ЭКОЛОГИЯ _ учебное пособие для студентов
advertisement
3 С.В. Осипова, А.И. Макшеева Э К О Л О Г И Я Нижний Новгород 2014 Министерство образования и науки Российской Федерации 4 ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» С.В. Осипова, А.И. Макшеева ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие для студентов Нижний Новгород 2014 5 УДК 502 (075) ББК 20.1я73 О 741 Рецензенты: доктор экономических наук, профессор Трофимов О.В. кандидат экономических наук, доцент Иваньковский С.Л. О 741 Осипова, С.В. Экология: учебное пособие для студентов / С.В. Осипова, А.И. Макшеева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Н.Новгород: НГПУ им. К.Минина, 2014. – 130 с. В пособии дается краткое изложение курса «Экология», состоящего из пяти модулей: основы экологической культуры, природный мир, биосфера, роль человека в биосфере, экология человека. В работу включены творческие задания для самостоятельной работы студентов, проверочные тесты по модулям и список рекомендуемой литературы. Пособие предназначено для студентов вузов. УДК ББК 74.58:20.1 © Осипова С.В., 2014 © Макшеева А.И, 2014 © НГПУ им. К. Минина, 2014 6 ВВЕДЕНИЕ Сегодня, по мнению ряда ученых, научно-технический прогресс приводит к появлению глобального кризиса, который угрожает человеческому существованию на Земле. Многовековую тенденцию во взаимоотношениях человека и природы можно охарактеризовать как антропогенный экоцид – разрушение людьми экологической среды жизни на Земле, в том числе и условий собственного существования. Примечательно, что эта критическая экологическая ситуация многократно предсказывалась с давних времен. Одно из ярких высказываний принадлежит Жан-Батист Ламарку (1809): «Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания». История исследования проблемы экологического кризиса насчитывает уже почти сто лет, но лишь недавно пришло осознание того, что экологический кризис – это во многом мировоззренческий, философско-этический кризис, что решение экологических проблем невозможно без изменения господствующего в настоящее время антропоцентрического (от греч. anthrxpos – человек, kentron – центр) общественного экологического сознания, ставящего во главу угла «человеческую исключительность» и его интересы в ущерб интересам окружающей природной среды, а также «человеческую освобожденность» от подчинения объективным природным законам, выстраивая субъект- объектные взаимоотношения с природой. Биосфера Земли все активнее и масштабнее изменяется человеком в ходе научно-технического прогресса. Этот прогресс, отождествляющийся с покорением природы, обнаружил во второй половине ХХ века свою оборотную сторону. Победа обернулась для человека поражением, делающим проблематичным его выживание. В последнее время роль и значение биосферы как объекта экологического анализа непрерывно возрастает. 7 Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Это связано с резким усилением взаимного отрицательного влияния человека и среды в связи с негативными последствия научно-технического прогресса. Для преодоления кризисного состояния и перехода России на путь устойчивого экологически мироощущение, безопасного экологическое развития сознание, которое необходимо имеет новое следующие характерные черты: ориентированность на экологическую целесообразность, базирующуюся на знаниях законов природы; отсутствие противопоставленности человека и природы; восприятие природных объектов как полноправных субъектов и партнеров по взаимодействию с человеком, выстраивание взаимоотношений на субъект-субъектной основе; баланс прагматического и непрагматического взаимодействия с природой; бескорыстная любовь к природе; ответственное отношение к природной среде обитания. Основным показателем экологического сознания личности является ее высокая профессионально-экологическая ответственность перед природой и обществом, что в свою очередь обеспечит переход к устойчивому экологически безопасному развитию России. Поэтому экологическое образование должно во всём мире составлять основное содержание современного образования, так как оно способствует формированию новых знаний, умений, навыков экологически-целесообразной деятельности и экологической культуры. Экология является базовой дисциплиной, формирующей нравственноэкологический потенциал будущего специалиста, так как она рассматривает законы природы, которым должен подчиняться человек для сохранения жизни на Земле. В данном учебном пособии дается краткое изложение курса «Экология», состоящего из пяти модулей: основы экологической культуры, природный мир, биосфера, роль человека в биосфере, экология человека. 8 МОДУЛЬ I. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ Тема 1. Предмет и задачи экологии У того, кого непосредственно интересует красота природы, имеются, по крайней мере, задатки морально доброго образа мыслей. И. Кант Экология (от греч. «ойкос» – дом, жилище и «логос» – учение) – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии – экосистемы. Экосистемы – единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания Структура современной экологии Общая по уровням организации: аутэкология (организм и среда) демэкология (популяционная) синэкология (глобальная) учение о биосфере экология растений экология животных экология микроорганизмов Геоэкология по типам среды: экология суши экология моря экология пресных вод и др. Прикладная по сферам деятельности человека: промышленная сельскохозяйственная химическая природопользование рекреационная Экология человека экология города экология народонаселения Социальная экология экология личности экологическая культура этноэкология 9 Процесс обучения экологии включает: Теоретическую экологию (вскрывает общие закономерности организации жизни) Прикладную экологию изучает механизмы разрушения биосферы человеком способы предотвращения этого процесса разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов Задачи: Задачи: разработка общей теории прогнозирование и оценка устойчивости экосистем последствий в окружающей изучение экологических природной среде деятельности механизмов адаптации к среде человека исследование регуляции улучшение качества окружающей численности популяций природной среде изучение биоразнообразия и сохранение, воспроизводство, механизмов его поддержания рациональное использование моделирование состояния природных ресурсов экосистем и биосферных оптимизация инженерных, процессов экономических, организационноправовых, социальных и других решений для обеспечения устойчивого развития 10 Тема 2. История развития экологии I этап Зарождение и становление экологии как науки (…до 60-х гг. Отечественные ученые: И.И.Лепехин, П.С. Паллас, ХIХ в) А.Ф. Миддендорф, С.П. Крашенников Зарубежные ученые: Ж.Бюффон, К.Линней и др. Отечественные ученые Крашенинников Степан Петрович 1713-1755 Лепехин Иван Иванович 1740 - 1802 Паллас Петр Симон 1741-1811 Русские естествоиспытатели, путешественники описали растительность и животный мир труднодоступных районов (Сибирь, Арктика) собрали первые сведения об образе жизни различных видов первые выдвинули идеи о зависимости организмов от среды обитания 11 Русский естествоиспытатель, путешественник, исследователь Сибири изучал приспособления растений и животных к жизни в суровых условиях собрал богатую зоологическую коллекцию на побережье Охотского моря исследовал Миддендорф Александр Федорович 1815-1894 и составил естественно- историческое описание Северной и Восточной Сибири и Дальнего Востока Зарубежные ученые Шведский естествоиспытатель систематика животных и растений расшифровка плана Божественного творения ввел понятие «вида» иерархический принцип в систематике (таксоны) Карл Линней 1707-1778 12 II этап (с 60-х гг. ХIХ в. по 50-е гг. ХХ в.) Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний Отечественные ученые: К.Ф.Рулье, Н.А.Северцев, В.В.Докучаев, В.Н.Сукачев Зарубежные ученые: К.Мебиус, Ч.Дарвин, Э.Геккель, А.Тенсли Отечественные ученые Русский естествоиспытатель, основатель современного научного генетического почвоведения заложил основы генетического почвоведения создал учение о географических зонах Василий Васильевич Докучаев дал научную классификацию почв изложил комплекс мер борьбы с засухой 1846-1903 Российский биолог, биолог-эволюционист доказал причинную зависимость эволюции живых форм от изменения среды их обитания считал, что наследственность определяется исторически сложившимися условиями, а изменчивость есть процесс приспособления организма к условиям существования развивал идею об изучении «зообиологии» — Карл Франциевич Рулье 1814 – 1858 науки об организмах во всей совокупности их проявлений в определённых условиях, разработав, таким образом, широкую программу исследований об экологии животных и зоопсихологии 13 Зоолог и путешественник установил зависимость распространения животных Средней Азии от высоты их местожительства указал различия между фауной Европейских Альп и Тянь-Шаня и причины этих различий установил Николай Алексеевич Северцов 1827-1885 участка зоологические Средней Азии, от области громадного Алтая до Памира включительно составил списки птиц по областям и провизорную карту Памиро-Тянь-Шанской системы в различные геологические эпохи Советский ботаник, лесовед основоположник фитоценологии, учения о растительных сообществах основатель биогеоценологии, учения о взаимообусловленных комплексах живых и косных компонентов природы, связанных между собой Владимир Николаевич Сукачев 1880-1967 обменом веществ и энергии, составляющих оболочку нашей планеты Схема биогеоценоза 14 Зарубежные ученые Немецкий биолог-дарвинист Эрнст Генрих Геккель 1834–1919 разработал теорию происхождения многоклеточных сформулировал биогенетический закон, согласно которому в индивидуальном развитии организма как бы воспроизводятся основные этапы его эволюции построил первое генеалогическое древо животного царства предложил назвать термином экология весь круг вопросов, связанных с проблемой борьбы за существование и влияния на живые существа комплекса физических и биотических условий оказал важную услугу зоологии и вызвал оживленную работу в этом направлении Немецкий гидробиолог ввел понятие «биоценоз» – закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды Карл Мёбиус 1825-1908 15 Английский геоботаник, один из создателей науки об экосистемах рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли подчеркивал, что органические и неорганические компоненты экосистемы тесно Артур Тенсли 1871-1955 связаны, и нельзя рассматривать организмы вне среды их обитания Редуценты Круговорот Продуценты Консументы Английский естествоиспытатель, основоположник эволюционного учения происхождение видов путем естественного отбора механизм эволюционного процесса движущие силы эволюции (наследственность, Чарльз Роберт Дарвин 1809-1882 изменчивость) 16 III этап (с 50-х гг. ХХ в. по настоящее время) Сегодня Превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя разделы географии, геологии, химии, физики, теории культуры, экономики Отечественные ученые: И.П.Герасимов, А.М.Гиляров, Н.Ф.Реймерс, Н.Н.Моисеев Зарубежные ученые: Ю.Одум, А.Швейцер, М.Бигон, Т.Миллер представители вида homo sapiens являются не только потребителями богатств, но и ее загрязнителями. Осознание проблем экологии и масштаба возможной катастрофы требует нового мышления и нового отношения к происходящему. Отечественные ученые Академик РАН, президент Эколого-Политологического университета, председатель национальных комиссий зеленого креста и ЮНЕП Никита Николаевич Моисеев 1917-2000 теория и методы расчета систем управления и траекторий космических объектов оптимизация природопользования модели динамики биосферы и ее стабильности при антропогенных воздействиях философия естествознания, методологические вопросы взаимоотношений элементов биосферы, общества Зарубежные ученые Философ, музыковед, органист, литераторпублицист, врач, общественный деятель, лауреат Нобелевской премии Альберт Луи Филипп Швейцер 1875-1965 принцип благоговения перед жизнью относится ко всем формам жизни: «к людям, к зверям, к насекомым, к растениям» этичный человек не спрашивает, в какой степени то или иное существо заслуживает сочувствия или является ценным или в какой степени оно способно чувствовать жизнь как таковая священна для него. Этичный человек не отрывает листка с дерева, не срывает цветка и стремится не наступать на насекомых 17 Тема 3. Значение экологического образования 1. Экологическая этика Идея экологической ответственности личности исходит из гуманистических философских течений этики Немецкий философ Иммануил Кант рассматривает этику как философию доброй воли, а не только доброго действия. Добровольная ответственность как высшая этическая ценность, по мнению Канта, и есть проявление морали: «... человек действует морально, т.е. ответственно». Экологическая этика – учение о моральных отношениях человека с природой, основанных на восприятии природы как морального партнера, равноправии и равноценности всего живого, а также ограничении прав и потребностей человека. Основным показателем экологического сознания личности является её высокая ответственность перед природой и обществом, что обеспечит переход к устойчивому развитию России 2. Экологическое образование позволяет овладеть будущим специалистам экологической культурой; сформировать экологическое сознание и экологическую ответственность перед обществом и природой Экологическое образование должно нести в себе такую идею, которая бы стала основополагающей, мировоззренческой идеей и психологической установкой, вооружающей человека на борьбу с надвигающейся экологической катастрофой 18 Базовые понятия по курсу «Экология» Экология становится одной из важнейших наук будущего, и, «возможно само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса» Ф.Дре Экологическое образование – система обучения курсу «Экология», направленная на усвоение теории и практики рационального природопользования и охраны природы, мировоззрения, базирующегося на принципе индивидуальной экологической ответственности Экологическая культура – выражается в способности людей осознанно пользоваться своими экологическими знаниями и умениями в практической деятельности Экологическое сознание – совокупность экологических и природоохранных представлений и мировоззренческих позиций в отношении к природе со стратегиями взаимодействия с ней На современном трансформировалась, этапе вышла экология на как уровень биологическая научного наука направления, значимого для ориентации человека в мире. Экология исследует отношения объекта и среды его существования, контекста его бытия. По определению американского биолога-эколога Юджина Одума: «Экология – это междисциплинарная область знания, наука об устройстве многоуровневых систем в природе, обществе, их взаимосвязь». 19 Творческие задания 1. Экологическая ситуация: Я вижу Я хочу видеть 1 2 3 1 2 3 Заполните таблицу. На основе данных таблицы сделайте выводы. Резюме: «Если не можешь получить желаемое, измени свои действия» (древняя китайская пословица). 2. Экологическое эссе «Я и экология». Обоснование своей позиции. 3. Проблемный семинар «Значение экологического образования». Алгоритм I. Организация проблемно-целевого пространства: 1.1. Постановка проблемы: осознание актуальности экологического образования в современном мире. 1.2. Определение ключевых понятий (экологическое образование, экологическое сознание, экологическое просвещение, экологическая культура, экологическое поведение, экологическая ответственность). 1.3. Выбор средств, позволяющих реализовать цель. 1.4. Диагностика ценностных ориентаций. 1.5. Прогнозирование результата. II. Организация поискового (продуктивного) пространства: 2.1. Исследование теоретических аспектов проблемы. 2.2. Овладение средствами – самостоятельное добывание культурных знаний. 2.3. Формирование собственной позиции. III. Организация рефлексивного пространства: 3.1. Самооценка и оценка участников. 3.2. Оценка норм отношений в системе «человек-общество-природа». 3.3. Формирование личной позиции к курсу «Экология». 20 4. Доклады по выбору студентов: 1. Античная экология. Работы Аристотеля. 2. Ч.Дарвин и его учение об эволюции органического мира. 3. Жизнь и творчество великого русского ученого В.И.Вернадского. 4. В.В.Докучаев – основоположник современной теории почвоведения. 5. Вклад современных ученых в историю экологии (Н.Н.Моисеев). Тест: проверка объема знаний по завершению модуля 1. Выберите современное определение экологии: а) учение о доме, жилище; б) наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей средой; в) фундаментальная комплексная наука о природе, объединяющая основы ряда классических естественных наук. 2. Термин «экология» впервые ввел в науку: а) Ю.П. Одум; в) Э. Геккель; б) В.И. Вернадский; г) К.Ф. Рулье. 4. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения особей (организмов) с окружающей средой, называется: а) демэкология; в) общая экология; б) аутэкология; г) синэкология. 5. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяции с окружающей средой, называется: а) демэкология; в) синэкология; б) общая экология; г) глобальная экология. 6. Раздел экологии, изучающий взаимоотношения сообществ и экосистем, называется: а) медицинская экология; в) аутэкология; б) общая экология; г) синэкология. 21 7. Раздел экологии, исследующий общие закономерности взаимоотношений общества и природы, называется: а) общая экология; в) социальная экология; б) популяционная экология; г) глобальная экология. 8. Один из разделов экологии, изучающий биосферу Земли, называется: а) общая экология; в) сельскохозяйственная экология; б) глобальная экология; г) химическая экология. 9. Среди ниже перечисленных ученых подчеркните автора следующего определения термина «экология». «Экология – это междисциплинарная область знаний, наука об устройстве многоуровневых систем в природе, обществе, их взаимосвязи». а) Э. Геккель; б) С.С. Шварц;в) Ю. Одум; г) Н.Ф. Реймерс. 10. Сформулируйте общие задачи современной экологии. 11. Какие направления можно выделить в современной экологии? 12. На каком этапе (подчеркните) находится экология как наука в настоящее время: а) оценка накопленных данных; б) накопление фактических данных; в) осмысление накопленных данных; г) прогноз на основе накопленных данных. 13. Приведите в соответствие утверждения из I-ой и II-ой части. I часть: по характеру связей (по типу обмена веществом и/или энергией) со средой выделяют следующие системы: а) изолированные системы; б) замкнутые системы; в) открытые системы. II часть: а) возможен обмен веществом и энергией; б) не возможен обмен веществом, но обмен энергией возможен; в) никакой обмен не возможен. 22 МОДУЛЬ 2. ПРИРОДНЫЙ МИР Тема 4. Организмы. Взаимодействие организмов и среды. Популяции. Сообщества Организм – живая целостная система Живым организмам присуще: движение, раздражимость, наследственность, адаптация к условиям существования Организм – любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: - клеточная организация; - обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающих гомеостаз организма Гомеостаз – самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды Уровни биологической организации Экология изучает уровни биологической организации от организмов до экосистем Гены - Клетки - Органы - Организмы - Популяции - Сообщества Биотические компоненты + Абиотические компоненты = Биосистемы ВЕЩЕСТВО Генетичес Клеточные кие системы системы ЭНЕРГИЯ Системы органов Системы Популяционные Экосистемы организсистемы мов 23 Уровни биологической организации жизни отражают иерархию природных систем, при которой меньшие подсистемы составляют большие системы, сами являются подсистемами более крупных систем Свойства каждого отдельного уровня значительно сложнее и многообразнее предыдущего. Но объяснить это можно лишь частично на основе данных о свойствах предшествующего уровня. Такое явление называют эмерджентностью Эмерджентность – наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам Термин «биогеоценоз» введен В.Н.Сукачевым в 1940 г. Схема биогеоценоза БИОГЕОЦЕНОЗ Микроклимат Растительность Почва, грунт Рельеф Животный мир БИОЦЕНОЗ БИОЦЕНОЗ Воды Микроорганизмы Антропогенный фактор БИОТОП 24 Экосистема – совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, то есть факторов местообитания в широком смысле (А. Тенсли, 1935 г.) Все организмы делятся на две большие группы Автотрофы (самопитающиеся) используют неорганические источники для своего существования. Создают органическую материю из неорганической (фотосинтезирующие зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии) Гетеротрофы (питающиеся другими) потребляют только готовые органические вещества (все животные, человек, грибы). Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапротрофами (например, грибы), а способные жить и развиваться в живых организмах за счет живых тканей – паразитами Поскольку организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, то они вступают между собой в сложные трофические взаимодействия, тем самым, выполняя важнейшие экологические функции в биологических сообществах продуценты – редуценты (деструкторы) – производители продукции (наземные зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли) восстановители. Они возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов (например, СО2, Н2О, N2О) консументы – потребители органического вещества 25 Системы организмов и биота Земли В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика их все более усложняется, хотя основной ее «скелет» остается почти неизменным со времени ее создания выдающимся шведским ученым Карлом Линнеем в середине ХVII в. Высшие таксоны систематики империи клеточных организмов Надцарства А. Доядерные организмы В. Ядерные организмы Царства Дробянок I.Животные II. Грибы III. Растения Подцарства 1.Бактерии 2. Сине-зеленые водоросли 1. Одноклеточные животные (простейшие) 2. Многоклеточные животные 1. Низшие грибы 2. Высшие грибы 1. Багрянки 2. Настоящие водоросли 3. Высшие растения 26 Прокариоты – являются древнейшими организмами. В настоящее время их более 5000 видов. Например, бактерии. Их размеры от десятых долей до 2-3-х микрометров Все организмы (по эволюционному признаку) делятся на следующие группы: Эукариоты – все остальные организмы Земли. Растения – это практически единственные организмы, которые создают органическое вещество за счет физических ресурсов (солнечный свет + химические элементы, извлекаемые из почв). Грибы – низшие организмы. Их более 1000 видов. Грибы не содержат хлорофилла, размеры их варьируются от микроскопических до крупных, типа дождевиков. Взаимодействие организма и среды Понятие о среде обитания и экологических факторах Среда обитания организма – это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям. Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами поверхностной части литосферы Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм Классификация экологических Абиотические факторы Температура факторов (по Природная среда Факторы взаимодействия между особями одного и того же вида Ю. Одуму, 1975 Биотические факторы Групповой и массовый эффект Внутривидовая конкуренция г.) 27 Адаптация – приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций и их органов) Основные представления об адаптации организмов Адаптация развивается под воздействием трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам Первичные факторы – это те факторы, которые существовали на Земле до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений В нормальных условиях в месте обитания должны действовать только периодические факторы, непериодические – отсутствовать. Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофически: могут вызвать болезни или даже смерть живого организма 28 Популяции любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида (М.С. Гиляров, 1990 г.) Популяция – именно та «ячейка» биоты, которая является основой ее существования; в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида благодаря наследственности адапционных качеств; она дает начало новым популяциям и процессам видообразования, то есть популяция является элементарной единицей эволюционного процесса Выделяют две группы количественных показателей: Статические: характеризуют Динамические: характеризуют состояние популяции на процессы, протекающие в данный момент времени популяции за какой-то промежуток (интервал) времени 29 С Т А Т И Ч Е С К И Е Д И Н А М И Ч Е С К И Е I. Численность – это поголовье животных или растений, например, деревьев, в пределах некоторой пространственной (хорологической) единицы – ареала, бассейна реки, области, района II. Плотность – число особей, приходящихся на единицу площади, например, плотность населения – количество человек, приходящихся на 1 км2 или для гидробионтов (жителей водной среды) – это количество особей на единицу объема, на 1 м3 или 1 л III. Показатели структуры: - половой – соотношение полов; - размерный – соотношение количества особей разных размеров; - возрастной – соотношение количества особей различного возраста в популяции Рождаемость или скорость рождаемости – это число особей, рождающихся в популяции за единицу времени Смертность или скорость смертности – это число особей, погибших в популяции за единицу времени Скорость иммиграции и эмиграции – это соответственно количество особей, прибывших или убывших в популяции в единицу времени 30 Физиологическая – это такая продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими возможностями организма. Теоретически она возможна, если допустить, что в период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие факторы Продолжительность жизни Максимальная – это такая продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей в реальных условиях среды Число выживающих особей Дрозофила I Человек Диагональная II Устрица III время Кривая I типа, когда на протяжении всей жизни смертность ничтожно мала, резко возрастая в конце ее; характерна для насекомых, которые обычно гибнут после кладки яиц Кривая III типа – это случаи массовой гибели особей в начальный период жизни Кривая II типа (диагональная) характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни. Такое распределение смертности не столь уж редкое явление среди организмов 31 Динамика роста численности популяции Закономерность роста численности в геометрической прогрессии выражается кривой N t N o e rt N 60 50 40 30 20 10 0 ln 8 16 24 Время, ч Nt – численность популяции в момент времени t, N0 – численность популяции в начальной момент времени t0, e – основание натурального логарифма (≈ 2,7), r – показатель, характеризующий темп размножения особей в данной популяции Таким образом, экспоненциальный рост численности популяции – это рост численности ее особей в неизменяющихся условиях В природе происходит так: экспоненциальный рост наблюдается какое-то достаточно короткое время, после чего ограничивающие факторы его стабилизируют и дальнейшее развитие популяции идет по логистической модели, что и описывается S-образной, или логистической, кривой численность «N» время, t N0 32 Важна роль биологической емкости среды – степени способности природного или природно-антропогенного окружения обеспечивать нормальную жизнедеятельность (дыхание, питание, размножение, отдых) определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения Число особей Повышение популяцией потенциальной емкости «Крах» популяции, или вымирание Потенциальная емкость Время Экологическая стратегия выживания среди растений – стремление организмов к выживанию (по Л.Г. Раменскому) Виоленты (силовики) – подавляют всех конкурентов, например, деревья, образующие коренные леса Патиенты – виды, способные выжить в неблагоприятных условиях («тенелюбивые», «солнцелюбивые») Эксплеренты (наполняющие) – виды, способные быстро появляться там, где нарушены коренные сообщества: на вырубках, гарях, на отмелях и т.д. 33 Тип r-стратегия определяется отбором, направленным прежде всего на повышение скорости роста популяции и, следовательно, таких качеств, как высокая плодовитость, ранняя половозрелость, короткий жизненный цикл, способность быстро распространяться на новые места обитания и пережить неблагоприятное время в покоящейся стадии Все многообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора, которые обозначаются: r-стратегия и К-стратегия К-стратегия направлена на повышение выживаемости в условиях уже стабилизировавшейся численности. Это отбор на конкурентоспособность, повышение защищенности от хищников и паразитов, повышение вероятности выживания каждого потомка Регуляция плотности популяции Зависимые факторы (биотические) – смертность, зависимая от плотности, может регулировать численность Независимые факторы (абиотические) – влияние независимых факторов прослеживается на сезонных колебаниях численности планктонных водорослей Популяция как структурная единица вида характеризуется таким свойством, как потенциальное бессмертие 34 Тема 5. Лимитирующие факторы. Ресурсы живых существ как экологические факторы Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине ХIХ в. Он установил закон минимума: (урожай/продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме Лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием) Закон Митчерлиха: вообще урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая температуру, влажность, освещенность Закон Вильямса – закон независимости факторов: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим Закон толерантности Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности На рисунке, иллюстрирующем закон толерантности (на примере воздействия на организм концентрации некоего вещества как экологического фактора), под цифрой 1) обозначен оптимум жизненного состояния 35 Температура – важнейший из лимитирующих факторов. Пределами толерантности для любого вида является max и min летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражает жара или холод Верхняя граница стойкости Закон смерти Нижняя граница стойкости Высокая численность организмов минимальный Градиент Закон смерти Пониженная жизнедеятельность Пониженная жизнедеятельность Оптимальный интервал максимальный «У животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела», – гласит правило Аллена Свет – это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле Свет участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание органических соединений из неорганических растительностью Земли, и в этом его важнейшая энергетическая функция Свет не только энергетический ресурс, но и важнейший экологический фактор, существенно влияющий на биоту, адаптационные процессы и явления в организмах 36 Вода – физиологически необходима любой протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором В зависимости от способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп: гигрофиты – наземные растения, живущие в очень влажных почвах (папирус, рис) суккуленты – растения сухих степей и пустынь, способные накапливать влагу в мясистых стеблях и листьях (кактус, алоэ) мезофиты – переносят незначительную засуху (большинство культурных растений, растительность дубрав) У животных по отношению к воде выделяют свои экологические группы: гигрофилы – влаголюбивые ксерофилы сухолюбивые мезофилы – средневлаголюбивые 37 Способы регуляции водного баланса у животных поведенческие (периодическое посещение водоемов, переход к ночному образу жизни) морфологические (приспособления, задерживающие воду в теле: раковины, роговые покровы у рептилий) физиологические (за счет обмена веществ, позволяющего обходится без питьевой воды длительное время (верблюд – потеря воды может быть примерно 27%, овца – 23%, собака – 17%)) Человек погибает при 10% потере воды в организме Биогенные вещества как экологические факторы Фосфор – это важнейший и необходимый элемент протоплазмы Кальций является составной частью раковин и костей животных, необходим растениям Азот – входит во все белковые молекулы Биогенные соли и элементы являются лимитирующими факторами Калий входит в состав клеток, играет важную роль в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений Сера – входит в состав некоторых аминокислот, витаминов, коферментов Магний – необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных 38 Ресурсы живых существ – это вещества, из которых состоят их тела; энергия, вовлекаемая в процессы жизнедеятельности, а также места, где протекают фазы их жизненного цикла Территория, где организмы размножаются, проходят стадии своего развития – это ресурс среды Пищевые ресурсы – это сами организмы. В пищевой цепи каждый предшествующий потребитель превращается в пищевой ресурс для следующего потребителя. Хищнику необходимо отыскать, изловить, умертвить и съесть добычу Незаменимые ресурсы – это когда один ресурс не в состоянии заменить другой Классификация ресурсов Взаимозаменяемые ресурсы – это когда любой из двух ресурсов можно заменить другим 39 Тема 6. Биотические сообщества Под биотическим сообществом понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет собой население биотопа – места жизни биоценоза Биоценоз – это надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных, микроорганизмов Биотическое сообщество (биоценоз) – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов При оценке биоразнообразия биоценоза нужно учитывать размеры организмов. В биоценоз входят и бактерии, и микроорганизмы. Поэтому возможны следующие направления: с точки зрения систематики (птицы, насекомые) с точки зрения экологоморфологии (деревья, травы, мхи) с точки зрения размера (микрофауна, мезофауна) 40 Экологическая ниша Взаимоотношения организмов в биоценозе Экологическая ниша – место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе Ниша не просто физическое пространство, занимаемое организмом, но и его место в сообществе, определяемое его экологическими функциями. Ю. Одум (1975 г.) образно представил экологическую нишу как занятие, «профессию» организма в той системе видов, к которой он принадлежит, а его местообитание – это «адрес» вида. Значение экологической ниши позволяет ответить, как, где и чем питается вид, чьей добычей он является, каким образом и где он отдыхает, размножается Модель экологической ниши: для наземного растения t влажность Модель экологической ниши: для морского животного t влажность соленость 41 Тема 7. Экологические системы Концепция экосистем Ю. Одум: «Любая биосистема, включающая все совместно функционирующие организмы (биотические сообщества) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему» Верхний – автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса: Нижний – гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладают разложение отмерших органических веществ до простых минеральных образований (С, N, СО2, Н2О, Р, О2) 42 Гомеостаз экосистемы Гомеостаз – способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие Для управления экосистемами не требуется регуляция извне – это саморегулирующие системы Один из примеров такой системы – субсистема «хищник-жертва» Рост популяции хищника __ + Положительная обратная связь Рост популяции жертвы «усиливает отклонения», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищника. 43 Трофический уровень – это место каждого звена в пищевой цепи I трофический уровень – продуценты II трофический уровень – растительноядные консументы III трофический уровень – плотоядные консументы, питающиеся растительноядными консументами IV трофический уровень – консументы, потребляющие других плотоядных Трофические взаимоотношения видов в природе в виде сплетения пищевых цепей называются трофическими сетями Системный подход – это направление в методологии познания объектов как систем Система – это множество взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность, единство Основными системными принципами являются: - целостность; - структурность; - взаимозависимость системы и среды; - иерархичность; - множественность описания каждой системы 44 Основными системными принципами являются Целостность – обобщенная характеристика системы, свойства которой не сводимы к сумме свойств ее элементов и не выводимы из этих свойств (целостность организмов более полной будет в популяции, популяции – в биоценозе) Взаимозависимость системы и среды выражается в формировании и проявлении ее свойств в результате этого взаимодействия (взаимодействие биоценоза и биотопа, популяций в биоценозе) Структурность – установление структуры и взаимозависимости структурных элементов, обусловленности поведения системы ее структурой (структура биоценоза, трофическая структура экосистемы и установление измеримых связей между трофическими уровнями) Иерархичность – это когда каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широкой системы (уровни биологической организации) Модель – это вспомогательный объект, находящийся в определенном объективном соответствии с познаваемым оригиналом и способный замещать его на отдельных этапах познания Моделирование – это разработка, исследование модели и распространение модельной информации на оригинал I этап моделирования – качественный анализ. На его основе формируются задачи и выбирается вид модели II этап моделирования – это математическая реализация логической структуры модели III этап моделирования – предусматривает верификацию модели (проверку соответствия модели оригиналу) IV этап – это изучение модели, экспериментирование с моделью и экологическая интерпретация модельной информации 45 Творческие задания 1. Составление экологического кроссворда. 2. Работа в творческих группах. Игра «Единый природный мир». Структура игры: Цель: моделирование природных функциональных взаимосвязей - создание творческих групп; - экологические ситуации для групп; - коллективное обсуждение результатов между творческими группами; - рефлексия. 3. Семинар «Единство биоразнообразия природы – главное условие жизнедеятельности человека». Экологические ситуации 1. На огороде основной сорняк – бодяк желтый. Одно его растение производит за лето тысячу семян. Всхожесть семена, лежащие в почве, не теряют 7-9 лет. Определите, сколько семян произведут за 4 года 45 растений (по одному растению бодяга на квадратный метр огорода)? Объясните, почему весь огород не зарастает данным сорняком, какие экологические закономерности мешают этому? 2. Пара грачей приносит за сутки 40-45 г насекомых, что составляет около 1000 особей различных видов. Птенцов выкармливают 29-30 дней. Подсчитайте, на сколько (и в т.ч. в процентном отношении) одна колония грачей в 200 гнезд за период выкармливания птенцов может снизить численность насекомых в радиусе 3км от колонии, если начальная плотность популяции насекомых – 1 особь на 1м2. 3. Объедините в пары живые организмы из левого и правого столбцов, занимающие одинаковые трофические уровни в цепи питания: а) брусника; д) cepая жаба; б) мухомор; е) липа; в) соболь; ж) жук – могильщик; г) лось; з) заяц. 46 4. Распределите следующие факторы: температура, внутривидовые взаимодействия, влажность, суточная периодичность, свет, межвидовые взаимоотношения, сельское хозяйство, растительная пища, животная пища, промышленность, приливы и отливы, в соответствии с приведенной классификацией: абиотические биотические антропогенные 5. Какие из приведенных характеристик популяций: темп роста, половой состав, рождаемость, прирост, численность, плотность, смертность, возрастной состав относятся к: динамическим статическим 6. Поэтесса Е. Николаевская пишет: «Ах, эта среда обитания! Все связаны между собой Обменом, цепями питания, Составом, структурой, судьбой». Как Вы понимаете выражение «Все связаны между собой». Кто эти таинственные «все»? 47 Тест: проверка объема знаний по завершению модуля I уровень 1. Какие из данных организаций являются экологическими: а) Гринпис; б) Красный Крест; в) «Вахта мира». 2. Что необходимо для решения экологической проблемы: а) развитие рациональных направлений культуры; б) развитие чувственных направлений культуры; в) гармоничное развитие того и другого. 3. Консументами называют организмы: а) синтезирующие органические вещества из углекислого газа; б) являющиеся потребителями готового органического вещества в цепях питания; в) с половым циклом развития. 4. Ярусное расположение растений в биоценозе служит приспособлением к: а) использованию ими света; б) сезонным изменениям; в) биологическим ритмам. 5. Определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм, называются: а) экосистема; б) экологические факторы; в) среда обитания. 6. Совокупность совместно обитающих популяций микроорганизмов, растений, животных называют: а) биогеоценозом; б) биоценозом; в) экосистемой. разных видов 48 7. Популяцией называют: а) относительно изолированную группу особей одного вида, длительно населяющих определенное пространство; б) совокупность живых организмов одного вида и природной среды, в которой они обитают; в) совокупность всех видов, обитающих на данной территории. II уровень 1. Термин «биоценоз» предложил: а) Ч.Элтон (1924); б) А.Тенсли (1935); в) К.Мебиус(1877); г) К.Рулье (1852). 2. Экосистемой называется: а) совокупность живых организмов и неорганических компонентов, в пределах которой осуществляется круговорот веществ и обмен энергией; б) совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов их окружения; в) однородный участок земной поверхности с определенным типом растительности. 3. Термин «биогеоценоз» предложил: а) В.В.Докучаев; б) В.И.Вернадский; в) В.Н.Сукачев; г) Д.Н.Кашкаров. 4. Автотрофными организмами называются: а) организмы, питающиеся живыми объектами; б) организмы, создающие органическое вещество с помощью солнечной энергии, углекислого газа, воды и минеральных соединений; в) организмы, потребляющие отмершую органику. 49 5. Гетеротрофными организмами называются: а) организмы, потребляющие только готовые органические вещества; б) организмы, способные синтезировать органические вещества в процессе фотосинтеза; в) организмы, выделяющие в процессе жизнедеятельности ядовитые вещества. 6. Фотопериодизм — это реакция организмов на изменение: а) температуры воздуха; б) влажности воздуха; в) радиации; г) продолжительности освещения. 7. Редуценты — это организмы: а) обладающие фотосинтезирующим аппаратом; б) питающиеся отмершей органикой и подвергающие ее разрушению (деструкции); в) существующие в бескислородной среде. 8. К антропогенным источникам загрязнения окружающей среды не относятся: а) транспорт; б) сельское хозяйство; в) вулканы и гейзеры. 9. Толерантность – это способность организмов: а) выдерживать изменения условий среды; б) приспосабливаться к новым условиям; в) образовывать локальные формы; г) приспосабливаться к строго определенным условиям. 50 III уровень Вставьте пропущенное слово: 1. Животные, растения или микроорганизмы, живущие на или внутри другого организма и питающиеся за счет живой субстанции хозяина, называются _____. 2. Оба вида, образующие сообщество, но способные существовать и раздельно, называются ______ . 3. Взаимодействия между двумя видами, когда один из них получает одностороннюю выгоду и не вступает в тесные отношения с другим, т.е. не оказывает на него существенного воздействия (ни отрицательного, ни положительного), называются ______ . 4. Любые антагонистические отношения между организмами (видами, популяциями), связанные с борьбой за территорию, пищу, размножение и т.д., называются______ . 5. Форма биотических отношений, при которой совместно обитающие популяции различных видов не испытывают взаимного влияния, называется... 6. Явление, когда животные поедают особей своего же вида, называется ____. 7. Какое значение, на Ваш взгляд, имеют гомеостаз и адаптация для взаимодействия организмов со средой? 8. Согласны ли Вы с мнением Ю. Одума о том, что человек должен строить мутуалистические отношения с природой? 9. Чему способствуют продуцирование и разложение (дуальность) в природе? 51 МОДУЛЬ III. БИОСФЕРА Тема 8. Биосфера – глобальная экосистема Земли Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – шар, сфера) – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека Внутренние: ядро, мантия Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) Внешние: литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка земли – биосфера 52 I. Литосфера (греч. литос – камень) – каменная оболочка земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 км (под океаном) до 80 км (горные породы) Земная кора сложена горными породами: - ≈ 70% приходится на базальты, граниты; - ≈ 17% – преобразованные давлением и высокой температурой породы; - ≈ 12% – осадочные породы Земная кора – важнейший ресурс для человечества. Она содержит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горные сланцы), рудные (железо, алюминий, медь, олово), нерудные (фосфориты, апатиты), естественные строительные материалы (известняки, пески, гравий) II. Гидросфера (от греч. «гидор» – вода) – водная оболочка Земли Поверхностная гидросфера – водная оболочка поверхностной части Земли Подземная гидросфера – включает воды, находящиеся в верхней части земной коры (их называют подземными) В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов. Эти воды постоянно или временно располагаются на земной поверхности Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью земли, нижнюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры 53 III. Атмосфера (греч. «атмос» – пар) – газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли Важную для человека часть атмосферы составляет озоносфера, содержащая очень тонкий (всего несколько см) слой озона. Она сосредотачивается на высоте 20-25 км. Озоносфера поглощает опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, благодаря чему на Земле сформировалась и существует жизнь Ионосфера Стратосфера 50 км 20 км Тропосфера Поверхность Земли 95 км На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз меньше, чем у поверхности. На этом уровне высоты уже растет доля легких газов и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом и продукты ядерных взрывов в атмосфере В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений 54 Состав и границы биосферы Биосфера Абиотическая часть представлена почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них есть живые организмы атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни Биотическая часть состоит из живых организмов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов водной средой океанов, рек, озер Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосферы Солнечная радиация АВТОТРОФЫ (зеленые растения) Литосфера Почвы Атмосфера Гидросфера ГЕТЕРОТРОФЫ (животные и микроорганизмы) 55 стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности жизни» В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа: обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию (перемещение) Нижняя граница биосферы, проходящая через литосферу, связана с таким жизненным фактором, как температура Круговорот веществ в природе большой (геологический) малый (биогеохимический) 56 Большой (геологический) круговорот веществ Магматические породы Солнечная энергия Магматические породы Кристаллизация Выветривание, перенос, отложение, окаменение Осадочные породы Магма Метаморфизм Переправление Метаморфические породы Энергия радиоактивного распада Малый (биогеохимический) круговорот веществ 57 Круговорот химических элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, называется биотическим круговоротом веществ. В общей массе живого вещества биосферы животные составляют 1,4%. Вовлечение атмосферного азота в биотический круговорот начинается с процесса азотфиксации, осуществляемой бактериями, живущими в клубеньках на корнях бобовых растений. Биотический круговорот углерода в наземных экосистемах начинается с фиксации углекислого газа растениями в процессе фотосинтеза. В процессе круговорота веществ в биосфере происходит многократное использование химических элементов. В.И. Вернадский выделил пять функций живого вещества: первая функция — газовая — основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы — продукт разложения отмершей органики вторая функция — концентрационная — организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первое месте стоит углерод, среди металлов первый – кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода — водоросли — ламинария, фосфора — скелеты позвоночных животных третья функция — окислительно-восстановительная — организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью четвертая функция — биохимическая — размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества пятая функция — биогеохимическая деятельность человека – охватывает все разрастающееся количество вещества земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др. 58 Функция живого вещества, обусловливающая процессы разложения организмов после их отмирания с последующей минерализацией мертвого органического вещества, называется деструктивной. Функция живого вещества биосферы, заключающаяся в изменении химических параметров среды в благоприятные для существования организмов условия, называется средообразующей. Элементарный состав живого вещества биосферы отличается от состава литосферы и гидросферы высоким содержанием углерода. Основные свойства биосферы I. Биосфера – централизованная система, где центральным звеном системы является живое вещество II. Биосфера – открытая система. Ее «вход» – образованные в процессе жизнедеятельности вещества III. Биосфера – саморегулирующаяся система IV. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием V. Важнейшее свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ 59 Тема 9. Классификация природных экосистем биосферы Природные экосистемы Земли как хорологические единицы Биосферы Хорология – наука об областях распространения (ареалах) отдельных видов растений, животных Классификация природных систем биосферы базируется на ландшафтном подходе, так как экосистемы – неотъемлемая часть природных географических ландшафтов, образующих географическую (ландшафтную) оболочку Земли Биогеоценозы (экосистемы) образуют на поверхности Земли так называемую биогеосферу, являющуюся основой биосферы, которую В.И.Вернадский называл «пленкой жизни», а академик В.Н. Сукачев – «биоценотическим покровом» 60 «Биогеоценотический покров» В.Н. Сукачева – это не что иное, как ряд природных экосистем, представляющих собой пространственные (хорологические) единицы (части, элементы) биосферы Эти единицы, как правило, совпадают своими границами с ландшафтными элементами географической оболочки Земли Ландшафт – природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (верхние горизонты литосферы, рельеф, климат, воды, почвы, биота) находятся в сложном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития единую систему Ландшафтный подход в экологии имеет прежде всего большое значение для целей природопользования Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных факторов и не преобразован хозяйственной деятельностью человека геохимический ландшафт – участок, выделенный на основе состава и количества химических элементов элементарный ландшафт – находится на одном элементе рельефа (например, одинаковое залегание грунтовых вод, одинаковый тип почв) охраняемый ландшафт – запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности 61 Антропогенный ландшафт – это бывший природный ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека настолько, что изменена связь его природных компонентов агрокультурный (сельское хозяйство) техногенный (индустриальный) городской (урбанистический) Главный источник энергии для ландшафтной оболочки, как и для биосферы – солнечная радиация Солнечная энергия Для биосферы солнечная энергия – это прежде всего «двигатель» биогеохимических циклов биофильных элементов и главный компонент фотосинтеза – источника первичной продукции 62 Продуктивность различных типов экосистем далеко не одинакова, и занимают они разные по величине территории на планете Различия в продуктивности связаны с климатической зональностью, характером среды обитания (суша, вода), с влиянием экологических факторов, классифицированных на принципах «биомного подхода» По Ю. Одуму, биом – крупная региональная или субконтинентальная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта Ю. Одум предложил следующую классификацию природных экосистем биосферы I. Наземные биомы II. Типы пресноводных экосистем III. Типы морских систем 63 I. Наземные биомы Тундра: арктическая и альпийская Бореальные (северные) хвойные леса Листопадный лес умеренной зоны Степь умеренной зоны Тропические степи и саванны Чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом Пустыня: травянистая и кустарниковая Полувечнозеленый тропический лес Вечнозеленый тропический дождевой лес II. Типы пресноводных экосистем Лентические (лат. – спокойный): озера, пруды Лотические (лат. – омывающие): реки, ручьи, родники Заболоченные угодья: болота и болотистые леса 64 Бентос – организмы, прикрепленные ко дну, живущие в илистых осадках Перифитон – животные и растения, приспособленные к листьям и стеблям водных растений или другим выступам над дном водоема Водные организмы можно классифицировать и по местам обитания в водоемах: Планктон – организмы, плавающие, зоопланктон даже может активно перемещаться сам, но в целом, они перемещаются с помощью течения Нектон – свободно перемещающиеся в воде организмы – рыбы, амфибии Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема Литоральная зона – толща воды, где солнечный свет доходит до дна Компенсационный слой Лимническая зона – толща воды до глубины, куда проникает всего 1% солнечного света и где затухает фотосинтез Профундальная зона – дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет 65 Растения, укрепленные в дне, образуют три концентрические зоны: зона надводной вегетации (камыши, рогозы), находящиеся над водой, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков зона укрепленных в зоне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) – у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды зона подводной вегетации – укорененные и прикрепленные растения, полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный обмен в водной среде (прикрепленные водоросли) III. Типы морских систем Открытый океан (пелагическая) Воды континентального шельфа (прибрежные воды) Районы апвелинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством) Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек) 66 Главным фактором, который дифференцирует морскую биоту, является глубина моря (горизонтальная и вертикальная зональность в океане) Литоральная Неритическая Океаническая Эвфотическая зона Афотическая зона 1000 3000 4000 5000 Материковый склон 2000 Материковый шельф Рвы, каньоны и хребты Материковое подножие Срединноокеанический хребет Абиссальная равнина 6000 7000 Целостность биосферы как глобальной экосистемы Закон целостности биосферы: биогенный ток атомов м компонентами биосферы связывает их в единую материаль систему, в которой изменение даже одного звена влечет за с сопряженное изменение всех остальных. Следовательно, целостн биосферы обусловлена непрерывным обменом вещества и эне между ее составными частями Тема 10. Эволюция биосферы Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Основные направления эволюции биосферы 67 Биосфера – это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами Эти представления базируются на учении В.И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, являющемся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ веке По представлению В.И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (то есть все живые организмы) биогенное (уголь, известняки, нефть) биокосное (создается с помощью живых организмов) косное (в его образовании живое не участвует, например, магматические горные породы) радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты) и рассеянные атомы 68 Важнейшей частью учения о биосфере является представление о ее возникновении и развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей (прокариотов), затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного О2, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции. Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего – животные. Главными этапами их развития является выход их на сушу и заселение материков (к началу третичного периода) и, наконец, появление человека. Основные идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом •Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера. •В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (то есть лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. •Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре. «По крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В.И. Вернадский, 1934г.). •Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико, и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени. •Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества 69 Ю. Одум (1975 г.) считал, что «с экологической точки зрения эволюцию биосферы можно сравнить с гетеротрофной сукцессией, за которой последовал автотрофный режим» Биоразнообразие экосферы продолжает совершенствоваться за счет большого резерва в эволюции сообществ. На этом уровне ведущая роль принадлежит сопряженной эволюции и групповому отбору Сопряженная эволюция или коэволюция отличается тем, что при ней обмен генетической информацией минимален. На уровне сообществ можно рассматривать селективные воздействия между группами организмов, находящихся в экологическом взаимодействии: растения и растительноядные животные, крупные организмы и мелкие симбионты, паразит-хозяин, хищник-жертва и т.д. Коэволюция растений и насекомых приводит к тому, что растения синтезируют побочные вещества, совершенно не нужные для их роста и развития, но необходимые для защиты от насекомых-фитофагов 70 Групповой отбор – это естественный отбор организмов. Он увеличивает разнообразие и устойчивость сообществ. Сопряженная эволюция и групповой отбор повышают биоразнообразие экосистем, устанавливают определенные взаимоотношения между ними как между наземными, так и водными, и даже между обоими типами Все это в целом ведет к повышению устойчивости биосферы как глобальной экосистемы Согласно первой концепции – традиционной – окружающая среда пригодна для жизни в силу уникальных условий на поверхности Земли, а естественная биота приспосабливается к любой окружающей ее среде благодаря главному свойству жизни – способности к эволюции и непрерывной адаптации к меняющимся условиям среды В настоящее время в экологической науке известны две основные концепции взаимодействия биоты и окружающей ее среды Во второй концепции основная роль отводится биотической регуляции окружающей среды. Биота Земли рассматривается как единственный механизм поддержания пригодных для жизни уПамятники природы реды в локальных и глобальных масштабах Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы Ноосфера (сфера разума) – высшая стадия развития биосферы. Это «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития» 71 Условия, необходимые для становления и существования ноосферы: Заселение человеком всей планеты Резкое преобразование средств связи и обмена между странами Усиление связей, в том числе политических, между всеми государствами Земли Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере Расширение границ биосферы и выход в Космос Открытие новых источников энергии Равенство людей всех рас и религий Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики Свобода научной мысли Подъем благосостояния трудящихся Разумное преобразование первичной природы Исключение войн из жизни общества 72 Ноосфера и развитие общества Анализируя возможности все возрастающей мощи цивилизации, В.И. Вернадский пришел к выводу о том, что человечеству как части живого вещества придется взять на себя ответственность за будущее развитие биосферы и общества. Такое взаимоотношение человека и биосферы называется коэволюцией Таким образом, учение В.И. Вернадского явилось тем завершающим звеном, которое: объединило эволюцию живого вещества с миром неживой природы перекинуло мост к современным проблемам развития общества подвело нас к новому видению процессов, происходящих в обществе Творческие задания 1. Решение проблемных ситуаций: 1. Исходя из законов экологии и того факта, что на Земле ежедневно погибает один вид, определите время гибели биосферы. 2. На бульварах города в суровую зиму вымерзла часть тополей. Более всего пострадали те деревья, которые росли у уличных фонарей. Почему им так не повезло? 3. Многие уверяют, что ночью в тишине гораздо продуктивнее подготовится к экзаменам, чем днем. Согласны ли Вы с этим? Обоснуйте ответ. 4. Буквальное исполнение лозунга «Превратим всю Землю в цветущий сад» опасно с экологической точки зрения. Почему? 5. В сложных экосистемах дождевых тропических лесов почва очень бедна биогенными элементами. Как это объяснить? Почему тропические леса не 73 восстанавливаются в прежнем виде, если их свести? 6. Возможно ли существование экосистем, в которых живая часть представлена только двумя группами – продуцентами и консументами? 7. Какими способами могут защищаться растения от поедания животными? 8. Форма растений «перекати-поле» удобна для быстрого и широкого распространения семян. Несущийся по земле шар разбрасывает семена на большой площади. Почему такие растения не растут в горах, лесах? Какие условия необходимы, чтобы такая форма растений оказалась адаптивной? 9. У одних растений пыльца мелкая, порошковидная, сухая. А вот другие имеют клейкую пыльцу, поверхность которой покрыта бороздками и шипиками. Почему у растений такая различная пыльца? К чему приспособлена первая, а к чему – вторая? 10. Совместима ли высокая устойчивость и высокая продуктивность агроэкосистем? 11. Что общего можно найти между экосистемой и детской игрушкой типа «конструктор»? 12. Почему чувство меры так ценится у всех народов мира и входит в нормы морали? 13. Существует поговорка «кашу маслом не испортишь». Можно ли ее применить к некоторым хозяйственным делам? Противоречит ли это закону оптимума? 14. Комары и мошки сильно досаждают человеку. Что будет с окружающей природной средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты? 15. Многие растения раскрывают и закрывают свои венчики в определенные часы суток. Так, утром открываются цветки кувшинки, желтые соцветия календулы. А вот цветки душистого табака в это время закрыты. Они откроются только с наступлением сумерек. Чем объяснить такое расписание цветения растений? 74 2. Составление ассоциативно-логических цепочек по основным терминам: экология, экосистема, биосфера, устойчивость. 3. Деловая игра «Роль биосферы в жизни общества и каждого человека. I этап Проблема 1. Исчерпание природных ресурсов 2. Рост населения в мире 3. Ухудшение качества окружающей природной среды Оценка Анализ Экологический кризис (описание экологической ситуации) Интересы Политики, Население экономисты, предприниматели II этап Пути решения Политические, проблемы экономические (возможности) решения с учетом экологического аспекта III этап IV этап Общественные экологические организации Экологическое образование, экологическое воспитание, экологическое просвещение Активная экологическая позиция Устойчивое развитие биосферы Устойчивое развитие системы «человек-общество-природа» Итоги деловой игры Этапы деловой игры: I этап: Проблемно-целевой Функция – выделение главных экологических проблем в биосфере (в мире): 1. Исчерпание природных ресурсов; 2. Рост народонаселения планеты; 3. Ухудшение качества окружающей природной среды. 75 II этап: Проектно-поисковый Функция – составление программы (пути решения экологической проблемы) на основе экологических знаний: 1. Эколого-просветительное направление; 2. Экономические механизмы природопользования; 3. Изменение антропоцентрического типа сознания на экологический тип сознания; 4. Выход из экологического кризиса. III этап: Рефлексивный Функция – осознание значимости биосферы для жизни на Земле. Осознание необходимости устойчивого развития биосферы и устойчивого развития системы «человек-общество-природа». IV этап: Общие итоги деловой игры После обсуждения результатов деловой игры «Роль биосферы в жизни каждого человека и общества» совместно со студентами формируется вывод: в условиях глобального экологического кризиса достигнуть равновесия между экономикой, обществом и окружающей природной средой возможно лишь при формировании новой модели развития. Такой моделью является модель устойчивого развития, признанная всем мировым сообществом. В контексте данной проблемы Россия разработала документ ЭДРФ (Экологическая доктрина Российской Федерации). 4. Доклады по выбору студентов: 1. Основные этапы эволюции биосферы. 2. Глобальные функции живого вещества. 3. В.И.Вернадский – создатель учения о биосфере и ноосфере. 4. Круговорот важнейших биогенных элементов. 76 Тест: проверка объема знаний по завершению модуля 1. Функция живого вещества, обусловливающая процессы разложения организмов после их отмирания с последующей минерализацией мертвого органического вещества, называется: а) окислительной; б) концентрационной; в) деструктивной; г) восстановительной. 2. Верхняя граница биосферы, проходящая в атмосфере, обусловлена таким фактором, как: ___________. а) ультрафиолетовое излучение; б) концентрация кислорода; в) плотность воздуха; г) интенсивность освещения. 3. Биосфера является глобальной экосистемой и характеризуется таким свойством, как … а) регенерация; б) саморегуляция; в) глобализация; г) урбанизация. 4. В процессе круговорота веществ в биосфере происходит: а) превращение одних химических элементов в другие; б) необратимый распад минеральных веществ и воды; в) многократное использование химических элементов; г) необратимый синтез органических веществ. 77 5. Круговорот химических элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, называется _________ круговоротом веществ. а) биотическим; б) первичным; в) техногенным; г) абиотическим. 6. Функция живого вещества биосферы, заключающаяся в изменении химических параметров среды в благоприятные для существования организмов условия, называется ___________. а) транспортной; б) концентрационной; в) средообразующей; г) параметрической. 7. Вещество, которое создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя силы динамического равновесия тех и других, В. И. Вернадский характеризовал как _________ вещество. а) биогенное; б) биокосное; в) косное; г) живое. 8. Биосфера как глобальная экосистема Земли состоит из ___________ и __________ частей. а) абиотической и биотической; б) планетарной и космической; в) вещественной и энергетической; г) физической и химической. 78 9. Вещество биосферы, которое создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов, В. И. Вернадский характеризовал как _________ вещество. а) биогенное; б) живое; в) косное; г) биокосное. 10. Учение о биогеохимических циклах разработал ____________. а) В.В. Докучаев; б) В.И. Вернадский; в) В.Н. Беклемишев; г) Н.Ф. Реймерс. 11. Важнейшей частью учения В. И. Вернадского о биосфере являются представления о ее __________. а) уникальности в Космосе; б) бесконечности в пространстве и времени; в) возникновении и развитии; г) хаотичности и бессистемности. 12. Большой (геологический) круговорот веществ в природе обусловлен __________. а) взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли; б) столкновением Земли с кометами, метеоритами и астероидами; в) деятельностью человека, направленной на добычу полезных ископаемых; г) трансформацией солнечной энергии растениями в процессе фотосинтеза. 79 МОДУЛЬ 4. РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В БИОСФЕРЕ Тема 11. Антропогенное воздействие на биосферу Основные виды антропогенных воздействий на биосферу Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду Известный эколог Б.Коммонер (1974 г.) выделил пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов рост числа ядовитых отходов от химических производств концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения введение в экосистему новых видов появление генетических изменений в организмах растений и животных 80 Классификация целенаправленных антропогенных воздействий на биосферу Точечные Статические Динамические Длительные Кратковременные Глубинные Приповерхностные Биосфера Целенаправленные воздействия Площадные Прямые Косвенные Механические, физические, химические, биологические Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на: Положительные: воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия Отрицательные: вырубка леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоление и опустынивание земель, резкое сокращение численности и видов животных и растений 81 Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение Загрязнение – поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем По объектам загрязнения различают загрязнение: поверхностных и подземных вод; атмосферного воздуха; почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций 82 Виды загрязнений окружающей среды тепловые Физические шумовые радиоактивные электромагнитные тяжелыми металлами пестицидами Химические отдельными химическими веществами и элементами СПАВ пластмассами биогенные Биологические микробиологические генная инженерия Антропогенное воздействие на атмосферу Охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей среды. Значение его для всего живого на земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи 5 недель, без воды – 5 дней, а без воздуха – 5 минут. Причем воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое негативно воздействует на здоровье человека, животных, состояние растений и экосистем 83 Естественное загрязнение: - вулканическая деятельность - ветровая эрозия - выветривание горных пород - массовое цветение растений - дым от лесных и степных пожаров Загрязнение атмосферы делится на: Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. Наиболее опасное загрязнение атмосферы – радиоактивное Основные источники загрязнения атмосферы тепловые и атомные электростанции, котельные установки химическое производство черная и цветная металлургия выбросы автотранспорта 84 Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы Возможное потепление климата («парниковый эффект»): парниковые газы (СО2) препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы: с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой – почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей. Деградация растительности и сокращение площади лесов нарушают круговорот углерода в экосистемах и способствуют усилению «парникового эффекта». Наибольший вклад в поступление углекислого газа в атмосферу вносит США. При отсутствии «парникового эффекта» средняя температура поверхности Земли понизилась бы до –15°С. Нарушение озонового слоя: снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения. Одним из активных разрушителей озона в настоящее время считается метан, бромистый метил. Кислотные дожди: образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными. Под воздействием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы (свинец, кадмий, алюминий и др.). Впоследствии они сами образуют токсичные соединения. 85 Антропогенное воздействие на гидросферу Главные загрязнители воды Химические загрязнители Биологические загрязнители Физические загрязнители Кислоты Вирусы Радиоактивные элементы Щелочи Бактерии Взвешенные твердые частицы Соли Другие болезнетворные организмы Тепло Нефть и нефтепродукты Водоросли Органолептические (цвет, запах) Пестициды Лигнины Шлам Тяжелые металлы Дрожжевые и плесневые грибы Песок Фенолы Ил СПАВ Глина Основные источники загрязнения гидросферы Отрасль промышленности Преобладающий вид загрязняющих компонентов Нефтегазодобыча, нефтепереработка Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, сульфиды Целлюлозно-бумажный комплекс, Сульфаты, органические вещества, азот, смолистые и жирные вещества лесная промышленность Машиностроение, металлообработка Тяжелые металлы, взвешенные вещества, нефтепродукты, смолы, фенолы, аммонийный азот Горнодобывающая, угольная Неорганика, фенолы, взвешенные вещества СПАВ, нефтепродукты, органические красители Легкая, текстильная, пищевая 86 Пресноводные экосистемы: нарушение устойчивости, эвтрофирование, обеднение видового разнообразия гидробионов, уменьшение биомассы зоопланктона Экологические последствия загрязнения гидросферы Морские экосистемы: нарушение устойчивости экосистем, эвтрофикация, «красные приливы», накопление токсикантов в биоте, снижение биологической продуктивности, канцерогенное и микробиологическое загрязнение К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу является создание крупных водохранилищ Экологические последствия создания водохранилищ Негативные Позитивные Затопление значительных площадей плодородных земель Увеличение устойчивого стока Изменение режима подземных вод (засоление, заболачивание) Снижение разрушительных последствий паводков Переработка берегов водохранилища (активизация оползней, карста и др.) Активизация сейсмической деятельности Подтопление прилегающей территории Аккумулирование стока воды для целей мелиорации Снижение процессов зарастания озер, лиманов и заливов в устьях рек 87 Антропогенное воздействие на литосферу является «базовой подсистемой биосферы»: вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору Экологические функции литосферы: является главным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым Основные виды антропогенного воздействия на почвы Эрозия (ветровая и водная) – разрушение и снос верхних плодородных горизонтов ветром или потоками воды. Оказывает негативное влияние на состояние почвенного покрова, разрушает его полностью, снижается урожай, биологическая продуктивность растений Загрязнение: пестицидами, нефтью, минеральными удобрениями, отходами производства Вторичное засоление и заболачивание: засоление появляется при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Вследствие этого исчезают многие виды растений. Заболачивание происходит в сильно переувлажненных районах (Нечерноземье России), в зонах вечной мерзлоты Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности. Снижается биологическая продуктивность, приводит к пустыне Отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства 88 Основные факторы и причины развития опустынивания Природные Преобладание легких (супесчано-суглинистых почв) Неблагоприятные метеоусловия (длительные засухи) Засоление почв Снижение уровня подземных вод (опускание базиса, эрозии) Ветровая и водная эрозии Антропогенные Сведение лесов (вырубка деревьев, кустарников) Чрезмерная нагрузка на пастбища (перевыпас скота) Интенсивная распашка, ускорение дефляции (выдувание) и засоление почв Нерациональное водопользование, падение уровня грунтовых вод Выжигание прошлогодней сухой травы 89 Тема 12. Антропогенные воздействия на биотические сообщества Значение леса в природе и жизни человека Средозащитная (сохранение экологического равновесия) Климаторегулирующая Экологические функции леса Водоохранная и водорегулирующая Почвозащитная Санитарно-гигиеническая Рекреационная Древесина Техническое сырье Природные ресурсы леса Минеральное сырье Лекарственное сырье Пищевые продукты 90 Значение животного мира в биосфере Средозащитная (сохранение экологического равновесия) Участие в процессах биологического круговорота Экологические функции животного мира Содействие опылению, распространению растений, повышение плодородия Рекреационная функция Пищевые продукты Природные ресурсы животного мира Техническое сырье Лекарственное сырье Племенной материал для звероводства Биоразнообразие – это степень разнообразия природы, включающая количество и чистоту наличия экосистем, особей или генов в данном сообществе. 91 Охраняемые природные территории Заповедники Национальные парки Заказники Биосферные заповедники Природные парки Резерваты Памятники природы Памятники всемирного наследия Заповедно-охотничьи хозяйства Санитарнокурортные зоны Тема 13. Особые воздействия на биосферу Загрязнение среды опасными отходами. Шумовое воздействие. Биологическое загрязнение. Воздействие электромагнитных полей и излучений. Тема 14. Экстремальные воздействия на биосферу Воздействие оружия массового уничтожения. Воздействие техногенных экологических катастроф. Стихийные бедствия эндогенного характера (связаны с внутренней энергией Земли): землетрясения, вулканические извержения. Стихийные бедствия экзогенного характера (обусловлены солнечной энергией и силой тяжести): наводнения, штормы, засуха. 92 Творческие задания 1. Решение экологических ситуаций: 1. В результате выброса пыли из заводской трубы образовалось аэрозольное облако, которое через 8 суток с дождями попало на землю. Какой путь проделало облако, если ветер дул со скоростью 2, 5, 10, 15 м/сек? 2. Оцените экономические последствия от разлива нефти в результате аварии танкера, если из пробоины вытекло 10, 20, 30 и 40 тысяч тонн нефти: а) рассчитайте площадь морской поверхности, покрытой нефтью; б) определите количество морской воды, лишённой кислорода, если 1 тысяча тонн нефти покрывает площадь в 20 км2; если 1 кг нефти закрывает доступ кислорода в 40 м3 морской воды. 3. Определите, во сколько раз меньше червей живёт на 5 сотках на глинистых и кислых почвах по сравнению с супесчаными и суглинистыми почвами, если в суглинистых и супесчаных почвах численность червей обычно составляет 450 особей на 1 м2, в глинистых почвах – 225 особей, а в кислых почвах – 25 особей на 1 м2. 4. Учёные полагают, что если не предпринять срочных мер по нормализации экологической обстановки, то на Земле в результате деятельности человека к 2030 году исчезнет 20000 видов особей в год. Сколько видов будет исчезать каждый час? 5. Рассчитайте необходимое количество навозно-лигнинового компоста для снижения радиоактивности растений, исходя из нормы внесения компоста под пропашные культуры 70 т/га. Расчеты выполните для 3, 7, 15 соток. 6. Рассчитайте время (t), которое требуется для снятия слоя плодородной почвы (V) и перемещения её в отвал при вскрытии месторождения железной руды. Площадь карьера (S) – 1000 м2. Толщина слоя плодородной почвы (h) – 20 см. Почва вывозится самосвалом с объёмом кузова (V) – 8 м3. На 1 рейс (t1) самосвал тратит: 15 мин., 30 мин., 1 час. 93 7. Какое минимальное количество деревьев необходимо посадить, чтобы обезвредить промышленные выбросы углекислого газа в атмосферу? За одни сутки выбрасывается 3, 12, 24, 48 тонн ядовитой окиси углерода (угарного газа), а 1 дерево перерабатывает за 1 сутки 2,5 кг ядовитой окиси углерода. 8. Ртутный термометр разбился, и его бросили в пруд. В нём содержится примерно 20г ртути. В воде растворилось 5% ртути в виде образовавшихся солей. Найдите концентрацию ртути (К), если размеры пруда (длина, ширина, глубина): 20х20х1м и 30х5х1,5м. Сравните полученную концентрацию ртути с ПДК. Примечание: К m К ,П , ПДКртути 0,01г / м3 , V ПДК где: m – масса растворившейся ртути; V – объём пруда, К – концентрация ртути, П – повышение концентрации ртути; ПДК – предельно допустимая концентрация. 9. В городе проживают 100, 150, 300, 500 тыс. человек. Какую площадь должны иметь леса вокруг этого города, чтобы их хватило для обеспечения населения кислородом и для поглощения выделяемого при дыхании углекислого газа? Примечание: а) в солнечный день 1 га леса поглощает 240 кг углекислого газа и выделяет 200 кг кислорода; б) в сутки 1 человек при обычных условиях поглощает в среднем 600 г кислорода и выделает 750 г углекислого газа. 10.Водитель в гараже с закрытыми воротами решил проверить работу двигателя. Через какое время после включения двигателя концентрации угарного газа в гараже станет равной ПДК? Через какое время концентрация станет 210 мг/м3? Размеры гаража 3х5х2м, 3х6х3м. 94 Примечание: t m , m K V , Qco где: t – время; m – масса угарного газа в гараже; Qco – скорость заполнения гаража угарным газом (30 г в мин.); K – ПДК (3 мг/м3); V – объём гаража. 2. Доклады по выбору студентов: 1. «Кислые слезы облаков». 2. Оледенение или всемирный парник. 3. Феномен Байкала. 4. Загрязнение мирового океана. 5. Проблемы Черного моря. 6. Утилизация отходов. 7. О Волге с надеждой и болью. Тест: проверка объема знаний по завершению модуля I уровень 1. Что такое процесс эвтрофикации? а) интенсивное загрязнение водной среды промышленными отходами; б) повышение биологической продуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ; в) тепловое загрязнение водной среды водохранилищ; г) интенсивное загрязнение водной среды удобрениями с сельхозугодий. 2. Под загрязнением правомерно понимать: а) привнесение в среду новых, обычно не характерных для нее химических, физических, биологических или информационных агентов; б) возникновение в среде новых, обычно не характерных для нее химических, физических, биологических или информационных агентов; в) увеличение концентрации тех или иных компонентов среды сверх характерных для нее количеств; г) возможность появления любого из обозначенных выше процессов или их сочетания. 95 3. Естественное загрязнение биосферы происходит в результате: а) лесных пожаров; б) отмирания значительного количества биомассы в экосистеме; в) многократного увеличения численности одного из видов; г) обработки растений пестицидами. 4. При характеристике уровня загрязнения окружающей среды используют такое понятие, как: а) трофический уровень; б) предельно допустимый выброс; в) предельно допустимая концентрация. 5. Наибольший вклад в тепловое загрязнение вносит: а) химическая промышленность; б) энергетика; в) транспорт. 6. В результате жизнедеятельности человека образуется масса продуктов, которые являются бытовыми отходами. Выберите из них такой, который будет перерабатываться в круговороте веществ дольше всех: а) бумага; б) полиэтилен; в) жесть; г) картон; д) ткань хлопчатобумажная. 7. Основным источником шума в городе является: а) транспорт; б) громкая речь людей; в) шум промышленных предприятий; г) киоски звукозаписи и продажи аудиокассет. 8. Назовите экологические последствия глобального загрязнения: биосферы, атмосферы, гидросферы, литосферы и биотического сообщества. 9. Назовите экологические функции леса, природные ресурсы леса. 96 10. Назовите основные причины опустынивания. 11. Экологические последствия создания водохранилищ. II уровень 1. Антропогенные факторы можно разделить на такие группы, как факторы: а) прямого и косвенного воздействия; б)трофических и топических отношений; в)фитогенных и зоогенных влияний; г) регулярной и нерегулярной периодичности. 2. Деградация растительности и сокращение площади лесов нарушают круговорот углерода в экосистемах и способствуют ____ «парникового эффекта». а) усилению; б) ослаблению; в) нейтрализации; г) стабилизации. 3. Возобновляемым источником энергии, относительный вклад которого в общее мировое использование энергии составляет не более 2%, является: а) энергия ветра; б) гелиоэнергия; в) энергия воды; г) биоэнергия. 4. Одним из активных разрушителей озона в настоящее время считается: а) метан; б) этан; в) пропан; г) бутан. 5. Наибольший вклад в поступление углекислого газа в атмосферу вносит(-ят): а) США; б) Россия; в) Германия; 97 г) Китай. 98 6. К опасным озоноразрушающим веществам, способным проникать в стратосферу, относится: а) бромистый метил; б) хлористый водород; в) тетраэтилсвинец; г) хлористый барий. 7. Человек использует атмосферу для размещения: а) транспортных путей; б) газопылевых выбросов; в) промышленных объектов; г) охраняемых территорий. 8. Из наземных экосистем наиболее чувствительны к воздействию «кислотных осадков» ______ леса. а) хвойные; б) тропические; в) смешанные; г) лиственные. 9. При отсутствии «парникового эффекта» средняя температура поверхности Земли понизилась бы до: а) –15°С; б) –30°С; в) +10°С; г) +5°С. 10. Источником формирования озонового экрана в стратосфере является процесс распада: а) кислорода; б) углекислого газа; в) воды; г) оксидов азота. 99 МОДУЛЬ 5. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Тема 15. Биосоциальная природа человека и экология В эволюции живого вещества на планете есть ряд поворотных моментов, последним из которых является появление человека, Homo sapiens (≈ 3,5-5 млн лет назад) Человек – «субъект общественно-исторического процесса, развития материальной и духовной культуры на Земле, биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них членораздельной речью и сознанием, творческой активностью и нравственным самосознанием» (И.Т.Фролов, 1985) Биосоциальная природа человека отражается в том, что его жизнь определяется единой системой условий, в которую входят как биологические, так и социальные элементы 100 Биологическая адаптация – приспособление организма к среде Социальная адаптация – это приведение межиндивидуального и группового поведения в соответствие с господствующими в данном обществе, классе, социальной группе нормами и ценностями в процессе социализации (путем усвоения знаний об этом обществе, классе) Человек – один из видов животного царства со сложной социальной организацией и трудовой деятельностью, в значительной мере «снимающими» (делающими малозаметными) биологические, в том числе поведенческие, свойства организма (Реймерс, 1990 г.) Наука «Экология человека» изучает общие законы взаимоотношения человека (или группы людей) и биосферы, влияние на человека (или группу людей) природной и социальной сред 101 Человек как биологический вид Человек приобрел специфические, присущие только ему особенности: прямостояние и прямохождение свободные верхние конечности и подвижную кисть руки мощно развитую мускулатуру нижних конечностей сводчатую стопу с сильно развитым первым пальцем Человек коренным образом отличается от животных I. Одним из фундаментальных отличий человека от животных является его разум II. Вторым фундаментальным отличием человека от животных является речь III. Третьим фундаментальным отличием человека от животных является его способность к труду Понятийное мышление, речь и труд – стали отправной точкой на пути формирования человека и обособления его от природы 102 В.И. Вернадский полагал, что не для того природа потратила миллиарды лет, чтобы эпоха Homo просуществовала sapiens «мгновение» – это есть определенный «скачок» эволюции в весьма длительную новую геологическую эру Homo sapiens – всеядный консумент естественных экосистем. Собирательство. Охота. Передвижения с места на место в поисках участков земель с более богатой растительностью и пищей. Продолжительность жизни не превышала 20 лет. Влияние первобытного человека на окружающую среду невелико. В природной среде безраздельно господствовали силы саморегуляции, которым человек противостоял теми же способами, что и представители других видов животного мира Человек, в отличие от животных, обладает интеллектом. Интеллект позволил человеку найти «противоядие» против одного из важнейших факторов – нехватки пищевых ресурсов. Это произошло примерно 10 тыс. лет назад Человек стал строить свою собственную экологическую систему. Способность человека мыслить позволила ему создавать орудия труда и преодолевать действие абиотических и биотических факторов 103 Ученый Б. Небел (1993 г.) считает, что преодолеть действие факторов человек смог: В изобилии производя продовольствие Создав водохранилища и подведя воду в населенные пункты и на поля Создав средства борьбы с хищниками и многими болезнетворными организмами Построив жилища и научившись обогревать или охлаждать их по собственному желанию Выиграв в конкурентной борьбе с другими видами Резюме Таким образом, хотя человек – существо социальное, собственно природа всегда будет фактором существования человека, составлять неотъемлемую часть окружающей человека среды, куда входит и искусственно созданная им среда, и общественные отношения, и социум. Искусственная среда обитания также воздействует на человека, то есть здесь возникает обратная связь, она воздействует как на биологические, так и на социальные процессы, протекающие в человеческих популяциях. 104 Наследственность человека Созданная в процессе становления вида Homo sapiens генетическая программа определяет его как биологический вид. Она записана в молекулах ДНК, достаточно консервативна и представляет собой самый драгоценный из природных ресурсов От поколения к поколению ДНК человека вовлекается в разнообразные генетические процессы – фактически в такие же, в какие вовлекаются ДНК всех остальных животных: мутационный процесс, непосредственно изменяющий структуру ДНК миграция генов – отток или приток генов из других популяций дрейф генов – случайные колебания частот генов естественный отбор – направленно изменяющий частоты генетических признаков 105 Искусственная среда и эволюция человека Человек – создатель и регулятор развития городских (урбанистических) систем Соотношение социального и биологического в человеке нельзя точно измерить, но при рассмотрении экологии человека необходимо учитывать оба эти начала. Наиболее рельефно эти проблемы видны при изучении эволюции и адаптации человека в городской среде В условиях жизнедеятельности в городской среде человек может находится дома (в квартире), затем на производстве, и наконец, может выехать за город на отдых. Эти изменения окружающих человека сред вызывают процессы реадаптации, то есть адаптации к ставшим уже для него новым условиям ранее привычной среды Такой резкий дисбаланс системы вызывает стрессовые ситуации, приводящие к болезням человека, вплоть до генетических нарушений – мутагенных явлений В городской среде к традиционным экологическим факторам добавляются: десинхроноз (несоответствие адаптаций географической зональности при трансширотных и трансмеридиальных миграциях) транспортная усталость, электромагнитные поля, симбиотная бактериально-вирусная флора, медицинские интервенции, информационное богатство среды, вирусная трансдукция (перенос генетического материала из одной клетки в другую с помощью вируса) 106 Популяционная характеристика человека Популяция человека обладает теми же свойствами, что и популяция животных, но характер и форма их проявлений значительно отличается вследствие совокупности факторов, называемых единым словом – социум Все люди на земле образуют человечество. Рост этой популяции ограничен доступными природными ресурсами и условиями жизни, социально-экономическими и генетическими механизмами. Человек, зная о значении ограничивающих факторов, пока еще мало придает им значения. Человечество плохо осознает предел своей «толерантности» и об этом свидетельствует практически «безудержимый рост населения» Но если действительно поведение человека разумно, тогда он должен: изучать и понять форму собственного популяционного роста; определить количественно оптимальные размеры и конфигурацию населения в связи с емкостью данной области; быть готовым к принятию «культурной регуляции» там, где «естественная регуляция» не действительна (Ю. Одум) Численность человеческой популяции Численность человеческой популяции определяют путем переписи населения всего государства, его административных подразделений. Знание численности и структуры (этнической, профессиональной, возрастной, половой и т.д.) населения имеет большое экономическое и экологическое значение. 107 Данные Всероссийской переписи населения, проведенной по состоянию на 14 октября 2010 года Численность постоянного населения Российской Федерации составила 142,9 млн. человек. Российская Федерация занимает восьмое место в мире по численности населения после Китая (1335 млн. человек), Индии (1210 млн. человек), США (309 млн. человек), Индонезии (238 млн. человек), Бразилии (191 млн. человек), Пакистана (165 млн. человек) и Бангладеш (147 млн. человек). По сравнению с переписью населения 2002 г. численность населения уменьшилась на 2,3 млн. человек, в том числе в городских населенных пунктах – на 1,1 млн. человек, в сельской местности – на 1,2 млн. человек. Численность женщин превышает численность мужчин на 10,8 млн. человек. В 2002 г. это превышение составляло 10,0 млн. человек. На 1000 мужчин в 2010 г. приходилось 1163 женщины, в 2002 г.– 1147. Преобладание численности женщин над численностью мужчин отмечается с 30-летнего возраста (в 2002 г. – с 33-летнего возраста). Заметные изменения произошли в возрастном составе населения: средний возраст жителей страны составил 39 лет (в 2002 г. – 37,7 лет). 2010 г. в % к 2002 г. Млн. человек мужчины женщины Мужчины Женщины 2002 г. 2010 г. 2002 г. 2010 г. Все население 67,6 66,1 77,6 76,8 97,7 Городское население 49,1 48,1 57,3 57,2 Сельское население 18,5 18,0 20,3 19,6 Доля мужчин в общей численности населения, % 2002 г. 2010 г. 99,0 46,6 46,2 97,9 99,9 46,2 45,7 97,1 96,7 47,6 47,8 108 Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человека Природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни Классификация природных ресурсов Неисчерпаемые Непосредственно солнечная энергия Ветер, приливы, текучая вода Природные ресурсы 109 Исчерпамемые Возобновимые Чистый воздух Пресная вода Плодородная почва Растения и животные Невозобновимые Ископаемое топливо Металлическое минеральное сырье Неметаллическое минеральное сырье Тема 16. Человек и экосистемы Антропогенные экосистемы Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого 110 Природные: движимые Солнцем, несубсидируемые Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками Ю. Одум (1986) предложил их классификацию, приняв энергию за основу, и выделил четыре фундаментальных типа экосистем: Движимые Солнцем и субсидируемые человеком Индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим или ядерным) К природным экосистемам относятся высокогорные леса, являющиеся жизнеобеспечения на планете Земля океаны, основой Экосистемы первого типа не способны поддерживать высокую плотность их фауны и флоры, но они занимают громадные площади — одни океаны — это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете К природным, движимым Солнцем экосистемам относят эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, т.е. те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью, поскольку организмы, проживающие здесь, например, в эстуариях, приспособились использовать «дополнительную» энергию приливов и течений, а в дождевых лесах — энергию ветра и дождя и т.п. 111 Движимые Солнцем экосистемы – это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком Человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, т.е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы Индустриально-городские экосистемы - энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию 112 Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем Природные экосистемы Агроэкосистемы Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения или животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы Продуктивность определяется приспособительными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. «Потребление» происходит почти одновременно с производством». Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время 113 Урбанистическая система (урбосистема) — «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурностроительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем» (Реймерс, 1990) По мере развития города в нем все более дифференцируются его функциональные зоны Промышленные зоны — это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной и др.). Они являются основными источниками загрязнения окружающей среды Селитебные зоны — это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения и т. п. Лесопарковая — это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения Среда, окружающая человека в этих условиях, — это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство Ее можно делить на собственно природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей — здания, асфальт дорог, искусственное освещение, т.е. до искусственной среды) 114 Тема 17. Экология и здоровье человека Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека Первобытный человек был подвержен тем же факторам регуляции и саморегуляции экосистемы, что и весь животный мир. Главными ограничивающими факторами были гипердинамия и недоедание. Среди причин смертности на первом месте стояли патогенные воздействия природного характера. Особое значение имели инфекционные болезни. Природно-очаговые болезни: чума; малярия; холера; дифтерия и др. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека Социальная среда сложно интегрируется с любой окружающей человека средой, и все факторы каждой из сред «тесно взаимосвязаны между собой и испытывают объективные и субъективные стороны качества среды жизни (Реймерс) 115 С медико-биологических позиций наибольшее влияние экологические факторы городской среды оказывают на следующие тенденции: Акселерация — это ускорение развития отдельных органов или частей организма по сравнению с некой биологической нормой Биологические ритмы — важнейший механизм регуляции функций биологических систем, сформировавшийся, как правило, под воздействием абиотических факторов, в условиях городской жизни могут нарушаться Аллергизация населения — одна из основных новых черт в измененной структуре патологии людей в городской среде. Аллергия — извращенная чувствительность или реактивность организма к тому или иному веществу, так называемому аллергену Онкологическая заболеваемость и смертность — одна из наиболее показательных медицинских тенденций неблагополучия в данном городе или, например, в зараженной радиацией сельской местности Рост доли лиц с избыточным весом — явление, вызванное особенностями городской среды, переедание, малая физическая активность Рождение на свет большого количества недоношенных детей, а значит, физически незрелых Гигиена и здоровье человека Гигиена — наука о здоровом образе жизни. Интенсивно начала развиваться более 100 лет назад благодаря работам Л. Пастера, Р. Коха, И.И. Мечникова Гигиена изучает влияние разнообразных факторов среды на здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни. К ним относятся природные факторы, бытовые условия и общественно-производственные отношения В ее основные задачи входит разработка научных основ санитарного надзора, обоснование санитарных мероприятий по оздоровлению населенных пунктов и мест отдыха, охрана здоровья детей и подростков, разработка санитарного законодательства, санитарная экспертиза качества пищевых продуктов и предметов бытового обихода 116 Тема 18. Основы экологического права Право каждого гражданина Российской Федерации на благоприятную окружающую среду заложено в Конституции РФ (ст. 64-65) и закреплено в законе «Об охране окружающей среды» (ФЗ №7, 2002 г.) Право – единая система общеобязательных правил (норм), которые установлены или санкционированы государством Экологическое право – это отрасль права, которая регулирует общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы Природоохранное законодательство В Законе об охране окружающей среды записан следующий постулат: «Природа и ее богатства являются национальным достоянием народов России, естественной основой их устойчивого социально-экономического развития и благосостояния человека» Этим законом регулируется деятельность предприятий, учреждений, организаций, граждан в сфере природоохранных отношений Субъектами природоохранных отношений, с одной стороны, являются предприятия, учреждения, организации, граждане, с другой – специально уполномоченные государственные органы охраны окружающей природной среды Объектами природоохранных отношений являются окружающая природная среда и сам человек ИСТОЧНИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА 117 Конституция (Основной Закон) Российской Федерации Законы Российской Федерации Нормативные указы и распоряжения Президента РФ Нормативные постановления и распоряжения Правительства РФ Нормативные правовые акты министерств и иных органов федеральной исполнительной власти Законы и нормативно-правовые акты субъектов РФ Международные договоры РФ и общепризнанные принципы и нормы международного права Федеративные договоры, договоры о разграничении предметов ведения и полномочий между РФ и ее субъектами Локальные нормативно-правовые акты Судебные решения Экологические правонарушения являются в России одним из самых распространенных видов правонарушения. За эти правонарушения должностные лица и граждане несут ответственность: Дисциплинарную ответственность несут должностные лица и иные виновные работники предприятий, учреждений, организаций в соответствии с положениями, уставами и другими нормативными актами за невыполнение планов и мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов, за нарушение нормативов качества окружающей природной среды и требований природоохранного законодательства, вытекающих из трудовой функции или должностного положения Материальную ответственность перед предприятиями, учреждениями, организациями в соответствии с трудовым законодательством несут должностные лица и иные работники, по вине которых предприятие, учреждение, организация понесли расходы по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением 118 Административную ответственность несут должностные лица, граждане, предприятия, организации, виновные в совершении следующих экологических правонарушений: - несоблюдении стандартов, норм и иных нормативов качества окружающей природной среды; - невыполнении обязанностей по проведению государственной экологической экспертизы и требований, содержащихся в заключениях экологической экспертизы, а также в предоставлении заведомо неправильных и необоснованных экспертных заключений; - нарушении экологических требований при планировании, техникоэкономическом обосновании, проектировании, размещении, строительстве, реконструкции, вводе в эксплуатацию, эксплуатации предприятий, сооружений, технологических линий и иных объектов; - загрязнении окружающей природной среды и причинении вследствие этого вреда здоровью человека, растительному и животному миру, имуществу граждан и юридических лиц; неподчинении предписаниям органов, осуществляющих государственный экологический контроль; - нарушении экологических требований по обезвреживанию, переработке, утилизации, складированию или захоронению производственных и бытовых отходов; - превышении установленных нормативов предельно допустимых уровней радиационного воздействия; уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий; - несвоевременной или искаженной информации, отказе от предоставления своевременной, полной, достоверной информации о состоянии природной среды и радиационной обстановки Уголовную ответственность несут должностные лица и граждане, виноватые в совершении экологических преступлений, то есть общественно опасных деяний, посягающих на установленные в России экологический правопорядок, экологическую безопасность общества и причиняющих вред окружающей природной среде и здоровью человека В результате экологического правонарушения вред может быть причинен природопользователю, природной среде, здоровью и материальным ценностям граждан 119 В Природопользователю И Д Ы Природной среде В Р Е Вред здоровью человека - экологический вред; - загрязнение; - истощение; - разрушение - физиологического; - экономического; - морального; - генетического порядка - прямые потери материального порядка; Д А - экономический ущерб; - утрата имущества; - неполучение дохода; - дополнительные затраты Вред материальным ценностям граждан - недополучение доходов Система наземного мониторинга окружающей среды Мониторинг среды обитания – это слежение за состоянием окружающей среды или её отдельных компонентов (воды, воздуха, почв, флоры, фауны и т.п.) и предупреждение о возникающих критических ситуациях, например, о резком превышении концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, вредных или опасных для здоровья людей или других живых организмов 120 Территориальные уровни мониторинга а) Базовый (фоновый) мониторинг – представляет собой наблюдение за общебиосферными природными явлениями и процессами без наложения на них региональных техногенных явлений. б) Глобальный мониторинг, как и базовый (фоновый), охватывает всю биосферу Земли, но включает в себя наблюдения не только за природными, но и за техногенными процессами и явлениями и прогнозирование возможных неблагоприятных изменений. В каждой стране глобальный мониторинг ведется по своей национальной программе. В) Региональный мониторинг – это наблюдения за явлениями и процессами в пределах отдельного региона, в котором эти процессы отличаются по своему характеру или течению от общебиосферного фона. г) Локальный (импактный) мониторинг – это наблюдения за состоянием окружающей среды, проводящиеся на небольшой территории, подверженной интенсивному техногенному преобразованию (промышленные центры, нефтегазоносные месторождения, отдельные крупные промышленные объекты: ТЭЦ, АЭС, магистральные нефтепроводы, водохранилища и т.п.). 121 Ступени мониторинга Объекты мониторинга Характеризующие показатели Локальный Приземный слой воздуха ПДК токсических веществ Поверхностные и подземные воды, промышленные и бытовые стоки и различные выбросы Физические и биологические раздражители (шумы, аллергены) Исчезающие виды животных и растений Популяционное состояние видов Природные экосистемы Их структура и нарушения Агроэкосистемы Урожайность сельскохозяйственных культур Лесные экосистемы Продуктивность насаждений Атмосфера Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление Гидросфера Загрязнение рек и водоемов; водные бассейны; круговорот воды на континентах Растительные и почвенный покровы, животное население Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова и животных. Глобальные круговороты О2, СО2 Региональный Глобальный Глобальная система мониторинга ОС Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ) Посты наблюдения Станции наблюдения Мониторинг ОПС Территориальные органы Региональные органы Центральные органы Центры наблюдения Мониторинг природных объектов Земель Поверхностных вод Лесов Минеральносырьевых ресурсов Поземных вод Диких животных Санитарно-экологический мониторинг Рыбных запасов 122 Пути выхода России из экологического кризиса Экологический кризис Структура Деградация природной среды Неспособность государственных структур преодолеть противоречия ПУТИ ВЫХОДА Экологизация технологий Экономизация производства Экологическое просвещение Административноправовое воздействие Международная правовая охрана Какие меры необходимы для уменьшения экологического давления на окружающую среду со стороны человека: Экологическое воспитание каждого человека, основанное на взаимопонимании, терпимости, уважении прав другого, вежливости и самоконтроле (ответственность и толерантность – качества личности ХХI в.) Система законов, регламентирующая действия собственников, оказывающие экологическое давление Государственная система контроля воздействия на окружающую среду Экономическая поддержка экологически чистых технологических решений и экономическое давление на предприятия, ухудшающие окружающую среду 123 Творческие задания 1. Проблемный семинар «Я – мое здоровье – экология». 2. Деловая игра «Ты лучше голодай, чем что попало есть». Цель: повысить экологическую грамотность в вопросах о гигиенических требованиях к качеству и экологической безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. 3. Работа в творческих группах: Экологические ситуации 1. Заполнить таблицу по видам ответственности за экологические правонарушения Виды ответственности за Нарушения экологические правонарушения 1. Дисциплинарная 2. Материальная 3. Административная 4. Гражданско-правовая 5. Уголовная 2. Составьте графическую модель антропоэкосистемы, в которой место «хозяина» занимаете Вы как индивид, который получает энергию, ресурсы, информацию из окружающей среды. Составьте упрощенную схему их источников. 3. Подумайте, каким образом учение об антропоэкосистеме может решать проблему укрепления Вашего здоровья. 4. Доклады по выбору студентов: 1. Экологическая ниша человека и возможности ее изменения. 2. Законы Б.Коммонера и использование человеком различных экосистем: естественных экосистем биосферы, агроэкосистем и городских экосистем. 3. Биологические меры борьбы с нежелательными видами организмов. 4. Высокая потенциальная опасность отходов для окружающей среды и здоровья человека. 5. Экологические последствия антропогенного загрязнения окружающей природной среды Нижегородской области и его влияние на современную экологическую ситуацию. 124 Тест: проверка объема знаний по завершению модуля I уровень 1. Биосоциальная природа человека проявляется: а) в доминировании биологических законов функционирования организма; б) в преобладающем воздействии на человека социальных законов; в) в том, что природное функционирование организма социально опосредовано. 2. Какое из определений понятия «здоровье» кажется вам наиболее правильным? а) здоровье — это отсутствие болезней; б) здоровье — такое состояние организма человека, при котором функции его органов и систем уравновешены с внешней средой и отсутствуют какие-либо болезненные изменения; в) здоровье — это состояние полного физического, душевного и социального благополучия. 3. Потребности человека — это система его требований к окружающей среде, включая других людей. Исходя из этого положения, объясните явление, которое назвали «грустью новых городов». Оно заключается в том, что горожане, переселенные из, казалось бы, малокомфортных старых кварталов в новые, чаще болеют и раньше умирают. 4. Экология человека — это комплексная наука, изучающая: а) биологические взаимоотношения организма человека с окружающей средой; б) закономерности производственно-экономического освоения регионов Земли в процессе их преобразования социальной деятельностью человека; в) общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы (структурных уровней человечества, его групп, популяций и индивидуумов), влияние природно-социальной среды на человека и группы людей. 5. Сгруппируйте предлагаемые ниже некоторые признаки сходства и различия человека и других форм жизни: а) обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой; б) наличие второй сигнальной системы; в) высокая пластичность поведения; г) своеобразное выпрямленное положение тела; д) механизмы восприятия окружающей среды; 125 е) большой объем мозга; ж) орудийный труд; з) получение энергии не только из пищи и солнечных лучей; и) изменение окружающей среды в соответствии со своими требованиями; к) бинокулярное зрение; л) производство продовольствия; м) принципиально новые информационные средства. 6. Совокупность реакций живой системы, поддерживающих ее функциональную устойчивость при изменении условий среды, окружающих эту систему, называется: а) адаптацией; б) устойчивым развитием; в) здоровьем. 7. В настоящее время активно развиваются два процесса: а) антропогенное изменение окружающей среды; б) приспособление человека к новым условиям среды обитания. Какой из этих процессов (а или б) идет с большей скоростью? Можем ли мы утверждать, что явление адаптации относительно (да, нет)? 8. Какое из определений болезни вы считаете правильным: а) болезнь — это нарушение здоровья; б) болезнь — это нарушение равновесия между организмом человека и окружающей средой. 10.Одновременное воздействие на организм химических и физических, или химических и биологических факторов называется: а) комбинированным; б) сочетанным; в) комплексным. 11. Универсальная ценность природы для человека предопределяет многообразие его экологических связей. Все эти связи могут быть сгруппированы по трем основным направлениям. Выберите их из предлагаемого перечня: а) биологические; б) биотические; в) ресурсные; г) духовные; д) эстетические. 126 III уровень 1. Агроэкосистемы в отличие от природных экосистем характеризуются: а) упрощенной структурой; б) усложненной структурой; в) отсутствием структуры; г) многокомпонентностью. 2.По ресурсам поверхностных вод ведущее место в мире занимает(-ют): а) Австралия; б) Россия; в) Китай; г) США. 3.Объектами регионального мониторинга являются: а) географические системы (геосистемы); б) озоновый экран Земли; в) крупные природно-территориальные комплексы; г) животный и растительный мир биосферы. 4.Природоохранные включают рекреационные природные комплексы учреждения, и объекты, территории имеющие которых значительную экологическую и эстетическую ценность, предназначенные для использования в природоохранных, просветительских называются __________ парками. а) природными; б) дендрологическими; в) историческими; г) национальными. и рекреационных целях, 127 5.На рисунке представлена схема влияния различных факторов окружающей среды на: а) добычу полезных ископаемых; б) рост народонаселения; в) здоровье человека; г) охрану недр. 6.К нормативам качества окружающей среды относятся _______________ показателей состояния среды. а) химических, физических, биологических; б) зоологических, ботанических, микологических; в) локальных, национальных, региональных; г) краткосрочных, среднесрочных, долгосрочных. 7.На уровне глобального мониторинга ведутся наблюдения за: а) содержанием углекислого газа; б) состоянием озонового слоя; в) миграцией тяжелых металлов; г) радиоактивными излучениями. нормативы 128 8.Комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала при саморегуляции минимальном и нарушении самовосстановлению способности называется экосистем к ___________ природопользованием. а) рациональным; б) альтернативным; в) территориальным; г) неистощительным. 9.Осуществление демонстрационных проектов, образовательных программ в области охраны окружающей среды, научных исследований и мониторинга на местном, региональном и глобальном уровнях в целях охраны природы является одной из функций: а) биосферного заповедника; б) природного парка; в) национального парка; г) государственного заказника. 10. Известно, что здоровье человека формируется под влиянием четырех основных групп факторов: наследственности, окружающей среды, образа жизни и уровня здравоохранения. Оцените в процентах важность значения этих факторов, установив соответствия между буквенными и цифровыми обозначениями: 1) наследственность; а) 50%; 2) окружающая среда; б) 20%; 3) образ жизни; в) 10%; 4) уровень здравоохранения. г) 20%. 11.Одна из крупнейших в мире общественных благотворительных организаций, символом которой является гигантская панда, называется … 129 а) Международным союзом охраны природы и природных ресурсов (МСОП); б) Программой ООН по окружающей среде (UNEP); в) Всемирным фондом дикой природы (WWF); г) Всемирной метеорологической организацией (ВМО). 12.Для сохранения и поддержания биологического разнообразия создаются … а) особо охраняемые природные территории; б) природно-технические системы; в) агротехнические системы; г) природно-антропогенные комплексы. 130 ОЦЕНОЧНЫЙ ТЕСТ ПО КУРСУ Тест содержит 28 тестовых заданий. Время, отводимое на выполнение – мин. 45 Оценка тестовых знаний производится в соответствии с утвержденными критериями: № Процент правильных ответов Оценка по общепринятой шкале 1 2 3 4 90-100% 60-90% 30-60% Менее 30% Отлично Хорошо Удовлетворительно Неудовлетворительно 1. Что изучает классическая экология? а) отношение организмов между собой и окружающей их средой; б) разнообразние животных и растений; в) инфекционные заболевания людей и животных; г) растительные сообщества континентальных территорий. 2. Наивысшим, замыкающим показателем экологического благополучия урбанизированных территорий является: а) уровень медицинского обслуживания граждан; б) частота обращения граждан в поликлиники в связи с острыми инфекционными заболеваниями; в) состояние здоровья населения; г) уровень реализации социальных программ. 3. К абиотическим экологическим факторам относятся: а) фитоценозы, определяющие ход биологической продуктивности; б) почва, включая почвенных микроорганизмов и почвенную влагу; в) почвенная влага, воздух и подстилающие горные породы; г) солнечная радиация и продуценты, использующие ее для производства биомассы. 4. Каковы показатели благополучного состояния экологических систем в естественных условиях: а) нормальное сочетание растений и животных; 131 б) наличие в экосистемах трофических цепей; в) отсутствие хищных животных, способных нарушить равновесие в системе «хищник-жертва»; г) биологическая продуктивность и видовое разнообразие растительных сообществ. 5. Как соотносятся между собой понятия «биогеоценоз» и «экосистема»? а) как синонимы; б) биогеоценоз – объективно существующая реальность, тогда как экосистема есть отражение этой реальности в нашем сознании, определяемое целями исследования; в) экосистема представляет собой частный случай биогеоценоза; г) биогеоценоз представляет собой частный случай экосистемы. 6. Что такое биосфера Земли? а) область жизни, охватывающая другие земные оболочки; б) поверхность континентов и архипелагов; в) почва и часть атмосферы, расположенная непосредственно над ней; г) почвенно-растительный слой Земли и световая зона морей и океанов. 7. Что такое экосистема? а) ассоциация растительности, занимающая определенное положение в пространстве, отличающаяся от смежных ассоциаций; б) единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные компоненты взаимосвязаны обменом вещества, энергии и информации; в) единый природный комплекс, включающий растительность, почву и подстилающие горные породы; г) сочетание растительных и животных организмов, взаимосвязанных обменом вещества, энергии и информации, занимающее определенную территорию. 8. Что означает состояние гомеостаза экологической системы? а) состояние внутреннего динамического равновесия; б) неравновесное состояние, вызванное внешними воздействиями; в) состояние активно протекающих процессов сукцессии; г) состояние деструкции растительных сообществ экосистемы. 132 9. В чем состоит принцип исключения Г.Ф. Гаузе? а) невозможно развитие экосистем при техногенном давлении; б) сукцессия не может протекать в условиях недостатка влаги или солнечной энергии; в) два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны; г) экосистема не достигнет климаксного состояния в случае автотрофной сукцессии. 10. Что такое потенциал экологический? а) возможность воспроизводства фитоценозов; б) способность экосистемы воспринимать антропогенные нагрузки; в) способности природных систем отдавать человеку продукцию или производить работу при условии сохранения среды жизнеобитания; г) возможность природной среды нейтрализовать загрязнения. 11. Экологической нишей называется: а) территория преимущественного обитания какого-то вида; б) территория, в пределах которой осуществляется конкурентная борьба между видами; в) позиция вида в сообществе и в соотношении с другими видами и средой обитания; г) местообитания любого вида организмов, характеризующиеся благоприятными для него условиями. 12. В заповеднике, в отличие от национального природного парка: а) разрешается проведение экскурсий и туристических походов; б) допускается лицензионная охота и рыбная ловля; в) допускаются только научные исследования; г) разрешается сбор дикорастущих растений местным населением. 13. Экологическая система наиболее устойчива, если она: а) обладает наибольшей первичной продуктивностью; б) имеет литогенную основу, представленную прочно смерзшимися грунтами; в) обладает наименьшей биологической продуктивностью; 133 г) обладает зональной экологической продуктивностью, а литогенная основа сложена немерзлыми породами. 14. Как называются организмы, способные производить органическое вещество из неорганического, используя энергию света? а) продуценты; б) автотрофы; в) консументы; г) симбиотрофы; д) редуценты. 15. Дайте определение биоценоза: а) совокупность растительных организмов, занимающих определенную территорию; б) совокупность почвенных микроорганизмов, определяющих формирование плодородного гумусового слоя; в) совокупность животных, образующих трофические цепи; г) совокупность, взаимодействующих между собой организмов, населяющих экосистему. 16. Что такое сукцессия? а) смена одних организмов другими под воздействием изменения внешних условий или развития внутренних факторов; б) нарушение в соотношении «хищник-жертва», приводящее к неконтролируемому снижению численности тех и других; в) деструкция экосистемы под воздействием кислотных дождей; г) расчленение поверхности в результате термокарстовых процессов. 17. Что такое процесс эвтрофикации? а) интенсивное загрязнение водной среды промышленными стоками; б) повышение биологической продуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ; в) тепловое загрязнение водной среды водохранилищ; г) интенсивное загрязнение водной среды удобрениями с сельхозугодий. 18. Что такое биологическая продуктивность? а) общее количество биомассы, производимое сообществом или популяцией за единицу времени на единице площади; 134 б) возможность и темпы развития любого организма в зависимости от условий его обитания; в) бесперебойное функционирование трофической цепи экосистемы или ландшафта. 19. Функция биосферы в формировании земной коры реализуется через: а) повсеместность ее существования; б) живое вещество, участвующее в геологических процессах; в) отдельные живые организмы, активно перерабатывающие почвенный гумус: г) фитоценозы, населяющие земные ландшафты. 20. Как правильно будет звучать высказывание В.И. Вернадского? «Существует _______ количество атомов, захваченных в данный момент живым веществом». а) меняющееся во времени; б) константное; в) независимое; г) неопределенное. 21. Правило биологического усиления гласит, что: а) анаэробное дыхание возможно только для бентонных организмов; б) происходит примерно десятикратное увеличение концентрации загрязнителя при переходе с одного трофического уровня на следующий; в) два вида не могут существовать в одной местности, если их экологические потребности идентичны; г) не может быть единого местообитания для хищника и жертвы. 22. Мутации – естественные или вызываемые мутагенами количественные и качественные изменения генотипа: а) не передающиеся по наследству; б) передающиеся по наследству в качестве фактора, препятствующего эволюции; в) передающиеся по наследству и являющиеся важнейшим фактором эволюции; г) всегда воздействующие отрицательно на потомство факторы. 23. Вспомните экологические законы Барри Коммонера. Какой из перечисленных ниже законов ему не принадлежит? а) все связано со всем; 135 б) все должно куда-то деться; в) природа знает лучше; г) за все надо платить; д) все законы принадлежат Барри Коммонеру; е) все законы, кроме «г». 24. Озоновый экран: а) рассеивает солнечную радиацию на подходе к Земле; б)снижает уровень инфракрасного солнечного излучения, чем препятствует перегреву атмосферы Земли; в) снижает уровень жесткой коротковолновой ультрафиолетовой радиации; г) неблагоприятный климатический фактор Южных и Северных широт. 25. Закон толерантности гласит, что обстоятельством, лимитирующим процветание организма, может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми называется интервалом толерантности, то есть выносливости к данному фактору. Это закон: а) Барри Коммонера; б) закон Шелфорда; в) закон Дарвина; г) закон Ома. 26. Как следует понимать ноосферу Земли? а) как одну из материальных оболочек, подобную атмосфере или гидросфере; б) как синоним биосферы более позднего происхождения; в) как сферу разума, отражающую развитие цивилизованного человека; г) как философское понятие, не имеющее конкретного содержания. 27. Под загрязнением правомерно понимать: а) привнесение в среду новых, обычно не характерных для нее химических, физических, биологических или информационных агентов; б) возникновение в среде новых, обычно не характерных для нее физических, биологических или информационных агентов; в) увеличение концентрации тех или иных компонентов среды сверх характерных для нее количеств; г) возможность появления любого из обозначенных выше процессов или их сочетания. 136 Список рекомендуемой литературы 1. Горелов, А.А. Экология. Конспект лекций / А.А. Горелов. – М.: Высшее образование, 2008. – 192 с. 2. Закон «Об охране окружающей среды», 2002. 3. Коробкин, В.И. Экология: учебник для студентов вузов/ В.И.Коробкин, Л.В.Передельский. – Ростов н/Д: Феникс, 2012. – 608 с. 4. Чернова, Н.М. Общая экология: учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. – М.: Дрофа, 2008. – 416 с. 5. Осипова, С.В. Экология: учебное пособие для преподавателей / С.В. Осипова, А.И. Макшеева. – Н.Новгород: ВГИПУ, 2007. – 240 с. 6. Осипова, С.В. Охрана окружающей среды: учебное пособие / С.В. Осипова. – Н. Новгород: ВГИПУ, 2010. – 115 с. 7. Осипова, С.В. Сборник тестовых заданий и упражнений по экологии: учеб. пособие для студентов / С.В. Осипова, А.И. Макшеева. – Н.Новгород: ВГИПУ, 2011. – 114 с. 8. Осипова, С.В. Техногенные системы и экологический риск: учебное пособие / С.В. Осипова, К.С. Осипов. – Н.Новгород: НГПУ им. К. Минина, 2012. – 140 с. 137 СОДЕРЖАНИЕ Введение …………………………………………………………………… Модуль 1. Основы экологической культуры ………………………… Тема 1. Предмет и задачи экологии …………………………………….... Тема 2. История развития экологии ……………………………………… Тема 3. Значение экологического образования …………………………. Творческие задания ………………………………………………………. Тест: проверка объема знаний по модулю………………………………. 3 5 5 7 14 16 17 Модуль 2. ПРИРОДНЫЙ МИР ………………………………………… Тема 4. Организмы. Взаимодействие организмов и среды. Популяции. Сообщества ……………………………………………..…… Тема 5. Лимитирующие факторы. Ресурсы живых существ как экологические факторы ……………………………………................. Тема 6. Биотические сообщества ……………………………………........ Тема 7. Экологические системы ……………………………………......... Творческие задания ……………………………………………………….. Тест: проверка объема знаний по модулю ………………………………. 19 Модуль 3. БИОСФЕРА ………………………………………………….. Тема 8. Биосфера – глобальная экосистема Земли ……………………… Тема 9. Классификация природных экосистем биосферы …………….... Тема 10. Эволюция биосферы …………………………………………..... Творческие задания ……………………………………………………….. Тест: проверка объема знаний по модулю ………………………………. 48 48 56 63 68 72 Модуль 4. РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В БИОСФЕРЕ ………………………... Тема 11. Антропогенные воздействия на биосферу …………………...... Тема 12. Антропогенные воздействия на биотические сообщества …… Тема 13. Особые виды воздействия на биосферу ……………………...... Тема 14. Экстремальные воздействия на биосферу …………………….. Творческие задания ……………………………………………………….. Тест: проверка объема знаний по модулю ………………………………. 75 75 85 85 87 88 90 Модуль 5. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА …………………………………. Тема 15. Биосоциальная природа человека и экология ……………….... Тема 16. Человек и экосистемы ………………………………………...... Тема 17. Экология и здоровье человека …………………………………. Тема 18. Основы экологического права …………………………………. Творческие задания ……………………………………………………….. Тест: проверка объема знаний по модулю ………………………………. 94 94 103 107 109 116 117 Оценочный тест по курсу ……………………………………………….. 123 19 31 36 38 42 44 138 Список рекомендуемой литературы…………………………………… 129