяжѐлые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам,
наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных
и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение понятия
"тяжѐлые металлы". В некоторых случаях под определение тяжелых
металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут)
или металлоидам (например, мышьяк).
Почва являются основной средой, в которую попадают тяжѐлые металлы, в
том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником
вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неѐ в
Мировой океан. Из почвы тяжѐлые металлы усваиваются растениями,
которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.
Свинцовая интоксикация
В настоящее время свинец занимает первое место среди причин
промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в
различных отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются
рабочие, добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в
производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении
хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина,
свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и
воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных
автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения,
проживающего в этих районах, и прежде всего детей, которые более
чувствительны к воздействию тяжелых металлов.
С сожалением надо отметить, что в России отсутствует государственная
политика по правовому, нормативному и экономическому регулированию
влияния свинца на состояние окружающей среды и здоровье населения, по
снижению выбросов (сбросов, отходов) свинца и его соединений в
окружающую
среду,
полному
прекращению
производства
свинецсодержащих бензинов.
Вследствие чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы
по разъяснению населению степени опасности воздействия тяжелых
металлов на организм человека, в России не снижается, а постепенно
увеличивается численность контингентов, имеющих профессиональный
контакт со свинцом. Случаи хронической свинцовой интоксикации
зафиксированы в 14 отраслях промышленности России. Ведущими являются
электротехническая промышленность (производство аккумуляторов),
приборостроение, полиграфия и цветная металлургия, в них интоксикация
обусловлена превышением в 20 и более раз предельно допустимой
концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.
Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные
газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин.
Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются
84
главным источником загрязнений окружающей среды. И здесь есть свои
лидеры. На территории Свердловской области находятся 3 самых крупных
источника выбросов свинца в стране: в городах Красноуральск, Кировград и
Ревда.
Дымовые трубы Красноуральского медеплавильного завода, построенного
еще в годы сталинской индустриализации и использующего оборудование
1932 года, ежегодно извергают на 34-тысячный город 150 -170 тонн свинца,
покрывая все свинцовой пылью.
Концентрация свинца в почве Красноуральска варьируется от 42,9 до 790,8
мг/кг при предельно допустимой концентрации ПДК=130 мк/кг. Пробы воды
в водопроводе соседнего пос. Октябрьский, питаемого подземным
водоисточником, фиксировали превышение ПДК до двух раз.
Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние
здоровья людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую
репродуктивную систему. Для женщин беременных и детородного возраста
повышенные уровни свинца в крови представляют особую опасность, так как
под действием свинца нарушается менструальная функция, чаще бывают
преждевременные роды, выкидыши и смерть плода вследствие
проникновения свинца через плацентарный барьер. У новорожденных детей
высока смертность.
Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей - он
действует на развитие мозга и нервной системы. Проведенное тестирование
165 красноуральских детей от 4 лет выявило существенную задержку
психического развития у 75,7%, а у 6,8% обследованных детей обнаружена
умственная отсталость, включая олигофрению.
Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному
воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии
формирования. Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает
снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться,
отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и
другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут
носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при
рождении, отставание в росте и потеря слуха также являются результатом
свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации ведут к умственной
отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.
Белая книга, опубликованная российскими специалистами, сообщает, что
свинцовое загрязнение покрывает всю страну и является одним из
многочисленных экологических бедствий в бывшем Советском Союзе,
которые стали известны в последние годы. Большая часть территории России
испытывает нагрузку от выпадения свинца, превышающую критическую для
нормального функционирования экосистемы. В десятках городов отмечается
превышение концентраций свинца в воздухе и почве выше величин,
соответствующих ПДК.
85
Наибольший уровень загрязнения воздуха свинцом, превышающий ПДК,
отмечался в городах Комсомольск-на-Амуре, Тобольск, Тюмень, Карабаш,
Владимир, Владивосток.
Максимальные нагрузки выпадения свинца, ведущие к деградации
наземных экосистем, наблюдаются в Московской, Владимирской,
Нижегородской, Рязанской, Тульской, Ростовской и Ленинградской
областях.
Стационарные источники ответственны за сброс более 50 тонн свинца в
виде различных соединений в водные объекты. При этом 7 аккумуляторных
заводов сбрасывают ежегодно 35 тонн свинца через канализационную
систему. Анализ распределения сбросов свинца в водные объекты на
территории России показывает, что по этому виду нагрузки лидируют
Ленинградская, Ярославская, Пермская, Самарская, Пензенская и Орловская
области.
4.3. Земельные отношения: зарубежный опыт регулирования.
Кризисные явления в области природопользования, имеющие
долговременный характер, затронули весь мир. Функционирование и
развитие народного хозяйства любой страны, любого региона на сегодня
объективно связаны с неизбежным нарушением земель при производстве
массовых земляных работ в строительстве, добыче полезных ископаемых и
других видах недропользования, а также с деградацией почв в результате
последствий промышленных выбросов в атмосферу остаточных пестицидов,
нитратов, уплотнения почв сельскохозяйственными машинами, орудиями и
транспортными средствами, с проявлениями других негативных воздействий
хозяйственной деятельности.
Однако полностью, повсеместно и одновременно исключить нарушение и
деградацию земель в результате хозяйственной деятельности практически не
представляется возможным. Поэтому меры физической охраны земель
должны сочетаться с мерами их правовой и экономической защиты.
Первоначально на Западе были предприняты попытки с помощью налогов
и платежей создать экологический механизм природопользования,
встроенный в рыночный, который бы автоматически восстанавливал
равновесие системы, нарушаемое "внешними издержками", по принципу
"платит тот, кто загрязняет". Идея этой концепции экономического
регулирования выглядела достаточно просто: если заставить платить
предпринимателя за нарушение и загрязнение среды, он предпримет все
необходимое, чтобы до минимума уменьшить это влияние или избежать его
вовсе. Считалось, что обложение предпринимателя таким налогом будет
выполнять функцию «цены» за ухудшение среды, ставка же налога должна
была, по логике вещей, быть равной величине ущерба, наносимого
окружающей среде за год.
Однако природоохранительное регулирование на основе налога оказалось
в целом ряде случаев неэффективным, в первую очередь из-за сверх
затратного характера этого метода. Кроме того, возникли серьезные
86
трудности установления в каждом отдельном случае достоверной величины
выбросов разнообразных загрязнителей, экологического ущерба, его
денежной оценки и др. В результате данный метод был отвергнут практикой.
Ему на смену был разработан другой метод - платежей за загрязнение.
Отличие платежей от налогов состоит в том, что, во-первых, в качестве базы
расчетов ставок платежей выступает не нанесенный ущерб, а стоимость его
предотвращения, например, производимых выбросов и сбросов
загрязнителей. Побудительный экономический эффект в таком случае
создается при непременном условии, что ставка платежей (по каждому
загрязняющему веществу, например, пыли, сдуваемой с 1 га поверхности
отвалов) должна слегка превышать затраты предприятий на предотвращение
выбросов единицы этих веществ. Другое отличие метода платежей состоит в
том, что отчисленные средства могут быть отнесены на счет
производственных издержек и, следовательно, возмещаться через цены на
продукцию. Однако и этот метод практика отклонила.
Механизм регулирования через налоги и платежи оказался
неэкономичным, так как общественные издержки на охрану среды от
загрязнения складываются из затрат предприятия на сокращение загрязнения
и тех же затрат на уплату налогов или платежей, поскольку их выплата не
дает предприятиям права загрязнять природную среду. В результате
суммарные затраты общества намного превышают тот объем затрат, который
реально необходим для предотвращения загрязнения. Методы налогов и
платежей вполне способны разорить даже экономически сильные
предприятия. (Здесь нельзя отметить, что сегодня эти методы, оказавшиеся
неприемлимыми для стран с рыночной экономикой пытаются ввести в
практику природопользования в нашей стране.)
В начале 1980-х гг. в США, ФРГ и других странах был выработан вполне
работоспособный
механизм
природоохранного
регулирования,
предполагающий, как правило, использование целого набора регуляторов, в
которой главным звеном являются административно законодательные меры.
А в экономической политике этих стран в области охраны природы наиболее
существенное место в настоящее время занимают рычаги побудительного
характера (субсидии, займы налоговые льготы и т.д.) Главное место здесь
отводится госсубсидиям не природоохранные мероприятия.
Большую роль в системе экологического регулирования играет система
штрафов, которая является не столько рычагом экономического
регулирования, сколько необходимым дополнением административнозаконодательного подхода к-регулированию.
В США, например, механизм регулирования сферы добычи полезных
ископаемых, так же как и механизм регулирования качества окружающей
среды, базируется на законодательных и экономических рычагах. Однако
именно экономические рычаги играют большую и все возрастающую роль.
Главным звеном экономического механизма регулирования становится
87
арендная система разведки и добычи полезных ископаемых, определяющая
отношения между частным капиталом и государством-собственником недр.
Арендная система сдачи земель под разработку и добычу минерального
сырья установилась в США в 1920-х гг., после принятия соответствующего
законодательного акта. Аренда месторождений была введена лишь для
некоторых видов ископаемого топлива. В начале эта система, как правило,
включала два основных элемента -собственно рентные платежи и плату за
право разработки конкретного месторождения, или "роялти". В дальнейшем
система аренды пополнилась еще одним важным элементом - выплатой
арендных "бонусов", которые представляли собой единовременные платежи
в федеральный бюджет в форме первого арендного взноса, предшествующего
началу разработки месторождения.
Собственно рентные платежи за разведку и разработку месторождений на
государственных землях носят больше символический характер. Так, аренда
земель, связанная с поиском или разработкой месторождений фосфатов,
нефтяных сланцев, натриевых солей, серы и других полезных ископаемых,
обходится за год всего от 0.8$ до 2$ за гектар. Иное дело - платежи за
разработку недр (роялти). Они взимаются государством либо как часть
стоимости произведения продукции, либо в форме отгрузки части
продукции. Сумма "роялти" нередко является предметом торгов между
государством и горнодобывающими компаниями.
Арендная система определяет и пути распределения доходов, получаемых
в целом от аренды: 10% доходов поступают в федеральную казну, 52.2%
доходов - в спецфонд рекультивации земель и 37.5% доходов направляется
штату, в котором разрабатываются месторождения, в целях развития
инфраструктуры и финансирования социальных программ.
Огромное значение в механизме природоохранного регулирования при
горных разработках в США имеет законодательство об охране окружающей
среды. Особое место в нем занимает Закон о рекультивации земель (1977 г.)
Основная роль в реализации программы рекультивационных работ отводится
штатам. Так как сами штаты выделить все необходимое для рекультивации
не в состоянии, федеральное правительство покрывает определенную часть
затрат, разработал и принял у себя программу рекультивации нарушенных
земель.
Аренда земли под горные разработки широко распространена и в ФРГ. В
случае, когда добывающая фирма получает участок в пользование, она
обязана после завершения горных разработок вернуть его владельцу.
Вывод:
Механизм природоохранного регулирования в странах с рыночной
экономикой предполагает огромную по масштабу и разнообразную по
функциям роль государства.
Этот опыт следует максимально учесть нашей стране в ходе подготовки
соответствующих документов, регламентирующих земельные отношения при
88
пользовании недрами, нарушении земель и создании на их месте культурных
ландшафтов.
5. ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
Одним из наиболее опасных веществ, загрязняющих среду обитания, в
силу своих свойств и масштабов использования является нефть - то самое
"черное золото", которое питает весь наш транспорт и все производство
пластмасс.
Систематически происходят аварийные разливы нефти в России,
обусловленные как изношенностью трубопроводов и оборудования, так и
несоблюдением технологической дисциплины. По данным российского
отделения "Гринпис" (апрель 1995 г.) потери нефти и нефтепродуктов в
России за счет аварийных ситуаций и несоблюдения технологической
дисциплины достигают 25 млн.т ежегодно, что явно претендует на мировой
"рекорд". Официальные оценки скромнее - 4,8 млн. т, но эта огромная цифра
не является предельной, так как в связи с изношенностью технологического и
транспортного оборудования разливы будут происходить все чаще. Кроме
аварий, которые сейчас у всех на слуху, существуют тысячи больших и
малых неучтенных ручейков нефтепродуктов, не попадающих в статистику,
но исправно загрязняющих землю и воду вокруг каждой бензоколонки,
каждого гаража, каждой мастерской, не говоря уже о крупных предприятиях
и, тем более военных полигонах.
Много писали о больших проблемах Германии, связанных с
восстановлением почвы в местах дислокации частей ГСВГ (ЗГВ), но мало
кто представляет фантастические масштабы подобных загрязнений в России,
где только на одном из объектов под землей в песчаных отложениях
"хранится" 25000 куб.м чистого керосина. Только нефтяники знают
доподлинно о залитых нефтью болотах и таежных озерах с "асфальтовым"
дном.
Как же решается проблема ликвидации нефтяных загрязнений сейчас?
Разливы нефти на земной поверхности, опасные для растений и почвенной
микрофлоры, а также для водных источников, ликвидируют разными
способами. Прежде всего осуществляют локализацию разлива путем
обваловки загрязненной площади. При значительных масштабах разлива из
наиболее глубоких мест скопления нефти и нефтепродуктов или из
специально вырытых зумпфов производят откачку нефти шламовыми
насосами или в вакуумированные цистерны. Грунт в месте разлива снимают
и промывают в барабанах с использованием ПАВ, отстаивая водонефтяную
эмульсию в сборниках или гидроизолированных прудах - накопителях. Чаще
всего в труднодоступных местах, несмотря на запрещения СЭС, слой почвы,
пропитанный нефтью, свозят в отдельный котлован и сжигают. При
температуре хорошие результаты дает применение нефтеразлагающих
микроорганизмов, способных на 3-6 месяцев разложить нефть до азота и
углекислого газа.
89
В 1997 году был обследован почвенный покров части российских городов
на загрязнение нефтепродуктами. Загрязнение почв нефтепродуктами
наблюдается вблизи Жилкинской нефтебазы в Иркутске, на полях колхоза
им.Чапаева Самарской области, в Приокском районе Нижнего Новгорода, где
средние содержания нефти в почве выше фоновых в 278, 22 и 13 раз,
максимальные - в 414, 66 и 27 раз соответственно.
Нефтяники, работающие на нефтяных промыслах объединения
"Нижневартовскнефтегаз" отмечают: "Есть места в тайге, которые, наверное,
уже не оживить, ведь там годами скапливается нефть, которую недосуг
собрать и откачать. Потому что в планах у нас этого нет. В планах только
добыча нефти. Погибают брусника, клюква, таежные травы и цветы.
Засыхают на корню деревья, но те, кто приходят сюда за нефтью, словно
этого не замечают".
Многие "хозяева" кустов скважин разливную нефть сгребают
бульдозерами со снегом, выталкивают за территорию кустовой площадки. Но
придет весна, и с талыми водами эта нефть польется в озеро и речушки,
загубит рыбу.
Оценить объемы нефти, попадающей в природные объекты при всех
авариях, крайне сложно, но можно предполагать, что только для рядовых
происшествий эта величина составляет около 10 тыс. тонн в год. В 1996 году,
например, комитетом по охране природы Ханты-Мансийского автономного
округа выявлено 878 случаев загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами,
при этом на рельеф и в водоемы попало как минимум 7616 тонн нефти ( на
3080 тонн больше, чем в 1995-м). И отходов бурения на рельеф выброшено в
этом году больше, чем в предыдущем. Всего же по округу в 1996 году
выявлено 306 гектаров, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, буровыми
растворами и другими отходами (на 64 больше, чем в 1995 -м). Количество
шламовых амбаров в 1995 и 1996 годах оставалось приблизительно
одинаковым - соответственно 1995 и 1951 штука; объем нефтешламов с 1996
по 1997 год увеличился приблизительно с 86 тыс. до 120 тыс. тонн.
При категорийных авариях, особенно на магистральных нефтепроводах,
залповые выбросы могут составлять сотни и тысячи тонн углеводородов.
Пример - авария в НГДУ "Мамонтовнефть" в 1996 году, когда суммарный
выброс составил 3344 тонны. Замазучивание земель и загрязнение воды
углеводородами - самый тяжелый удар, который наносит нефтегазовая
промышленность природе. И еще две экологические проблемы не решаются
в Сибири: геологические предприятия оставляют после бурения
незаглушенные скважины, а в факелах день и ночь горит попутный нефтяной
газ. Из 3587 скважин, учтенных Госгортехнадзором России, многие
находятся под давлением - из них фонтанирует, затапливая местность. Вода,
в ряде случаев - с проявлениями нефти и газа.
Литературы:
1. А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
2. Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: Юнити,2001г.
90
3. Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 2003г.
4. Радкевич В.А. Экология. Минск: Высшая школа, 1998г.
5. Плавильщиков Н.Н. Гомункулус. М.: Детгиз, 1958г.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Лекция № 10
Человек, растение и животный мир и их охрана. Перспективы
развития экологии. Экологическое воспитание.
Метод обучения:
Лекция
Место обучения:
Аудитория
Время:
80 мин.
Материальное обеспечения:
Таблицы, схемы и др.
Наглядные средства обучения ТСУ
План:
Экологическая культура
Понятие экологической культуры
Основные экологические нравственности
Экологический синтез в экологизации культуры
Экологическая опасность разрушения экосистем и истребление видов
Экологические основы охраны элементов биосферы
Человеческая цивилизация в прошлом не ставила перед собой задачи
преобразования природы, человек тогда не стремился целенаправленно их
решать и не имел возможности их научно-обоснованного решения. Тогда
человек был вооружен камнем, палкой и еле владел использованием огня в
своей жизни.
В настоящее время ситуация изменилась принципиально. Целый ряд
наук, таких как биология, экология, география, климатология, экономика и
другие, ориентировались на проблемы охраны и рационального
преобразования природы и использования ее ресурсов. В преобразуемой
природе человек является преобразователем. Он нередко улучшает
природные условия на обширных территориях, так, некоторые улучшения
происходят непредусмотрено, как бы стихийно, например, применение
микроэлементов на пастбищах улучшает состав биопродуктивности растений
и соответственно животных.
В настоящих экологических ситуациях человек вынужден приспосабливаться к окружающей среде, в значительной степени им же измененной
и он старается восстановить ее былое великолепие, разнообразие и богатство.
Человек окружает себя естественными и искусственными ландшафтами,
прекрасными городскими постройками, делающими лик земли ярче и
разнообразней. Человек нередко конструирует локальные ландшафты по
законам целесообразности и красоты. Величайшие культурные ценности произведения искусства, архитектуры, литературы, философии, этики и
эстетики тоже элементы среды обитания человечества.
91
В былое время, в начале нашего века, были требования о закономерностях развития технической цивилизации, тогда пропаганда заняла
место правды, историю превратили в культ лжи. Человек стал искать
развлечения в природе, а не в познании ее красоты, разнообразии законов
развития жизни. Он потерял способность ощущать этико-эстетическое
влияние природы, ее красоты. Рост его материального состояния
сопровождается духовным обнищанием. Личность человека и его идей
попадали под власть организаций и их лидеров, которые поддерживали в них
животное начало. Сверхорганизованное общество превратило человека в
несвободное, несамостоятельное, бездомное и негуманное живое существо.
Наука стала отделяться от мышления, от высоких духовных ценностей,
превращалась в отрасль производства. Например, постоянное использование
высокотоксичных пестицидов-гербицидов на миллионах гектарах хлопковых
плантаций и в очень высоких дозах (от 40 до 54 кг/га в место 1-1.5 кг/га),
является полнейшим отсутствием нравственности и культуры человека.
Известно, что культура слагается из господства разума над силами
природы и из господства разума над человеческими убеждениями и
помыслами. Материальные достижения - это еще не культура. Они
становятся ею лишь в том случае, если их удается поставить на службу идеи
совершенствования человека и его общества.
Понятие экологической культуры, ее особенность, духовность и
направления в экологии связаны со многими отраслями биологии, географической наукой, ландшафтоведением, а также с естественногуманитарными направлениями. Место экологической культуры состоит в
эстетическом понимании природных пейзажей, ландшафтов, горных
массивов, прибрежий рек, озер. Экологическая культура - это сочетание двух
слов: экология - культура-духовная культура человека и его общества.
Экологическая культура - составная часть развития общественной
культуры, характеризуемой острым, глубоким и всеобщим сознанием
насущной важности экологических проблем в жизни и будущем развитии
человечества.
Концепция экологической культуры. Экологическая культура как
комплексная культура и научная дисциплина разработана американским
этнографом Дж. Стюартом в середине 50-х годов нашего века. Основой
концепции
автора
противоположность
понятия
"экологическая
антропология"- признание определяющей роли природной среды, в которой
происходит адаптация культуры тех или иных этнических групп и их
социальная организация. Возникновение этнической культуры на стыке
экологии человека с этнографией: взаимодействие этнических сообществ
людей с окружающей природной средой.
Формирование экокультуры различных этносов - особое объединение
людей в биологической и в социально-культурной сферах. Экологическая
культура связана с этнической географией, этнической антропологией и
этнической демографией, изучает особенности традиционных систем
92
жизненного обеспечения этнических групп и народов в целом, в природных и
социально-культурных условиях их обитания, и влияние сложившихся
экологических взаимосвязей на здоровье людей, использование ими
природной среды и их степени воздействия на эту среду обитания.
Экологическая культура - это традиции рационального природопользования, закономерностей формирования и функционирования
различных естественных и искусственных экосистем, наряду с которыми она
выясняет степени становления культуры человека и его общества при
взаимосвязи и взаимодействии с природой, природными явлениями и ее
ресурсами.
Экологическая культура является одним из разделов социальной
экологии, но экокультура ищет пути сохранения и восстановления различных
элементов культурной среды, созданной человечеством на протяжений его
истории - памятников архитектуры, природных памятников, редких деревьев,
обнаженных геологических камней, скал, пещер, карстовых озер, скал и
других.
Значение экологической культуры. Экологическая культура человека
тесно связана с его историческим развитием с древнейших времен до
сегодняшнего дня. Она не была сформирована как отдельная наука или
раздел той или иной науки; она развивалась с этническими особенностями
народов в взаимосвязи и взаимодействии их с природой. Здесь особенно
интересно использование человеком растений и животных в своей жизни. В
истоках истории человека он культивирует полезные растения,
одомашнивает виды диких животных, изображает их на рисунках. В
результате чего возникает и развивается земледелие и скотоводство как
результат развития культуры человека во взаимосвязи с природой, это
является первыми шагами экологической культуры человека. Человек,
охотясь за дикими животными, убивал их. В результате чего многие дикие
виды животных исчезли с лица Земли. Человек знал об этом, но он не
занимался восстановлением редких и исчезающих видов животных и восстановлением продуктивности пастбищ и лесов, для этого у него не хватало ни
ума, ни способностей у него не было современной техники, для достижения
которой человечеству потребовалось тысячелетие.
В последние годы на основании, разработанных самим человеком,
законов Конвенции о разнообразии биологических видов растений и
животных, об охране редкие их видов, восстанавливаются, охраняются
законом разрушенные их части, самим же человеком.
Все это является результатом повышения морального облика человека,
его экологического образования, воспитания и культуры.
"Экологическая культура" рассчитана на молодежь экологогуманитарных и эколого-естественных специальностей, которые наряду с
освоением спецдисциплин, приобретут навыки любви и уважения к природе,
природным ресурсам - почве, воздуху, животным, растениям. Экологически
культурные люди - это более эстетичные, у них высокое чувство к любому
93
живому, они не будут ломать кустарники и деревья, срывать цветы с газона,
загрязнять воду, воздух, бить бутылки и т.д.
Вместо этого культурный человек будет заниматься восстановлением
разрушенной части природы, ее элементов и общей целостности естества и
окружающего мира.
Основная цель культуры - это изучение влияния хозяйственной
деятельности человека на природные комплексы, природные ресурсы,
выяснение культурного влияния человека на восстановление и охрану
природы и ее элементов. Прикладная цель - это формирование умений у
учащихся,
определение
целесообразности
использования
своих
экологических знаний в различных отраслях народного хозяйства, особенно в
охране природы природных комплексов и их целостности и красоты.
Известно, что возникновение и развитие человека тесно связано с
естественной средой - природой. История развития человека, его общества
тесно взаимосвязаны с историей природы. От изменения природной среды
зависит физическое и духовное состояние и здоровье людей, их
трудоспособность, долголетие и материальное благосостояние. Местные
изменения природной среды приводят к фундаментальным изменениям
свойств биосферы, ее химического состава, температуры и влажности
атмосферы, появлению озоновой дыры, увеличению УФЛ и, в результате,
исчезают сотни видов флоры и фауны, возникают различные виды болезней
у людей и т.д.
Для выживания человечества надо изменить характер человека, его
господствующие обычаи, привычки и духовный облик и только гармония
человека со средой обитания, природой, может обеспечить людям
благоприятное развитие цивилизации.
Нравственные основы экологического поведения человека. Поддержание
естественного состояния природы - благоприятная среда для
жизнедеятельности человека и общества. Природа и общество
- это единый комплекс, нарушение природных систем - угроза существованию человечества и всему живому на Земле, что является
безнравственным. Нравственное поведение человека - это сохранение
уникальности, неповторимости и самоценности природы. Формы этичных
отношений между людьми - это предпосылка гуманного отношения к
природе.
Причины деградации нравственности у людей и ее влияние на природу,
нравственная мудрость мира - основная природообразующая сила и гарантия
существования человека в целостной природе. Нравственная зрелость
общества - это защита биосферы, первоочередная общенаправленная и
общечеловеческая задача.
Нравственные принципы экокультуры и преобразования природы.
Нравственные и правовые нормы игнорирования естественных законов
развития природы приводят к нравственной деградации людей - это, в свою
очередь, путь к деградации природных систем, что ведет к социально94
экономическим трудностям, к гибели человечества и живой природы.
Экологическая этика всех групп населения
- основа сохранения существующей естественной среды и избежание
экологической катастрофы.
Безнравственность и губительность идеологии безграничного покорения
природы не дает возможность выживанию человечества, так как совместное
развитие природы и общества - это основа развития жизни на Земле.
Пути личности к экологической гармонии. Экологическое образование и
экологизация культуры, общества - основа преобразования природы, что
связано с основными экологическими правами и обязанностями населения.
Способы создания высокого уровня производительности труда - это
гармонизация предметно-расчлененного знания в экогармоничном понимании всего живого. Целенаправленное применение этого ведет к
повышению творческого потенциала личности, что является основанием
перехода от экологической катастрофы к гармонии природных процессов,, а
живое знание становится способом всеобщей гармонизации культуры,
включая человека с природой, общества с биосферой.
Экологическую гармонизацию можно осуществлять на индивидуальном,
групповом, профессиональном, национальном и глобальном уровнях.
Необходима экологизация системы знания и синтез экологически разных
типов личностей: биогармоничной, гуманистичной и рационалистичной.
Углубление основания современной деятельности человека и его
помощи живой природе в ее саморазвитии и в ее помощи при рождении
нового экологически культурного человека - через производство для него
продуктов питания и других предметов потребления.
Основы экологической перестройки культуры - это превращение ее в
систему взаимопомощи человека и живой природы, где человек должен
понять, что его экологический гармонический прогресс человека-творца, а
его культура - культура жизни всего живого, объединяющая историю
человека с эволюцией жизни в одно гармоничное живое целое. Все это
приводит к снятию с повестки дня экологической катастрофы природы и
огромному и трудному практическому эффекту в решении различных
экологических проблем.
Курс "Экологическая культура" является продолжением таких курсов как
"Культурология", "Социология", "Философия", "Общая экология", "Основы
экологии", "Экология человека", "Охрана природы и природопользование".
Он обучает студентов культурному подходу к окружающему миру, повышает
их экологическое знание в области этике и эстетике природы, а также
единство человека с природой и его элементами.
При проведении аудиторных занятий лекционные формы обучения
необходимо обогащать местными материалами, примерами и дискуссиями, а
также докладами самих студентов. Использовать соответствующие стихи
поэтов, картины художников и т.д.
95
Известно, что экология и культура имеют широкую сферу взаимодействия, у них много "общих" объектов.
Культура человека обуславливает его стремление к налаживанию
рационального взаимодействия общества и природы, способствует
формированию у него умения действовать в этом направлении, вооружает
людей необходимыми знаниями и правилами работы, обеспечивает
экологизацию самой техники.
Сущность экологизации техники заключается в создании таких
двигателей, которые бы меньше выбрасывали вредных примесей в
атмосферный воздух.
Экологическая культура включает: культуру охраны природы, культуру
использования природных богатств, культуру преобразования экосистемы.
Каждому человеку следует помнить и не допускать повторения драмы,
разыгравшейся много лет назад на озере Севан, которое постепенно теряет
свои уникальные качества; крайне неблагополучная экологическая и
санитарная ситуация в районах бассейнов Ладожского, Онежского и
Ильменского озер.
К числу крупных недостатков, в значительной мере, обуславливающих
ошибки при использовании природных богатств, относятся экологическая
неграмотность части административного аппарата, нежелание думать о
последствиях реализации многих "масштабных" проектов для природы и
людей, низкая экологическая культура.
Развитие культуры - долгий и сложный процесс. Это относится и к
экологической культуре. В общественном сознании понимание экологической опасности из-за недостатка экологической культуры пока еще
развивается очень медленно.
В процессе выработки экологической культуры у учащихся (молодежи)
можно выделить три уровня.
Первый, исходный уровень - эмоциональный. Это воспитание и развитие
любви к природе, что должно начинаться с самого раннего детства.
Второй - выработка активной жизненной позиции в вопросах природы и
рационального взаимодействия с ней. Его можно охарактеризовать как
уровень морально-этический.
Третий - научный. Достижение его предполагает продолжение
экологического образования, тесно увязываемого с изучением общественных, естественных и технических наук в процессе самостоятельной
профессиональной деятельности.
Воспитание экологической культуры базируется на овладении научной
теорией общественного развития, включающей законы формирующейся
сейчас новой науки - социальной экологии, взаимодействие общества с
природой для сохранения и улучшения природных условий жизни людей.
При нравственно-эстетическом аспекте экологического воспитания
молодежи раньше мы вели речь о необходимости оптимизации
взаимоотношений общества и природы, но на современном этапе развития
96
нашего общества, когда возрастает значение человеческого фактора,
внимание молодежи (студентов) важно обратить и на взаимосвязь
экологических проблем с нравственными, этическими, эстетическими
проблемами, поразмыслить над тем, каково значение гармонизации
отношений человека и природы для всестороннего и гармоничного развития
самого человека и в то же время на то, как совершенствование личности
способствует установлению нового отношения к природе.
Одним из важнейших путей гармонизации взаимодействия общества с
природой является формирование у каждого человека глубокого понимания
значения природы для его собственной жизни, здоровья, физического и
духовного совершенствования.
Уровень современного производства, масштабы воздействия человека на
природную среду требуют усиления нравственных начал в его экологической
деятельности, и в особенности повышения моральной ответственности
общества в целом и каждой отдельной личности за сохранность окружающей
среды, за будущее планеты и человечества.
Формирование иерархии ценностей и приоритетов в системе "человекприрода" находится в тесной взаимосвязи и взаимозависимости с двумя
другими гранями триады: "человек - человек - природа", "человек-природатехника".
Когда Ф.Энгельс писал, что люди "будут не только чувствовать, но и
сознавать свое единство с природой", он не случайно духовно-практическому
освоению мира и гармонизации отношений человека с природой предпослал
эмоционально-эстетическое начало как своеобразную предпосылку создания
этого единства.
В ходе осмысления экологической ситуации человек не только стремится
рационализировать формы этой связи, но все чаще обращается к
совершенствованию сложившихся форм собственного сложенного уклада.
Безобразное поведение отдельных людей во время отдыха на природе - это
безответственность в ее отфильтрованном виде.
В перспективе общечеловеческий критерий нравственности должен
включать в себя не только уровень гуманизации отношений людей друг к
другу, но и степень экологичности отношения людей к природе,
Следует иметь в виду, что формирование нового, гуманно-нравственного
отношения к природе - дело сложное и длительное. Ведь современный
человек психологически унаследовал состояние завоевателя природы,
покорителя - и в этом была своя романтика. Так, люди равнинных земель
Средней Азии, освоившие Сибирь, построившие великие сооружения нашей
эпохи, поколения полярников, мелиораторов. Теперь же человек должен
стать защитником природы, ее другом, когда природа выступает как собрат,
часто более слабый, нуждающийся в покровительстве, требующий внимательного изучения.
Общение с природой обогащает личность эмоционально-нравственно,
укрепляет душевное здоровье, человеколюбие.
97
Дизайн и природная первозданность являются одинаково ценными
элементами эстетически благоприятной для человеческой психики
организации среды. Поэтому сегодня архитекторы все чаще обращаются к
историческому опыту эпох и цивилизаций, владевших мастерством
переделывать природу согласно эстетическому идеалу своего времени,
сохраняя в значительной степени ее естественной внутренний порядок.
История человеческой культуры убедительно свидетельствует, что
природа всегда была для художников источником вдохновения, той
питательной почвой, на которой мог расцвести их талант. Одно из главных
условий эстетического развития человека - приобретение неотчужденного
отношения к действительности, в том числе к окружающей природной среде.
Всем известно, что счастье - это жизнь такая, при которой не нарушена связь
человека с природой, т.е. жизнь под открытым небом, при свете солнца, при
свежем воздухе.
В современных условиях экологизация мышления должна способствовать
формированию новой экологической потребности. Сама экологическая
опасность является мощным стимулом, объективной основой для развития
экологической потребности, т.е. стремления устранить экологическую
опасность, снять экологические проблемы. Причем важно, чтобы люди не
только понимали, но и были объективно заинтересованы в соблюдении
экологических норм поведения как в сфере производственной, где
требование экологической чистоты должно стать естественным условием
самой этой деятельности,
В настоящее время все настоятельнее встает вопрос о гумунизации
образования, о развитии духовно-нравственной сферы личности.
Экологизация этики - это не только спасение природы, но и спасение
самого человека, его психики от натиска научно - технической революции,
урбанизации и т.д.
Современные представления об идеале природно-экологического
окружения, природно-экологической среды, во многом еще весьма далеки от
реализации, имеют важные этико-эстетические аспекты, оказывающее
немалое влияние как на отдельного человека, так на общество в целом.
В результате воздействия человека с лица земли исчезли некоторые
представители флоры и фауны. Так, с 1600 года по настоящее время
истреблены 162 вида и подвида птиц, 381 виду угрожает исчезновение, 255
видов млекопитающих на пути к исчезновению. Из австралийских сумчатых
под угрозой исчезновения около 42%.
В 1627 году в Польше умер последний тур (Bos primigentus) - предок
нашего крупного рогатого скота.
В 1681 году исчез дронт с острова Маврикий. В связи с колонизацией в
XVII веке из 28 видов фауны птиц исчезли 24.
В 1765 году исчезла последняя особь морской коровы (корова Стеллера,
была описана1741 г.) на Командорских островах Камчатки. Этими
животными в своѐ время кормились члены экспедиции Витуса Беринга.
98
В 1870-1880 гг. исчезли два вида южно-африканских зебр - бурчеловая
зебра и квагга. В 1914 г. в зоопарке г. Цинцинатти (США) умер последний
странствующий голубь (Ectopistes migratorius). Этот вид был истреблѐн в
результате охоты. Во Франции постепенно исчезают медведи и хищные
птицы. В США 44 года назад леса занимали площадь в 170 млн. га, а сейчас
они сохранились на площади 7-8 млн. га.
По разным оценкам в наше время на Земле существует около 2-3 млн.
видов организмов, из них растений - 300 ООО, животных - 1,5 млн. видов. По
некоторым данным число видов только насекомых в природе составляет от 8
до 12 млн. видов, а общее число видов и форм живых организмов - до 32 млн.
Многие млн. видов всѐ ещѐ не установлены. Каждый из этих видов требует
охраны со стороны человека.
В настоящее время около 25-30 тыс. видов высших растений или 8-10%
из общего числа растений мира находятся под угрозой уничтожения.
В Красную книгу бывшего Союза (1984г.) занесены 603 вида сосудистых,
из различных семейств, в том числе 90 мхов, 70 лишайников, 50 грибов и др.
Из 900 видов морских водорослей у берегов Великобритании около трети редкие. В Германии около 40% грибов под угрозой исчезновения.
Животные: описано около 1,5 млн. видов животных. Только на Гавайских
островах из 1061 эндемичных моллюсков 600 вымерли и 400 - под угрозой.
В Северной Америке описаны около 1000 видов моллюсков, из которых
40-50% вымерли или находятся под угрозой исчезновения. Под угрозой
исчезновения 2/3 видов европейских бабочек. Только в ФРГ за 50 лет
вымерло 27% видов дневных бабочек. В Западном Алатау, Тянь-Шане из 150
видов дневных бабочек 12 или 8% исчезли, а 18% стали редкими.
По Красной книге Мира 168 видов и 25 подвидов рыб находятся под
угрозой уничтожения. 52,3% пресноводных европейских видов рыб - под
угрозой. В Таджикистане 10,2% рыб под угрозой, и 36,8% -в Горьковской
области, около 33 видов амфибий по миру, и 60% хвостовых и 13 видов
бесхвостых амфибий занесены в Красную книгу Союза. Также 2 вида
черепах, 19 видов ящериц, 16 видов змей в угрожающем положении.
109 видов птиц вымерли на Земле за период с 1600 года, и в настоящее
время 274 вида находятся под угрозой. Это журавли, дрофы, фазаны,
попугаи, райские птицы. Из 408 видов птиц Западной Европы, 294 - в
угрожающем положении. В СНГ 80 видов занесено в Красную книгу.
Из млекопитающих 64 вида за период с 1600 по 1974 гг. исчезли, а 233
вида - под угрозой исчезновения. За последние 15 лет из фауны исчезли:
тюлень-монах, гепард азиатский, туранский тигр, а так же красный волк.
В угрожающем положении находятся: леопарды, полосатая гиена, песец,
уссурийский тигр, алтайский бобр, серый кит и южный кит и др. С 1600 года
исчезли 194 вида позвоночных животных.
Причины исчезновения видов. Основные причины исчезновения видов:
добывание природных ресурсов, разрушение местообитаний, влияние
99
вселенцев, прямое уничтожение, случайная гибель, болезнь и эпидемии,
природные факторы (химикаты, загрязнение, отбросы и т.д.).
Разрушение местообитаний: в результате сокращения лесопокрытый в
США с 1968 по 1980 гг. численность воробьиных птиц ежегодно
сокращалась на 1-4%. В отдельных районах мира за 500 лет утрачены 44%
млекопитающих.
В ФРГ в 1975 г. около 50 тыс. биотопов требовали охраны. В 1982 г. из
них 20 тыс. были разрушены. В Узбекистане 63% всех видов растений под
угрозой в результате разрушения биотопов. Таковыми являются Джизакские,
Кашкадарьинские (Нишанские), Устюртские степи - биотопы разрушены в
результате освоения и по другим причинам.
Добывание: в середине 70-х годов в Европейских странах и в европейской
части России из 8,41 млн. копытных ежегодно отстреливалось 2,32 млн. В
Европейских странах с 1971 по 1978 гг. добыто 6,84 млн. экземпляров
лисицы (около 860 тыс. в год). В бывшем Союзе 70-е годы ежегодно
добывалось 7,39 млн. штук кротов и других пушных зверей. В Австралии за
1960-1980 гг. было добыто около 25 млн. кенгуру. В 1973 г. 88 государствами
мира подписан договор об ограничении истребления видов. Несмотря на это,
редкие виды добывались. В 1968 г. торговля слоновой костью достигла 400 т,
а в 1982 г. - до 10 тыс. т, что привело к гибели более 100 тыс. слонов. В Таиланде один экземпляр когтей и зубов тигра в 1983 г. стоил до 4 тыс.
долларов.
Многие ценные птицы погибают при перевозке (80-98%). Так, в 1982 г. из
778 тыс. официально импортированных США диких птиц, 56 тыс. оказались
мѐртвыми, 147,8 тыс. погибли во время карантина.
В 1984 г. в Бангладеш продано 2,1 млн. шкур 3-х видов варанов; в 19781981 гг. продано в Европу и Америку 30 млн. лягушек, а Индия продаѐт их
ежегодно по 100 млн. штук.
Филиппины в конце 70-х годов ежегодно продавали 2-3,5 млн.
тропических рыб для аквариумов; из Сингапура в 1977 г. в США вывезено
100 млн. тропических рыб. Из Тайваня ежегодно вывозится до 500 млн.
бабочек.
Лов рака в Каспийском море превышает 900 млн. экземпляров в год.
Только Филиппины в 1979 г. экспортировали 3500 т декоративных раковин.
В 1977 г. из пустынь Аризоны (США) вывезено 260 тыс. кактусов.
В бывшем Союзе более 42% редких и исчезающих видов растений
истреблены на декоративные, технические и лекарственные нужды. В
Узбекистане исчезают и становятся редкими такие виды растений, как
тюльпаны, шафран, эремурусы, бессмертник, зизифо-ра и многие другие
лекарственные растения.
Интродукция. Более 2500 видов насекомых проникли разными путями в
Северную Америку. В 1978 г. на Гавайские острова интродуцировано 22 вида
млекопитающих, 160 видов птиц, 1300 видов насекомых, свыше 2 тыс. видов
100
цветковых растений. Но под угрозой исчезновения находится 22 вида птиц,
11 видов моллюсков и 70% гавайской флоры.
Интродукция коз на остров Святой Елены привела к уничтожению 33
эндемичных видов растений. Во флоре Мадагаскара ныне насчитывается
более 900 чужеземных видов; во флоре Англии - 700, во флоре Карелии из
1100 видов - 200 видов интродуцировано.
В 1987-82 гг. во Французских саваннах было убито 200 белоголовых
сипов, а в штатах Колорадо и Вайоминг только в 1971 г. пилотами было
убито 800 орлов. В 1979 г. во время извержения вулкана Сент-Хеленс (США)
погибло 5 тыс. лосей, 6 тыс. оленей, 200 медведей, 100 коз, 15 пум. В США
за 2 месяца 1980 г. рыбаками было выброшено 1200 мѐртвых морских
черепах. С 1952 по 1978 гг. в сетях японских рыбаков погибло более 6,5 млн.
кайр, тупиков, буревестников, альбатросов, чаек и т.д.
В оросительных каналах Узбекистана только в 1966 г. гибло около 7
млрд. мальков различных промысловых рыб. Подобное наблюдается
ежегодно в период использования воды для орошения.
В 1971 г. за 2 месяца в водозаборах Северо-Крымского канала погибло
400 млн. мальков. На расстоянии 10 тыс. км о стекла и капот одного
автомобиля разбивается до 1,6 млн. насекомых. Ежегодно на дорогах ФРГ
погибает около 70 тыс. косуль, 120 тыс. зайцев, 2 тыс. кабанов и до 170 экз.
птиц на 10 км за месяц.
Из всех погибших животных на долю отравленных ядохимикатами
приходится 41%, отравления гербицидами - 22,4%. Так, в штате Висконсин
(США) от отравления свинцом погибло до 5% птиц, 300-500 тыс.
водоплавающих птиц погибло от отравления свинцовой дробью и
рыболовными грузами.
По разным оценкам в наше время идут различные пути разрушения
биосферы, связанные с деятельностью человека. Охрана биосферы и еѐ
элементов: воды, почвы, воздуха, флоры и фауны - это один из главнейших
аспектов активного внедрения положительной деятельности человека.
Человек - "главный венец" творения природы - не очень-то осознано
подходит к природе.
Во многих случаях, человек не понимает причин разрушения биосферы:
загрязнение воды, почвы, воздуха, уничтожение лесов, неумеренный вылов
рыбы, распашка территории и т.д., не задумывается о последствиях.
Известно более 200 постановлений по охране окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов.
Несмотря на трагическое влияние антропогенного фактора, человек
способен и сохранить, и восстановить живую природу - численность
популяций, видов. С применением активных мер, предпринятых человеком,
численность многих видов сохранена и восстановлена. Основные меры
сохранения: запрет промысла, организация заповедников, заказников,
национальных парков, запрет охоты, организация центров размножения и
расселения, охрана местообитания и другие меры.
101
Известно, что земля, почва - биоэкологическая основа жизни. Великие
мыслители 18-19 века в своѐ время отмечали, что люди, пользующиеся
Землѐй, как добрые отцы семейства, должны оставить еѐ улучшенной
последующим поколениям.
Необходимо много-много раз говорить о царстве почвы, воды, воздуха,
особенно о царстве почвы, о главном богатстве планеты, т.к. царь-почва
была, есть и будет основным местообитанием всех живых существ и их
источником питания, но в каком состоянии она будет - вот главный вопрос
настоящего и будущего.
Почвенный покров возник и развивался одновременно и параллельно с
рождением жизни на Земле. Возраст планеты около 4,5 млрд. лет, а признаки
жизни обнаруживаются в древнейших породах с возрастом 3,5-3,8 млрд. лет.
Бактерии, сине-зелѐные водоросли обитали на скалах и в водах более 2 млрд.
лет назад. Развитый и многообразный почвообразовательный процесс
начался позже, лишь 400-500 млн. лет назад.
Почвенный покров - обязательный и незаменимый компонент биосферы
планеты. Покров этот является убежищем, экологической нишей живого
вещества. Так, организмы живут на почвах (растения, животные,
микроорганизмы) и в почвах накапливаются посмертные остатки организмов
и их продукты обмена веществ. Почвенный покров в экосистемах
обеспечивает водное, минеральное и газовое питание растений, их рост и
фотосинтетическую деятельность.
Потребление биомассы и еѐ минерализация в почвах сопровождаются
выделением углекислого газа, испарением влаги, образованием гумуса и
накоплением соединений азота, фосфора, калия и многих других элементов.
Возникает сложный биохимический круговорот этих элементов. В
круговороте из биомассы около 93-95% остаѐтся в рамках экосистемы, а в 57% уходят с эрозией, водными стоками в геологический круговорот.
Как показал В.И.Вернадский, все организмы стремятся увеличить свою
численность и захватить большую территорию и увеличивают мощность
горизонтов, запасы подстилки и гумуса, содержание биоэлементов и уровень
плодородия.
В каждой тонне гумуса около 5 млн. килокалорий энергии. В чернозѐмной почве 500-600 т гумуса на гектар и тысячелетиями эта энергия не
расхищалась, увеличивалась.
В настоящее время черноземы потеряли запасы гумуса примерно вдвое
по сравнению с тем, что было 100 лет назад.
В результате господства монокультуры и его отрицательных последствий,
в почве накопились биологические токсины, самоотравляющие почву и
регулярно снижающие продуктивность.
В результате неумелого орошения в сложнохломистых местностях
образуются глубокие овраги в 3-7,10-25 м шириной и значительной
глубиной; в отдельных районах Узбекистана (Нишанские степи) вода,
предназначенная для орошения, уходит в норы тушканчиков без пользы. В
102
настоящее время на территории республик Средней Азии организованы
десятки заповедников и заказников, где зорко охраняются представители
флоры и фауны. Такими заповедниками являются: Дашти-Джумский, Рамит,
Тигровая балка - в Таджикистане; Амударьинский, Бадхызский,
Копетдагский, Репетекский и др.- в Туркмении; Чаткальский, Нуратинский,
Гиссарский, Китабский, Кызылкумский и др. - в Узбекистане; АксуДжабаглы, Алма-Атинский, Устюртский и др. - в Казахстане; ИссыкКульский, Сары-Челекский и др. - в Киргизии и т.д.
На территории заповедников, заказников и Национальных парков
охраняются редкие и, находящиеся под угрозой исчезновения, виды растений
и животных.
В начале 1988 г. было сообщено о том, что в Индии создан один из
биосферных заказников на основе знаменитого заповедника Ка-зиранг в
северо-восточном штате Ассам. В Индии насчитывается 45 тыс.
представителей растительного мира, из них около 1500 видов находятся под
угрозой исчезновения. В Красную книгу Индии занесены 81 вид
млекопитающих, 47 видов птиц и 15 видов беспозвоночных. ("Правда",
4.01.88г.).
Принимаемые в Индии меры позволяют законсервировать природные
условия во многих районах Индии и предотвратить гибель редких растений и
животных. Создаются ещѐ несколько новых заповедников.
В настоящее время в Ботанических садах мира содержится значительное
число видов флоры. Так, в ботанических садах Претории около 25% видов
местной флоры, а в ботаническом саду Ранчо Санто-Ана Калифорнии 1/3
местной флоры (около 1500 видов). В ботаническом саду Узбекистана
собрано более 2,5 тыс. видов флоры, и они в хорошем состоянии. В начале
80-х годов все ботанические сады мира содержали около 35 тыс. видов
растений или около 15% мировой флоры.
В нашей стране и за рубежом широко известна знаменитая Вави-ловская
коллекция мировых растительных ресурсов, которая в 1940 году насчитывала
более 200 тыс. образцов. Сейчас в России в национальном хранилище
мировых растительных ресурсов в г. Краснодаре (им. Н.И.Вавилова) в 24
комнатах, глубоко под землѐй, при температуре +4,5°С, помещаются 400 тыс.
образцов.
В мире насчитывается ныне более 40 семенных банков, входящих в
систему хранилищ международного бюро по генетическим ресурсам
растений. В этих банках (Стокгольм) хранится более 1млн. разновидностей
сельскохозяйственных растений.
Банк семян - один из путей решения проблемы сохранения генофонда
всех растений, т.к. многие виды размножаются вегетативно.
Разработаны методы глубокого замораживания тканей, что при
определѐнных условиях позволяет сохранить генофонд значительного круга
растений.
103
До XX века в культуре было несколько десятков видов растений. Сейчас около 500 видов растений введены в культуру для получения
фармакологических препаратов; существуют 27 хозяйств, разводящих 50
видов таких растений; 160 видов культивируется для медицинских целей в
Венгрии, в СНГ, в том числе в Узбекистане. Сотни видов растений
культивируются для парфюмерной промышленности, а также для пищевых и
технических нужд.
В настоящее время с целью спасения редких видов животных созданы
специальные центры размножения - питомники. Например, Окский
Государственный журавлиный питомник, Бухарский джейраний питомник и
др., а также для искусственного воспроизводства редких и ценных рыб. Так,
в Каспийский бассейн ежегодно выпускают более 100 млн. мальков
осетровых рыб, выращенных на рыбоводных заводах. У нас в Узбекистане - в
Аккурганском рыбопитомнике выращиваются мальки карпа, белого амура,
толстолобика и других, которые затем выпускаются в пруды, водохранилища
и т.д.
Во Франции организованы "центры реабилитации" (лечения раненых и
больных животных). В 20 таких точках за 1975-80 гг. прошли лечение 4179
пациентов.
В настоящее время широко практикуется экологическая инженерная
разработка и осуществление научно-обоснованных проектов по
реакклиматизации, с целью более надѐжной охраны немногочисленных
редких видов, переселить их в места, менее подверженные антропогенному
влиянию. К таким относятся Мадагаскарский лемур, аи-аи, аравийский
орикс, обыкновенная рысь, белый аист, южноамериканский кондор и др.
Вопрос с генетическим банком животных очень сложен, не разработаны
универсальные способы хранения. В замороженном виде сперма быка может
храниться десятилетиями, а сперма овец и лошадей - несколько часов.
Однако разработана принципиальная схема сохранения - восстановления
животных из консервированных половых и соматических клеток, зигот,
гонад, эмбрионов (Вепринцев, Ротт, 1980).
В настоящее время охрана природы становится целенаправленной с
введением в культуру и одомашниванием новых растений и животных, и
перспективы в этой области очень широкие, т.к. это путь к сохранению
разнообразия живой природы.
Отношение человека к природе - к живой природе - является одной из
форм общественного сознания. Движение за охрану природы ныне
охватывает не энтузиастов-одиночек, а миллионы людей во всех странах
мира.
В России в 1982 г. в рядах общества охраны природы насчитывалось
более 36 млн. человек. В 10 странах Западной Европы в 1984 году 70-80%
населения занимались проблемой охраны природы.
104
Всѐ это говорит о том, что интенсивно идущая экологизация в сознании
людей во многих странах мира, неизбежно положительно скажется на
решении проблемы живой природы.
Роль человека на планете велика. Не осталось участка Земли, где человек
не оставил бы свой след. Человек в Арктике, только в Российской части
оставил более 2 млн. железных бочек. На склонах Гималая было собрано
более 15 т консервных банок и других отходов и д.т.
Человек в настоящее время ежегодно добывает более 2 млрд. т угля, 1
млрд. т нефти. Он ежегодно в атмосферу добавляет 8-9 млрд. т углекислого
газа. За 100 лет человек в атмосферу добавил около 400 млрд. т С02.
Концентрация С02 в атмосфере в настоящее время увеличена на 18%. В
отдельных районах планеты средняя температура повысилась на 1,5-2°С. За
последние 60 лет на планете температура повысилась на +3,5°С.
В результате технического прогресса, человек из Земли извлекает сотни
млн. т железа, десятки млн. т фосфора, серы, бокситов, калия, кальция,
цинка, свинца, марганца, десятки тыс. т никеля, кобальта, сурьмы и т.д.
Промышленные отвалы - основные источники загрязнения.
В результате этого: 1) сокращается площадь ценных земельных угодий; 2)
уничтожается почвенный и растительный покров; 3) загрязняются водоѐмы,
почва и воздух; 4) нарушается уровень грунтовых вод; 5) усиливаются
эрозионные процессы; 6) продуцируют семена сорных растений; 7)
нарушается эстетический вид природной среды; 8) стимулируются
заболевания населения; 9) снижается производительность труда на
предприятиях.
Для сохранения дикой природы необходимо:
1) Тщательное исследование в области экосистемы с целью еѐ
восстановления;
2) Исследования в области экологии человека и его воздействия на
природу, его взаимоотношениях с природой, развитие экологической
культуры у населения Земли.
3) Использование и сохранение генетических ресурсов (охрана особей
всех популяций; редких обильных видов; расширение территории полезных
видов);
4) Рациональное использование природных ресурсов (анализ
комплексного использования естественных богатств; рациональное
использование воды, почвы, подземных ресурсов, флоры и фауны);
5) Исследование загрязнений и их контроль (воды, почвы, воздуха);
определение состава и величины отходов; разработка методов контроля над
ликвидацией отходов и т.д.;
6) Вести пропаганду по охране природы со школьной скамьи;
7) Преподавание экологии во всех ВУЗах, техникумах, а в школах
ботанику и зоологию преподавать с основами экологии;
8) Воспитание молодѐжи с экологической культурой и достаточным
экологическим просвещением;
105
9) Широкая пропаганда значения заповедников и заказников в деле
охраны представителей флоры и фауны;
10) В своей ежедневной работе по охране биосферы необходимо
руководствоваться законами Республики Узбекистан "Об охране природы и
рациональном использовании еѐ ресурсов".
Профессор Дж. Вер писал: "В наши дни слишком часто забывают, что
экология, как наука о явлениях, происходящих на Земле, совершенно
необходима человеку, ибо только благодаря ей, он может нормально понять
свои болезни и совершенствовать своѐ физическое благополучие. Именно с
Землѐй связано будущее человечества".
Интересы экологии, использование ресурсов, прогноз стихийных
бедствий, просто погода, проблема искусственного регулирования
биологической продуктивности требуют постоянного и обширного изучения
природы. Чтобы беречь этот резервуар жизни на планете, просто необходимо
всѐ о нѐм знать.
Последствия, к которым ведет расточительное, небрежное отношение
человечества к природе ужасающи. Уничтожение планктона, рыб и других
обитателей океанских вод - далеко не всѐ. Ущерб может быть гораздо
большим. Известно, что у Мирового океана имеются обще планетарные
функции: он является мощным регулятором влагооборота и теплового
режима Земли, а также циркуляции в атмосфере. Загрязнения способны
вызвать весьма существенные изменения всех этих характеристик, жизненно
важных для режима климата и погоды на всей планете. Симптомы таких
изменений наблюдаются уже сегодня. Повторяются жестокие засухи и
наводнения, появляются разрушительные ураганы, сильнейшие морозы приходят даже в тропики, где они ни когда не наблюдались. Разумеется, пока
нельзя даже приблизительно оценить зависимость подобного ущерба от
степени загрязненности Мирового океана, однако взаимосвязь, несомненно,
существует. Охрана природы является одной из глобальных проблем
человечества. Загрязненная планета и ее природа с океанами, морями мертвая планета, а значит и мертвая среда для человека.
Литература:
10.А. Эргашев, Т. Эргашев "Основы экологии" Ташкент – 2008
11.Степанковский А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: Юнити, 2001 г.
12.Чернова Н. М., Былова А. М. Экология. М., 1989 г.
13.Петров К. М. Общая экология. М., 1998 г.
106
Содержание
№
ТЕМЫ
СТР
1
Цель, задачи, разделы и история развития экологии
4
2
Человек – общество – природа. Влияние общества и природы
на взаимоотношения человека и окружающей средой
17
3
Понятие о среде. Общие закономерности влияния
экологических факторов на живые организмы
25
4
Влияния промышленных, транспортных,
сельскохозяйственных и других факторов на региональную
биосферу
35
5
Источники загрязнения атмосферного воздуха.
Закономерности действия отравляющих веществ на организм
человека, животных и растений
43
6
Экология популяции и биоценоза
46
7
Источники и санитарное состояние воды. Гигиенические
нормы качества воды. Экологическое состояние Приаралья
51
8
Пути очистки и уменьшения загрязнения сточных и
обработанных вод промышленными предприятиями
55
9
Значение почвы в жизни человека, животных и растений и
источники ее загрязнение. Охрана почвы.
66
10
Человек, растение и животный мир и их охрана. Перспективы
развития экологии. Экологическое воспитание.
91
107