СД.7 Геоэкол. и природоп
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (МГПУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ СД.Ф.7 ГЕОЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ (специальностям) 050103 География с доп. специальностью «БИОЛОГИЯ» (код и наименование специальности/тей) Утверждено на заседании кафедры географии и экологии естественно-географического факультета (протокол № 8 от 18.03.2008 г.) Зав. кафедрой ______________ /А.В. Николаев/ 1.1. Автор программы: д.г.н. Павлова Л.Г. 1.2. Рецензенты: ученый секретарь ММБИ, к.г.-м.н., Погодина И.А., доцент МГПУ, к.г.н. Ильин Г.В. 1.3. Пояснительная записка: Цель дисциплины: В соответствии с требованиями Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности «География с дополнительной специальностью Биология» обеспечить получение знаний по обязательному минимуму содержания дисциплины «Геоэкология и природопользование». Задачи дисциплины – научить студентов ориентироваться в существующем множестве понятий о взаимоотношениях и взаимодействии в системе человек - природа. Изучить антропогенное воздействие на геосферы Земли: биосферу, гидросферу, атмосферу и литосферу. Изучить образование сложных природно-территориальных комплексов, природнохозяйственных систем и влияние антропогенного воздействия на природные и искусственные экосистемы. Дать необходимые знания по основам методологии научного познания в геоэкологии. Критерии отбора содержания учебного материала. Общий подход к отбору учебного содержания основной образовательной программы обусловлен необходимостью соответствия следующим принципам: фундаментальность, целостность, интегративность и профессиональная направленность. Содержание основной образовательной программы отражает и региональные особенности подготовки специалиста, обеспечение общепрофессиональной подготовки по избранному направлению. Обязательный минимум содержания дисциплины «Геоэкология и природопользование» предусматривает изучение следующих направлений: взаимодействие человека и природы, причинно-следственные зависимости; геосферы планеты Земля – как глобальная экологическая система; основные механизмы и процессы, управляющие системой Земля; природные и природно-технические системы; организация живых систем в зависимости от географической среды, ландшафтов; изучение фауны и флоры Мурманской области; антропогенное воздействие на биосферу, техногенез; экологический кризис и его проявление на различных иерархических уровнях; междисциплинарный подход как методологическая основа геоэкологических исследований». проблемы оптимизации природопользования; антропогенное преобразование геосистем; геоэкосоциосистемы; системы контроля за качеством окружающей среды; региональные геоэкологические проблемы Севера; изменения мировоззренческой стратегии выживания человечества. Требования к уровню освоения содержания дисциплины. Обучающиеся должны знать: - особенности процессов формирования жизни на планете Земля как сложной системы; - тенденции изменения геологической среды и географических областей, изменения климата в глобальном масштабе; причины, их вызывающие; - основные принципы и закономерности пространственной организации геосистем; - геоэкологические проблемы оптимизации природопользования; понимать геохимическую роль живого вещества как биотической компоненты биосферы; биогенную миграцию химических элементов; Должны уметь: - дать оценку природно-ресурсного потенциала территорий, регионов, оценку экосистеме с позиций ее устойчивости и выявления действенных факторов в распределении животного и растительного мира при изменении условий среды; - практически использовать экологические и экономические законы при решении задач освоения природных ресурсов и других видах хозяйственной деятельности человека. 1.4. Извлечение из ГОС ВПО ДПП.Ф.07 Геоэкология и природопользование 72 Геоэкологические основы рационального природопользования. Природа как источник ресурсов и среда обитания человека. Природные условия, природные ресурсы и их классификация. Антропогенные изменения природной среды и их географические следствия. Понятие об экологическом кризисе, крупнейшие его регионы. Причина усиления воздействия человека на природу в условиях научно-технического прогресса. Роль географии в решении экологических проблем. Специфика экологических проблем различных сфер материального производства: добывающей промышленности, сельского хозяйства, обрабатывающей промышленности, транспорта и энергетики. Использование и охрана растений и животных суши и океана. Заповедные аспекты природопользования. Проблемы рекреационного природопользования. Геоэкологические следствия урбанизации. Воздействие милитаризации на состояние окружающей среды. Глобальные экологические проблемы и их причины. Экологические проблемы природопользования в России. Экологическое образование школьников при обучении географии. 1.5. Объем дисциплины и виды учебной работы № п/ п Шифр и наименование специальности Ку рс Семе стр Тр уд ое мк Виды учебной работы в часах Вс ЛК ПР ЛБ его / ауд С М Вид итогового контроля Сам. раб. Очное обучение 1. 2. 050103 «ГЕОГРАФИЯ» с доп. специальностью «БИОЛОГИЯ», дневное отделение 5 020801 «ЭКОЛОГИЯ», 2 заочное отделение Экзамен 10 72 42 22 Заочное обучение 3 10 10 8 0 20 - 30 2 - 90 Экзамен 1.6. Содержание дисциплины. 1.6.1. Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени: № п/ п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Наименование раздела, темы Раздел 1. Геоэкология как система наук об интеграции геосфер и общества Геоэкология: определение, цели, задачи, предмет, объект исследования, основные понятия. Современные концепции о взаимодействии природы и общества Краткая история развития геоэкологии как научного направления Аксиоматические основы геоэкологии Глобальные геоэкологические проблемы. Стратегия ООН в области их решения. Стокгольмская и в Риоде-Жанейро конференции. Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер и общества Раздел 2. Основные механизмы и процессы, управляющие системой Земля Геоэкология – наука о геосферах. Природные факторы геосфер. Социально-экономические факторы состояния экосферы Биосфера: состав, строение, организованность. Учение В.И.Вернадского о живом веществе. Проблемы устойчивости природной среды. Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. Иерархическая соподчиненность в геосистемах. Энергетика биосферы Раздел 3. Геосферы Земли и деятельность человечества Геоэкологические проблемы атмосферы Актуальные проблемы гидросферы Геоэкологические аспекты литосферы. Недропользование Роль педосферы в функционировании планеты Земля Раздел 4. Геоэкология и природопользование Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования Природно-антропогенное преобразование геосистем (ландшафтов). Геоэкосоциосистемы Системы контроля за качеством Количество часов 050103. « ГЕОГРАФИЯ» с дополнительной 020801 «ЭКОЛОГИЯ», специальностью заочное отделение «БИОЛОГИЯ» Все ЛК ПР/ ЛБ Сам. Все ЛК ПР/ ЛБ Сам. го СМ раб. го СМ раб. ауд ауд 2 2 15 2 2 - - 2 - - 2 - 2 - 2 - - 4 2 2 - 2 - - - - 2 - 2 - 2 - - - - 2 4 2 2 - 2 2 2 - - 2 4 2 2 - 2 - - - - 2 2 2 - - 1 2 2 2 - 2 - 2 1 4 2 2 - 2 2 2 - - 2 2 - 2 - 2 - - - - 2 2 25 3 2 1 - 25 3 2 1 - 25 16 17 окружающей среды Геоэкологические проблемы Севера Изменение мировоззренческой стратегии выживания человечества Итого 4 4 2 2 2 2 - 2 - 42 22 20 - 30 10 8 2 - 90 1.6.2. Содержание разделов дисциплины. Раздел 1. Геоэкология как система наук об интеграции геосфер и общества Тема 1. Геоэкология: определение, цели, задачи, предмет, объект исследования, основные понятия. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. Междисциплинарный, системный подход к изучению проблем геоэкологии. Основные понятия геоэкологии: окружающая среда, природная среда, геосфера, экосфера, географическая оболочка, геологическая среда, ноосфера, техносфера, социосфера. Биосфера и ноосфера. Геосистема. Эволюция представлений о понятиях «экология» и «геоэкология». Отношение человека к природе в разные исторические эпохи. Основные типы хозяйствования человека в историческом аспекте. Этапы усложнения взаимоотношений человека и природной среды. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. Современная трактовка актуальных проблем. Тема 2. Краткая история развития геоэкологии как научного направления. Аксиоматические основы геоэкологии Идеи Томаса Мальтуса, Адама Смита, Джорджа Паркинса Марша, Элизе Реклю, В.В. Докучаева, В.И.Вернадского. От синэкологии к геоэкологии. Аксиома В.И.Вернадского о биосфере. Положение о составе элементов. Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Положение о системообразующих отношениях. Положение о структуре экосистем. Аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы. Аксиома В.С.Преображенского о границах экосистем. Тема 3. Глобальные геоэкологические проблемы. Стратегия ООН в области их решения. Международное сотрудничество как условие решения глобальных экологических проблем. Принципы международного экологического сотрудничества. Стокгольмская и в Рио-деЖанейро конференции. Декларация Рио. Международные экологические отношения после конференции в Рио. Международные экологические конвенции. Современные международные программы, исследующие глобальные изменения в экосфере, их научные результаты. Глобальный или универсальный характер основных проблем окружающей среды: загрязнение природной среды, разрушение природных ландшафтов. Энергетический кризис Понятия экоразвитие и устойчивое развитие. Экоразвитие и экополитика. Экологическая безопасность и возможная стратегия устойчивого мирового развития. Тема 4 . Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер и общества Глобальное моделирование и основные его результаты. Основные доклады Римского клуба. Пределы роста. За пределами роста и др. Раздел 2. Основные механизмы и процессы, управляющие системой Земля Тема 5. Геоэкология – наука о геосферах. Природные факторы геосфер. Социально-экономические факторы состояния экосферы Строение, экологические функции, современные определения геосфер Земли. Климатообразующие факторы и процессы. Роль живого вещества в функционировании системы Земля Глобальные проблемы человечества: стратегия экономического роста, антропогенное воздействие на природу. Основные проблемы, вставшие перед человеком в середине ХХ столетия, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, демографический «взрыв» и демографическая политика. Рост численности населения планеты и основные механизмы ее регулирования. Влияние социально-экономических факторов на экологические функции геосфер. Потребление природных ресурсов, научно-техническая революция. Рост и развитие. Тема 6. Биосфера: состав, строение, организованность. Учение Вернадского о живом веществе. Понятие «биосфера». Состав, строение и организованность биосферы. Учение Вернадского о живом веществе. Живое вещество биосферы, его планетарные свойства и функции. Уровни организации живой материи. Свойства живого вещества. Роль живого вещества в функционировании биосферы. Тема 7. Проблемы устойчивости природной среды. Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. Что такое устойчивое развитие природы и общества? Критерии и показатели устойчивого развития. Географический подход к проблеме устойчивого развития. Устойчивость биосферы и ее причины (собственно земные силы и факторы стабильности, порождаемые живым веществом). Экологический кризис современной цивилизации – нарушение гомеостазиса системы как следствие деятельности человека. Определение гомеостазиса. Характеристика основного свойства открытой системы. Механизмы стабилизации живых систем, гомеостаз популяции, основа устойчивости биоценозов. Концепция обеспечения устойчивости биосферы. Принцип Ле-Шателье-Брауна, правило одного процента. Биологическая стабилизация окружающей среды. Экономический рост и состояние окружающей среды. Тема 8. Иерархическая соподчиненность в геосистемах. Энергетика биосферы Функциональные единицы природных систем по их иерархической соподчиненности. Главные энергетические потоки и принцип образования трофических цепей. Энергетика биосферы и основные особенности энергетического баланса. Основные круговороты вещества: водный, биогеохимический, эрозии-седиментации, циркуляция атмосферы и океана. Нарушение баланса в результате деятельности человека на планете Земля. Биогеохимический круговорот веществ, как основа устойчивости биосферы. Раздел 3. Геосферы Земли и деятельность человечества Тема 9. Геоэкологические проблемы атмосферы Состав и баланс газов в атмосфере, их нарушения. Изменения климата. Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы. Антропогенные изменения атмосферы: ацидификация - кислотные дожди (осадки); парниковый эффект; проблемы озонового экрана; смог. Влияние загрязнений и изменения состава атмосферы на состояние и жизнь живых организмов и человека. Меры по охране атмосферного воздуха: утилизация отходов, очистные сооружения, малоотходные технологии, нормирование уровня загрязнений. Организованный выброс загрязняющих атмосферу веществ. Тема 10. Актуальные проблемы гидросферы Актуальные проблемы гидросферы. Водные ресурсы. Особенности территориального распределения водных ресурсов. Единый государственный водный фонд и схемы комплексного использования и охраны вод. Система органов управления водопользованием. Основные факторы антропогенного воздействия на водную среду. Типы загрязняющих веществ: физической, химической и биологической природы. Эвтрофикация. Трансгрессивные загрязнения водной среды и международное сотрудничество в области рационального водопользования и охраны вод. Классификация водопользователей по целям, по техническим условиям. Создание искусственных водоемов (водохранилищ) и водотоков (каналов) и их воздействие на естественные водоемы и водотоки, а также окружающую среду и климат. Экологические проблемы развития систем орошения и осушенных земель. Мониторинг состояния водной среды, виды мониторинга. Общегосударственная система наблюдений и контроля за природной средой. Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей: с судов, вынос со стоком рек, выпадения с атмосферными осадками, при добыче нефти и газа. Тема 11. Геоэкологические аспекты литосферы. Недропользование Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. Масштабы технических изменений геологической среды и их экологические последствия. Геоэкологические аспекты, тенденции и проблемы урбанизации: техногенные, биогеохимические аномалии, качество воздуха, водоснабжение и канализация, удаление и переработка отходов, использование и рекультивация земель. Недропользование Геоэкологические аспекты полезных ископаемых и их промышленного использования. Нарушение среды обитания в результате технической деятельности (горнопромышленная деятельность, урбанизация, энергетические объекты, транспортные системы). Рекультивация земель, нарушенных в результате антропогенной деятельности. Тема 12. Роль педосферы в функционировании планеты Земля Основные особенности геосферы почв (педосферы) и ее значение в функционировании системы Земля. Земельные ресурсы сельскохозяйственных угодий и их современное состояние. Значение почв как биокосной системы. Почвы и почвообразование. Геоэкологические последствия сельскохозяйственного производства. Факторы, вызывающие деградацию почв. Закон предельного плодородия. Восстановление плодородных почв – основная задача современности. Глобальная оценка процессов деградации почв (ЮНЕП, 1990). Агроэкология. Мелиорация. Сельскохозяйственное загрязнение. Эффект бумеранга гербициды, инсектициды, акарициды (пестициды). Раздел 4. Геоэкология и природопользование Тема 13. Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования Основы рационального природопользования. Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования. Определение понятий природные ресурсы и природные условия. Классификация природных ресурсов. Возобновимые и невозобновимые природные ресурсы. Природно-ресурсный потенциал территории. Ресурсообеспеченность стран мира, России, Мурманской области. Комплексное и рациональное использование природных ресурсов. Основные этапы формирования оценки состояния природных ресурсов и эксплуатации их человеком. Потребление природных ресурсов, его региональные и национальные особенности, необходимость регулирования. Научно-техническая революция. Роль технологий будущего в решении проблемы природопользования и ресурсосбережения. Управление экологическим состоянием природных и природно-техногенных объектов. Экологический менеджмент и аудит. Тема 14. Природно-антропогенное преобразование геосистем (ландшафтов). Геоэкосоциосистемы Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. Нарушение природных и антропогенных ландшафтов и отчуждение сельскохозяйственных земель. Предупреждение разрушения и загрязнения окружающей среды (экологически чистые, малоотходные технологии, оценка качества среды, очистка и обезвреживание отходов, ликвидация источников загрязнения, мониторинг и т.д.). Предупреждение и защита от деструкционных природно-антропогенных процессов (эрозия, подтопление, сход лавин, кислотные дожди, опустынивание, обезлесивание, пожары, наводнения, снижение биоразнообразия и др.). Регламентация хозяйственной деятельности с целью поддержания экологического равновесия. Нормативное обеспечение природоохранной деятельности, необходимость его совершенствования. Уход за ландшафтом. Экологические кризисы в развитии биосферы. Нарушение природно-антропогенных ландшафтов и отчуждение сельскохозяйственных земель. Влияние техногенных процессов на изменения экологической обстановки. Естественноантропогенные ландшафты. Природно-хозяйственные системы (природно-технические системы), их влияние на функционирование экосистемы. Классификация природнотерриториальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Тенденции изменения окружающей среды. Геоэкосоциосистемы. Теоретические основы устойчивости развития социосистем. «Замыкающие круг» – четыре основных социально-экологических законов Б.Коммонера. Тема 15. Системы контроля за качеством окружающей среды Органы экологического управления России. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. Аэрокосмический мониторинг. Компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок. Концепция создания геоэкологического атласа. Применение ГИС-технологий. Наземные методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Нормирование качества окружающей природной среды (ПДК, ПДВ). Санитарно-гигиенические и экологические показатели и критерии. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), этапы развития этого направления, основные критерии и оценки. Тема 16. Геоэкологические проблемы Севера Региональные проблемы и экологическая дестабилизация северных территорий. Природнозональная и ресурсная роль Севера. Север на поворотной точке развития России - в новых условиях рыночной экономики. Север – гарант единства России. Угроза потери природы Севера. Экономический механизм охраны окружающей среды в условиях рыночной экономики. Тема 17. Изменение мировоззренческой стратегии выживания человечества Теория ноосферы, неомальтузианство, рыночный подход. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. Концепция ноосферы В.И.Вернадского. Современная трактовка понятия «ноосфера». Учение Вернадского об автотрофности человечества. Перспективы эколого-экономического развития в глобальном масштабе и в России в частности. Концепция несущей способности (потенциальной емкости) территорий. 1.6.3. Темы для самостоятельного изучения. № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Наименование раздела дисциплины. Тема. Форма самостоятельной работы Геосферы Земли. Строение, функции, современные вопросы определения. Эволюция биосферы, происхождение жизни на для планете. Отношение человека к природе в разные самост исторические эпохи. Смена форм хозяйства – как следствие изуч происходящих в природе изменений. Основные особенности литосферы, изменения ландшафта Реферат человеком. Зональные типы дестабилизации ландшафтов. Основная характеристика атмосферы, ее роль в динамической системе Земля. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия. Международная конвенция по изменению климата. Основная характеристика гидросферы. Глобальный круговорот воды в природе. Водные ресурсы, экологические проблемы регулирования стока рек, орошение земель и связанные с этим экологические кризисы. Использование морских ресурсов: добыча промысловых видов рыб, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых на шельфах морей. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Биогеохимический круговорот вещества как основа функционирования и устойчивости биосферы. Аксиоматические основы геоэкологии. «Замыкающие круг» – четыре основных закона Б.Коммонера. Механизмы устойчивости биосферы: синергетика, динамика популяций, жизненные стратегии, сукцессии сообществ. Биологическая стабилизация окружающей среды. Экологические факторы. Назвать основные факторы, обусловливающие жизненность организмов и стабильность экосистемы. Центральная роль воды во многих природных процессах. Глобальные проблемы человечества. Основные проблемы, вставшие перед человеком в середине ХХ столетия, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. Глобальные проблемы человечества: трагедия роста, антропогенное воздействие на природу. Что такое экоразвитие и устойчивое развитие. Как происходило «внедрение» этих концепций в мировую экономику отдельных государств? Основные авторы этой идеи. Оценка воздействия на окружающую среду, этапы развития этого направления, основные критерии оценки. Перспективы эколого-экономического развития в глобальном масштабе и в России в частности. Влияние на состояние биосферы научно-технической революции. Природнохозяйственные системы. Современная среда обитания человека. Загрязнение гидросферы, атмосферы, литосферы. Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей. Ко лво часов 2 Форма контр выполн сам раб 2 Защита реферат а Выполн тестов Выполн тестов вопросы для самост изуч Реферат 1 1 Защита реферат а Реферат 3 Защита реферат а вопросы для самост изуч 3 Выполн тестов Реферат 2 Защита реферат а вопросы для самост изуч 2 Выполн тестов Что нужно делать, чтобы обезопасить жизнь человека? Геоэкологические аспекты полезных ископаемых и их промышленного использования. Нарушение среды обитания в результате технической деятельности (горнопромышленная деятельность, урбанизация, энергетические объекты, транспортные системы). Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. Требования к геоэкологическому картографированию. Научно-техническая революция. Роль технологий будущего в решении проблемы природопользования и ресурсосбережения. Почвы и почвообразование. Деградация почв. Восстановление плодородных почв – основная задача современности. Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. Ухудшение состояния биосферы: обезлесение, опустынивание, сохранение генетического разнообразия. Национальная стратегия охраны природы. Природно-хозяйственные системы, классификация природнотерриториальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. Региональные проблемы человечества. Экологическая дестабилизация. Естественно-антропогенные ландшафты. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. Аэрокосмический мониторинг. Компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок. Концепция создания геоэкологического атласа. Применение ГИС-технологий. Наземные методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Санитарно-гигиенические и экологические показатели и критерии. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. Изменение мировоззренческой стратегии человечества и основные причины кризиса во взаимоотношениях общества и природы. Итого 9 10 11 12 13 14 реферат 2 Защита реферат а вопросы для самост изуч 3 Выполн тестов реферат 3 Защита реферат а вопросы для самост изуч вопросы для самост изуч 2 Выполн тестов 2 Выполн тестов реферат 2 Защита реферат а 30 1.7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины. 1.7.1. Тематика и планы аудиторной работы студентов по изученному материалу (планы последовательного проведения занятий: ПР, СМ, ЛБ) 1. 2. 3. Планы семинарских занятий Семинарское занятие № 1 Тема: Аксиоматические основы геоэкологии План Аксиома В.И.Вернадского о биосфере. Положение о составе элементов. Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Положение о системообразующих отношениях. Положение о структуре экосистем: аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы; аксиома В.С.Преображенского о границах экосистем. Вопросы для коллективного обсуждения 1. Система общегеографических аксиом и положений – методологическая база при решении геоэкологических задач. 2. Системообразующая роль различных геосфер. Задания для самостоятельной работы 1. Дать определения понятий биокосные вещества, биом, биота, экосистема, геосистема. 2. Характеристика основного свойства открытой системы. Литература 3. Основы геоэкологии: Учебник /под ред В.Г.Морачевского. СПб: изд СПб ун-та, 1994. 352 с. 4. Петров К.М. Геоэкология: основы природопользования. СПб: изд-во СПб ун-та, 1994. 216 с. 4. Семинарское занятие № 2 Тема: Геоэкология – наука о геосферах. Природные факторы геосфер. Социально-экономические факторы состояния экосферы. План 1. Геосферы Земли: строение, функции, современные определения. 2.Характеристика этапов развития науки о земных сферах. 3.Значение идей и учения В.И Вернадского о биосфере как оболочке жизни. 4.Концепция ноосферы В.И.Вернадского. 5.Основные проблемы, связанные со стремительным ростом населения планеты Земля. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Какие оболочки (сферы) относят к недрам Земли? 2.Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, «демографический взрыв», и демографическая политика. Задания для самостоятельной работы 1.Тенденции изменения численности населения планеты и основные механизмы ее регулирования. 2.Какую часть географической оболочки представляет собой техносфера? Литература Бахтеев М.К.. Геоэкология.Уч пособие.М.:Изд ин-та средн образов РАО, 2001. 336 с. . Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология: уч. пособие. М.: Илекса; Ставрополь: изд. СГУ, 2001. 248 с. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учебн. пособие для эколог. специальностей вузов. М.: издат. центр “Академия”, 2003. 352с. Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: изд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Карлович И.А. Геоэкология. Уч для высш школы. М.: Академ проект, Альма Матер, 2005. 512 с. Семинарское занятие №3 Тема: Глобальные геоэкологические проблемы и стратегия ООН в их решении. Конференции в Стокгольме и Рио-де-Жанейро. План 1.Международное сотрудничество как условие решения глобальных экологических проблем. 2.Принципы экологического международного сотрудничества. 3.Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992). Система международных экологических конвенций. 4.Глобальный или универсальный характер основных проблем окружающей среды. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Декларация конференции в Рио. 2.Современные международные программы по изучению глобальных изменений в биосфере, их научные результаты. 3.Понятие экоразвитие и устойчивое развитие. Экоразвитие и экополитика. Задания для самостоятельной работы 1.Стокгольмская конференция и доклад комиссии по окружающей среде и развитию под председательством Г.Х.Брунтланд. 2.Экологическая безопасность и возможная стратегия устойчивого мирового развития. Литература Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: иизд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Сб.: Экология и охрана природы Кольского Севера. Апатиты: КНЦ РАН, 1994. 318 с. Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология. М.: Финансы и статистика, 2005. 320 с. Семинарское занятие №4 Тема: Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер и общества. План 1.Глобальное моделирование и основные его результаты. 2.Серия докладов Римского клуба: Затруднения человечества. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Общая характеристика деятельности Римского клуба. 2.Основные доклады Римского клуба: Пределы роста. Человечество на перепутье. Перестройка международного порядка. Цели для глобального общества. Задания для самостоятельной работы 1.Основные глобальные экологические проблемы, связанные с выбранными человечеством путями развития, и анализируемые Римским клубом. Литература Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: изд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учебн. пособие для эколог. специальностей вузов. М.: издат. центр “Академия”, 2003. 352с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Семинарское занятие № 5 Тема: Проблемы устойчивости природной среды. Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. План 1.Экологический кризис современной цивилизации – нарушение гомеостазиса системы как следствие деятельности человека. 2.Механизмы стабилизации живых систем. 3.Концепция обеспечения устойчивости биосферы. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Определение гомеостазиса. Гомеостаз популяции, биоценозов. 2.Биологическая стабилизации окружающей среды. 3.Принцип Ле-Шателье-Брауна, правило одного процента. Задания для самостоятельной работы 1.Экономический рост и состояние окружающей среды. 2.Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. Литература Котляков В.Н. Избран. соч. Кн. 3. География в меняющемся мире. М.: “Наука”, 2001. 411 с. Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: иизд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Семинарское занятие № 6 Тема: Геоэкологические аспекты литосферы и особенности педосферы в функционировании планеты Земля. План 1.Геоэкологические функции литосферы. 2.Масштабы антропогенных изменений литосферы в процессе хозяйствования человека. 3.Значение почв как биокосной системы в функционировании планеты Земля. 4.Агроэкология. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Геоэкологические аспекты, тенденции и проблемы урбанизации. 2.Нарушения среды обитания в результате геологической деятельности и экологические последствия. Управление геологической средой. 3.Антропогенная трансформация естественных ландшафтов мира. Задания для самостоятельной работы 1.Использование и рекультивация земель, нарушенных в результате антропогенной деятельности.. 2.Земельные ресурсы. Глобальная оценка процессов деградации почв и восстанговление плодородия почв. 3.Геоэкологические последствия с/х производства. Сельскохозяйственное загрязнение почв. Мелиорация с/х угодий. Литература Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: иизд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование. М.: изд центр «Академия», 2003. 192 с. Бахтеев М.К. Геоэкология. Уч пособие. М.: изд-во ин-та общего ср образ РАО, 2001.336 с. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Уч и справ пособие. М.:Финансы и статистика, 1999. 672 с. Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учебн. пособие для эколог. специальностей вузов. М.: издат. центр “Академия”, 2003. 352с. Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология. Уч пособие. М.: Илекса. Ставрополь: изд. СГУ, 2001. 248 с. Степановских А.С. Экология. Уч для вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 703 с. Семинарское занятие №7 Тема: Природно-антропогенное преобразование геосистем (ландшафтов) План 1. Экологические кризисы в развитии биосферы. 2.Предупреждение разрушения и загрязнения окружающей среды. 3.Предупреждение и защита от природно-антропогенных процессов. Вопросы для коллективного обсуждения 1. Природные и антропогенные факторы и процессы. 2. Природные и антропогенные источники загрязнения среды. Меры по предупреждению загрязнения окружающей среды: экологически чистые малоотходные технологии, оценка качества среды, очистка и обезвреживание отходов, ликвидация источников загрязнения, мониторинг. 3.Защита окружающей среды от разрушения в результате природно-антропогенных процессов: эрозия, подтопление, сход лавин, кислотные дожди, опустынивание, обезлесение, пожары, наводнения, снижение биологического разнообразия. Задания для самостоятельной работы 1.Роль технологий будущего в решении проблемы ресурсосбережения и предупреждения от загрязнения среды.. 2.Обеспечение эффективности природоохранной деятельности и ее совершенствование. Литература Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология. Уч пособие. М.: Финансы и статистика, 2005.320 с. Степановских А.С. Экология. Уч для вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 703 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология. Уч пособие. М.: Илекса. Ставрополь: изд. СГУ, 2001. 248 с. Семинарское занятие № 8 Тема: Природно-хозяйственные геосистемы (природно-антропогенные). Геосоциосистемы. План 1.Основные классы и типы антропогенных ландшафтов. 2.Аграрные ландшафты. 3.Геотехногенные ландшафты. 4.Понятие о геоэкосоциосистемах. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Антропогенные преобразования природных ландшафтов и разновидности природнохозяйственных геосистем. 2.Социально-экологические законы Б.Коммонера. Задания для самостоятельной работы 1.Причины нарушения динамического равновесия в геоэкосистемах. 2.Понятие коэволюции всех живых существ биосферы в системе общество-природа. Литература Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология. Уч пособие. М.: Финансы и статистика, 2005.320 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Семинарское занятие №9 Тема: Геоэкологические проблемы Севера План 1.Природно-зональные особенности Российского Севера. 2.Природно-ресурсный потенциал и ресурсообеспеченность Мурманской экологические проблемы, обусловленные антропогенным прессингом. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Комплексное и рациональное использование природных ресурсов. 2.Перспективы природопользования Кольского Севера. 3.Использование рекреационных ресурсов. Задания для самостоятельной работы области и 1.Охрана растительного и животного мира и среды его обитания. 2.Предупреждение и защита ландшафтов от деструкционных природно-антропогенных процессов. Литература Котляков В.Н. Избран. соч. Кн. 3. География в меняющемся мире. М.: “Наука”, 2001. 411 с. Воронцов А.И., Щетинский Е.А., Никодимов И.Д. Охрана природы. М.: Агропромиздат, 1989. 303 с. Протасов В.Ф., Морганов А.В. Экология, здоровье и природопользование России. М.: Финансы и статистика. 1995. 528 с. Экология и охрана природы Кольского Севера. Апатиты. 1994. 318 с. Биоресурсы и аквакультура в прибрежных районах Баренцева и Белого морей. Мурманск: издво ПИНРО, 2002. 206 с. Животный и растительный мир Мурманской области. Мурманское книжное изд-во. 1974.184 с. Барашков Г.К. Водоросли Мурмана. 1965. 80 с. География Мурманской области. Мурманск. 1975. Глушкова В.Г. Эколого-экономические проблемы России и ее регионов. Учебное пособие. М.: Московский лицей. 2003. Богданец Т.П., Василевская Н.В., Коммандер Яан, Шевченко А.В. Экология Мурманской области с основами общей экологии. Мурманск: МГПИ, 1998. Калабин Г.В., Евдокимова Г.А. и др. Экология и охрана природы Кольского Севера. МИПП «Север», Апатиты, 1994. Стадницкий Г.В. Экология. 6-е изд. СПб: Химиздат, 2001. Состояние природной среды и проблемы экологии на Кольском п-ве. Доклад Госкомитета по охране окружающей среды Мурманской области. Ежегодник. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие об-ва и природы. Учебное пособие для вузов. СПб: Химияя. 1997. 352 с. Природа Заполярья и ее охрана. Мурманское книжное издат-во. 1979. Живая Арктика: историко-краеведческий альманах. Мурманск: МИПП «Север», №1(22): Энергетика и экология на Мурмане. 2002. 107 с. Мартемьянова Е.С. Природопользование. Ч.1. Теоретические основы природопользования. Мурманск, изд-во МГТУ, 2000. 223 с. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – экономика – биота – среда. Учебник для вузов. 2-е изд перераб и дополн М.:ЮНИТА-ДАНА, 2001. 566 с. Экология и охрана природы Кольского севера. Апатиты, 1994. 318 с. Семинарское занятие №10 Тема: Изменение мировоззренческой стратегии выживания человечества План 1.Теория ноосферы, неомальтузианство, рыночный подход. 2.Учение В.И.Вернадского об автотрофности человечества. 3.Экономический механизм охраны окружающей среды в условиях рыночной экономики. Вопросы для коллективного обсуждения 1.Концепция ноосферы В.И.Вернадского. 2.Экологическая безопасность и возможные стратегии мирового развития: стратегия «тотальной очистки» и стратегия ограничения потребления. Задания для самостоятельной работы 1. Степень нарушенности экосистем Европы. 2.Плотность населения и экологическая нарушенность территории. Литература Котляков В.Н. Избран. соч. Кн. 3. География в меняющемся мире. М.: “Наука”, 2001. 411 с. Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология. Уч пособие. М.: Финансы и статистика, 2005.320 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Казначеев В.П., Яншина Ф.Т. Учение В.И.Вернадского о преобразовании биосферы и экология человека. М: изд «Знание», 1986. 48 с. 1.8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины. 1.8.1. Рекомендуемая литература: Основная: Бахтеев М.К. Геоэкология.Уч пособие.М.:Изд ин-та средн образов РАО, 2001. 336 с. . Большаков В.Н., Липунов И.Н. и др. Экология: Уч. для вузов. М.:”Интермет Инжиниринг”, 2000. 330 с. Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология: уч. пособие. М.: Илекса; Ставрополь: изд. СГУ, 2001. 248 с. Голубев Г.Н. Геоэкология. Учебник для студентов ВУЗов. М.: изд-во ГЕОС, 1999. 338 с. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей природной среды. // Итоги науки и техники. Сер. Теоретические и общие вопросы географии. Т.7. М.: ВИНИТИ.1990. Денисов В.В. Эколого-географические основы устойчивого природопользования в шельфовых морях (экологическая география моря). Апатиты: изд КНЦ РАН, 2002. 502 с. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. и др. Экология. М.: “Вузовская книга”, 2002. 728 с. Сб.: Экология и охрана природы Кольского Севера. Апатиты: КНЦ РАН, 1994. 318 с. Вернадский В.И. Биосфера. М.: Изд. «Мысль», 1967 Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология. М.: Финансы и статистика, 2005. 320 с. Карлович И.А. Геоэкология. Уч для высш школы. М.: Академ проект, Альма Матер, 2005. 512 с. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование. Уч пособие для вузов. М.: изд центр «Академия», 2003. 192 с. Котляков В.Н. Избран. соч. Кн. 3. География в меняющемся мире. М.: “Наука”, 2001. 411 с. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие об-ва и природы: Учебн. пособие для вузов. 3-е издан. исправл. Спб: Химиздат, 2000, 352 с. Петров К.М. Геоэкология: основы природопользования. СПб,1994. 216 с. Петров К.М. Общая экология. Учебн. для ВУЗов. 1997. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Уч и справ пособие. М.:Финансы и статистика. 1999. 672 с Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, принципы и гипотезы. М.: Изд-во «Россия молодая». 1994. Родзевич Н.Н Геоэкология и природопользование: Уч для вузов. М: Дрофа, 2003.256 с. Степановских А.С. Экология. М.:Юнити, 2001.703 с. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера. Экология. Охрана природы. Справочн. пособие. Киев: “Наукова думка”, 1987. 523 с. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учебн. пособие для эколог. специальностей вузов. М.: издат. центр “Академия”, 2003. 352с. Дополнительная: Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. Учебн. пособие. М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1994. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. Учебник. М.:Логос. 2000.627 с Алексеенко В.А.,Алексеенко Л.П. Биосфера и жизнедеятельность. Уч. пособие. М.:Логос, 2002.212 с.БСЭ. Васильев А.М., Пачина Т.М. Мор биол ресурсы Северного бассейна: промысел, потенциал и проблемы регулированияя. С. 409-423. С. 146 – Повестка дня на ХХ в в Баренц-регионе Геоэкология Севера. /под ред.В.И.Соломатина. М.:МГУ. 2001.270 с.Емельянов В.А. Основы морской геоэкологии: Теоретико-методологические аспекты. Проект «Новая книга». Киев:Наукова думка, 2003.238 с. Гирусов Э.В.,С.Н. Бобылев, А.Л. Новоселов, Н.В. Чепурных. Экология и экономика природопользования. М.: ЮНИТИ. 2000. Исаченко А.П. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М., 1991. Гл.:1, 2, 3, 4, 7. Новиков М.А., Харламова М.Н. Организм и среда: основы аутэкологии. Мурманск. НИЦ «Пазори», 1998. Медоуз Д. За пределами роста. М.,1994. Перлюк М.Ф., В.В. Перлюк. Экологическая оценка состояния природной среды. Мурманск, 1994. Перлюк М.Ф. Защита гидросферы от промышленных загрязнений (раздел курса «Промышленная экология»). Учебн. пособие. Мурманск. 1995. Проблемы общей и прикладной геоэкологии Севера / под ред.В.И.Соломатина. М.:МГУ. 2001. 351 с. Сб. ст. Кольский п-ов на пороге третьего тысячелетия: проблемы экологии Апатиты, 2003. Мокротоварова – Динамика загрязнения воздуха в промцентрах Мурм обл. Семенов и др. Сод озона на меридион разрезе в Баренц-регионе в 1999-2001 гг. Никонов и др. Об оценке биолог ресурсов Мурм обл (суша). Ролдугин и др. Солн УФ излуч на приземн слой озона в фоновых и загрязн условиях. Сб. Природопользование в Евро-Арктическом регионе: опыт хх в и перспективы. Апатиты.2004. 487 с. К 70-летию КНЦ. Экварьян В.Н. Геоэкология и охрана окружающей среды. М.: Экология. 1997. Яблоков А., Эдберг Р. Трудный путь к воскресению. М. «Прогресс». 1988. 1.9. Материально-техническое обеспечение дисциплины 1.9.1. Перечень используемых технических средств: - слайд-проектор; - эпидиаскоп; - оверхейд; - видеомагнитофон. 1.9.2. Перечень используемых пособий. настенные физико-географические карты и геоморфологические карты, карты ландшафтных зон; - глобусы; - физико-географические и геоморфологические атласы мира и России; - учебники, справочники, пособия по физической географии; - графики, таблицы, схемы, характеризующие высотную поясность орографических объектов 1.10. Примерные зачетные тестовые задания. 1. Кто первым ввел в географические науки термин «геоэкология» при изучении ландшафтов? - Сочава, - Тролль, - Одум, - Мальтус, - Тэнсли. 2. Кто первым ввел понятие «геосистема»? - Смит, - Риккардо, - Сочава, - Вернадский. 3. Причиной какого экологического кризиса явилось уничтожение крупных животных человеком-охотником? - кризис продуцентов, - примитивного поливного земледелия, - кризис консументов, - кризис редуцентов. 4. Какой кризис является характерным для новейшего времени? - кризис редуцентов, - кризис теплового загрязнения, - кризис продуцентов, - кризис консументов. 5. К какой концепции о взаимоотношении природы и общества относятся мероприятия по охране заповедных территорий? - технократического оптимизма, - природоохранная, - экологического алармизма, - паритета между природой и обществом. 6. На каком этапе развития общества использовались естественные источники энергии? - машинного производства, - ручного производства, - автоматизированного производства. 7. Какой раздел экологии занимается изучением экологии популяций? - аутэкология, - демэкология, - синэкология. 8. Какой раздел экологии изучает взаимоотношения организма и среды? - аутэкология, - демэкология, - синэкология. 9. Какой раздел экологии занимается изучением экологии сообществ и экосистем? - аутэкология, - демэкология, - синэкология. 10. Кто впервые установил понятие о почве как особом естественноисторическом теле? - Вернадский, - Сочава, - Докучаев, - Мальтус. 11. Кто предложил понятие «ноосфера»? - Э.Леруа, - Вернадский, - Элизе Реклю, - Ламарк. 12. Элементы каких геосфер входят в биосферу? - литосфера, - гидросфера, - атмосфера, - техносфера, - социосфера, - геокосмос. 13. К какому началу геосистем Крауклис относит воздушные и водные массы? - инертное начало, - мобильность, - биотическое начало. 14. Кто отводит ведущую системообразующую роль в биосфере живому веществу? - Солнцев, - Мазинг, - Вернадский. 15. Кто отводит ведущую роль в формировании геосистем земной коре с ее структурными формами? - Солнцев, - Мазинг, - Вернадский. 16. Сколько различают Б.В.Виноградова? - семь, - шесть, - пять. иерархических уровней геохор, следуя рекомендациям 17. Кто является автором аксиомы об иерархической структуре биосферы? - Берг, - Преображенский, - Виноградов, - Сочава. 18. Как выразить понятие «экоразвитие»? - форма социального развития общества, - форма экономического развития общества, - необходимость экологических ограничений. 19. Когда была проведена Стокгольмская – первая конференция ООН по проблеме «Человечество и окружающая среда»? - 1974г., - 1972г, - 1992г. 20. Когда была проведена конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-деЖанейро? - 1994г., - 1972г, - 1992г. 21. Сутью какого поколения глобальных моделей развития и экологического состояния было прогнозирование? - первого, - второго, - третьего. 22. Сутью какого поколения глобальных моделей развития и экологического состояния был нормативный подход? - первого, - второго, - третьего. 23. Сутью какого поколения глобальных моделей развития и экологического состояния был проблемно-прогнозный анализ? - первого, - второго, - третьего. 24. Что такое модель глобального развития социально-экономической системы? - математические формулы, - компьютерные программы, - упрощенное представление о реальности. 25. По чьей инициативе была создана Международная неправительственная организация «Римский клуб», стратегией которой стало разрешение многих глобальных экологических проблем? - Форрестер, - Денис Медоуз, - Эдуард Пестель, - Аурелио Печчеи. 26. Какую концепцию о взаимодействии природы и общества отражает деятельность Римского клуба? - природоохранную, - алармизма, - паритета между природой и обществом. 27. Когда состоялась стратегия)? - 1994г, - 1974г., - 1999. в Каире конференция ООН по народонаселению (демографическая 28. Какие газоплазменные оболочки Земли включает в себя геокосмос? - наружные оболочки атмосферы (ионосфера, магнитосфера), - педосфера, - лептоносфера, - ноосфера. 29. Как изменяется плотность (г/см3) вещества Земли от периферии к центру планеты? - уменьшается, - увеличивается, - остается постоянной. 30. Какая из геосфер Земли имеет максимальную массу (%) от общей массы Земли? - атмосфера, - гидросфера, - литосфера, - мантия, - ядро. 31. Какая из геосфер занимает максимальный объем? - атмосфера, - гидросфера, - литосфера, - мантия, - ядро Земли. 32. Что относится к энергетическим и вещественным особенностям биосферы? - тепловой баланс, - глобальные циклы круговорота веществ, - плотность вещества, - масса, - объем. 33. Какой из геосфер соответствуют экологические функции: ресурсная, геодинамическая, геофизическая и геохимическая? - гидросфера, - литосфера, - атмосфера. 34. Масса каких живых ведущих компонентов биоценоза (экосистемы) преобладает в океане? - продуцентов, - консументов (зоомасса), - редуцентов. 35. Масса каких живых ведущих компонентов биоценоза (экосистемы) преобладает на суше? - продуцентов (фитомасса), - консументов, - редуцентов. 36. Какой геоэкологический фактор является важнейшим по воздействию социальноэкономических процессов на биосферу? - численность населения, - фактор потребления, -технического прогресса. 37. Кто впервые ввел в науку термин «биосфера»? - Вернадский, - Зюсс, - Ламарк. 38. Кто в науку ввел понятие «живое вещество»? - Вернадский, - Зюсс, - Ламарк. 39. Какие клеточные вещества являются носителями информации? - белки, - нуклеиновые кислоты – ДНК , РНК, - жиры. 40. Какие макроэлементы являются главными постоянными компонентами в составе живого вещества? - водород, - углерод, - кислород, - сопутствующие. 41. Какими кардинальными точками среды ограничивается зона толерантности (выносливости) организма? - минимума, - оптимума, - максимума. 42. К какому виду адаптации относится потеря листьев растениями в пустыне? - физиологическая, - поведенческая, - морфологическая. 43. К какому виду адаптации принадлежит проявление миграции животных? - физиологическая, - поведенческая, - морфологическая. 44. Что обеспечивает гомеостазис биосферы? - косные тела, - биокосные системы, - биота (фотосинтез). 45. Какие явления относятся к собственно земным силам, обеспечивающим стабильность (устойчивость) биосферы? - озоновый слой, - гравитационное поле Земли, - магнитное поле, - вращение Земли вокруг своей оси. 46. Какие явления, обеспечивающие стабильность состояния биосферы, порождаются самим живым веществом? - гравитационное поле Земли, - магнитное поле, озоновый слой биосферы, - видовое разнообразие организмов, - редуцентное звено биосферы. 47. Назвать международные конференции по защите озонового слоя. - Венская конвенция, - Монреальский протокол, - Лондонская конференция, - Копенгагенская. 48. Какие основные химические элементы преобладают в составе тропосферы (надземной атмосферы)? - N, - O, - Ar, - CO2, - O3. 49. К каким источникам загрязнения атмосферы относятся эруптивные и фумарольные газы? - гейзеры, - геотермальные источники, - фитонциды, - извержения вулканов, - спокойное состояние вулканов. 50. Какие газы преобладают при загрязнении атмосферы промышленными металлургическими предприятиями? - окислы азота, - серы, - тяжелых металлов, - оксид углерода, - диоксид углерода. 51. К какому загрязнению атмосферы относятся твердые частицы происхождения (почвы, пыльца деревьев и трав, извержения вулканов)? - смог, - аэрозольное загрязнение, - транспортное. 52. Назвать основные компоненты фотохимического тумана (смога). - фотооксиданты (озон, оксиды азота и серы и др.), - углеводороды, - аммоний. 53. С соединениями каких элементов связаны кислотные осадки? - кальция, -магния, - углерода, естественного - серы, - азота. 54. Какие компоненты среды составляют максимальную долю в парниковом эффекте? - метан, - фреоны, - озон, - диоксид углерода, - оксиды азота. 55. Сколько циклов химических преобразований участвует в согласно современным представлениям? - пять, - четыре, - семь. разрушении озонового слоя, 56. Назовите активные химические элементы, разрушающие озон. - фтор, - хлор, - водород, - окислы азота, - оксид углерода. 57. Кто из ученых был удостоен Нобелевской премии за исследования озонового слоя? - Чепмен, - Шервуд Роуланд, - Марио Молини, - Пауль Крутцен. 58. Сколько промилле составляет средне океаническая соленость? - 30, - 33, - 35‰. 59. К какому типу загрязнения океана относится нефтяное? - физическое, - химическое (органическое и неорганическое), - биологическое. 60. Какие катионы и анионы являются преобладающими в морской воде по сравнению с пресной? - Na, - K, - HCO3, - Mg, - SO4, - Cl. 61. Какими показателями характеризуется процесс эвтрофирования вод? - высокое поступление биогенных элементов, - образование высоких биомасс водорослей, - снижение содержания кислорода, - замор рыбы. 62. Запасы каких полезных ископаемых Мурманской области имеют общероссийское значение? - медно-никелевого, - железорудного, - редкометалльного, - алюминиевого сырья, - неметаллорудного, - нерудного сырья. 63. Какое образование представляет собой педосфера? - косное, - биогенное, - биокосное. 64. В чем выражается такой вид мелиорации почв как сидерация? - кольматаж, - посев бобовых трав, - гипсование. 65. К каким природным ресурсам относится энергия морских приливов и отливов, океанских течений? - климатические, - водные, - энергетические, - ресурсы пространства и времени. 66. К каким природным ресурсам с точки зрения их исчерпаемости относятся богатства недр? - неисчерпаемые, - исчерпаемые невозобновляемые, - исчерпаемые возобновляемые. 67. Какие источники энергии относятся к альтернативным (по классиф. Лаврова и Гладкого, 1997)? - теплоустановки, - ветроэнергетика, - биоэнергетика, - космическая. 68. Что изучают географические информационные системы (ГИС)? - принципы, - технику и технологию получения, накопления, передачи, обработки и представления пространственных данных, как средства получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-временных явлениях. 69. Что обозначает понятие ГИС? - геоинформационный спутник, - геологический индикатор сейсмичности, - геоинформационная система, - аппаратно-программный человеко-машинный комплекс. 70. Сколько ключевых составляющих имеет работающая ГИС? - четыре, - шесть, - пять. 71. Что включает в себя экологический аудит – новый инструмент экологического менеджмента (управления)? - анализ выполнения законодательных и информативных актов, - беседы с сотрудниками аудируемого объекта, тестирование; - проверку документации, журналов регистрации материалов; - отбор и анализ проб. 72. Кто первым определил понятие «ландшафт»? - Гвоздецкий, - Берг, - Мильков, - Докучаев, - Полынов. 73. Что является важнейшим элементом экономического механизма рационального природопользования? - плата за природные ресурсы, - лицензии, лимиты, договора, - финансирование мероприятий и программ по охране окружающей природной среды. 74. Как отражается рост валового национального продукта стран на геоэкологических показателях (ресурсных, восстановительных и ассимиляционных возможностях биосферы)? - положительно, - отрицательно, - индифферентно. 75. Что является основной характеристикой рыночной экономики? - рост объема производства, - свободное предпринимательство, основанное на законе спроса и потребления. 76. Как можно достичь главной стратегии выживания человечества - улучшения качества жизни людей? - рост экономики (рост объема производства), - качественное и устойчивое развитие без количественного роста экономики. 77. Можно ли достичь состояния полной автотрофности человечества? - да, - нет, - частично. 1.11. Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) 1. Геоэкология: определение, цели, задачи, предмет, объект исследования, основные 2. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. 3. Современная трактовка актуальных глобальных проблем человечества. 4. Стратегия ООН в области решения глобальных экологических проблем. 5. Строение, экологические функции, современные определения геосфер Земли. 6. Роль живого вещества в функционировании системы Земля. понятия. 7. Земельные ресурсы. Почва, почвообразование, плодородие почв. 8. Социально-экономические факторы состояния экосферы 9. Основные проблемы, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, демографический «взрыв» и демографическая политика. Рост численности населения планеты и основные механизмы ее регулирования. 10. Понятия экоразвитие и устойчивое развитие. Экоразвитие и экополитика. Экологическая безопасность и возможная стратегия устойчивого мирового развития. 11. Оценка экологического состояния окружающей среды на конференциях в Стокгольме и в Рио-де-Жанейро. Декларация Рио. 12 Геоэкологические проблемы атмосферы. 13. Международные экологические конвенции. 14. Глобальное состояние окружающей среды и социальных проблем после конференции в Рио. 15.Социально-экологические законы Б.Коммонера. 16. Актуальные проблемы гидросферы. 17. Значение сохранения принципа географической и экологической эквивалентности по А.М.Алпатьеву. 18. Характеристика основных свойств открытой геосистемы. Устойчивость природных и природно-хозяйственных систем. 19. Экологические функции геосфер. 20. Природные и естественно-антропогенные ландшафты. 21. Природно-хозяйственные системы, классификация природно-территориальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. 22. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. 23. Международные экологические отношения после конференции в Рио-де-Жанейро. 24. Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. 25. Региональные проблемы и экологическая дестабилизация северных территорий. Природнозональная и ресурсная роль Севера. 26. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Последствия антропогенной деятельности. 27. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Типы загрязняющих веществ и источники загрязнения. 28. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия. 29. Понятие ландшафта. Применение принципа эквивалентности при рациональном природопользовании. 30. Значение почв как биокосной системы. Почвообразование и деградация почв. Закон предельного плодородия. Мелиорация. Агроэкология. 31. Коренные отличия в характере функционирования воспроизводства ландшафта в природных и хозяйственных системах. 32.Классификация природных ресурсов. Природно-ресурсный потенциал территории и ресурсообеспеченность. 33.Критерии оценки и нормирование качества состояния окружающей среды (ПДК, ПДВ, ПДС). 34.Экологические проблемы развития систем орошения и осушенных земель. 35.Процессы нарушения состояния природных и антропогенных ландшафтов. Отчуждение с/х земель. Уход за ландшафтом. 36.Парниковый эффект. Проблемы озонового экрана. Смог. Меры по охране от загрязнения атмосферного воздуха. 37.Концепция обеспечения устойчивости (гомеостазиса) биосферы. Факторы, ее определяющие: принцип Ле-Шателье – Брауна. Правило одного процента. Биологическая стабилизация окружающей среды. 38.Кислотные дожди (осадки). 39.Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы. 40.Сходство и отличие понятий «геоэкология» и «природопользование». 41. Аксиоматические основы геоэкологии. 42.Рост и развитие. Потребление природных ресурсов, научно-техническая революция. 43. Понятие «биосфера». Состав, строение и организованность биосферы. 44. Механизмы стабилизации живых систем. Гомеостаз популяции. Основа устойчивости биоценозов. 45. Энергетика биосферы. Основные круговороты вещества и энергии. 46. Экономический рост и состояние окружающей среды. Экологический менеджмент. 47. Актуальные геоэкологические проблемы гидросферы. Источники загрязнения водных бассейнов. Эвтрофикация. 48. Классификация природных ресурсов. Природно-ресурсный потенциал. Ресурсообеспеченность стран мира, России, Мурманской области. 49. Геоэкологические проблемы и экологические функции литосферы. Недропользование. 50.Понятие и виды мониторинга. Нормирование качества окружающей природной среды. 51. Геоэкологические проблемы Севера. Экологическая дестабилизация северных территорий. 52. Глобальное моделирование и основные его результаты. Основные доклады Римского клуба. 53. Последствия изменения климата под влиянием антропогенных факторов. 54. Ухудшение состояния биосферы: обезлесивание, опустынивание. Национальная стратегия охраны природы. Сохранение генетического разнообразия. 55. Концепция В.И.Вернадского о ноосфере и автотрофности человечества. 56. Основные критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. 57. Геоэкологические проблемы Севера России в условиях рыночной экономики. 58. Возобновимые и невозобновимые природные ресурсы. 59. Устойчивость биосферы (гомеостаз) и ее причины. 60. Основные геоэкологические циклы разрушения озонового слоя. 1.12. Комплект экзаменационных билетов Экзаменационный билет №1 1. Геоэкология: определение, цели, задачи, предмет, объект исследования, основные понятия. 2. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. Экзаменационный билет №2 1. Современная трактовка актуальных глобальных проблем человечества. 2. Стратегия ООН в области решения глобальных экологических проблем. Экзаменационный билет №3 1. Строение, экологические функции, современные определения геосфер Земли. 2. Роль живого вещества в функционировании системы Земля. Экзаменационный билет №4 1. Земельные ресурсы. Почва, почвообразование, плодородие почв. 2. Социально-экономические факторы состояния экосферы Экзаменационный билет №5 1. Основные проблемы, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, демографический «взрыв» и демографическая политика. Рост численности населения планеты и основные механизмы ее регулирования. 2. Понятия экоразвитие и устойчивое развитие. Экоразвитие и экополитика. Экологическая безопасность и возможная стратегия устойчивого мирового развития. Экзаменационный билет №6 1. Оценка экологического состояния окружающей среды на конференциях в Стокгольме и в Рио-де-Жанейро. Декларация Рио. 2. Геоэкологические проблемы атмосферы. Экзаменационный билет №7 1. Международные экологические конвенции. 2. Глобальное состояние окружающей среды и социальных проблем после конференции в Рио. Экзаменационный билет №8 1. Социально-экологические законы Б. Коммонера. 2. Актуальные проблемы гидросферы. Экзаменационный билет №9 1. Значение сохранения принципа географической и экологической эквивалентности по А.М.Алпатьеву. 2. Характеристика основных свойств открытой геосистемы. Устойчивость природных и природно-хозяйственных систем. Экзаменационный билет №10 1. Экологические функции геосфер. 2. Природные и естественно-антропогенные ландшафты. Экзаменационный билет №11 1. Природно-хозяйственные системы, классификация природно-территориальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. 2. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. Экзаменационный билет №12 1. Международные экологические отношения после конференции в Рио-де-Жанейро. 2. Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. Экзаменационный билет №13 1. Региональные проблемы и экологическая дестабилизация северных территорий. Природнозональная и ресурсная роль Севера. 2. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Последствия антропогенной деятельности. Экзаменационный билет №14 1. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Типы загрязняющих веществ и источники загрязнения. 2. Изменение мировоззренческой стратегии человечества. Ноосфера и автотрофность человечества. 1. Понятие ландшафта. природопользовании. Экзаменационный билет №15 Применение принципа эквивалентности при рациональном 2. Значение почв как биокосной системы. Почвообразование и деградация почв. Закон предельного плодородия. Мелиорация. Агроэкология. Экзаменационный билет №16 1. Коренные отличия в характере функционирования воспроизводства ландшафта в природных и хозяйственных системах. 2. Классификация природных ресурсов. Природно-ресурсный потенциал территории и ресурсообеспеченность. Экзаменационный билет №17 1. Критерии оценки и нормирование качества состояния окружающей среды (ПДК, ПДВ). 2. .Экологические проблемы развития систем орошения и осушенных земель. Экзаменационный билет №18 1. Процессы нарушения состояния природных и антропогенных ландшафтов. Отчуждение с/х земель. Уход за ландшафтом. 2. Парниковый эффект. Проблемы озонового экрана. Смог. Меры по охране от загрязнения атмосферного воздуха. Экзаменационный билет №19 1. Концепция обеспечения устойчивости (гомеостаза) биосферы. Факторы, ее определяющие: принцип Ле-Шателье – Брауна, правило одного процента. Биологическая стабилизация окружающей среды. 2. Кислотные дожди (осадки). Экзаменационный билет №20 1. Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы. 2. Сходство и отличие понятий «геоэкология» и «природопользование». Экзаменационный билет №21 1. Аксиоматические основы геоэкологии. 2. Рост и развитие. Потребление природных ресурсов, научно-техническая революция. Экзаменационный билет №22 1. Понятие «биосфера». Состав, строение и организованность биосферы. 2. Механизмы стабилизации живых систем. Гомеостаз популяции. устойчивости биоценозов. Основа Экзаменационный билет №23 1. Энергетика биосферы. Основные круговороты вещества и энергии. 2. Экономический рост и состояние окружающей среды. Экологический менеджмент. Экзаменационный билет №24 1. Актуальные геоэкологические проблемы гидросферы. Источники загрязнения водных бассейнов. Эвтрофикация. 2. Классификация природных ресурсов. Природно-ресурсный потенциал. Ресурсообеспеченность стран мира, России, Мурманской области. 1. Геоэкологические Недропользование. Экзаменационный билет №25 проблемы и экологические функции литосферы. 2. Понятие и виды мониторинга. Нормирование качества окружающей природной среды. Экзаменационный билет №26 1. Геоэкологические проблемы Севера. Экологическая дестабилизация северных территорий. 2. Глобальное моделирование и основные его результаты. Основные доклады Римского клуба. Экзаменационный билет №27 1. Последствия изменения климата под влиянием антропогенных факторов. 2. Ухудшение состояния биосферы: обезлесивание, опустынивание. Национальная стратегия охраны природы. Сохранение генетического разнообразия. Экзаменационный билет №28 1. Концепция В.И.Вернадского о ноосфере и автотрофности человечества. 2. Основные критерии и показатели устойчивого развития природы и общества.. Экзаменационный билет №29 По дисциплине «Геоэкология и природопользование» 1. Геоэкологические проблемы Севера России в условиях рыночной экономики. 2. Возобновимые и невозобновимые природные ресурсы. Экзаменационный билет №30 1. Устойчивость биосферы (гомеостаз) и ее причины. 2. Основные геоэкологические циклы разрушения озонового слоя. 1.13. Примерная тематика рефератов 1. Геоэкология и природопользование. Основные понятия: окружающая среда, геосфера, ноосфера, техносфера, социосфера. 2. Актуальные глобальные проблемы человечества. 3. В.И. Вернадский, значение его идей и учения о биосфере как оболочке жизни. Значение его учения о ноосфере. 4. Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер Земли и общества. Глобальное моделирование и его основные результаты. 5. Современные международные программы, исследующие глобальные изменения в экосфере, их научные результаты. 6. Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992). Система международных экологических конвенций. 7. Системообразующая роль элементов различных геосфер (три начала геосистем по А.А.Крауклису). 8. Биосфера как сложная динамическая саморегулирующая система. 9. Роль живого вещества в функционировании биосферы. 10. Основные особенности энергетического баланса и основные круговороты вещества: водный, биогеохимический, эрозии-седиментации, циркуляция атмосферы и океана. 11. Биогеохимический круговорот веществ как основа устойчивости биосферы. 12. Социально-экономические факторы состояния экосферы. 13. Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, демографическая политика. 14. Классификация природных ресурсов. 15. Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования. 16. Научно-техническая революция. Роль технологий будущего в решении проблемы природопользования и ресурсосбережения. 17. Основная характеристика атмосферы, ее роль в динамической системе Земля. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия. 18. Причины и тенденции изменения климата планеты Земля. Международная конвенция по изменению климата. 19. Основная характеристика гидросферы. Глобальный круговорот воды в природе. 20. Водные ресурсы, экологические проблемы регулирования стока рек; орошение земель, связанные с этим экологические кризисы. 21. Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей. Использование морских ресурсов. 22. Почвы и почвообразование. Деградация почв. Восстановление плодородных почв – основная задача современности. 23. Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. 24. Геоэкологические аспекты литосферы. Недропользование. 25. Понятие ландшафта. Элементарный ландшафт. Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. 26. Ухудшение состояния биосферы: обезлесение, опустынивание. Национальная стратегия охраны природы. Сохранение генетического разнообразия. 27. Социально-экологические законы Б.Коммонера. 28. Первобытное общество и природа. Эволюция биосферы в условиях антропогенного пресса и развитие человечества. 29. Концепция В.И.Вернадского о ноосфере и автотрофности человечества. 30. Устойчивое развитие - современная парадигма экологии. 31. Изменение мировоззренческой стратегии человечества и основные причины кризиса во взаимоотношениях общества и природы. 32. Основные критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. 33. Понятие мониторинга. Основные системы контроля окружающей среды. 34. Природно-зональная и ресурсная роль Севера. Геоэкологические проблемы Севера России в условиях рыночной экономики. 35. Компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок. 36. Наземные методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Санитарногигиенические и экологические показатели и критерии. 37. Значение сохранения принципа географической и экологической эквивалентности по А.М.Алпатьеву. 38. Концепция создания геоэкологического атласа. Применение ГИС-технологий. 1.14. Примерная тематика курсовых работ Океанологические особенности и экологическая роль вод системы Гольфстрим. Геохимические аспекты загрязнения Кольского залива. Геоэкологическое состояние Кольского залива. Влияние морских льдов на гидрохимию вод и процессы седиментации в морях Арктики. Глобальное пространственно-временное распределение озона в стратосфере. Ресурсообеспеченность и природно-ресурсный потенциал Мурманской области. Проблемы охраны природы. Комплексное и рациональное использование природных ресурсов. Природные ресурсы и предупреждение разрушения и загрязнения окружающей среды. Защита ландшафтов от деструкционно-антропогенных процессов. Водные ресурсы Мурманской области. Основные факторы загрязнения. Актуальные проблемы охраны водной среды. Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы. Влияние загрязнения и изменения состава атмосферы на состояние живых организмов и человека. Меры по защите атмосферного воздуха от загрязнения. Недра и минеральные ресурсы Кольского Севера. Недропользование. Рекультивация земель. Уход за ландшафтом. Перспективы использования рекреационных ресурсов Экологическое состояние урбанизированных территорий Мурманской области. Земельные ресурсы. Почва как биокосная система. Агроэкология. Сельскохозяйственное загрязнение почв. Мелиорация. Почвы и почвообразовательный процесс. Деградация почв. Восстановление плодородия почв – основная задача современности. Перспективы природопользования Кольского Севера и улучшения качества природной среды. Морские биологические ресурсы российской экономической зоны, животный и растительный мир, рыбные запасы. Использование морских ресурсов: добыча промысловых рыб, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых на шельфах морей. Региональные геоэкологические проблемы Кольского Севера. Загрязнение прибрежной зоны и открытого моря, океана. Типы химических загрязнений, трансформация и миграция загрязняющих веществ в почве, атмосфере, гидросфере. ПДК вредных веществ. Техногенное загрязнение окружающей среды Мурманской области. Природные и техногенные источники токсических веществ. Географическая (климатическая) зональность биологических круговоротов веществ. Механическая, водная, воздушная и биогенная миграция загрязняющих веществ. Региональные (зональные) особенности формирования почвенного покрова в Мурманской области. Агроландшафты. Состояние и уход за агроландшафтом. Показатели безопасности жизнедеятельности человека, нормирующие уровень воздействия техногенных факторов на окружающую среду и защита окружающей среды. ПДК почв. Эколого-геохимические особенности формирования начального периода ноосферы. Глобальное пространственно-временное распределение озона в стратосфере. Биогеохимическое районирование территории России. Природное и техногенное загрязнение и заболеваемость населения. Геопатогенез. Кислотные осадки. Физико-географическая зональность Мурманской области. Океанологические особенности и экологическая роль вод системы Гольфстрим. Геохимические аспекты загрязнения Кольского залива. Влияние морских льдов на гидрохимию вод и процессы седиментации в морях Арктики. Типы арктических льдов и их характеристика. 1.15. Примерная тематика квалификационных (дипломных) работ Особенности шельфового арктического ледово-морского седиментогенеза. Геоэкологические проблемы современного морского природопользования на шельфе СевероЕвропейского промыслового бассейна, обусловленные антропогенной нагрузкой. Географические аспекты деструктивного воздействия отраслей народного хозяйства на окружающую среду Мурманской области Эколого-географические особенности (проблемы) техногенного загрязнения окружающей среды Мурманской области Географические и геоэкологические аспекты состояния водных ресурсов Мурманской области. Геоэкологические (эколого-географические) особенности добычи минеральных ресурсов (полезных ископаемых) на Кольском полуострове. Рекультивация земель. Уход за ландшафтом. Радиоактивное загрязнение ландшафтов Арктики. Региональные геоэкологические проблемы Кольского Севера. РАЗДЕЛ 2. Методические указания по изучению дисциплины (или ее разделов) и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. Контрольные задания для студентов заочной формы обучения. 1. Геосферы Земли. Строение, функции, современные определения. 2. Эволюция биосферы, происхождение жизни на планете. 3. Отношение человека к природе в разные исторические эпохи. Смена форм хозяйства – как следствие происходящих в природе изменений. Закон бумеранга. 4. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Биогеохимический круговорот вещества как основа функционирования и устойчивости биосферы. 5. Механизмы устойчивости биосферы: синергетика, динамика популяций, жизненные стратегии, сукцессии сообществ. Биологическая стабилизация окружающей среды. 6. Экологические факторы. Назвать основные факторы, обусловливающие жизненность организмов и стабильность экосистемы. 7. Ландшафт, его основные определения. Что изучает ландшафтная экология. 8. Дать характеристику понятиям: природные условия, природная среда, окружающая среда. 9. Оценка воздействия на окружающую среду, этапы развития этого направления, основные критерии оценки. 10. Глобальные проблемы человечества: стратегия роста, антропогенное воздействие на природу. 11. Экологические системы Мирового океана. Что происходит с водными бассейнами в результате их интенсивной эксплуатации человеком? 12. Что такое экоразвитие и устойчивое развитие. Как происходило «внедрение» этих концепций в мировую экономику и в отдельных государствах? Основные авторы этой идеи. 13. Центральная роль воды во многих природных процессах. Водно-экологические катастрофы. Судьба Аральского моря. 14. Аридные зоны – как наиболее уязвимые экосистемы. О чем должен помнить человек, стараясь переделать природу? 15. Загрязнение гидросферы, атмосферы, литосферы. В результате какой деятельности человека происходят эти загрязнения. Что нужно делать, чтобы обезопасить жизнь человека? 16. Перспективы эколого- экономического развития в глобальном масштабе и в России в частности.. 17. Земельные ресурсы, потенциал плодородия почв. Природные ландшафтные зоны, их способность к самовосстановлению. 18. Основные проблемы, вставшие перед человеком в середине ХХ столетия, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. 19. Основные особенности литосферы, изменения ландшафта человеком. Зональные типы дестабилизации ландшафтов. 20. Влияние на состояние биосферы научно-технической революции. Природно-хозяйственные системы. Современная среда обитания человека. 21. Нарушение среды обитания в результате технической деятельности (горнопромышленная деятельность, урбанизация, энергетические объекты, транспортные системы). 22. Определение зон экологического риска, экологического кризиса и экологического бедствия. Значение ботанических и зоологических критериев – показателей нарушения экосистем. Назовите растительные и зоологические индикаторы зон экологической нормы, риска, кризиса и бедствия. 23. Геоэкологические аспекты полезных ископаемых и их промышленного использования. 24. Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. Требования к геоэкологическому картографированию. 25. Научно-техническая революция. Роль технологий будущего в решении проблемы природопользования и ресурсосбережения. 26. Основная характеристика атмосферы, ее роль в динамической системе Земля. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия. 27. Международная конвенция по изменению климата. 28. Основная характеристика гидросферы. Глобальный круговорот воды в природе. 29. Водные ресурсы, экологические проблемы регулирования стока и крупномасштабных перераспределений воды (переброс рек), орошение земель и связанные с этим экологические кризисы. 30. Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей. 31. Использование морских ресурсов: добыча промысловых видов рыб, разведка и разработка месторождений полезных ископаемы на шельфам морей. 32. Почвы и почвообразование. Деградация почв. Восстановление плодородия почв – основная задача современности. 33. Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. 34. Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. 35. Ухудшение состояния биосферы: обезлесение, опустынивание, сохранение генетического разнообразия. Национальная стратегия охраны природы. 36. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. 37. Ноосфера или техносфера? Человечество как мощный фактор, преобразующий лик Земли. 38. Изменение мировоззренческой стратегии человечества и основные причины кризиса во взаимоотношениях общества и природы. 39. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. 40. Санитарно-гигиенические показатели и критерии оценки природной среды. 41. Аксиоматические основы геоэкологии. 42. «Замыкающие круг» – четыре новых закона Б.Коммонера. 43. Компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок. 44. Наземные методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Санитарногигиенические и экологические показатели и критерии. 45. Оценка степени антропогенных изменений природной среды. 46. Природно-хозяйственные системы, классификация природно-территориальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. 47. Региональные проблемы человечества. Экологическая дестабилизация. Естественноантропогенные ландшафты. 48. Концепция создания геоэкологического атласа. Применение ГИС-технологий. 49. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Последствия антропогенной деятельности. 50. Комфортность географической среды. Чем она определяется? РАЗДЕЛ 3. Содержательный компонент теоретического материала. Лекция 1. Тема: Геоэкология: определение, цели, задачи, предмет, объект исследования, основные понятия. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. План лекции: Междисциплинарный, системный подход к изучению проблем геоэкологии. Основные понятия геоэкологии: окружающая среда, природная среда, геосфера, экосфера, географическая оболочка, геологическая среда, ноосфера, техносфера, социосфера. Биосфера и ноосфера. Геосистема. Эволюция представлений о понятиях «экология» и «геоэкология». Отношение человека к природе в разные исторические эпохи. Основные типы хозяйствования человека в историческом аспекте. Этапы усложнения взаимоотношений человека и природной среды. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. Современная трактовка актуальных проблем. Основные понятия и положения: Термин геоэкология впервые использовал немецкий географ К.Тролль в 1939г. применительно к изучению ландшафтов. В отечественную науку его в 1970 г ввел В.Б.Сочава в рамках того же ландшафтно-экологического подхода. Разночтения о родовой принадлежности ГЭ связаны с разграничением сфер влияния и объектов исследования геологии, географии и почвоведения. По В.В.Денисову (2002), наиболее правильным выходом из спорной ситуации может быть трактовка геоэкологии как экологической (природно-антропогенной) географии. Определение Денисова: Экологическая география является междисциплинарной наукой, широко опирающейся на методологию и инструментарий физической и социальноэкономической географии, принципы экологической экономики и управления, а также на результаты комплексных исследований, проводимых в рамках программ мониторинга глобальных изменений геосфер и биосферы Земли. Геоэкология в своем наиболее широком и одновременно прикладном определении есть наука о взаимодействии географических, биологических и социально-производственных систем. Данному определению ГЭ соответствует методологический принцип равнозначности системообразующей роли элементов каждой группы множеств: гео-, эко-, и социосистемы взаимосвязаны и взаимно определяют друг друга. Геоэкология подразделяется на общую геоэкологию и прикладную (современное природопользование). Изучает Слабо дифференцированы Общее (сходство) Различие (основное) Геоэкология (общая) Наука о комфортности географической среды, т.е. об оптимальных (благоприятных) условиях жизни и деятельности человека. Дает теоретические (научные) основы практической деятельности (т.е. основы эксплуатации ПР) Современное природопользование (прикладная геоэкология) Исследует общие принципы рационального использования ПР и ГЭ услуг человеческим обществом Человеческая деятельность строится Возникают ГЭ проблемы на материальном производстве Комплексные научные дисциплины. Междисциплинарные направления, относящиеся и к естественным, и к общественным наукам и к философским. Двуединство теории и практики: ГЭ как теоретическая основа природопользования в рамках концепции устойчивого развития – гармонизация (отптимизация) жизнедеятельности человеческого общества в антропогенно измененной среде Направлена на понимание сверхОриентировано на рациональное сложной системы – экосферы (обл. использование ПР интеграции природы и об-ва, по Голубеву) Больше основана на естественных Больше базируется на науках о Земле экономических науках Методологической основой ГЭ является системный анализ и многофакторный (синергический) подход к изучению окружающей среды (тесная связь изуч атмо-, гидро-, биои техносферы). Т. е. ГЭ как междисциплинарное направление наук о Земле, объединяет все знания об экологических проблемах геосфер. Система – вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Прежде всего это вытекает из того обстоятельства, что они сами – результат взаимодействия сложных систем, - как геосфер между собой, так и между геосферами и обществом, т. е. они суть естественных, социальных, экономических и политических проблем. В геоэкологии возникает много задач системного характера, отличающихся следующими чертами (Голубев,1999, 30-31): 1. Взаимодействие естественных и общественных процессов и закономерностей. 2. Междисциплинарность задач, требующая интеграции различных наук. 3. Обычно существует не один пользователь ресурса или системы, а несколько, причем зачастую с различными интересами. 4. Многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчисляться в денежном выражении. 5. Одновременно встречаются явления, хорошо описываемые качественно и плохо описываемые количественно. 6. Состояние системы или проблемы не может быть описано одним показателем, и необходимо разработать систему геоэкологических индикаторов. Необходимо отметить комплексный характер изучения геоэкологических проблем. Понятийная и терминологическая база ГЭ геологической и географич направленности основывается на общеэкологических терминах: биогеоценоз, экосистема, биоценоз, фитоценоз, эколог ниша, био- и экосфера. Кроме этого ГЭ использует и собственные термины – географическая оболочка, геологическая среда, геосистема. В экологии объектами исследования явл экосистемы - комплекс, в котором между биотическими и абиотическими компонентами происходит обмен веществом, энергией и информацией. В географии и геоэкологии применяется понятие «геосистемы» - для обозначения множества взаимосвязанных элементов живой и неживой природы. По Исаченко и Селиверстову, модель геосистемы охватывает больше связей, чем модель экосистемы. Откуда следует, что экосистему нужно рассматривать как систему частную по отношению к геосистеме. Геоэкология отлич от биологической экологии тем, что имеет дело с пространственными закономерностями изучаемых антропогенных процессов. География имеет конечной целью установить роль людей в преобразоваии поверхности Земли, а геоэкология исследует процессы организации пространства обществом, приводящие к формированию антропогенных ландшафтов. Окружающая среда – система взаимосвязанных природных или антропогенных объектов и явлений, в пределах которых протекает вся жизнедеят человека и животных. Окружающую среду составляют геосферы Земли. Земн кора, атмо- и гидросфера входят в состав биосферы – сложной прерывистой оболочки Земли, являющейся средой обитания биоты – живого вещества планеты. С термином биосфера тесно смыкается термин экосфера, которую Одум (1971) определил как сферу деятельности живых организмов и окружающую их среду. Т. о. экосфера и биосфера – синонимы, поэтому предпочитают не пользов термином экосфера. Голубев определил экосферу как общемировую область интеграции природы и общества. Природные условия – элементы природы, влияющие на жизнедеятельность общества, но в материальном производстве не участвуют. Географическая оболочка – пространство, в котором взаимодейств и взаимопроникают лито-, гидро- и атмосфера, целостность которой обусловлена непрерывн обменом веществом и энергией между ее составными частями. Это открытая система, получающая поток энергии в виде солнечн излучения и частично за счет геофизических процессов в недрах Земли. Она формируется в результате взаимодействия перечисленных геосфер и гл. образом за счет деятельности организмов и под воздействием солнечной энергии. Техносфера – часть биосферы, созданная деятельностью человека среда обитания. Сюда относятся все хозяйственные объекты – природно-технические, геотехнические, инженерногеологические, технические системы и функционирующие в них процессы. Техносфера развивается, и в результате разумнных целенаправленных действий человека заставляет биосферу переходить в качественно новое состояние – ноосферу или сферу разума. Социосфера или антропосфера – вторая составная часть биосферы после техносферы – это сфера Земли и Ближнего Космоса, которая в наибольшей степени видоизменена деятельностью человека. Исторически так сложилось, что до сих пор сосуществуют и противостоят друг другу различные представления о взаимоотношении человека с окружающей средой. Это концепции природоохранной деятельности, технократического оптимизма, экологического алармизма и паритета между природой и обществом. Все концепции имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Вопросы для самоконтроля. 1. Наиболее широкое и прикладное значение понятия «геоэкология». 2. Общность и отличие понятий «геоэкология» и «природопользование». 3. Дать определение понятия «экосистема», «геосистема», «открытая система». 4. Определить понятия «природные условия», «окружающая среда», «географическая среда», «техносфера», «социосфера». 5. Современные концепции о взаимодействии природы и общества. 6. Актуальные глобальные современные проблемы. 7. Системный анализ – методологическая основа геоэкологии. Лекция 2. Тема: Краткая история развития геоэкологии как научного направления. Аксиоматические основы геоэкологии План лекции: Идеи Томаса Мальтуса, Адама Смита, Джорджа Паркинса Марша, Элизе Реклю, В.В. Докучаева, В.И.Вернадского. От синэкологии к геоэкологии. Аксиома В.И.Вернадского о биосфере. Положение о составе элементов. Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Положение о системообразующих отношениях. Положение о структуре экосистем. Аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы. Аксиома В.С.Преображенского о границах экосистем. Основные понятия и положения: Аксиоматические основы геоэкологии (Петров К.М. ГЭ и природопользование. СПб, 1994). Аксиома В.И.Вернадского о биосфере Основные положения: 1. О составе элементов. Системообразующая роль элементов. Три начала геосистемы по Крауклису. 2. Положение о системообразующих отношениях (связи или отношения). 3. Положение о структуре биосферы (экосистем): функциональные аспекты структуры (корреляция между элементами) и хорологические аспекты структуры Отсюда II. Аксиома В.Б.Сочавы об иерархической структуре биосферы (изуч. пространственных структур – биохор, порождаемых композициями биогеоценозов) – 5 иерархических уровней – биохор, отвечающих подразделениям географ. оболочки - геохор (биогеоценозы – ландшафты – биогеограф. зоны – биоклимат. пояса - океаны и материки). III. Аксиома В.С.Преображенского о границах экосистем (континуальность бесконечность и дискретность – прерывистость планетарной системы). Вопросы для самоконтроля. 1. Основные аксиомы в геоэкологии. I. 2. 3. 4. 5. Три начала геосистемы по А.А.Крауклису. Системообразующая роль элементов биосферы. Положения о структуре биосферы. Иерархическая структура биосферы. Лекция 3. Тема: Глобальные геоэкологические проблемы. Стратегия ООН в области их решения. План лекции: Международное сотрудничество как условие решения глобальных экологических проблем. Принципы международного экологического сотрудничества. Стокгольмская и в Рио-деЖанейро конференции. Декларация Рио. Международные экологические отношения после конференции в Рио. Международные экологические конвенции. Современные международные программы, исследующие глобальные изменения в экосфере, их научные результаты. Глобальный или универсальный характер основных проблем окружающей среды: загрязнение природной среды, разрушение природных ландшафтов. Энергетический кризис Понятия экоразвитие и устойчивое развитие. Экоразвитие и экополитика. Экологическая безопасность и возможная стратегия устойчивого мирового развития. Основные понятия и положения: Глобальные антропогенные воздействия на геоэкологическое состояние планеты сводятся к следующему: - трансформация естественных ландшафтов за счет вырубки лесов, распашки степей, мелиорации, создания искусственных озер, морей, больших городов и мегаполисов, строительства дорог и каналов, прокладки различных трасс; - интенсивное освоение биоресурсов суши и вод; снизилось биоразнообразие на видовом, популяционном и экосистемном уровнях в результате как прямого истребления животных и растений, так и отрицательного воздействия на них изменений антропогенной среды; - заметное исчерпание ряда полезных ископаемых; - истощение плодородия почв; - загрязнение природной среды отходами промышленного производства и с/х. Одними из важнейших глобальных проблем, стоящих перед мировым сообществом являются защита окружающей природной среды и сохранение устойчивого развития человеческой цивилизации. Из-за несбалансированного развития природы и об-ва на планете возникли и усугубляются следующие глобальные (общепланетарн.) проблемы: потепление климата, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, загрязнение природной среды (ксенобиотики), сокращение генофонда растений и животных, сведение тропических лесов, опустынивание. Устойчивое развитие общества все более сдерживается глобальными экологическими проблемами: демографический взрыв; сокращение пахотных угодий, голод; загрязнение окружающей среды, разрушение природных ландшафтов; энергетический кризис. Необходимость выработки стратегии дальнейшего развития человечества. началась с 1972 г на Стокгольмской первой конференции ООН по проблеме “Человечество и окружающая среда”, наметив некоторые принципы международного сотрудничества. В 1987 г. сделан доклад “Наше общее будущее” (Гру Харлам Брундтланд - норвеж.), в котором прозвучало предупреждение о том, что человеч должно изменить многое в своей деловой активности и образе жизни, иначе ему предстоят необычайно тяжелые испытания и резкое ухудшение окружающей среды. Была сформулирована стратегия устойчивого или экологически чистого развития. Суть ее в том, что она направлена на достижение гармонии в отношениях между людьми, между обществом и природой.(Большаков и др.с.259). Междунар комиссия ООН под председ Гру Харлем Брундтланд пришла к выводу, что основной причиной глобального разрушения природной среды является экономическое гиперразвитие и чрезмерное потребление в промышленно развитых странах и экономическая отсталость и нищета населения наименее развитых стран (Родзевич, 2003. С.201). В 1992г. на конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро) был сделан следующий шаг в развитии стратегического решения Стокгольмской конференции. Здесь была определена программа действий на ХХ1 в. Было отмечено, что основной причиной нарушений устойчивого развития и усиления деградации среды является сложившаяся структура производства и потребления (Большаков и др., с.259). Была принята Декларация в Рио по распределению прав и обязанностей стран в деле обеспечения развития и благосостояния людей. Конференция приняла рекомендации о переходе человечества к устойчивому развитию, что потребует решения трех стратегических задач, стоящих перед мировым сообществом (Д., с.571): 1 - ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира, являющихся главными потребителями природных ресурсов и источниками загрязнения; 2 – разумное ограничение роста населения, особенно в развивающихся странах; 3 – предотвращение углубления неравенства между богатыми и бедными странами и регионами. На конференции об окружающей среде и развитии в Рио-де-Жанейро в Бразилии в июне 1992 была принята Повестка Дня 21 в. - итоговый глобальный план действий по реализации принципа устойчивого развития в 21 в. Содержит 40 разделов социально-экономического развития до 2000г и на долгосрочную перспективу. В Повестка дня на ХХ1 в разъясняется, что движущими силами перемен в окружающей среде является население, потребление и технология (Протасов,1999, 618). Устойчивое развитие определяется как “развитие, удовлетворяющее потребности сегодняшнего дня (нынешнего поколения) и не наносящее вред возможному удовлетворению потребностям следующих поколений”. Таким образом, «устойчивое развитие» - сложнейшее понятие, интегрирующее как социально-экономические и природные параметры состояния окружающей среды, так и этические, правовые нормы справедливого распределения общего природного достояния между поколениями (Денисов,2002, с.63). Устойчивое развитие общества все более сдерживается глобальными экологическими проблемами: демографический взрыв; сокращение пахотных угодий, голод; загрязнение окруж. среды, разрушение природн. ландшафтов; энергетический кризис. Реализация системы целей общественного развития с учетом экологических факторов выражается в виде понятия экоразвитие. По Реймерсу (1992), экоразвитие - это форма социально-экономического развития общества, которая постоянно учитывает необходимость экологических ограничений для данного исторического момента и направлена на сохранение естественных и антропогенных условий и ресурсов среды обитания. Экологическому ограничению подлежат не только загрязнение и др. нарушения среды, но и опасные (реальные и потенциальные) генетические, психологические и др. изменения человека. Оптимальным будет экоразвитие в случае поддержания равновесия между антропогенным давлением на среду и восстановительной способностью природно-ресурсного потенциала территории. (Д. и др. с.572). Направление и интенсивность экоразвития определяется механизмом экополитики. Последняя рассматривается на международном - глобальном, государственном, региональном и локальном уровнях. Вопросы для самоконтроля. 1. Основные причины современного глобального экологического кризиса. 2. К чему сводятся глобальные антропогенные воздействия на геоэколоичское состояние планеты. 3. В чем заключается суть стратегии устойчивого или экологически чистого развития, принятой на Стокгольмской конференции? 4. Стратегические задачи, рекомендованные конференцией ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро). 5. Основные разделы Повестки дня на 21 в., отраженной в виде глобального плана действий по реализации принципа устойчивого развития. 6. Понятие «экоразвитие». 7. Международные экологические конвенции. Лекция 4. Тема: Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер и общества План лекции: Глобальное моделирование и основные его результаты. Основные доклады Римского клуба. Пределы роста. За пределами роста и др. Основные понятия и положения: Римский клуб - международная неправительственная, крупнейшая прогностическая организация. Создана в 1968г. по инициативе Аурелио Печчеи - итальянского общественного деятеля, экономиста, бизнесмена, являвшегося ее президентом. В состав Римского клуба вошли ученые, политики, общественные деятели. Зарегистрирован в Швейцарии. Деятельность Римского клуба направлена на разработку стратегии по разрешению многих глобальных экологических проблем.: истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, проблемы продовольствия. В ряде работ, получивших название «модели мира», дано математическое обоснование будущего развития человеч, его взаимоотношений с биосферой в целом. Между 1971 и 1981 г было создано около 10 крупномасштабных моделей по основным социально-экономическим системам мира. Сначала было 30 ученых из 10 стран. С этого времени издается серия «Доклады Римского клуба» под общим названием «Затруднения человечества». «Римский клуб» подготовил ряд докладов по глобальной проблематике. Новейший из них вышел в 1991г. – «Первая глобальная революция» А. Кинга и Б.Шнайдера. Авторы ее выделяют 4 основных глобальных проблемы современности: демографическую, экологическую, продовольственную и энергетическую. Они теснейшим образом связаны между собой. Римский клуб не имеет устава, четкой структуры, административного штата, фиксированного бюджета, печатных органов и существует на пожертвования крупных монополистических организаций. Вопросы для самоконтроля. 1. Что такое Римский клуб? 2. Глобальные экологические проблемы, решаемые этой организацией. 3. Основные доклады Римского клуба. 4. Современное глобальное моделирование. Эволюция моделей. Итоги глобального и регионального моделирования. Лекция 5. Тема: Геоэкология – наука о геосферах. Природные факторы геосфер. Социально-экономические факторы состояния экосферы План лекции: Строение, экологические функции, современные определения геосфер Земли. Климатообразующие факторы и процессы. Роль живого вещества в функционировании системы Земля Глобальные проблемы человечества: стратегия экономического роста, антропогенное воздействие на природу. Основные проблемы, вставшие перед человечеством в середине ХХ столетия, связанные со стремительным ростом народонаселения планеты Земля. Население мира и его регионов: численность, пространственное распределение, возрастная структура, демографический «взрыв» и демографическая политика. Рост численности населения планеты и основные механизмы ее регулирования. Влияние социально-экономических факторов на экологические функции геосфер. Потребление природных ресурсов, научно-техническая революция. Рост и развитие. Основные понятия и положения: Геоэкология - междисциплинарное направление наук о Земле, объединяющее все знания об экологических проблемах геосфер. Природные геосферы Земли - концентрические слои (оболочки), отличающиеся друг от друга химическим и агрегатным составом и физическими свойствами. В направлении от периферии к центру планеты выделяют внешние геосферы (атмосферу, гидросферу суши, океана и подземную, земную кору) и внутренние (силикатная твердая мантия Земли (верхняя и нижняя) и ядро Земли - с металлическими свойствами). Внешнее ядро - жидкое и центральное - субъядро – повидимому, твердое. Не так давно появился новый термин – геокосмос, или околоземное пространство. Геокосмос включает в себя все газоплазменные оболочки Земли: атмосферу, ионосферу и магнитосферу. С космич потоками вещества и энергии в первую очередь встречаются две наружные сферы (магнито- и ионосфера), далеко отстоящие от поверхности нашей планеты (Братков, Овдиенко, с.61). Природная среда - это наше природное окружение: лито-, гидросфера, геокосмос, биосфера, лептоносфера (информационное поле). По совокупности природных условий выделяют специфические оболочки – биосферу, географическую оболочку, техносферу, ноосферу. Биосферу образуют нижние слои атмосферы, вся гидросфера и литосфера - верхняя часть земной коры, в основном почва (педосфера). Почва - это верхние наружные уровни горных пород, измененные под влиянием воды, воздуха и деятельности живых организмов. Биосфере присущи след связи: энергетические, пищевые, химические и информационные. С термином биосфера тесно смыкается термин экосфера, которую Одум (1971) определил как сферу деятельности живых организмов и окружающую их среду. Т. о., экосфера и биосфера – синонимы, поэтому предпочитают не пользоваться термином экосфера. Кроме природных существует и расширяется искуственная или антропогенная (техногенная) оболочка - техносфера - это созданная деятельностью человека среда обитания, являяющаяся частью биосферы (Ясаманов,2003). Сюда относятся все хозяйственные объекты и ноосфера – сфера разума. Экологические функции геосфер. Ясаманов, 2003. Под экологическими функциями следует понимать значение каждой геосферы в сохранении и эволюции экосистем в целом, особо при этом вычленяя их роль в эволюции человеческого общества и в жизнедеятельности человека. Экологические функции атмосферы заключаются в обеспечении условий: жизнедеятельности организмов; функционирования гидросферы, литосферы и почвы; формирования климата; возникновения экстремальных явлений и стихийных бедствий; развития человечества. Атмосфера не только является преобразователем солнечной энергии, но и одновременно служит источником строительного материала - оксидов углеророда и частично аэрозолей для живых организмов. Вместе с тем интенсивная хозяйственная деятельность во многом видоизменила экологические функции воздушной оболочки и вызвала деградационные изменения. Экологические функции литосферы, согласно В.Т.Трофимову и др. (1997,2000), слагаются из трех частей: 1 - ресурсной, определяющей возможности жизнедеятельности и благополучного развития человеческого общества; 2 - геодинамической, связанной с проявлениями и динамикой природных и антропогенных геологических процессов; 3 - геохимической и геофизической (медико-санитарной) - воздействующей на человека в виде природных и техногенных геохимических аномалий и геофизических полей. Экологическая функция Мирового океана, по Б.С.Залогину и К.С.Кузьминской (1997), вытекают из его взаимодействия с атмосферой и в. ч. литосферы, которое приводит к широкому газообмену, способствует возникновению климата и погодных условий, обусловливающих распределением температур, солености и плотности воды Мирового океана, вызывает поверхную и глубинную гидродинамику. Все это играет ведущую роль в распределении биоты и обусловливает жизнедеятельность организмов, транспортировку и аккумуляцию вещества. Экологические функции мантии и земной коры. Это т.н. газовое дыхание Земли, т.е. выделение газовых эманаций, влияющих на здоровье людей, различные вулканические извержения и глубоко- и мелкофокусные землетрясения. Кроме того, являются источником различных конвективных потоков вещества, благодаря которым осуществляется как перемещение отдельных блоков, так и огромных литосферных плит. К экологической функции педосферы, (как составной части биосферы) согласно Г.Д.Добровольскому и Е.Д.Никитину (1986), относится: сохранение жизненного пространства, как источника элемтов питания, аккумуляции веществ, поступающих из соседних сред, санитарная роль в качестве буферного защитного экрана (Ясаманов, 2003). На экологические функции геосфер влияют социально-экономически факторы. Самым главным является: 1 -рост численности народонаселения. Английский экономист, ученый-богослов Томас Р.Мальтус в работе “Опыт о законах народонаселения” (1798) сформулировал 2 основных положения: рост средств к существованию значительно отстает от роста численности населения; и в силу биологических особенностей население Земли размножается в геометрической прогрессии, а средства существования увеличиваются лишь в арифметической. Мальтус опирался на “закон убывающего плодородия”, обоснованный французским экономистом Тюрго. Эта проблема имеет и др стороны - загрязнение, являющееся причиной экологических катастроф. Другим социально-экономическим фактором является 2 - рост темпов потребления природных ресурсов. Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы. К последним относятся минеральные и земельные ресурсы. Сюда относятся солнечная энергия, земельные, минеральные, водные, растительные и животного мира ресурсы. Рост использования энергетических ресурсов планеты. В результате использования горючих полезных ископаемых в атмосферу выбрасывается много СО2. Одним из главных социально-экономических факторов является 3 - научнотехническая революция (НТР). С одной стороны растет нагрузка на окружающую среду сыграла роль в формировании глобального кризиса (изменение уровня Мирового океана, состав и качество атмосферного воздуха, глобального климата), а также утонение озонового экрана. С др. стороны - широкое использование новых и новейших технологий. В промышл используются все элементы периодической системы. Наряду с загрязнением воникли и др. проблемы. Возникли проблемы - истощение запасов минеральных ресурсов, истощение запасов воды и воздуха. Накопление токсикантов. Нарушение теплового баланса Земли тепловое загрязнение атмосферы Земли. Т.е., результатом этих воздействий являются антропогенные изменения климата Земли и усиление радиационного фона. Демографическая стратегия (Голубев,1999, с.64) Родзевич, 2003. Научно-техническая революция со всем комплексом достижений в промышленности, с/х и медицине определила т. н. демографический взрыв, выразившийся в увеличении прироста населения Земли от 2% за тысячу лет до 2% в год. Уровни прогноза численности населения – от 8 до 12 млрд. человек. О необходимости стабилизировать уровень населения в 7 - 8 млрд. человек принята рекомендация конференции ООН по народонаселению (Каир,1994). Она отражает желание государств мира повлиять на рост численности населения. Существуют гипотезы об устойчивости биосферы при уровне численности населения мира не более 2 млрд. человек. Превышение этого уровня регулируется стихийно посредством голода, болезней, межнациональных конфликтов, гражданских войн и т.д. Имеется два представления состояния численности населения мира, не превышающей емкости экосферы: примерно 2 млрд. обеспечивают устойчивость и благополучие, стабильность в 10 млрд. человек – ведет к кризисам общества и катастрофам в условиях дефицита продовольствия, энергии, природных ресурсов. Элементы стратегии выживания человечества (Голубев, 1999.91). Главные компоненты стратегии: 1. Производить больше, используя меньше ресурсов и энергии на единицу продукции посредством повышения эффективности производства, сохранения ресурсов, утилизации отходов и др. 2. Сокращать, а затем и остановить рост населения (не более 0.5% в год или не более 2-2.1 детей в семье). 3. Сокращать потребление; 4. Обеспечить перераспределение жизненных благ. 5. От современной количественной стратегии экономики перейти к стратегии развития по показателям изменения качества жизни людей. Стратегия экономического роста. Рост и развитие (Голубев, с.82). Экономика стран и мира в целом ориентированы на рост объема производства. Основной общепринятый показатель успеха любой страны мира – рост валового национального продукта (ВНП). Основой экономической стратегии человечества было и пока остается обеспечение роста экономики для улучшения жизни населения. Причем под ростом понимается увеличение объема производства (увеличение размера системы вследствие внутреннего ее увеличения или ассимиляции нового вещества). Показателями роста являются возрастающий валовой объем производимых металлов, машин, химических веществ, продуктов с/х, перевозимых транспортом людей и грузов, выбрасывание в окружающую среду отходов деятельности людей. Традиционная экономика полагает, что чем выше эти показатели, тем состояние экономики лучше. Однако пределы валового роста существуют, валовой рост будет неизбежно ограничен или сознательно или стихийно. Такая парадигма экономического роста фактически поощряет избыточность потребления и деградацию природных ресурсов. Это влечет за собой неизбежность глобального геоэкологического кризиса. Уже имеются свидетельства нарушения гомеостазиса экосферы. Мы становимся свидетелями, как непрерывно растущие размеры глобальной экономики начинают превосходить ресурсные, восстановительные и ассимиляционные возможности экосферы. Следует различать рост и развитие. Понятие «развитие» означает движение к лучшему, чем сейчас, состоянию системы. Развитие совсем не означает увеличения размеров системы, оно означает все более полную реализацию заложенных в системе возможностей. Развитие возможно и без колич роста. Наша планета развивается по мере ее эволюции, но это не приводило к ее росту. Имея в виду сущ пределов валового роста, человечество должно изменить свою главную стратегию, ставя своей целью качественное и устойчивое развитие, а не валовой рост. Необходима смена основной парадигмы (основополагающей теории) в обасти охраны окружающей среды. Коренной задачей экономики должно стать улучшение качества жизни людей, достигаемое без дальнейшего роста объема экономики. За переходный период главная стратегия экономики должна измениться от роста к развитию. Бесконфликтного решения с т. зр. экономики и экологии найти невозможно, необходимо искать компромиссные стратегии через путь единства науки, экономики, этики и политики. Изменение стратегии неизбежно, или же Земля в конечн итоге станет непригодной для жизни ее же населения. Понятие устойчивого развития возникло как попытка найти выход из глобального геоэкологич кризиса. Вопросы для самоконтроля. 1. Геоэкология – наука об экологических проблемах геосфер. 2. Строение природных геосфер Земли. 3. Специфические и искусственные оболочки Земли. 4. Экологические функции геосфер. 5. Влияние социально-экономических факторов на экологические функции геосфер. 6. Демографический взрыв. 7. Глобальная демографическая стратегия. Главные компоненты стратегии выживания человечества. 8. Конференция ООН по народонаселению. 9. Рост и развитие. Лекция 6. Тема: Биосфера: состав, строение, организованность. Учение Вернадского о живом веществе. План лекции: Понятие «биосфера». Состав, строение и организованность биосферы. Учение Вернадского о живом веществе. Живое вещество биосферы, его планетарные свойства и функции. Уровни организации живой материи. Свойства живого вещества. Роль живого вещества в функционировании биосферы. Основные понятия и положения: К истории понятия о биосфере. По словам Вернадского, в 1802 г. знаменитый фр. биолог-эволюционист Жан Батист Ламарк в книге «Гидрогеология» вплотную подошел к понятию о биосфере, рассмотрев влияние живых организмов на процессы, протекающие на земной поверхности. Он еще не употреблял термин «биосфера», и не сформулировал четко отвечающее ему понятие. Эта заслуга принадлежит выдающему австрийскому геологу Эдуарду Зюссу. Он в 1875 г развил учение об оболочках Земли, понимая под «биосферой» не только живое вещество планеты, но и окружающую среду. Оценку происходящих процессов в биосфере дал Вернадский. Он создал стройное учение о биосфере, как о сфере распространения жизни, особой оболочке планеты. Поэтому основоположником учения о биосфере является Вернадский. Биосферой Вернадский называл область существования на Земле живого вещества. Вернадский считал, что в развитии земной коры исключительно ведущую роль играли живые организмы. Живое вещество является передаточным звеном энергии между космосом и Землей. Оно аккумулирует энергию Солнца, трансформирует ее в энергию Земли. При помощи химических, физических, тепловых, электрических процессов непрерывно обменивается веществом с косной (неживой) материей (Большаков и др, 2000,с 43). Основное свойство живого вещества – это способность к метаболизму, т.е. созданию и отмиранию клеток, и к эволюции. Состав, строение и организованность биосферы в свете современных представлений (Д. и др,128). Современная биосфера возникла 3.5-4 млрд. л. н. Она включает около 3 млрд. видов живых организмов, их остатки, зоны атмо-, гидро- и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами. В состав биосферы, кроме живого вещества (раститений, животных и микроорганизмов), входят биогенное вещество (депонированные продукты жизнедеятельности живых организмов – каменный уголь, битумы, нефть), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами – почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности живых организмов на планете) и, конечно, косное вещество – совокупность тех веществ в биосфере, в образ которых, как считают, не участвуют живые организмы (горные породы магматического неорганического происхождения, космическая пыль, метеориты). Развивая идеи своего учителя В.В.Докучаева о биокосных системах почв, В.И.Вернадский сформулировал понятие о биокосных системах или биокосных телах. Косное – неживое, мертвое вещество, не обладающее функциями живого (не способно генерировать ОВ, размножаться, выполняять 5 функций живого вещесттва): минеральные вещества взвеси и осадков, соли морской и иловой воды, коллоиды. Однако Вернадским убедительно было показано, что живое и неживое вещество в природе находятся в тесном взаимодействии. Возникают биокосные системы или, как их назвал Вернадский, биокосные тела. Т. о., биосфера – это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ. Границы биосферы определяются 2 осн. факторами: наличием воды и количеством коротковолновых излучений (Сауков,1975). Однако, живые бактерии обнаруживаются в литосфере до 4 км. В нефтяных месторождениях в значительных количествах на глубине 22.5 км. В океане встреч на дне океанических впадин в 10-11 км, т. к. температура там около 0 градусов. В атмосфере граница распространения живых организмов определяется озоновым экраном. Встречаются микроорганизмы в условиях высокого вакуума, в водах атомных реакторов, при температуре жидкого воздуха (-192 град), гелия (-268.9 град). Даже отдельные высшие растения и насекомые переносят температуры, близкие к абсолютному нулю (-273ºС). Отсюда следует очень важный вывод: выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах современной биосферы. Следоват, жизнь обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению. Традиционно выделяют следующие уровни организации жизни: особь (организм) – популяция – биоценоз – биогеоценоз (экосистема) – биосфера. Или же уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Понятие «живое вещество» было введено Вернадским (Биогеохимия…, с.9). В соответствии с определением Вернадского, живое вещество включает в себя: 1 – все живые организмы, животные и растительность, микроорганизмы, в т.ч. и все человечество, существующее в данный момент; 2 – всю часть окружающей среды – жидкой, твердой и газообразной, которая необходима для сохранения жизни в короткий, но определенный промежуток жизни; 3 – все выделения организмов, находящиеся вне организма в земной коре в тот же промежуток времени; вне их; 4 – все трупы организмов и их остатки, находящиеся в тот же промежуток времени на земной поверхности. Эта совокупность есть проявление массы, состава и энергии живого, а не мертвого вещества. Осн свойства живого вещества (Денисов и др.,2002,с.13) - Обмен веществ, энергии, информации (ассимиляция, диссимиляция, радиация, антиэнтропия); - Единство химического состава; - Киральная чистота; - Самовоспроизведение (ДНК, наследственность, изменчивость); - Способность к росту и развитию (саморегуляция, гомеостаз); - Раздражимость (передача информации); - Дискретность; - Иерархичность. Роль биоты в функционировании экосферы (системы Земля). Голубев Биота обеспечивает стабильность экосферы, поддерживая оптимальные условия ее существования и гася возмущения. Важнейшим является процесс фотосинтеза – образования ОВ из углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии. Кроме углерода, водорода и кислорода в ОВ входят азот и сера. ОВ – это важнейший возобновимый ресурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальых геохимических циклов. Распад ОВ или деструкция осуществляет эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов. Образов кислорода. Озон. Выветривание. Биота играет роль в образовании почв. Гумус. Важнейшим индикатором глобального экологического кризиса являетсяя высокое потребление (или разрушение) человеком ОВ – около 40%. А может потреблять не более нескольких % от производимого в процессе фотосинтеза. Роль живого вещества и его биогеохимические функции Роль живого вещества заключается в следующем (с.7. Биогеохимия): - создается кислородная оболочка Земли; - создаются условия для развития коры выветривания континентов и почвы (окислительная обстановка, микроорганизмы) - создание условий для образования осадков материков из пород суши; - создание сульфатных океанических вод; - создание ОВ (белков, липидов, углеводов и др.); - образование органо-минеральных соединений многих элементов; - концентрация этих элементов и перевод в донные отложения. Вернадский сформулировал биогеохимические функции живого вещества (Биогеохимия. с.9): - Биохимическая функция (энергетическая) связана с ростом и размножением организмов (в отличие от минералов) является носителем (аккумулятором) свободной энергии, которую берет от солнца и частично захороняется (нефть, уголь, торф, карбонаты, кремнезем и др.). - Концентрационная - превращение минеральных компонентов - кальция, кремния, углерода, фосфора, микроэлементов в живое вещество. Продуктивные зоны океана. Водоросли. - Газовая - в связи с жизнью (кислород, углекислый газ, сероводород, азот, метан, фитонциды). Парниковый эффект. - Деструктивная - разложение, минерализация мертвого ОВ, химическое разложение горных пород и вовлечение их в биотический круговорот. - Средообразующая - трансформация физико-химических параметров среды (литосферы, гидро- и атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Содержание О2 и СО2 в атмосф. Парниковый эффект. Чистота морских вод - фильтрация зоопланктоном всего океана осуществляется за 4 года. - Окислительно-восстановительная - для элементов с переменной валентностью, определяя их историю. - Биогеохимическая функция человека - связана не с биологической функцией, а с производственной, с ростом техногенного и антропогенного пресса – охрана окружающей среды. Основные показатели живого вещества Роль живого в-ва и его биогеохимические функции определяются четырьма важными показателями: качественным составом, весом живого вещества, энергией и (сейчас) информацией (Биогеохимия, с.7, 11). 1 - Качественный состав ОВ. Живое вещество представляяет собой особую форму состояния материи. Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода. Однако в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция и азота. По составу живые организмы – это углеродно-кислородные существа (на 88% по весу). Поэтому после их гибели главная часть вещества превращается в газы. Среднее содержание золы в живом веществе 5%. Также как определяется средний состав осадочных пород Земли (кларк), может быть установлен и средний состав живого вещества. Закон Кларка-Вернадского: “Все элементы есть везде” свидетельствует об общем рассеянии химических элементов, в т.ч. и в живом веществе. Т.е в живом веществе встречаются все элементы периодической системы. Живое вещество сходно по составу с океанской водой: в нем имеется 13 главных элементов. 9-11 главных консервативныых элементов морской воды (99.9% солей морской воды) содержится в ней в близких пропорциях - правило Марсетта (1819 - 11 главных элементов воды) и ничтожное количество остальных 80 элементов периодической системы. Однако, для живого вещества типична резкая неравномерность в распределении элементов. Три из основных элементов (О, С, Н) составляют 98,5% от общего веса живого вещества (кислород - 65-70%, углерод и водород 10%), на долю 9 наиболее распространенных (О, С, Н, N, Ca, P, S, K, Mg) приходится 99.76%. Количественные характеристики живого вещества: 2 и 3. 2 - Вес живого вещества. Вес живого вещества определяется биомассой (вес живого вва в определенный момент в пределах ландшафта) и продуктивностью (количество в-ва, созданное за определенный период). Общая масса живого в-ва - пленка жизни - ничтожно мала. Если распределить все живое в-во на поверхности Земли, его толщина составит всего 2 см. Однако при такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную (биогеохимическую) роль за счет быстрого размножения, т.е. весьма интенсивного круговорота в-в, связанного с этим размножением. Если рассчитать всю биомассу со времени существования жизни, то она превысит в 12 раз массу земной коры. Фитомасса в целом преобладает над зоомассой (всего 2 – 10% от общей биомассы). По современным представлениям (Братков, Овдиенко, 2001), в запасах биомассы суши преобладает фитомасса (1.06-10 трлн.т), а в запасах биомассы океана - зоомасса. Фитомасса океана на порядок ниже фитомассы суши. В целом по количеству живого в-ва на 1 га океан близок к пустыням, но в нем наблюдаются пленки сгущения жизни (коралловые рифы, Саргассово море и т.д.). Недооценка роли живого вещества в земной коре была связана с ничтожностью его массы по сравнению с массой земной коры. Но такой вывод ошибочен по 2 причинам: 1). живое в-во в отличие от горной породы – это очень активная в химическом отношении масса. 2). Эта действующая масса постоянно возобновляется. 3 – Энергия. Образование живого в-ва из неорганической материи обусловлено процессами фотосинтеза и хемосинтеза, играющими важную роль в круговороте элементов. Живые организмы трансформируют солнечную энергию и преобразуют в-ва, слагающие наружные оболочки Земли. Переводят космическое излучение в действенную химическую работу. Живое в-во выполняет космическую функцию, связывая Землю с космосом. На земной поверхности нет более постоянной действующей химической силы и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы. Поскольку речь идет о преобразовании живыми организмами земных в-в (минеральных питательных в-в), Вернадский назвал эти процессы биогеохимическими. 4 – Информация – обмен информацией в широком и основном значении – передача от одного живого объекта к другому различных сведений или иных воздействий, которые влияют на их жизнедеятельность. В узком смысле (для кибернетики) – это антиэнтропия (негэнтропия) или мера упорядоченности материи. Наряду с этим каждый живой организм воспринимает и накапливает непрерывный поток информации второго рода, который идет к нему из окружающей среды: звуки, запахи, зрительные образы, изменения температуры, освещенности и др. Химическая информация при образовании живого в-ва претерпевает качественные изменения, возникает более сложный ее вид – биологическая информация. Носителями информации являются нуклеиновые к-ты. Вопрос о среднем составе живого ОВ решил Вернадский, исходя из представлений о биомассах. Установил, что биомасса растительного в-ва намного больше Б. животных. Главная часть фитобиомассы приход на тропические леса. Следовательно, нужно установить средний химический состав тропических лесов. Кларки (средний элементарный состав живого в-ва) живого в-ва Земли определены А.П.Виноградовым (1954). Зоомассой (по сравн. с фитомассой) пренебрегли. Есть элементы (органогенные), входящие в состав скелетов и панцирей организмов кальций, кремний и др. (диатомовые, фораминиферы, моллюски, кораллы). Большинство из элементов входит в состав клеток (протоплазмы), образуя белки, липиды, углеводы. Некоторые микроэлементы играют важную физиологическую роль. Вопросы для самоконтроля. 1. Основные особенности живого вещества. 2. Биокосные системы или тела. 3. Границы биосферы, факторы их ограничивающие. 4. Уровни организации живой материи. 5. Основные свойства живого вещества. 6. Роль биоты в функционировании биосферы. Биогеохимические функции живого вещества. 7. Основные качественные и количественные показатели живого вещества. Лекция 7. Тема: Проблемы устойчивости природной среды. Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. План лекции: Что такое устойчивое развитие природы и общества? Критерии и показатели устойчивого развития. Географический подход к проблеме устойчивого развития. Устойчивость биосферы и ее причины (собственно земные силы и факторы стабильности, порождаемые живым веществом). Экологический кризис современной цивилизации – нарушение гомеостазиса системы как следствие деятельности человека. Определение гомеостазиса. Характеристика основного свойства открытой системы. Механизмы стабилизации живых систем, гомеостаз популяции, основа устойчивости биоценозов. Концепция обеспечения устойчивости биосферы (биологической стабилизации, биологического управления экосферой). Принцип Ле-Шателье-Брауна, правило одного процента. Биологическая стабилизация окружающей среды. Экономический рост и состояние окружающей среды. Основные понятия и положения: Проблемы устойчивости развития Проблемы устойчивости природной среды Современный глобальный экологический кризис обусловлен быстрым социальноэкономическим развитием общества и ограниченными возможностями окружающей среды (экологич емкость биосферы). Для человечества жизненно важен вопрос – как и с помощью каких механизмов и с какими последствиями необратимо разрушается природная среда и как сохраняется устойчивое состояние локальных экосистем (геосистем) и биосферы в целом. Понятие «устойчивое состояние», (поддерживаемое, сбалансированное) введено в практику Международным союзом по охране природы (IUCN). В обиход термин введен документами Всемирной конференции по окружающей среде и развитию в 1992 г в Рио-деЖанейро (Бразилия). Устойчивое развитие определяется как “развитие, удовлетворяющее потребности сегодняшнего дня (нынешнего поколения) и не наносящее вред возможному удовлетворению потребностей будущих (следующих) поколений”. Котляков, с.356. В литературе даются определения следующим категориям устойчивого развития: устойчивое социальное развитие, экономически устойчивое развитие, экологически устойчивое развитие. Принципы устойчивости интегрируют три тесно связанных элемента – окружающую среду, экономику и социум – в систему, которая может поддерживаться в «здоровом» состоянии неопределенно долго. К постоянно поддерживаемому (устойчивому) развитию относятся любые формы и темпы экономического, социального, демографического развития, ограничиваемые хозяйственной емкостью и пределом их допустимого возмущения, устанавливаемого на основе теории биотической регуляции окружающей среды. Это обеспечивает возможность существования биосферы и общества в состоянии равновесия, основанного на двух гуманитарных принципах – наследовании благ и равенстве возможностей. Концепция устойчивого развития включает три неразделимых составляющих: разумное использование экосистем, эффективную экономику и справедливое демократическое общество, основанное на соблюдении прав человека. Ключ к устойчивому развитию лежит в совершенствовании управления природопользованием, экономикой и обществом на всех уровнях – от локального до глобального. Таким образом, «устойчивое развитие» - сложнейшее понятие, интегрирующее как социально-экономические и природные параметры состояния окружающей среды, так и этические, правовые нормы справедливого распределения общего природного достояния между поколениями (Денисов,2002, с.63). Проблема устойчивости природной среды и ее саморегулирования весьма актуальна, но в целом еще далека от разрешения. Устойчивость существования самого человека тесно связана с устойчивостью окружающей его природной среды. Котляков, с.362. Место географической науки в концепции устойчивого развития определяется тем, что цели, задачи и механизмы устойчивого развития на разных уровнях геосистем (от глобального до локального) имеют свою специфику. Устойчивое развитие конкретного региона возможно при соблюдении ряда предпосылок и условий, значительная часть которых служит предметом географических разработок. В частности, совместные исследования устойчивого развития стран СНГ должны учитывать факторы, объединяющие, отличающие и разъединяющие наши страны. В этой связи в качестве совместных исследований могут выступать: 1- оценка устойчивости биосферы и ее отдельных геосистем; 2- поиск критериев, индикаторов, показателей и критических уровней устойчивого развития; 3 – научное обоснование направлений совместных действий по обеспечению устойчивого развития наших стран. Устойчивость биосферы и ее причины (Денисов и др.,2002.С.154) Уникальность планеты Земля состоит в присутствии на ней жизни, пронизывающей водную, воздушную и земную толщу. Каковы причины проявления устойчивости жизни во всех ее формах в биосфере во времени и пространстве? Собственно земные силы Земли как планеты (Давиденко) - Гравитационное поле Земли – поле силы тяжести (тяготения). Является загадкой для ученых, но важным жизненным фактором. На живые организмы оказывает как положительное, так и отрицательное влияние (чувствительность при космических полетах). Благодаря ему удерживается атмосфера, гидросфера и литосфера за счет ньютоновского притяжения и в меньшей степени за счет ускорения центробежной силы вращения Земли. За счет гравитационной энергии – притяжения Луны и Солнца существуют приливо-отливные явления, атмосферное давление. Дифференциация вещества планеты по плотности, глубинная дегазация и поступление внутреннего тепла в земную кору. - Магнитное поле Земли – важнейший защитник жизни на Земле, без чего она не могла зародиться в прошлом и не смогла бы сохраниться в настоящем. Земля представляет собой своеобразный магнит. Магнитные силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра, порождающего магнитные бури, хотя некоторые части солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать сквозь радиационные пояса и даже достигать биосферы. - Среди собственно земных сил значительная роль принадлежит и вращению Земли вокруг своей оси. Так, согласно закону Кориолиса, вследствие вращения Земли с запада на восток, всякое движущееся тело на поверхности Земли в любом направлении отклоняется в Северном полушарии вправо, в Южном – влево. Частным проявлением данного закона является правило Бэра-Бабинэ – закономерного подмыва равнинными реками северного полушария правых берегов, а южного – левых (эрозия гидросети и асимметрия склонов речных долин). Др факторы стабильности, порождаемые самим живым веществом. - Озоновый слой биосферы (15-25 до 45 км). Возникает вследствие создания автотрофами кислородной среды на стыке лито-, гидро- и атмосферы. Фотодиссоциация молекул О2 УФ лучами Солнца привела к образованию озона. Озон образуется в основном в экваториальной зоне и распространяется затем атмосферными потоками к полюсам. Является парниковым газом (способствует потеплению в тропосфере, поглощает УФ- и ИК-излучение и повышается температура) и охранным щитом от жесткого (короче 280 нм) УФ-излучения, вызывающего мутагенез при геноообразовании. Сжигает огромное количество космического вещества, постоянно бомбардирует поверхность планеты. Высокое разнообразие организмов в биосфере. Биосфера рассматривается как огромная чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. Климат определяет общий характер выветривания земной коры, формирование рельефа и почвообразование, типы растительного покрова и животного населения. Почвы непосредственно влияют и воздействуют на растительную и почвенную фауну, косвенно – на др. животных. Растения участвуют в почвообразовании, меняют микроклимат, влияют др. на друга и на условия существования животных. Последние незначительно меняют микрорельеф, влияют на почвообразование (кроты, дождевые черви), сильно влияют на опыляющиеся растения. Иными словами - в биосфере все связано со всем и все нужно всем. Стабильность биосферы основана и на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределения энергии, в биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей. - Редуцентное звено биосферы. Это процесс разложения (минерализации) отмершего ОВ и участие в едином биологическом круговороте атомов. При этом общий биологический круговорот вещества на планете складывается из взаимодействия множества более мелких, частных круговоротов. Эти более-менее замкнутые пути наз. биогеохимическими круговоротами. Процесс гумификации и образование гумуса – довольно стабильной субстанции почвы. С.160. Итак, биосфера теснейшим образом связана с космосом. Потоки космической энергии создают на Земле условия, обеспечивающие жизнь. При этом находящиеся за пределами биосферы магнитное поле Земли, возникшее задолго до появления жизни, и озоновый экран, являются порождением живого вещества планеты, защищают жизнь на ней от губительного космического излучения и интенсивности солнечной радиации. С др. стороны, находясь образно говоря, между молотом и наковальней (снаружи враждебный Космос, внутри Земли – огромное раскаленное ядро) жизнь активно ищет пути поддержания своего существования и развития. Можно сделать вывод, что стабильное состояние биосферы обусловловливается, в первую очередь, деятельностью самого живого вещества, обеспечивая определенную скорость фиксации солнечной энергии и биогенной миграции атомов. Следовательно, жизнь на планете Земля сама стабилизирует условия своего существования и согласно Вернадскому: «жизнь на планете как бы сама создает себе область жизни». Это дает ей возможность развиваться весьма долго. К сожалению, стабильность биосферы имеет определенные пределы, на что указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Порог устойчивости геосистемы тесно связан с понятием емкости геосистемы. Верхним пределом хозяйственной емкости биосферы является потребление не более 1% чистой первичной продукции биоты – одно из главных условий сохранения жизни на Земле. Механизмы стабилизации живых систем. Геоэкологические системы – как правило, сложные саморегулируемые и самоорганизующиеся системы. Любые системы (и природные и хозяйственные) стремятся к максимальной устойчивости, т.е. способности к самовосстановлению, к усилению гомеостатических свойств, к гармоничному развитию (Котляков). Существуют геосистемы закрытые и открытые (когда происходит обмен веществом, энергией и информацией через их внешние границы). Свойства комплексных эколого-экономических систем …Открытость отражает взаимодействие с др. территориальными объектами при определенной замкнутости отношений внутри самой системы (Котляков,2001. с.105). Постоянный приток солнечной энергии – необходимое условие существования экосистем. Функционирование экосистемы осуществляется благодаря солнечной энергии и непрерывно действующему циклическому круговороту биогенных элементов. …Нормальные биогеохимические циклы не являются (полностью) замкнутыми, хотя степень обратимости годичных циклов важнейших биогенных элементов составляет примерно 95-98%. Не полная обратимость (незамкнутость) – одно из важнейших свойств биогеохимических циклов, имеющих планетарное значение. Благодаря этому откладываются угли, нефть, накапливается азот, кислород и др. (Большаков и др.,2000. с.99). Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты), как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. Свободная энергия в них естественным образом убывает. Иначе обстоит дело в природно-хозяйственных системах (особенно города, промышленные комплексы). По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается. Быстрый рост народонаселения рождает проблемы питания, быта. Развитие цивилизации требует быстрого потребления энергии. Интенсивно извлекаются природные ресурсы и быстро истощаются, создавая угрозу энергетического кризиса. Возрастают объемы отбросов, загрязняя среду. Развивается кризис редуцентов. Способность саморазвития деградирует, энтропия растет, восстанавливаясь только за счет внешних источников управления. Представленные самим себе природные ландшафты быстро разрушаются. Каждый отдельный организм является отдельной биологической открытой системой, взаимодействующей с окружающей средой и с др. биологическими системами, находящимися в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. И каждому организму свойственны 2 вида специфических физиологических процессов: первая группа – обеспечивает жизнь (процессы обмена энергией, веществом, разложение и усвоение пищи, дыхание и др) и вторая группа – направлена на выживание организма в сложных внешних условиях (процессы адаптации). Благодаря им биологические системы способны противостоять изменениям и сохранять состояние равновесия. (Большаков, 2000. с.232). Это свойство системы наз гомеостазом (греч. гомео - подобный, одинаковый, стасис - неподвижность, состояние равновесия). Гомеостаз природных систем поддерживается с одной стороны взаимодействием с внешней средой путем материального и энергетического обмена. С др. стороны, гомеостаз системы поддерживается благодаря внутренним процессам функционирования, осуществляемым при относительно постоянных энергетических затратах и преимущественно за счет рассеянных источников энергии. Гомеостаз системы определяется ее способностью к саморегулированию и известной устойчивостью по отношению к внешним воздействиям. А это предполагает организованный обмен веществом, энергией и информацией в пределах системы и с внешн средой, что есть следствием процесса функционирования. Устойчивость проявляется в виде непрекращающегося во времени функционирования системы при существенном изменении как экологических, так и экономич условий (Липец,1987; Котляков,2001. с.84). Устойчивость системы опред совокупностью устойчивых свойств, связей объектов, устойчивости процессов. Выделяют 3 формы устойчивости: 1 – инертность, т.е. способн геосистемы при внешних воздействиях сохранять свое состояние неизменным в течение заданного интервала времени; 2 – восстанавливаемость, т.е. способн возвращаться после возмущения в исходное состояние; 3 – пластичность, т.е наличие у геосистемы нескольких областей нормальных или допустимых состояний и ее способность в случае необходимости переходить из одного сост в др, сохраняя инвариантные черты структуры (Гродзинский,1989). Гомеостаз наблюдается на всех уровнях биологической организации. Он направлен на поддержание устойчивого функционирования биологических объектов путем саморегуляции. Ее механизмы весьма разнообразны и действуют по принципу обратной связи: всякое отклонение от стационарного состояния вызывает такие процессы, которые возвращают систему в исходное положение (принцип тормозящего противодействия Ле Шателье). Принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем экологическую систему (в данном случае биосферу) из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает (ляется). К сожалению, стабильность биосферы имеет пределы, на что указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Экосистемы, как и входящие в их состав популяции и сообщества, способны к самоподдержанию и саморегулированию. Гомеостазом популяции называется способность популяции поддерживать определенную численность своих особей. В основе лежат эволюционно приобретенные свойства физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи и ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции. Популяции присуще важнейшее свойство – саморегуляции. Она осуществляется двумя взаимно уравновешивающими буферными силами: 1). способностью к размножению и 2). зависящей от плотн популяции реакции, ограничивающей воспроизводство. К сокращению рождаемости и увеличению смертности приводят стресс-реакции и стресс-синдромы (у млекопитающих) (Д. и др. С.82-84). Возникает отрицательная обратная связь: повышение плотности популяции усиливает действие механизмов, снижающих эту плотность (тормозящее действие). Головастики выделяют даже химические вещества для задерж роста более мелких головастиков. Угроза перенаселения. Внутривидовая конкуренция. Основа устойчивости биоценозов – это сложный их видовой состав (Д. и др., С.100). Осн условие устойчивости экосистем и всей жизни на Земле состоит в биологическом разнообразии. Регуляция численности видов в природе обеспечивается, как правило, множественными связями. Суть в следующем: отходы жизнедеятльности одних видов организмов утилизируются др. видами (Д. и др. С.116). Д., с.116. Биолог разнообразие – основное условие устойчивости экосистем. Д. и др., 2002. с.118. Регуляторные свойства Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонение системы от нормального состояния приводит в действие такие присущие ей механизмы, которые «пытаются» возвратить ее в норму. Так, возрастание численности жертв приводит к увелич численности хищников и паразитов. Рост плотности популяции выше определенного уровня, в свою очередь, так изменяет связи внутри вида, что падает его воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Саморегуляция осущ тем успешнее, чем выше разнообразие видов в биоценозах и чем сложнее структура популяции. Высокое биологическое разнообразие повышает надежность обеспечения функций. Главные функции биоценоза в экосистеме, такие как создание ОВ, его разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством видов организмов, которые в своей деятельности подстраховывают друг друга. Так, разлож целлюлозы компонента растительной тканей – способны осуществлять самые различные организмы: специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и др. Отсюда становится понятным, что численность насекомых могут сдерживать многоядн хищники, при более высокой численности – спеализируются паразиты, при еще более высокой – возбудители инфекционных заболеваний или же ужесточается конкурентная борьба и внутрипопуляционные взаимоотношения. Все вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия. Поведение экосистем термодинамич. организовано так, что в них работают естеств. механизмы экономичной передачи энергии от одного уровня потребления на др., количество энергии, выделяемой системой в окружающую среду незначительно. С.108. Правило 10% такое количество энергии переходит к очередному потребителю по пищевой цепи (правило Линдемана). Природная система благодаря таким механизмам саморегулирования постоянно стремится к переходу в более организованное и более устойчивое состояние. Энергия в ней естественным образом убывает. Любые системы, в т.ч и природные стремятся к максимальной устойчивости, т.е. способности к самовосстановлению, к усилению гомеостатических свойств, к гармоничному развитию (Котляков). Иначе обстоит дело с природно-хозяйственными системами (особенно города, промышленные комплексы). Быстрый рост народонаселения рождает проблемы питания, быта. Развитие цивилизации требует быстрого потребления энергии. Главные энергетические ресурсы быстро истощаются, создавая угрозу экологического кризиса. Интенсивно извлекаются ресурсы (до истощения). Возрастают объемы отбросов, загрязняя среду. Разрушаются природные ландшафты. Развивается кризис редуцентов. Способность саморазвития деградирует, восстанавливается только за счет внешних источников управления. Представленные самим себе быстро разрушаются. Приспособительные реакции отдельных членов сообщества к своему абиотическому окружению способствуют и сохранению сообщества как такового. Целое часто менее изменчиво, чем его составные части. Концепция обеспечения устойчивости биосферы (Котляков,2001). (биологической стабилизации, биологического управления экосферой) Устойчивое развитие – поддерживаемое, сбалансированное. В идею стабилизации окружающей среды внесли весомый вклад российские ученые: В.Г.Горшков, К.Я.Кондратьев, К.С.Лосев. В соответствии с гипотезой Геи, глобальные процессы, определяющие процессы жизни, регулируются только биологическими механизмами самой биосферы. Из этого вытекает, что ведущая роль в гомеостазе природной системы принадлежит функциям живого вещества, без которого она быстро деградирует: усиливаются функции и роль механических форм движения, структура системы упрощается (Большаков и др. с.232) Особенно опасны уменьшение продуктивности биоты и ее деградация. Устойчивость биосферы Земли существенно зависит от сохранения ее способности развивать большую мощность продуцирования и деструкции биогенов (с.342).т.е обеспечивать высокие скорости синтеза и разложения веществ, которые она берет из внешней среды, а затем возвращает в нее (Горшков, 1990 и др). Эти скорости больше антропогенного воздействия и средних скоростей геофизических процессов. Биота поддерживает концентрацию углерода в атмосфере на постоянном уровне. Благодаря биоте обеспечивается гомеостазис экосферы, т.е. способность системы поддерживать ее параметры, несмотря на возрастающие антропогенные воздействия (Голубев,267). Осуществляя биологическое регулирование концентрации веществ в биосфере, т.е поддерживая определенный химический состав окружающей среды, биота реализует принцип Ле-Шателье, направленно изменяя соотношение между синтезом и разложением органических веществ, нарушенное в случае возмущения окружающей среды. Отсюда следует фундамент вывод, что компенсация нарушений в окружающей среде может производиться только невозмущенной или слабо возмущенной биотой. Принцип Ле-Шателье дает качественную оценку направленности процесса. Он первоначально был установлен в области термодинамического равновесия и заключался в том, что изменение любых переменных системы в ответ на любые внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. Принцип действует в отнош к любым переменным системы даже неизвестных. И носит название отрицательных обратных связей. В этих случаях после любых малых возмущений система возвращается в первоначальное состояние, что характеризует ее устойчивость. Т.е. система находится в динамическом равновесии. Это значит, что современная биосфера после каждого возмущения возвращалась к первоначальному состоянию, которое следовательно было устойчивым или динамически равновесным. Эти наблюдения дали повод А.Лотка (Lotka,1925) использовать термин «принцип Ле-Шателье» для характеристики сост биосферы (биологическое регулирование концентрации веществ в биосфере). Постоянство концентрации важных для жизни химических соединений поддерживается биотой с удивительной точностью, которая редко встречается даже в физических экспериментах. При больших возмущениях принцип Ле-Шателье для них может перестать выполняться. С ростом величины возмущений может быть достигнут порог устойчивости по одной или нескольким переменным системы, когда отрицат обратные связи сменяются на положительные, устойчивость нарушается и система переходит в др. состояние. В.Г.Горшковым было установлено, что в пределах биосферы биота сохраняет способн контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1% чистой первичной продукции биоты (Голубев, 271). с. 87. Порог устойчивости геосистемы тесно связан с понятием емкости геосистемы. Еще не выработано это понятие. Реймерс предлагает определять емкость как количественно выраженную способность ланшафта удовлетворять какие-либо нужды человека. Количественные критерии: выяснение предельной величины антропогенной нагрузки, определяемой устойчивостью системы. Состояние геосистем может быть определено как оптимальное, критическое или катастрофическое. Наблюдения над безжизненным пространством позволяют утверждать, что окружающая среда как в локальном, так и глобальном масштабах находится под контролем биоты. Выход из экологического кризиса заключается в сохранении возмущенной биоты, способной обеспечить баланс круговорота биогенов и стабильность окружающей среды. Для этого необходимо уменьшить долю потребления продукции биосферы, в т.ч. упорядочить прирост населения через программы планирования семьи, что в итоге приведет к сокращению промышленного производства и потребления. Рассматриваемая возможность реальна с экономической, демографической, экологической и моральной т. зр. Индикаторы геоэкологического состояния и устойчивого развития Индикаторы устойчивого развития объединяют в 3 равнозначные группы: экологические, экономические и социальные, включающие также демографические показатели. Они рассматриваются на разных пространственных уровнях: глобальном, межрегиональном (межгосударственном), национальном (государственном), региональном, локальном. ООН уже обнародовала более 200 индикаторов устойчивого развития. Однако в этих работах не определены приоритеты, не учтены источники статистической информации, на которую можно опираться. Такие источники в большинстве стран отсутствуют (Котляков, 359). Существует много законов, гипотез устойчивого развития. Важно выделить общие (экологические, биосферные) – геоэкологические критерии. Так, для Японии такие исследования проведены Мураи. Им использованы индикаторы нагрузки и индикаторы состояния, отвечающие на вопрос об устойчивости развития (критерии устойчивости развития). Применение для др. стран индикаторов и критериев требует проверки в части полноты и репрезентативности набора индикаторов, а также приоритетности показателей устойчивого развития. Вопросы для самоконтроля. 1. Устойчивое развитие природы и общества. 2. Критерии и показатели (индикаторы) геоэкологического состояния и устойчивого развития природы и общества. 3. Причины устойчивости биосферы (собственно земные силы и факторы стабильности, порождаемые живым веществом. 4. Определение гомеостазиса. 5. Основное свойство открытой системы. 6. Концепция обеспечения устойчивости биосферы (биологической стабилизации живых систем). 7. Принцип Ле-Шателье-Брауна. 8. Правило одного процента. Лекция 8. Тема: Иерархическая соподчиненность в геосистемах. Энергетика биосферы План лекции: Функциональные единицы природных систем по их иерархической соподчиненности. Главные энергетические потоки и принцип образования трофических цепей. Энергетика биосферы и основные особенности энергетического баланса. Основные круговороты вещества: водный, биогеохимический, эрозии-седиментации, циркуляция атмосферы и океана. Нарушение баланса в результате деятельности человека на планете Земля. Биогеохимический круговорот веществ, как основа устойчивости биосферы. Основные понятия и положения: Иерархическая соподчиненность в геосистемах Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью) структурной организации. Взаимосвязь и соподчиненность уровней организации живого является отражением иерархического принципа строения биологических систем и лежит в основе биологической формы движения материи. Традиционно выделяют следующие уровни организации жизни: особь (организм) – популяция – биоценоз – биогеоценоз (экосистема) – биосфера. Или же уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы. Биогеохимические круговороты. Законы биологических круговоротов (Биогеохимия, с.28). Круговорот веществ в биосфере. с.51.(Тягунов) Биосфера – это сложная динамическая большая система, целостность которой поддерживатся с помощью биологического круговорота атомов, круговорота воды и др. процессов. В любых биогеоценозах или экосистеме живые организмы тесно связаны не только друг с другом, но и с неживой природой через вещество и энергию. Почти все химические элементы, в первую очередь макроэлементы протоплазмы обычно циркулируют в биосфере из внешней среды в организм и из организма во внешнюю среду (Одум, 1975). Процессы образования живого вещества и разложения отмершего ОВ образуют единый биологический круговорот атомов. При этом малые экосистемы входят в состав более крупных, вплоть до глобальной экосистемы планеты, а общий биологический круговорот вещества на планете также складывается из взаимодействия множества более мелких, частных круговоротов. Эти болееменее замкнутые пути наз. биогеохимическими круговоротами. Круговорот веществ и превращение энергии обеспечивает динамическое равновесие и устойчивость биосферы в целом и отдельных ее частей. Круговороты основаны на потоках вещества и энергии. Все процессы преобразования веществ в ходе круговоротов требуют затрат энергии. Следует четко определиться в понятии этих терминов (Денисов и др.с.104). Поток вещества – его перемещение в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них). Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к др. более высокому. Перельман отмечает, что миграция большинства химических элементов в элементарном ландшафте представляет собой круговорот, в ходе которого элементы многократно входят в состав живого вещества (организуются) и выходят из них (минерализуются). В отличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входить в круговорот, поступившая энергия может быть использована только один раз. Существует общий единый планетарный круговорот. В нем выделяют: - большой геологический круговорот - круговорот твердого вещества (разрушение пород) и воды, циркуляции атмосферы в результате абиотических факторов (живые организмы играют второстепенную роль), длится в течение сотен тыс. и/или млн. лет, и - малый биотический круговорот (биогенный и биохимический; биологический) веществ в твердой, жидкой и газовой фазе, происходящий под воздействием живых организмов в пределах экосистемы. Цикл C, O2, P, N, S, воды. Интенсивность круговорота в различчных географических зонах различна. Давно изучен, напр., круговорот питательных веществ. В круговороте выделяют: 1 - резервный фонд – большая часть вещества, не связанная с организмами и движущаяся медленно; 2 - обменный фонд – меньшая часть вещества, характеризующаяся быстрым обменом между организмами и их окружением (Биогеохимия). Геохимические циклы Резервный фонд: Подвижный или обменный 1 - круговорот воды 2 - круговорот газообразных в-в с резервным фондом в атм. или гидросфере (круговорот C, N, O2). Наиболее устойчивый круговорот с резервным фондом в атмосфере. 3 - Осадочные циклы с резервным фондом в Земной коре (круговорот P, Ca, Fe и др.) Для характеристики биологического круговорота Перельман предлагает два количественных показателя: 1 - емкость биологического круговорота - максимальное количество химических элементов, находящихся в составе живого вещества, т.е. вклад этих элементов в общую биомассу и 2 - скорость биологического круговорота - максимальное количество живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени. Ведущие компоненты, обеспечивающие биологический круговорот в пределах экосистемы - продуценты, консументы и редуценты (Геохимия, Перельман, 1979. с.211). Закон Вернадского: миграция химических элементов в биосфере происходит при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, существовавшим и существующим в биосфере со времени ее образования. Энергетика биосферы. Энергетический баланс Все процессы преобразования веществ в ходе круговоротов требуют затрат энергии. Живые организмы для своего существования также должны постоянно расходовать и пополнять энергию. Ни один организм не способен продуцировать энергию, она может быть получена только из вне. Первичным источником энергии, используемой биосферой, является Солнце. Энергетические функции в биосфере выполняются в основном растениями. В основе лежит фотосинтез. Часть энергии накапливается в отмершей органике, а часть рассеивается в пространстве в виде тепла. Энергетика биосферы (Большаков, с.75, с.79). Фотосинтез и дыхание - два противоположных процесса в природной среде, составляющих основу энергетических процессов в биосфере. Биотический круговорот, происходящий на уровне биогеоценоза, обеспечивается взаимодействием 3 групп организмов: продуценты – автотрофы, поглощающие энергию Солнца и неорганические вещества, для создания ОВ, или хемотрофы; консументы или гетеротрофы – потребители готового ОВ или др. организмов, в зависимости от условий – миксотрофы; редуценты или деструкторы, разлагающие ОВ - остатки всех трофических уровней (грибы, бактерии, б/п - черви). От Солнца Земля получает ~99% энергии. Она усваивается в процессе фотосинтеза, затем трансформируется в химическую энергию биологических молекул и в конце концов рассеивается в пространстве в виде теплового излучения. В различных климатических зонах различное количество энергии поступает. В распределении Солнечной энергии важна роль атмосферы и океана. 30% энергии рассеивается частицами атмосферы или отражается облаками. Она не участвует в циркуляции атмосферы. 20% солнечного излучения поглощается, проходя через атмосферу. Из них 1-3% (ультрафиолетового) поглощается молекулами озона О3. Это защищает от губительного действия ультрафиолета на биоту. Около 50% энергии достигает поверхности суши и океана. Часть отражается. Часть превращается в тепловую (испарение воды). В процессе фотосинтеза связывается всего ~0.02%, получемой энергии от Солнца. Около 1/2 расходуется тут же на дыхание. Остальное идет на наращивание биомассы. Суть фотосинтеза: в хлоропластах (специальных органеллах) в присутствии света (фотонов) из воды и СО2 синтезируется молекула сахаров (глюкоза) с выделением свободного О2. В молекуле хлорофилла происходят окислительно-восстановительные реакции и образование ОВ. Трофическая цепь – (последовательный перенос вещества и энергии от их источника) в биоценозе есть цепь энергетическая. Первичным источником энергии всех биосистем является Солнце, оно обеспечивает жизнь. Различные элементы биоценоза не генерируют энергию, все они последовательно превращают лучистую энергию Солнца в энергию химических связей. Усвоенная консументами энергия расходуется на дыхание, совершение работы и поддержание жизнедеятельности, некоторая часть идет на рост и размножение (согласно 1 закона термодинамики). Поступившая в круговорот энергия может быть использована только один раз (Денисов и др.с.105). 1 закон термодинамики (закон сохранения энергии): энергия может переходить из одной формы в др. Она не исчезает бесследно и не возникает из ничего (Большаков и др., с.68). …Взаимное превращение тепловой и механической энергии происходит в строго эквивалентных количествах (Денисов и др.с.105). Энергия может переходить из одной формы (энергия света) в др. (потенциальная энергия пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно. В силу 2-го закона термодинамики (закон энтропии) процесс передачи энергии неизбежно связан с рассеиванием энергии на каждом трофическом уровне, т.е. с ее потерями и возрастанием энтропии. КПД процессов преобразов энергии всегда 1. Определенная доля энергии теряется при отмирании организмов, а также не усваивается из пищи. Все элементы биоценоза частично диссипируют высокосортную энергию в тепло в процессах дыхания и совершения работы. Однако при всем разнообразии расходов энергии максимальные затраты энергии идут на дыхание, в сумме с неусвоенной пищей составляя до 90% от потребляемой энергии. Тогда результативный поток энергии, переходящей на следующий более высокий трофический уровень, составляет в среднем около 10% энергии, полученной данным уровнем. В результате на верхние трофические уровни (к хищникам) переходит всего тысячная доля % от энергии зеленых растений. Эта закономерность наз. обычно «правилом 10%». Это показывает, насколько низок КПД всех биол. систем и велико значение процессов диссипации энергии в биосфере. В результате, количество энергии, доступное для потребления, падает по мере возрастания трофического уровня организма. Это приводит к коротким пищевым цепям (4-6 звеньев). Хемосинтетики. Имеют иные пути синтеза глюкозы. Могут производить ОВ в присутствии света или без него. Напр., серные бактерии получают необходимые компоненты для синтеза из сероводорода, а не из воды. Энергия получается при окислении сероводорода до серы или сульфата. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, водород без участия энергии Солнца. Ферробактерии окисл. Fe2+ до Fe3+ и энергию используют для окисления СО2. Итак, энергия излучения преобразуется в энергию соединений углерода. ОВ в организмах животных в присутствии О2 сгорает до образования СО2 и воды. Освобождающаяся энергия преобразуется в химическую энергию АТФ, которая используется в процессах синтеза белка, нуклеиновых кислот, транспорта веществ, в работе мышц. Вопросы для самоконтроля. 1. Уровни организации жизни. Уровни организации живой материи. 2. Аксиома Сочавы об иэрархической структуре биосферы. 3. Биогеохимические круговороты веществ. 4. Большой геологический и малый биотический круговороты. 5. Энергетика биосферы. Основа энергетических процессов в биосфере. 6. Поток вещества. Поток энергии. Лекция 9. Тема: Геоэкологические проблемы атмосферы План лекции: Состав и баланс газов в атмосфере, их нарушения. Изменения климата. Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы. Антропогенные изменения атмосферы: ацидификация - кислотные дожди (осадки); парниковый эффект; проблемы озонового экрана; смог. Влияние загрязнений и изменения состава атмосферы на состояние и жизнь живых организмов и человека. Меры по охране атмосферного воздуха: утилизация отходов, очистные сооружения, малоотходные технологии, нормирование уровня загрязнений. Организованный выброс загрязняющих атмосферу веществ. Основные понятия и положения: Атмосфера представляет собой газовую оболочку Земли, формирующейся в результате геологической эволюции и непрерывной деятельности живых организмов. Состав современной атмосферы находится в состоянии динамического равновесия, поддерживаемого действиями авто- и гетеротрофных организмов и различными геохимическими явлениями глобального масштаба. Геоэкологическая роль атмосферы. Будучи частью биосферы, наружной оболочкой Земли, атмосфера предотвращает резкие колебания температуры на поверхности планеты, уменьшает поступление избыточных доз УФ радиации и космического излучения, является носителем газов, обеспечивающих важные жизненные процессы у растений и животных. Атмосфера является средой распространения микроорганизмов, пыльцы, семян, плодов, насекомых, птиц, млекопитающих. Структура и состав атмосферы (Сауков, с.89). Атмосфера - внешняя (наружная) оболочка планеты. Она отлична от др. геосфер как по составу, так и по физическим и химическим свойствам. Атмосфера – это газовая оболочка, не имеющая четко выраженной границы и сущестующая благодаря гравитационному притяжению Земли. Приземная атмосфера в силу своего промежуточного положения между литосферой и космическим пространством и своего газового состава создает условия для жизнедеятельности организмов. Атмосфера выступает центральным компонентом климатической системы. Компоненты и параметры атмосферы характеризуют погоду, т. е. постоянно меняющееся состояние атмосферы. Одновременно эти же компоненты характеризуют и климат, т. е. усредненный многолетний режим погоды. Характерно газообразное состояние подавляющей массы ее атомов и свободное состояние основных ее элементов - азота и кислорода. Благодаря этому они свободно распространяются в гидро- и литосфере и обеспечивают протекание важных геохимических процессов. Состав надземной атмосферы - тропосферы (от 16-18 км на экваторе до 7-8 км над полярными областями). Содержит водяной пар и облака. Выше тропосферы не поднимается земная пыль и микроорганизмы. Состав тропосферы (вес.%): N - 75.51, O - 23.01, Ar - 1.28, CO2 - 0.04, меньше Ne, Kr, He,Xe (за вычетом водяных паров). Роль СО2, парниковый эффект. Присутствует аммиак и окислы азота. Присутствуют газы радиоактивного происхождения гелий, радий, торон. Выше тропосферы существует стратосфера (до 70 км). В ней присутствует защитный для организмов “озоновый экран”, в котором молекулы О2 под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца преобразуются в молекулы озона - О3. Озон - хороший окислитель. Источники и состав загрязнения атмосферного воздуха Атмосфера Земли состоит из механической смеси газов. Атмосферный воздух (без пыли и влаги) состоит из N – 78.09%, O2 - 20.95%, аргона – 0.93% и СО2 – 0.03%. Кроме основного газового состава воздушная оболочка Земли содержит некоторое количество различных нежелательных примесей – загрязнений. Под загрязнением природной среды понимают поступление в природные системы любых твердых или газообразных веществ или видов энергии (тепловой, элекромагнитной, ядерной и др.), превышающее допустимые уровни, которые не одинаковы для человека, животных и растений, т. к. они обладают различной устойчивостью к загрязнениям. По происхождению их разделяют на искусственные и естественные. Основные вещества делят на 2 группы – газы (90%) и твердые частицы (10%). К природным источникам загрязнения относят – пыльные (или черные) бури, вулканические извержения, космическую пыль. Они на ¾ состоят из неорганических веществ. Обычно они не ядовиты. Прижизненные выделения микроорганизмов и растений, фитонциды. Эруптивные газы (при извержении вулканов) – углекислый газ, сероводород, серный газ, соединения хлора и фтора. В спокойном состоянии вулканы выбрасывают фумарольные газы – сернистый, сероводород, углекислый газ, метан. Газ гейзеров и геотермальных источников. Искусствен загрязн атмосферы (производ-бытовое загрязн). От промышл. предприятий, электростанции, Первичные и вторичные, пирогенные загрязнители, соединения серы, фтора, хлора, транспорт. Аэрозольные загрязнения – аллергические реакции. Критерии загрязнения: ПДК, разработанные для тех или иных веществ. Различают максимальные разовые (за 20-минутный временной интервал) и среднесуточные (ПДК). Наиболее чувствительны к загрязнению сернистым газом. Состав загрязнителей атмосферы. Аэрозоли – пыль, сажа, зола. Это твердые или жидкие частицы в атмосфере, обладающие малыми скоростями осаждения. Естественная эмиссия твердых частиц превышает антропогенную (вулканы, лесные пожары, эоловый перенос с пустынь и п/пустынь, эрозия солончаковая и почвенная) и носит глобальный характер. Антропогенная эмиссия носит локальный характер. В человеке происходит нарушение функции органов дыхания и кровообращения (астма, аллергические болезни). Газы. Важнейшие из них диоксид серы и оксиды азота. Кислотные дожди влияют на здоровье человека, на растения, почвы и водныые объекты. (Вулканы, сжигание топлива, “Печенганикель” и др.). Удобрения. Трансгрессивный перенос загрязнений воздухом и водой. Реки для орошения, Гольфстрим, стоки из удобряемых полей, бытовые и промышленные стоки. Твердые и радиоактивныые отходы. При переработке полезных ископаемых, карьеры, бытовые отходы. Опасные отходы (химические вещества, удобрения, токсиканты, канцерогены). Захоронение отходов. Антропогенные изменения атмосферы Кислотные осадки. К кислотныым осадкам относят дожди, туманы, снег, которые имеют рН 7 из-за содержащихся в них соединений, образующих серную и азотную кислоту, что связано с выбросами в атмосферу диоксида серы и оксидов азота. Основными источниками таких выбросов являются продукты сгорания топлива (уголь, мазут, бензин) в энергетических установках предприятий, наземного и воздушного транспорта, выбросы химических и металлургических предприятий. SO2 в атмосфере пребывает около 15 дней. Из химических превращений главным является - окисление и образование серной кислоты. Окисление происходит различными путями. Напр., действие УФ-излучения Солнца может привести молекулу SO2 в возбужденное состояние. Во влажной атмосфере облаков, насыщенными парами воды, SO2 сначала образует сернистую кислоту, которая с озоном и пероксидом водорода дает серную кислоту. Оксиды азота поступают в атмосферу в количестве более 900 млн. т/г, 6.3% составляют выбросы от сжигания топлива транспорта, промышленные NO и NO2 служат источниками образования атмосферной азотной кислоты. Она плохо конденсируется, поэтому может долго держаться в атмосфере в газообразном состоянии. Поглощается капельками влаги и аэрозолями. Значение рН окружающей среды сильно изменилось за последние 150 тыс.лет. Причем изменений со стороны природы не происходило. Самоочищение атмосферы происходит за счет выпадения кислотных дождей и снега, наносящих серьезный ущерб флоре, фауне (химические ожоги), вызывающих коррозию и разрушение элементов зданий и сооружений. Самоочищение происходит и при “сухом” осаждении кислых осадков, т.е. в виде самого газа SO2 или газа, адсорбированного на пылеватых частицах. Часто оксиды азота и серы растворяются в мельчайших каплях тумана, в котором медленно образуется аэрозоль серной кислоты, что типично для атмосферы с высоким содержанием диспергированной влаги, мелкодисперсной пыли и мощных выбросов SO2 . Такое явление впервые обнаружено в ХХ в. в Лондоне и получило название смога (дым +туман). В настоящее время это бич в зонах концентрации предприятий и автотранспорта. Смог (фотохимический туман) может возникать в результате фотохимических реакций при наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, серы, углеводородов и др. загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое и в течении не менее суток повышенной инверсии – расположения слоя более холодного воздуха над теплым, что препятствует перемешиванию воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. Смоги нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и др. городами Америки и Европы. Они крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной смерти жителей с ослабленным здоровьем. Значение рН с экологической т.зр. Процессы в живых организмах, связаны с действием ферментов, гормонов, регулирующих обмен веществ, рост и развитие. Особенно это сказывается на обитателях водоемов и рек, где организмы адаптированы к среде с рН 6-7. В подкисленной среде яйцеклетки, сперма и молодь водных обитателей гибнут. Эти изменения затрагивают и пищевые цепи. Сокращается сначала популяция птиц и животных, питающихся обитателями вод, а затем и хищников. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов, особенно хвойных. Кислоты разрушают восковой покров листьев, что делает их более уязвимыми для патогенных организмов, снижает их сопротивляемость болезням, способствует большему испарению влаги. В почве усиливается выщелачивание биогенов. Резко снижается активность редуцентов и азотфиксаторов, обстряется дефицит питатательных веществ: почвы теряют плодородие. При фильтрации в почве выщелачиваются алюминий и тяжелые металлы, находящиеся ранее в нерастворенном состоянии. Среда при выносе в реки становится ядовитой (токсичной) для рыб. Алюминий связывается с фосфатами, снижая их запасы. Под действием кислотных осадков ускоряется коррозия металлов, нарушается целостность лакокрасочных покрытий, стекол, разрушаются здания и памятники архитектуры. Серная кислота + мрамор - “шелушение” изделий из мрамора. Выщелачиваются карбонаты и силикаты. При рН менее 3 ионы алюминия вымываются из кристаллической решетки. Парниковый эффект. Парниковый эффект атмосферы (оранжерейный эффект) – это свойство атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию (УФ-излуч.), которая почти полностью поглощается земной поверхностью, т.к. альбедо (отражательная способность) Земли поверхности в общем мало. Нагреваясь за счет Солнечного тепла, Земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового (ИК) излучения, которое почти полностью поглощается в атмосфере. Для него прозрачная атмосфера мала. Благодаря чему при ясном небе только 10-20% земного излучения уходит в космос. Это специфическое явление. Солнечная радиация, падающая на Землю, частично поглощается поверхностью суши и океана, а 30% ее отражается в космическое пространство. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается в космос в диапазоне длин волн инфракрасного излучения. Чистая атмосфера прозрачна для ИК-излучения, а атмосфера, содержащая пары трехатомных (парниковых) газов (воды, углекисл. газа, оксидов серы), поглощает ИК лучи, благодаря чему происходит разогрев воздуха. Поэтому парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия в обычных садовых парниках. Основным парниковым газом являются водяные пары. За ними следует СО2, дающий сегодня по сравнению с началом ХХ в. прирост парникового эффекта на 49%, метан (18%), фреоны (14%), закись азота - N2O (6%). На остальные газы приходится около 13% прироста. Естественный парниковый эффект создает прирост средней температуры на поверхности Земли на 30ºС. При его отсутствии средняя температура поверхности Земли, составляющая в настоящее время 15º, понизилась бы до -15ºс, т.е. началось глобальное оледенение. Прирост температуры на 0.1º считается значительным, а на 3.5ºС - критическим. Нарушится атмосферная циркуляция, ухудшится перенос тепла и влаги, т.е. произойдет глобальное изменение климата: в умеренном поясе станет значительно суше, в жарком климате увеличится количество осадков. Таяние льдов приведет к повышению уровня Мирового океана. Природное равновесие содержания в атмосфере парниковых газов претерпевает серьезные нарушения. За 250 лет содержание метана увеличилось в 3 раза вследствие антропогенного влияния (добыча ископаемых видов топлива, рисовые поля, биохимические процессы разложения бытовых отходов). Рост концентрации СО2 происходит из-за массовой вырубки лесов, не используется углекислый газ для синтеза биомассы растений. Выбросы с продуктами сгорания ископаемого топлива, технологических и попутных газов. Предприятия энергетики и металлургии. Биологический вклад - аэробное дыхание, разложение органических остатков, рост населения. Постоянно увеличивается применение на 3.4% в год. Возрастает дополнительный вклад в парниковый эффект таких газов как N2O, SO2, NH3, CH4, фреонов и др. органических веществ. За последние 90 лет (более 20%) производство и применение удобрений дает прирост NO2 . Состояние озонового щита в России (Ясаманов, 2003. с.336). Озон (от греч. OZO- пахну). О3 – трехатомная молекула. Впервые обнаружил в 1785г. гол. физик М. ван Марум по характерному запаху (свежести). Озон неустойчив, превращается в О2 с выделением тепла. При большой концентрации разлагается со взрывом. Один из наиболее сильных окислителей. Окисляет все металлы за исключением золота и платиноидов. Качественная реакция: вступает в реакцию с калий йодом, с кислородом не вступает. Озонирование – убивает микроорганизмы. Чрезвычайно ядовит (озонирование), более чем угарный газ СО. ПДК в воздухе 10-5%. Сильно поглощает радиацию в различных участках спектра, в результате чего сильно повышается температура. Озон, находящийся в тропосфере, является не только парниковым газом. Главная его особенность заключается в том, что на границе стратосферы и тропосферы он создает озоновый щит, защищающий Землю от губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения Солнца. Установлено, что скорость уменьшения содержания озона в средних широтах обоих полушарий, начиная с 1984г, составляет 4-5% за 10 лет. Рекордно низкие значения были отмечены в 1992-94г. В северном полушарии над густонаселенными районами содержание озона оказалось в 4 раза ниже нормы. Состояние озонового слоя над территорией России характериуется определенным своеобразием. Пониженное содержание отмечается над Кольским п-ом и северо-западом России - на 20-25% ниже по сравнению с Северо-Восточной Сибирью и Камчаткой. В январе 1995г снижение уровня озона на 15-20% было отмечено над Западной и Средней Сибирью. В то же время на Северо-Западе России оно было ниже на 20%. Начиная с конца марта до середины мая 1997г, аномально низкое содержание озона, на 30% ниже обычной нормы, наблюдалось над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири. Размеры этой озоновой дыры достигли 3000 км в диаметре. Большаков, с.161. В настоящее время над Антарктидой зафиксирована озоновая дыра в весенние месяцы года. Она имеет обширные области с практически нулевой концентрацией озона. По оценкам специалистов, вклад каталитических процессов в разложении О 3 пока невелик. Феномен озоновой дыры пока непонятен по источникам его образования (естественные или антропогенные), но натурными измерениями установлено почти двухкратное превышение хлорсодержащих частиц в зоне антарктической дыры по сравнению со средним значением. Если в 70-80-х г снижение уровня озона происходило эпизодически, то в 90-х г. озоновые дыры стали фиксироваться достаточно регулярно. Некоторые исследователи связывают возникновение озоновых дыр над Арктикой и высокими широтами с вторжением холодных стратосферных фронтов. В 90г в России производилось почти 200 тыс. т (1/3 мирового проиводства) озоноразрушающих веществ (фреонов), из которых 41% шел на экспорт. Затем снизилось почти в 2 раза. В 2000г должны были прекратить производство озоноразрушающих веществ для промышленных целей. Мировым сообществом рекомендовано России производить 226 т в год хлорфтороуглеводородов для медицинских целей. Нарушение озонового экрана. Естественные процессы круговорота озона в стратосфере нарушаются из-за его разрушения катализаторами, значительная доля которых техногенного происхождения. Наиболее важными являются оксиды азота, а также атомы хлора. Источниками NO являются двигатели внутреннего сгорания, высокотемпературные энергетические установки, в которых сжигается топливо, ракеты и сверхзвуковые самолеты. Атомарный хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (фторхлорметанов): CF2Cl2 и CFCl3. Эти вещества чисто антропогенного происхождения, летучи, устойчивы в тропосфере. Их источниками являются холодильные установки и аэрозольные баллоны. С момента промышленного применения в 50-е годы ХХ в. содержание фреонов в атмосфере увеличилось на 5-10% в год. Большаков, с.162.Уменьшение озонового слоя, средняя толщина которого составляет 2.5-3.5 мм, может привести к изменению облачного покрова Земли, нарушению теплового баланса атмосферы. Рост мощности ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли может оказать существенное влияние на биологические и геохимические процессы. При существующем в настоящее время уровне загрязнения атмосферы фторхлоруглеводородами и оксидами азота концентрация озона за 10-20 лет уменьшится примерно на 17%. При этом климатические условия у поверхности Земли почти не изменятся, но уровень ультрафиолетового излучения возрастет на 30%. Действие этого излучения вызывает у организмов поверхностные ожоги, разрушает иммунную и генную системы, вызывает онкологические заболевания (рост дозы УФ-излучения на 1% ведет к увеличению раковых заболеваний на 2%). Бахтеев,2001. с.97. Циклы химических преобразований озона, что приводит к разрушению озонового слоя: Кислородный цикл (анг. физик Сидни Чепмен, 1929). За счет кислородного цикла на высоте 20-40 км теряется до 20% атмосферного озона. Озон распадается на атомарный кислород и молекулярный. Водородный цикл (озон взаимодействует с радикалом ОН- , который образуется при взаимодействии Н, СН4, воды с атомарным кислородом). Азотный цикл (оксиды азота) (1970, голландский геохимик Пауль Крутцен). При низких температурах озон взаимодействует даже с относительно инертным азотом (полярные области). Хлорный (галоидный) цикл. 1974. Молина и Роуленд, в условиях низких температур. В 1995г Шервуд Роуланд, Марио Молини и Пауль Крутцен за исследования озонового слоя удостоены Нобелевской премии. Егоренков, Кочуров,2005. с.96. В 1985г была принята Венская конвенция по защите озонового слоя Земли, а в 1987г Монреальский протокол, дополнение к нему материалы Лондонской (1990г) и Копенгагенской (1992г) конференций. В 1995г испольование агрессивных по отношению к озону фреонов в странах Европейского содружества было запрещено. Мировое сообщество рекомендовало: в 2000г Россия должна прекратить производство озоноразрушающих веществ для промышленных целей. Охрана воздуха от загрязнения и нормирование загрязнителей. Мероприятия по санитарной охране атмосферного воздуха разделяются на: планировочные, эффективные, санитарно-законодательные. Для снижения загрязненности воздуха применяют физические и химические методы улавливания с перспективой изменения существующей технологии и перехода на замкнутые технологические циклы. Химическая очистка: абсорбция - основанная на растворимости газов и химических реакциях, адсорбция улавливание из газовой фазы вредных компонентов, каталитические методы очистки. Физическая очистка: осаждение твердых частиц и жидких примесей по принципу сепарации, пылеулавливание. Усовершенствование двигателей внутреннего сгорания. Вопросы для самоконтроля. 1. Геоэкологическая роль атмосферы. 2. Структура и состав атмосферы. 3. Источники и состав загрязнителей атмосферы. 4. Кислотные осадки. Экологическая роль рН. 5. Смог. 6. Парниковый эффект. 7. Состояние озонового слоя. 8. Причины нарушения озонового слоя. Циклы химических преобразований озона. 9. Конференции по защите озонового слоя. Лекция 10. Тема: Актуальные проблемы гидросферы План лекции: Актуальные проблемы гидросферы. Водные ресурсы. Особенности территориального распределения водных ресурсов. Единый государственный водный фонд и схемы комплексного использования и охраны вод. Система органов управления водопользованием. Основные факторы антропогенного воздействия на водную среду. Типы загрязняющих веществ: физической, химической и биологической природы. Эвтрофикация. Трансгрессивные загрязнения водной среды и международное сотрудничество в области рационального водопользования и охраны вод. Классификация водопользователей по целям, по техническим условиям. Создание искусственных водоемов (водохранилищ) и водотоков (каналов) и их воздействие на естественные водоемы и водотоки, а также окружающую среду и климат. Экологические проблемы развития систем орошения и осушенных земель. Мониторинг состояния водной среды, виды мониторинга. Общегосударственная система наблюдений и контроля за природной средой. Моря и океаны. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря, океана. Пути попадания основных загрязнителей: с судов, вынос со стоком рек, выпадения с атмосферными осадками, при добыче нефти и газа. Основные понятия и положения: Вода – наиболее распространенный природный ресурс, составляющий гидросферу планеты Земля. Вода играет особую роль в истории планеты, так как она является таким природным телом (по выражению В.И.Вернадского), которое влияет на ход основных самых грандиозных геологических процессов в биосфере. Она является важнейшим фактором в глобальных биогеохимических циклах круговорота С, N, S, Р и др компонентов большого геологического цикла. Вода играет важную роль в глобальном цикле круговорота вещества, осуществляя эрозию и денудацию горных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения. Вода является незаменимым компонентом эколого-географической среды, в отличие от других взаимозаменяемых видов сырьевых ресурсов. Без гидросферы не было бы жизни на Земле. Особенно велика роль пресной воды, которая используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и с рыбохозяйственной целью. Многие острые геоэкологические проблемы связаны с водными проблемамы, так как антропогенная нагрузка ведет к изменению водного режима и состояния качества воды. К водным ресурсам относятся такие водные объекты планеты как реки, озера, подземные воды, воды ледников и др. Водообеспеченность определяет развитие всей экономики региона. Вода является необходимым условием жизни, ресурсом для промышленности и сельского хозяйства. Сохранение высокого качества и достаточность водных ресурсов является первоочередным условием устойчивого развития России и сохранения нации. На Кольском п-ове водообеспеченность достаточно высокая и устойчивая. Вместе с тем, загрязнение природной среды и развитие горной и металлургической индустрии в регионе приводит к качественному истощению водных ресурсов. Экологическое значение воды (Денисов и др.,2002. с.45). Особым местом обитания является водная среда, которая характеризуется очень многими важными для жизнедеятельности показателями. Вода – самое распространенное вещество в биосфере. Протекание всех биохимических процессов в клетках и нормальное функционирование организмов в целом возможны только при достаточном обеспечении их водой. Она является одновременно и климатическим и эдафическим (средообразующим) фактором, поскольку многим организмам, особенно растениям, вода требуется в определенном состоянии и в атмосфере, и в почве. В растениях вода присутствует в двух формах: свободной и связанной (в последнем случае ее водород химически связан в тканях растений). Об исключит важном биологическом значении воды свидетельствует тот факт, что тела жив организмов в основном состоят из воды. В растениях ее от 40 до 90%. В стволах деревьев содержится 50-55%, их листьях – 79-82%, листьях трав – 83-86%, плодах томатов и огурцов 94-95%, в водорослях - 96-98%. Растения погибают при потере около 50% воды. Организм новорожденного состоит из воды приблизительно на 75%. В теле взрослого человека содержание воды достигает 63%. При этом стекловидное тело глаза содержит 99% воды, кровь – 92%, жировая ткань – 29, кости скелета – 22, зубная эмаль – 0.2% воды. Зависимость человека от воды сказывается, прежде всего, в необходимости постоянно поддерживать и обновлять ее запасы в своем организме, потребляя в сутки не менее 2 – 3 л воды. Обезвоживание организма на 10% уже опасно, а на 25 % уже смертельно для человека. Т. о., удовлетворение потребности в воде и борьба против ее возможности потерь составляет для сухопутных обитателей важнейшие экологические задачи. Вся эволюция наземных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Вода для живого организма служит и «универсальным растворителем»: именно в растворенном виде транспортируются питательные вещества, гормоны, выводятся вредные продукты обмена. Два абиотических фактора – температура и количество осадков (дождя и снега) – определяют размещение по земной поверхности основных наземных биомов – очень крупных экосистем (степь, тайга, тундра, пустыня). Режим температуры и осадков на некоторой территории в течение достаточно долгого периода времени и есть то, что называют климатом. Локальные условия наз. микроклиматом. Физические свойства воды – плотность, удельная теплоемкость, растворенные в ней соли и газы, водородный показатель рН, а также ее движение является для обитателей водной среды экологическими факторами их приспособления и выживания. Природные ресурсы гидросферы (Сытник и др.,1987). Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, озера, водохранилища, реки, подземные воды, почвенную влагу. Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод, которое проявляется в процессе круговорота воды в природе. Под водными ресурсами подразумевают пригодные для использования воды Земли: речные, озерные, морские, подземные, почвенные, воды искусственных водоемов, лед горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы, исключая связанную воду, входящую в состав минералов и живого вещества. Водный кадастр – свод сведений о водах региона или бассейна, содержащий данные о реках, озерах, прудах, болотах, морях, ледниках, включающий также сведения о режиме, качестве и использовании вод и водопользователях. Состоит из 3 разделов: 1 – поверхностные воды; 2 – подземные воды; 3 – использование вод. Общее количество воды в гидросфере огромно - 1.7 млрд. км куб. 96% этого количества сосредоточено в Мировом океане, остальное составляют воды суши. Из всего количества пресной воды лишь 0.6-1.0% находится в жидком состоянии. 70% пресной воды сосредоточено в ледниках, полярных снегах и айсбергах. Самые большие запасы воды сосредоточены в недрах Земли, однако много ее связано в минералах. Воды на планете подраздел на 2 принципиально разные части: единовременные стационарные и возобновимые. Иначе вода могла бы очень быстро истратиться. Природные воды содержат растворимые соли, газы и органические вещества. Воды имеют различную минерализацию, в зависимости от происхождения и окружающих условий. По концентрации солей различают: - пресные воды – с концентрацией солей до 1 г/кг (атмосферные осадки); - солоноватые - до 25 г/кг (реки, озера); - соленые - более 25 г/кг (моря, океаны). Средняя океаническая соленость = 35‰. В зависимости от величины речного стока и испарения колеблется в широких пределах. Часто подземные воды более минерализованные. Ионный состав вод. Пресные воды содержат HCO3, Ca2+, Mg2+. C ростом минерализации увеличивается содержание SO4, Na, K (моря, океаны). Др. ионы содержатся в малых количествах. Водные ресурсы суши это пригодные для употребления пресные воды (с минерализацией менее 1г/л), заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Более 75% воды сконцентрировано в ледниках Антарктиды и Гренландии. Они рассматриваются как потенциальные водные ресурсы суши. Устойчивые ресурсы пресных вод увеличиваются за счет зарегулированного стока (искусственные водохранилища). Это позволяет регулировать паводковые воды и уменьшать вызываемый ими ущерб. Бывший СССР занимал 2-е место в мире после Бразилии по объему речного стока. Много водохранилищ. Крупных озер - 16 тыс. Жители нашей страны обеспечены водой лучше, чем во многих др. странах. Но 87 % всех запасов пресной воды приходится на малообжитые р-ны Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера, где проживает около 14-15% населения страны, и только 13% приходится на центральные и южные районы, где сосредоточено 85% населения. Хозяйственное водопользование. За последние 50 лет мировое водопотребление увеличилось в четыре раза. В зависимости от экономических условий очередность в водопользовании устанавливается по следующей схеме: 1- питьевое водоснабжение; 2 - пищевая промышленность; 3 - хозяйственно-бытовое водоснабжение; 4 - отдых, туризм и спорт; 5 - нужды животноводства; 6 - разведение рыбы; 7 - неорошаемое и орошаемое земледелие; 8 - промышленное и теплоэнергетическое водоснабжение; 9 - гидроэнергетика; 10 - судоходство. Водопользование осуществляется без изъятия воды (судоходство, гидроэнергетика, рыбное хозяйство) и с изъятием воды из источника (водоснабжение и орошение). Требования к качеству воды соответствующие. Горнорудная и химическая промышленность характеризуется высокой водоемкостью. Рекомендуется замкнутое или оборотное водоснабжение. Бытовое водопользование. Высокое качество воды для приготовления пищи. Очистка вод при подаче в систему, нормирование на человека. Очистка бытовых стоков. Промышленное водопотребление. Рекомендуется оборотное водоснабжение, эффективное при замкнутом цикле, полностью исключающем сброс сточных вод. Электростанции, производство ткани, выплавка чугуна. Нефтеперерабатывающие заводы. Сельскохозяйственное водопользование (орошение). Эффективность орошаемых земель в 5-6 раз выше, чем неорошаемых. Для орошения используется количество воды, составляющее более 6% суммарного годового стока рек земного шара и почти 18% устойчивого речного стока. По объему воды занимает первое место среди др. водопотребителей. Прогноз мирового водного баланса и водных ресурсов суши. В целом безвозвратное потребление воды в мире составляет в общем небольшую долю ресурсов пресных вод. Самым неблагоприятным для современного круговорота вод суши является загрязнение значительной части речного стока - качественное истощение водных ресурсов. Наиболее емким потребителем водных ресурсов является орошаемое земледелие. Человечеству не угрожает водный кризис. Однако не следует относиться беспечно в таком жизненно важном деле, каким является проблема воды. Истощение и восполнение подземных вод. Сокращение ресурсов подземных вод ведет к снижению их уровня и постепенному осушению водоносного горизонта. 1 - невосполнимые потери подземных вод при откачке их из шахт. 2 - неправильная эксплуатация ресурсов подземных вод при орошении ведет к истощению водоносных горизонтов. 3 - сбросовые “изливающиеся” скважины пресных и минеральных вод. Снижение уровня подземных вод приводит к уплотнению рыхлых пород, провалам и опусканию территории. Деформируются сооружения. Эксплуатационные запасы подземных вод можно восполнять искусственно магазинированием паводковых, ливневых, сточных, речных. Особенно важно искусственное восполнение в областях развития многолетнемерзлых пород, где зимой промерзают реки. Создаются временные подземные водохранилища, особенно в предрусловых таликах (летом), а зимой - эксплуатация. Водные ресурсы Мирового океан (Сытник, с. 227). Термин Мировой океан введен в конце 18в фр исследователем-гидрографом Кларэ де Флорие, подразумевающим совокупность океанов. Океаны и моря покрывают почти 71% поверхности Земли. Мировой океан - непреходящая ценность как источник и творец цепи биологических событий. Океан способствовал созданию живой материи на планете. Он обеспечивает ее дальнейшую жизнь благодаря своей роли регулятора температуры и производителя значительного количества кислорода. Он же - важнейшее звено геохимических циклов и круговоротов химических элементов. Мировой океан это не только вода, но и водные животные и растения, и его дно и берега. В Мировом океане сосредоточены огромные биологические и сырьевые ресурсы, освоение и рациональное использование которых только начинается. Продовольственные ресурсы. В его водах обитает около 180 тыс. видов животных. Из них 16 тыс. видов рыб, 7.5 тыс. десятиногих раков, 49 тыс. видов моллюсков. Почти 10 тыс. видов растений. Рыбный промысел. Нерыбная продукция - моллюски, ракообразные, водоросли. Использование биологических ресурсов посредством изъятия. Марикультура, аквакультура. Белки, витамины, микроэлементы. Сырьевые ресурсы. В воде Мирового океана сосредоточены все элементы таблицы Менделеева. Эффективность добычи некоторых низкая. Нефть, газ, каменный уголь, руды медноникелевые, железные, железо-марганцевые конкреции, золото, алмазы - полезные ископаемые. с.410. Загрязнение гидросферы. Охрана водных ресурсов. Основным фактором антропогенного воздействия на гидросферу является загрязнение. Наиболее интенсивному загрязнению подвергаются внутренние поверхностные воды суши, хотя доля их в общей массе гидросферы невелика. Мировой океан является замыкающим звеном круговорота воды в природе. Большую часть испаряющейся влаги он отдает в атмосферу. Он выполняет роль коллектора всех загрязняющих веществ. Всякий водоем связан с окружающей средой, оказывает. различное воздействие на него, в т.ч. привнесением загрязняющих веществ. Загрязняющие вещества классифицируются в зависимости от подходов, критериев и задач. Обычно выделяют физическое, химическое и биологическое загрязнение. Физическое - связано с изменением физических параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими, радиоактивными примесями. Химическое - изменение химических свойств воды за счет увеличения содержания вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть, органические остатки, ПАВ, пестициды). Химическое загрязнение: 1). Неорганическое. Тяжелые металлы, неорганические кислоты и основания (измение рН). Пестициды. Минеральные удобрения. Биогенные элементы. Ртуть техногенная - болезнь минамата (особенно в крабах и рыбе). Загрязнители - воды рек. Эвтрофирование – повышение биологической продуктивности водных объектов при обогащении их питательными веществами под действием естественных или антропогенных факторов. Создается анаэробная обстановка, сопровождаемая недостатком кислорода – замор. Химическое загрязнение: 2).Органическое загрязнение. Вынос органического вещества - заиливание, суспензии (затрудненное проникновение света), сероводород в результате гниения, СПАВ или детергенты - жиры, масла, смазочные материалы способствуют снижению содержания кислорода (на газообмен влияет пленка). Детергенты неионные и анионные (менее токсичны). Пестициды хлор- и фосфорорганические. Долго сохраняются без изменений, накапливаются в животных и растениях в специальных органах и тканях. Фенолы. Источниками являются сточные воды, животноводческие комплексы, речные и морские суда. Патогенная микрофлора. Нефть и нефтепродукты - загрязнение прибрежной воды, птицы и млекопитающие, донные отложения. Нефтеокисляющие микроорганизмы. Биологическое загрязнение - изменение свойства водной среды за счет несвойственных ей микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, простейшие, черви), привнесенные извне. Водохранилища – водные ресурсы зарегулированного стока. Назначение водохранилищ – для орошения и обводнения земель, лесосплава, в интересах гидроэнергетики и судоходства строятся плотины, для борьбы с наводнением, для организации отдыха населения. Различают водохранилища суточного, недельного, сезонного и многолетнего регулирования. Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин. Уменьшается половодье – ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Происходит выпадение в осадок наносов и заиление. Изменяется температура и ледовый режим, меняется флора и фауна. Образуются торфяные острова. Водохранилища делятся на два типа: речные и озерные. Водохранилища вносят изменения в природу и хозяйство территории: затопляются и подтопляются прибрежные земли, угодья, населенные пункты, пути сообщения, ухудшаются условия рыбного промысла. Наблюдается заболачивание и засоление земель. Переселение жителей, снос сооружений, памятников. Санитарно-гигиенические мероприятия подготовки ложа водохранилища: вывозят отбросы и отходы или их дезинфицируют, проводят лесоочистку, переносят места захоронений людей и животных. Оборудуют регулируемые спуски. Проводят профилактику малярии и др. заболеваний. Охранные меры на водохранилищах. Инженерная защита территории – обвалование, дренаж, берегоукрепительные работы. Для содержания водохранилищ в проточном режиме сооружают биофильтры, песчаные дамбы в русле канала. Образование биоплато – водоохранное сооружение, в котором сообщества высших водных растений (водно-воздушные растения – участвуют все части растения – корень, стебель и т.д.: рогоз, камыш, тростник) используются для очистки природных сточных вод. Электростанции + водохранилища Предполагалось Вышло Дешевая электорэнергия Загрязнение среды (внесение минеральных Изобилие рыбы удобрений) Потери с-х продукции (снижение урожая) Упадок рыбного хозяйства Природоохранные меры Восстановительные (экологически) технологии: очистное оборудование, рекультивационная техника Защита водной среды от загрязнения. Основными мероприятиями защиты являются контроль за уровнем содержания, очистка сточных вод от нежелательных компонентов, сокращение до минимума сброса в водную среду путем перехода на безотходное производство. Существует законодательство, определяющее порядок использования вод на нужды населения и народного хозяйства, их охрану от загрязнения, а также обязанность организаций использования водных объектов. ПДК загрязняющих веществ. ПДК является стандартом качества природных вод, призванным обеспечивать здоровье человека и нормальное функционирование водных биоценозов. Наиболее высокие требования к качеству воды предъявляют два потребителя: санитарно-бытовое и рыбохозяйственное водопользование. Существуют специальные ГОСТы качества вод. ПДК устанавливаются с учетом признаков вредности, сопряженными с минимальной концентрацией загрязняющего вещества. Установлены ПДК для более чем 500 вредных веществ в водоемах. Показателями вредности для неорганических и органических веществ отдельно в водоемах санитарно-бытового водопользования являются санитарно-токсикологическое (видовая чувствительность живых организмов к различным концентрациям загрязняющих веществ), общесанитарное (интенсивность биохимического окисления ОВ), органолептическое (концентрация дурнопахнущих веществ) ПДС (предельно допустимое содержание). Рыбохозяйственный признак оценивается потерей качества рыбной продукции из-за накопления недопустимых токсикантов. Очистка сточных вод. Это разрушение или удаление определенных загрязняющих веществ. Обеззараживание и очистка наз. канализованием. Уменьшение токсичности стоков достигается путем разбавления, огневой метод, биологический метод разложения. Методы очистки: механическая - выделяется твердая и жидкая фаза - отстойники и обеззараживание; химическая - остальная часть ЗВ, сорбция, нейтрализация, экстракция, отгонка с водяным паром, биологическая - обеззараживание за счет микроорганизмов, поля орошения, биолог. пруды, из которых удаляют избыток развивающихся организмов путем осаждения, фильтрации или сепарирования. Аэротенк. Активный ил. Безотходные технологии. Коагуляция, отстойники, иониты, опреснение воды. Мониторинг окружающей природной среды. Мониторинг окружающей природной среды - долгосрочное наблюдение за состоянием окружающей природной среды, ее загрязнением и происходящими в ней природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния природной среды и ее загрязнения. Виды мониторинга. По территориальному признаку: локальный, региональный и глобальный (биосферный). По используемым методам: наземный, авиационный и космический. По методам исследования: химический, биологический, физический и др. Мониторинг фонового загрязнения окружающей среды или фоновый мониторинг (станции комплексного фонового мониторинга расположены в заповедниках). Государственный мониторинг водных объектов предусматривает: 1). Постоянные наблюдения за их состоянием, качественными и количественными показателями как поверхностных, так и подземных вод; 2). Сбор, хранение и обработку данных наблюдений; 3). Создание и ведение банков данных; 4). Оценку, составление прогнозов изменения состояния водных объектов и передачу соответствующей информации правительственным органам Федерации и ее субъектов. Министерство природных ресурсов РФ отвечает прежде всего за развитие сети станций и постов наблюдений на водных объектах, разработку автоматизированных информационных систем по ведению государственного мониторинга водных объектов, создание наблюдательных постов на водохозяйственных системах и сооружениях. Вопросы для самоконтроля. 1. Природные ресурсы гидросферы. 2. Экологическая роль воды. 3. Водный кадастр. 4. Классификация вод по минерализации. 5. Ионный состав воды. 6. Водные ресурсы суши. 7. Хозяйственное водопользование. 8. Истощение и восполнение подземных вод. 9. Водные ресурсы Мирового океана. 10. Охрана водных ресурсов от загрязнения. 11. Геоэкология водохранилищ. 12. Очистка сточных вод. Лекция 11. Тема: Геоэкологические аспекты литосферы. Недропользование План лекции: Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. Масштабы технических изменений геологической среды и их экологические последствия. Геоэкологические аспекты, тенденции и проблемы урбанизации: техногенные, биогеохимические аномалии, качество воздуха, водоснабжение и канализация, удаление и переработка отходов, использование и рекультивация земель. Недропользование Геоэкологические аспекты полезных ископаемых и их промышленного использования. Нарушение среды обитания в результате технической деятельности (горнопромышленная деятельность, урбанизация, энергетические объекты, транспортные системы). Рекультивация земель, нарушенных в результате антропогенной деятельности. Основные понятия и положения: ЛИТОСФЕРА (Братков, Овдиенко, 2001). Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли (т.н. субстрат), постепенно переходящая с глубиной в сферы с большей плотностью вещества. 1.1. Природные процессы в Л. 1 - Осадконакопление (седиментация) - процесс образования всех видов отложений в природных условиях при переходе осаждаемого вещества из подвижного, взвешенного и растворенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное – осадок. Протекает процесс на дне водоемов и на поверхности суши. В результате возникают осадочные горные породы, покрывающие 75% поверхности суши. 2 - Эндогенные процессы – протекают в земной коре за счет внутренней энергии Земли. Проявляются в виде различных тектонических движений, процессов вулканизма, землетрясений, метаморфизма горных пород и др. Подразделяются на : Эпейрогенические (колебательные) движения Земной коры – медленные, очень продолжительные как восходящие, так и нисходящие. Протекают на протяжении всей истории Земли. Определяют размещение очертаний суши и моря. Опускания или поднятия Земной коры – трансгрессии и регрессии. Приурочены к платформенным структурам. Орогенические – горообразовательные движения – относительно быстро протекающие тектонические движения, выражающиеся в складкообразовании и разрывных нарушениях. Приурочены к молодым остаточным геосинклинальным областям. 3 - Экзогенные процессы – протекающие на поверхности Земли или на небольшой глубине. Обусловлены внешними силами: энергией Солнечного излучения, силами гравитации, движущейся воды и льда, жизнедеятельности организмов. Важнейшие из них: Выветривание: физическо, химическое, биологическое. Денудация – совокупность процессов сноса и переноса продуктов разрушения горных пород водой, ветром, льдом, силой тяжести. На месте горных стран могут образовываться пенеплены. Эоловые процессы – рельефообразующие процессы, обусловленные деятельностью ветра: развевание (дефляция), перевевание, выдувание и навевание (аккумуляция) эолового материала за счет перемещения на некоторое расстояние от исходного места, а также выработки деструктивных форм рельефа (котлов выдувания, ниш, останцов). Распространены в засушливых районах (пустынях), встречаются на берегах морей и рек. Эрозия - разрушение горных пород текучими водами. Различают собственно эрозию, коррозию (химическое разрушение) и корразию; склоновую, линейную, боковую, глубинную, регрессивную. Аккумуляция – процесс накопления рыхлого минерального материала и органических остатков на поверхности суши или на дне водоема. Обычно в понижениях рельефа, в речных долинах и водоемах. Нивация – эрозия снежников, приводящая к образованию цирков, каров, склоновых ниш. В полярных, субпорлярных и высокогорных областях. К экзогенным процессам также относятся лавины, оползни и сели (в горных областях). Слабо предсказуемы, поэтому называются стихийными природными явлениями, катастрофами, опасными или экстремальными, стихийными бедствиями. 1.2. Природные системы Л. 1 - Типы земной коры: материковый и океанический; субматериковая, субокеаническая, материковая кора с редуцированным гранитным слоем. 2 - Тектонические структуры Л.: древние платформы (кратоны) – щиты, плиты (синеклиза, антеклиза), молодые платформы (кратоны), геосинклинальные пояса (антиклинории, синклинории, срединные массивы, краевые прогибы). 3 - Рельеф земной поверхности: морфоструктуры (основная роль эндогенных процессов) и морфоскульптуры (по типам экзогенных процессов) аккумулятивные и деструктивные. 1.3. Антропогенные процессы в Л. - Последствия опустошения месторождений полезных ископаемых- активизируются глубинные геофизические и геологические процессы. - Антропогенное прогибание земной коры – прогибание и оседание земной коры в связи с подземными выработками в районах угледобычи, с откачкой подземных вод, прогибания под водохранилищами, высотными жилыми и промышленными зданиями. - Антропогенные землетрясения – при откачке или внедрении флюидов в кору, в зонах водохранилищ, на сейсмическую обстановку влияют антропогенные взрывы, массовые поведенческие и психологические действия людей, социальные потрясения (войны, экономические кризисы). - Антропогенная активизация геоморфологических процессов – при дорожном, жилищном и промышленном строительстве в горных районах (могут развиваться оползни, обвалы, сели). Сведение лесов и неумеренный выпас скота приводит к развитию эрозии и сходу лавин. При разработке газовых и нефтяных месторождений в условиях мерзлоты порождается пучение грунтов, солифлюкция, термокарст (Зап. Сибирь). 1.4. Особенности антропогенных процессов Основными особенностями антропогенных процессов являются следующие. Направленность - получение экономических и личных выгод формируются преднамеренно… без учета дальнейших последствий на ход эволюционного развития данного природного объекта или планеты в целом. Формируется тенденция к замене естественной среды искусственной, техногенной. Энергетической основой антропогенных процессов … является энергия, выработанная человеком с помощью созданной им техники. Использование природных энергетических ресурсов сопровождается непременно истощением природных месторождений полезных ископаемых и серией незапланированных процессов: загрязнением среды, накоплением отходов и т.д. Массовая поведенческая и психологическая деятельность человека воздействует на сейсмические явления. Психическая энергия человека воздействует на земные процессы. Скорости протекания антропогенных процессов на 5-6 порядков превосходят скорости природных процессов и уступают по продолжительности их протекания. (Рука от горячего утюга и реакция Земли на извлечение рудного тела). Цикличность антропогенных процессов выражена относительно слабо Она отражает цикличность процессов в природной среде. Вторжения в природные круговороты вещества и энергии все возрастают в масштабах развития НТР. Изымаются массы различных типов сырья и перераспределяются по планете в виде различной промышленной продукции и накапливаются миллиарды тонн отходов. Нарушаются природные круговороты веществ и энергии, техногенно мобилизованные вещества и энергия гибридизируются с природными процессами и нарастают. Результат непредсказуем, но это очередной шок планете (и людям). А шоковые реакции планеты – это катастрофы. Основным ресурсом планеты является запас закономерности, а не запас вещества и энергии. Изъятые вещество и энергия остаются на Земле. Но они изъяты из строгой закономерности геолого-геофизической среды в литосфере. Снижая эту закономерность планеты, человек учиняет ей прямой разгром. Пора осознать, что Земля - живой организм. Основы геоэкологии. Н.А.Ясаманов, 2003. Литосфера. Геологическая среда Строение Земли: ядро, мантия и земная кора. Земное ядро – внешний слой – жидкий и внутренний – твердый (Fe-Ni сплав метеоритного состава). Мантия – силикатная оболочка, составляющая 67.8% общ массы Земли. Земная кора очерчивается границей Мохоровичича. Типы земной коры: океанская (базальтовая) и континентальная (гранито-гнейсовая). Литосфера – каменная оболочка Земли, находящаяся в твердом кристаллическом состоянии. Она включает земную кору, подкорковую верхнюю мантию и подстилается астеносферой (в пластичном состоянии). На границе с астеносферой температура составляет 1300оС. с.168. Под геологической средой понимают верхнюю часть литосферы, находящуюся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека. Это среда, в которой совершаются любые геологические процессы. Охрана недр. Недропользование. Рекультивация. Недра - глубины Земли, простирающиеся от ее поверхности до центра; в более узком смысле - верхняя часть Земной коры, в которой при современном уровне развития техники возможна добыча полезных ископаемых. Недра содержат минеральные ресурсы, являющиеся основой ведущих отраслей промышленности, мирового хозяйства. Количество минерального вещества в недрах и его качество определяется содержанием в нем полезного компонента при геологической разведке месторождений БСЭ (т.17.с.406). Полезные ископаемые - минеральное сырье, природное минеральное образование земной коры неорганического и органического происхождения, которое может эффективно использоваться в сфере материального производства. Полезные ископаемые по физическому состоянию делятся на твердые (рудные угли, нерудные), жидкие (нефть, минеральная вода) и газообразные (природные горючие и инертные газы) (БСЭ. т.20. с.182). Полезные ископаемые формируются вследствие эндо- (магматогенные) и экзогенных (седиментогенные) процессов. Метаморфогенные. Минеральные ресурсы являются основой для развития важных отраслей промышленного производства - энергетики, черной и цветной металлургии, химической промышленности, строительства. Минеральные ресурсы подразделяются на группы: топливноэнергетические (нефть, газ, уголь, горюч. сланцы, торф, урановые руды); рудные - для черной и цветной металлургии (железные и марганцевые руды, хромиты, бокситы, медные, свинцовоцинковые, никелевые, W, Mo, St, Sb, руды благородных металлов); горно-химическое сырье (фосфориты, апатиты, NaCl, K и Mg-соли, S, барит, Br, I); природные строительные материалы и поделочные (мрамор, гранит, яшма, гранат, корунд, алмаз); гидроминеральное сырье (подземные пресные и минеральные воды). Количественная оценка минеральных ресурсов выражается запасами полезных ископаемых - разведанных. Бывший СССР занимал 1 место в мире по разведанным запасам и добыче угля, железной и марганцевой руд, калийных солей, природного газа и асбеста, 2 - по добыче нефти, ведущее место по запасам, добыче и производству многих цветных металлов, фосфатных удобрений, хромита и др. В СССР было сосредоточено 50% мировых запасов угольных ресурсов, запасов нефти и природного газа (Тюмень). Запасы железных руд составляют 40% мировых и более 75% марганцевых руд. Рост промышленного производства обусловливал рост ежегодной добычи мировой горной промышленности на 4-8% - производство газа, руд, угля, цемента. Минеральные богатства Земли явл. невозобновимыми запасами. Поэтому важно использовать кроме основных побочные компоненты. Богатства недр относятся к невозобновимым ресурсам, потому что они либо не восполняются в результате природных процессов (медь, алюминий, железо и т.д.), либо их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь, горючие сланцы). Характерной особенностью возобновляемых ресурсов является их способность к самовоспроизводству. Однако темпы изъятия человеком этих ресурсов из биосферы должны быть сопоставимы с темпами их воспроизводства. Природные ресурсы используются человеком с самого начала его деятельности. Минеральное сырье, в первую очередь кремень, служили основой развития палеолитической техники, от его распространенности, доступности зависело многое в жизни человеческого коллектива. Отсутствие кремния или аналогичных материалов стимулировало поиск, а значит переселение человеческих групп. Влияние человека на состояние минеральных ресурсов было крайне ограниченным. Сбор кремния не затрагивал естественных запасов. Минеральные ресурсы более быстрыми темпами стали разрабатываться с возникновением добычи металлов и введением их в культуру. Первым металлом, используемым человеком, по-видимому, была самородная медь. Она уступала по твердости камню, но ее можно было размягчить при нагревании, а затем выковать орудия для работы с более мягкими материалами – ткань, кожа. В 3 тысячелетии до н.э. стали использовать сплав олова и меди – бронзу. Во 2 тысячелетии она известна по всему миру, кроме Африки, где с середины 1 тысячелетия до н.э. широко распространилось железо. Появились первые шахты, рудники. Потребность в металлах стала возрастать. Стала очевидной ограниченность многих невозобновляемых ресурсов, в частности ископаемого топлива. Что касается невозобновляемых ресурсов, то их истощение со временем неизбежно. И задача заключается не столько в том, чтобы растянуть эти ресурсы на более длительный срок, сколько в том, чтобы до исчерпания того или иного ресурса найти ему заменитель природного или искусственного происхождения либо изыскать возможность его регенерации за счет использования вторичного сырья. Прогнозы на перспективу о количестве возможных запасов различных природных ресурсов специалисты оцениваются весьма различно. По средним оценкам, запасов железной, марганцевой и хромовой руд, фосфорного сырья должно хватить еще на 100-300 лет. Но разведанных запасов полиметаллических руд, содержащих никель, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово остается на 30-60 лет и менее. Из невозобновляемых природных ресурсов наиболее существенно исчерпание ископаемого топлива. По оценкам специалистов его хватит еще на 50-100 лет. В предвидении этого уже сейчас необходимо искать альтернативные виды топлива и энергии. Одним из способов снижения нагрузки на биосферу и уменьшения темпов исчерпания природных ресурсов является безотходные технологии. Сейчас количество добытого из недр земли сырья, идущего в отходы, достигает в среднем 50%. В то же время эти материалы пригодны для производства строительных материалов, для строительства дорог, заполнения провалов, образованных при открытой добыче полезных ископаемых, засыпки оврагов и др. видов деятельности. Утилизация отходов промышленного производства имеет не только экономическое значение – получение ценного вторичного минерального сырья, но и дает возможность ликвидировать источники загрязнения окружающей среды. Отходы одного производства – это сырье для др, поэтому будущее, несомненно, за безотходными технологиями. Минерально-сырьевая и топливная база РФ РФ – одно из немногих государств мира, располагающее крупными, а в ряде случаев и крупнейшими запасами различных полезных ископаемых. Разведаны и предварительно оценены крупные полезные ископаемые, из которых 32% приходится на долю газа, 23% - на уголь и горючие сланцы, 16% - на нефть, 15% - на нерудное сырье, 6.8% - на черные металлы, 6.3% - на цветные и редкие металлы и 0.1% - на золото , платину, серебро и алмазы. Значительно выше прогнозный потенциал. В его структуре доминирует твердое топливо - 80%, далее газ - 7% и нефть –7%. На долю всех остальных полезных ископаемых приходится в совокупности – 7%. Такое отличие от структуры балансовых запасов обусловлено колоссальными запасами углей на территории РФ. Основные запасы углеводородного сырья располагаются г.о. в Западно-Сибирской и Урало-Поволжской провинциях. Крупные прогнозные ресурсы выявлены в Восточной Сибири (Красноярский край, Иркутская область, Республика Саха-Якутия), значительным потенциалом обладает Тимано-Печорская провинция (республика Коми, Ненецкий автономный округ, Архангельск область), шельф северных и дальневосточных морей. В России огромные потенциальные ресурсы каменных углей, однако разведана и эксплуатируется их сравнительно незначительная часть (угли Печорского, Кузнецкого, Канинско-Ачинского и др бассейнов). Многие угленосные бассейны, особенно лежащие к востоку от Урала (Тунгусский, Улугхемский, Ленский, Таймырский, восточная часть ЮжноЯкутского) еще ждут своего доизучения и освоения. Сокращение финансирования геологоразведочных работ привело к резкому сокращению объемов общегеологических опережающих исследований, направленных на выявление новых нефтегазоносных и рудоносных районов и их прогнозного потенциала. Длительное время не осваиваются разведанные крупные месторождения цветных и редких металлов. Основная добыча золота производится из россыпных месторождений, освоенные запасы которых близки к исчерпанию. В коренных же месторождениях сосредоточено до 80% запасов этого металла. В ближайшее время не ожидается изменений структуры потребления минеральных сырьевых ресурсов в отраслях экономики под влиянием технико-технологических факторов. В последние годы с учетом роли экспорта нефти добыча нефти возрастет из 170 до 310 млн. т год. В ближайшие годы возрастет роль российского газа не только в качестве одного из видов топлива и источника валютных поступлений, но и как одного из гарантов мировой энергетической безопасности. В дальнейшем по мере исчерпания запасов углеводородного сырья лидерство среди топливно-энергетических ресурсов будет принадлежать углю, запасы которого в России весьма велики. Крупные ресурсы черных, цветных и редких металлов также способны обеспечить потребности страны на длительный срок Это крупнейший железо-рудный бассейн – Курская магнитная аномалия, Норильская провинция помимо меди, никеля и кобальта обеспечивающих существенное количество платиноидов, месторождения алмазов Якутской алмазоносной провинции, золота Сибири и Дальнего Востока. Разработка месторождений полезных ископаемых производится открытым (торф) и подземным способом (через скважины, шахты). Недра и минерально-сырьевые ресурсы Мурманской обл. и месторождения полезных ископаемых океана. Крупные запасы горно-химического, медно-никелевого, железорудного, редкометалльного и алюминиевого сырья имеют общероссийское значение. Значительные запасы неметаллорудного и нерудного сырья - вермикулита, флогопита, мусковита, пегматита, граната, амазонита и др. нерудных минералов. Запасы некоторых имеют мировое значение. Характерной особенностью минерального сырья Кольского п-ова является их комплексный состав. Фосфатное сырье представлено уникальными по составу и качеству апатитонефелиновыми рудами Хибинского массива, комплексными апатито-магнетитовыми рудами Ковдорского железо-рудного месторождения и комплексными апатитсодержащими рудами месторождений - Себльявр, Ловозерского, Гремяхи-Вырмес. Более 80% разведанных запасов фосфорного ангидрида России содержится в апатитсодержащих рудах Кольского п-ова. Помимо этого эти руды содержат значительное количество глинозема, фтора, стронция, двуокиси титана, железа, редких земель, и мн. др. Обеспеченность балансовыми запасами руды в расчете на действующие мощности ОАО «Апатит» составляет более 50 лет, Ковдорского ГОК – свыше 40 лет. Медно-никелевое сырье области является второй сырьевой базой производства никеля в России. Кроме никеля руды содержат медь, кобальт, платиноиды, золото, серебро, селен, теллур, железо, серу. В области выделено 4 рудных района, крупнейшим является Печенгский, где сосредоточено свыше 30% балансовых запасов медно-никелевых руд области. Обеспеченность балансовыми запасами предприятий Североникель и Печенганикель составляют около 50 лет, в т.ч. в проектных контурах карьеров – около 20 лет. Железные руды. Это месторождения железистых кварцитов Заимандровского железорудного района и Ковдорское месторождение комплексных апатито-магнетитовых руд. Среднее валовое содержание железа в руде 25-32%. Запас на 40-50 лет с добычей открытым способом. Алюминийсодержащее сырье представлено крупнейшими в мире запасами нефелина и кианитовых руд (высокоглиноземистый материал, содержащий 62.5% двуокиси алюминия и 37.5% кремнезема). Запасы оксида алюминия составляют 70% общероссийских. Эти руды используются комплексно с получением массы веществ и концентратов для последующей переработки. В условиях рыночной экономики ускорение освоения кианитового сырья может быть осуществлено с участием инвестиций иностранных фирм. Редкометалльное сырье по разведанным запасам редких металлов – тантала и ниобия область занимает 1 и 2 места соответственно в РФ. Крупное редкометалльное месторождение в центральной части Кольского п-ова содержит более ½ общероссийских запасов лития. Титаносодержащее сырье (Африканда). Содержание двуокиси титана 5-21%. Неметаллорудное сырье - вермикулит, флогопит, мусковит, кварц полевошпатовый (керамическое производство). В океане - из минерального сырья - нефть, газ, железо-марганцевые конкреции. В конкрециях кроме железа, марганца содержится огромное количество Со, Ti, Mg, Al, Ni, Zr. Из мор воды добывают бром, магний, NaCI. Углеводородные ресурсы. Возрастет роль энергетического сырья. Россия обладает. 21% площади шельфов Мирового океана. Это Баренцево, Печорское и Карское моря. Нефтегазоносный потенциал российского шельфа очень высок. Выявлено около 100 перспективных площадей и открыты 10 нефтяных и газовых месторождений. Крупнейшие из них - Штокмановское газоконденсатное, Приразломное нефтяяное. Месторождения Печорского моря рассматриваются как продолжение инфраструктуры Тимано-Печорской провинции, а южная часть Карского моря как продолжение месторождений Ямала. Основная часть Баренцева моря образует самостоятельный регион, требующий своих решений по инфраструктуре, добыче и транспортировке. Однако основная часть этих ресурсов относится к отдаленным регионам с суровыми природно-климатическими условиями, что затрудняет промышленное освоение, повышенный риск возникновения аварийных ситуаций и усиливает тяжесть экологических последствий. Притом этот регион характеризуется слабой геолого-геофизической изученностью. Рекультивация ландшафта - это означает восстанавливать, обрабатывать, возделывать (восстанавливать) продуктивность земель, ставших бесплодными в результате деятельности человека (БСЭ. т.21. 1975.с.619). В результате использования полезных ископаемых наблюдается: - сокращение площадей полезных угодий; - образуются отвалы пустых пород (уголь - терриконы); - просадки, провальные воронки, терриконы; - при открытых разработках образуются карьеры и отвалы. Наблюдается нарушение земель на торфоразработках; шлакоотвалы, эродированные территории. Рекультивация ландшафта заключается в выравнивании рельефа, выполаживании склонов, облесении, залужении, нанесении слоя плодородной почвы. Создаются культурные ландшафты. Вырабатанные торфяники, карьеры и провалы используются как рыбоводные пруды. Разбиваются парки, водно-спортивные комплексы. Понятие рекреационная зона. Это участок земли где проводится комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Различают два типа рекреации: технический и биологический. Вопросы для самоконтроля. 1. Природные процессы в литосфере. 2. Антропогенные процессы в литосфере и их особенности. 3. Экологические функции литосферы. 4. Минерально-сырьевая и топливная база РФ. 5. Недра и минеральные ресурсы Мурманской области. 6. Геологическая среда. 7. Рекультивация нарушенных земель. Лекция 12. Тема: Роль педосферы в функционировании планеты Земля План лекции: Основные особенности геосферы почв (педосферы) и ее значение в функционировании системы Земля. Земельные ресурсы сельскохозяйственных угодий и их современное состояние. Значение почв как биокосной системы. Почвы и почвообразование. Геоэкологические последствия сельскохозяйственного производства. Факторы, вызывающие деградацию почв. Закон предельного плодородия. Восстановление плодородных почв – основная задача современности. Глобальная оценка процессов деградации почв (ЮНЕП, 1990). Агроэкология. Мелиорация. Сельскохозяйственное загрязнение. Эффект бумеранга гербициды, инсектициды, акарициды (пестициды). Основные понятия и положения: Педосфера. Педосфера – это самостоятельная земная оболочка, представляющая собой почвенный покров. Почва является продуктом совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. По Вернадскому, почва - это биокосное тело, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел - минералов, воды, воздуха, органических остатков. Значение почвы как биокосной системы огромно. Вместе с живыми организмами (растения, животные, микробы) почвы слагаются в сложные экологические системы (подсистемы), регулирующие многие процессы, протекающие на земной поверхности, в водоемах и в приземном слое атмосферы. Важнейшее свойство почвы - плодородие - представляет собой способность обеспечивать условия для продуцирования растениями органического вещества, это способность почв удовлетворять потребности растений в питательных элементах, воде, достаточном количестве воздуха корням, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития. Плодородие - основное и специфическое свойство почвы, отличающее ее от горной породы. Химические, физические и биологические свойства почвы определяют ее плодородие. В одних почвах почвообразовательный процесс ведет к возрастанию плодородия, в др. - к его деградации. Органические вещества гумифицируются под воздействием почвенных микроорганизмов в гумус. В процессе целинного почвообразования происходит постепенное накопление гумуса и возрастает плодородие. При земледелии интенсифицируются процессы минерализации ОВ (дегумификация) и его содержание уменьшается. Т.о, почва с одной стороны является слоем земной коры, где протекает жизнь растений и животных, используя органические и минеральные вещества из почвы, а с др стороны, почвы являются вместилищем веществ, которые образуются в процессе жизнедеятельности организмов. Функции ОВ (гумуса). Запасы его в поверхностном слое почвы определяют интенсивность биохимических процессов, протекающих в почве при участии микроорганизмов. Гумус является аккумулятором питательных веществ. В результате образуются минеральные вещества, которыми питаются растения. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов образуются биологически активные вещества, способствующие развитию высших растений. Т.о, почва и населяющие ее организмы составляют единое целое – биогеоценоз, представляющий собой экосистему, изменяющуюся в зависимости от истории и особенностей географической среды. Гумус определяет физические свойства почвы. Почва, богатая гумусом, структурна, хорошо впитывает и удерживает влагу для обеспечения растений. Бесструктурные почвы, бедные гумусом, подверг эрозии – смыву и размыву и теряют плодородие. Различают плодородие почвы потенциальное (естественное) и эффективное. Потенциальное определяется общим запасом питательных веществ, влаги и др., эффективное (актуальное, экономическое) - полученное в текущем году. Зависит от проведенного комплекса агротехнических мероприятий. Д.с.530. Плодородие почв (по Кауричеву) - это способность почв удовлетворять потребности растений в питательных элементах, воде, достаточном количестве воздуха корням, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития. Органические вещества гумифицируются под воздействием почвенных микроорганизмов в гумус. В процессе целинного почвообразования происходит постепенное накопление гумуса и возрастает плодородие. При земледелии интенсифицируются процессы минерализации ОВ (дегумификация) и его соержание уменьшается. Плодородие почвы - способность почвы обеспечить растение питательными веществами, влагой и др. и давать урожай (БСЭ.т. 20,1975). усвояемыми Экологические функции педосферы в глобальном масштабе (Карлович,2005) Литосферные функции почв определяют: 1. Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы; 2. Почва является источником вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых; 3. Осуществляет передачу аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы; 4. Защищает литосферу от чрезмерной эрозии и создает условия для ее нормального развития. Гидросферные функции почв осуществляют: 1. Трансформацию поверхностных вод в грунтовые; 2. Участие в формировании речного стока; 3. Фактор биопродуктивности водоемов за счет приноса почвенных соединений; 4. Сорбционный, защищающий от загрязнения, барьер акваторий. Атмосферные функции почвы производят: 1. Поглощение и отражение солнечной радиации; 2. Регулирует влагообмен атмосферы; 3. Регулятор газового режима водоема. Общебиосферные (по Вернадскому) функции почв объединяют: 1. Почва – среда обитания; 2. Аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши; 3. Связующее звено биологического и геологического круговоротов. Т.о., общепланетарное значение почв состоит в накоплении и преобразовании энергии и вещества, их перераспределении в цепи питания организмов (трофические цепи – сети), в поглощении элементов и снабжении ими растений. С почв покровом связано и распределение пресных водных масс на поверхности Земли. Почвенно-растительный покров принимает атмосферные осадки, определяющие потоки влаги: вертикальные – вглубь почвы и подпочвы и горизонтальные – по поверхности почвы. В результате нерациональной деятельности человека возникает дефицит растительности, нарушается водный баланс территории, не пополняется запас влаги в почве, вода скатывается в реки и озера. В почвенном покрове происходит нейтрализация загрязнений. Почва как сорбент поглощает вредные вещества, предотвращая их попадание в грунтовые воды и открытые водоемы, в колодцы. Загрязняющие вещества, взаимодействуя с почвой, могут нейтрализоваться и терять свои вредные качества или под действием микроорганизмов разлагать особенно органические загрязнители (нефть и продукты ее переработки). Д., с.524. Земельные ресурсы. Ресурсы с/х угодий и их современное состояние. Земельный фонд – это совокупность всех земель. Земельный фонд составляют: (по Браткову, Овдиенко): 1 - Земли с/х назначения, 2 - Земли городов и поселков, 3 - Земли промышленности, транспорта, курорты, заповедники, Земли иного не с/х назначения, 4 - Земли государственного лесного фонда, 5 - Земли государственного водного фонда, 6 - Земли государственного запаса. Земельные ресурсы - земли, систематически используемые или пригодные к использованию для конкретных с/х целей и отличающиеся по природно-историческим признакам. Это пахотные земли и с/х угодья. Обеспеченность пахотными землями на душу населения все уменьшается. В России она составляет 1.75 га, в Казахстане 17 га, в Японии 0.04га (Братков, Овдиенко, с.122). Земельные ресурсы России в настоящее время составляют 1.7 млрд. га, но с/х угодья занимают всего лишь 222.1 млн. га, которые распределяются следующим образом: Пашня - 59.6%, сенокосы – 10.6%, пастбища - 29%, залежи - 0.1%, многолетние насаждения – 0.7%. Всего в мире обрабатываемые почвы, за исключением пастбищ, занимают сегодня около 11% суши, а испорченные земли – овраги, выработанные карьеры, пустоши с разрушенным почвенным слоем – 3%, т.е. более 25% обрабатываемых земель. Если же считать и земли, выведенные из землепользования в связи с засолением, подтоплением и др., то за время своего существования человечество потеряло половину всех земель суши, пригодных для с/х. Ежегодно в мире из-за деградации почв и отчуждения земель на не с/х нужды теряется около 7 млн. га пахотных почв, т.е. площадь, которая могла бы прокормить 21 млн. людей. Между тем население планеты каждые пять минут возрастает на млн. человек. Состояние с/х угодий РФ далеко не удовлетворительно: из них 124 млн. га, в т.ч. 82.5 млн. га пашни подвержено эрозии и дефляции (выдуванию), переувлажнено и заболочено – 26, закислено – 73, засолено и осолонцовано – 40, техногенно загрязнено – 62, в т.ч. загрязнено радиационно – 5, опустынено – 9, заросло мелколесьем и кустарником – 3, нуждается в рекультивации – 2.3 млн. га. При этом процессы деградации с/х земель продолжаются. Ресурсы с/х угодий убывают и за счет отчуждения под строительство городов и поселков, горнодобывающей и др. промышленных предприятий, прокладки коммуникаций. Площадь пашни, приходящаяся на душу населения в России, неуклонно снижается, а валовые сборы основных с/х культур убывают. Почвы - вековое богатство России, буквально «горят у нас под ногами». Чтобы разумно использовать, а тем более охранять почву, надо знать ее экологию, условия, которые ее породили, и факторы, вызывающие ее деградацию. Геоэкологические последствия с/х производства. Ясаманов,2003.С.293. Индустриальная и земледельческая деятельность человека приводит к глубоким изменениям в биосфере. Особенно негативным антропогенным воздействиям подвергается почвенный покров или педосфера. Агропромышленный комплекс - важная система жизнеобеспечения общества является наиболее распространенным антропогенным фактором преобразования земной поверхности. С/х обеспечивает до 99% массы продуктов питания людей на Земле, в т.ч. 88% белкового питания. Отсюда следует, что чем выше численность населения, тем выше роль с/х и тем сильнее его воздействие на внешние геосферы. В настоящее время около 40% территории, свободной ото льда, занимают с./х системы земледельческие и животноводческие производства. Из них пашня составляет примерно 30%, пастбища - примерно 70% суши. С/х системы оказывают глубокое воздействие на природные экосистемы и ландшафтно-климатические особенности территорий. Многоярусный естественный покров заменяется монокультурой в соответствии с климатическими особенностями для получения высокого урожая. Со временем изменяется водный режим (богарная система сменилась орошаемой). Интенсивный выпас животных превращает саванну в пустыню (истощение пастбищ, опустынивание). Пастбищно-стойловое содержание животных приводит к загрязнению почв, грунтовых вод и поверхностных водоемов отходами животноводства. Изменяется кислотность почв, нарушается круговорот азота, углерода и усиленный выброс метана. В естественных системах замкнутый баланс органического вещества и биогенных элементов, в с/х системах циклы круговорота нарушаются и размыкаются. Часть веществ забирает человек в виде урожая, часть удаляется для переработки. Вынос веществ из угодий составляет 40-80% годовой продукции биомассы. Все больше вносится удобрений и пестицидов. Меняется скорость экзогенных процессов: усиливается водная и ветровая эрозия. Под действием машин разрушается структура почв. Меняется водный и тепловой баланс и их режим в почве. Геоэкологические проблемы с/х явл. универсальными. Встречаются повсеместно независимо от ландшафтно-климатических особенностей. Самая важная геоэкологическая проблема современности - деградация почв и снижение биологической продуктивности. Растущий спрос на продовольствие удовлетворяется 2 путями: расширением пахотных земель и интенсификацией с./х. Но неизбежно усиливаются геоэкологические проблемы из-за ухудшения состояния земель и повышения роли минеральных удобрений. На экологические функции геосфер влияют социально-экономические факторы. Самым главным является рост численности народонаселения. Анг. экономист, ученыйбогослов Томас Р.Мальтус в работе “Опыт о законах народонаселения” (1798) сформулировал 2 основных положения: рост средств к существованию значительно отстает от роста численности населения; и в силу биологических особенностей население Земли размножается в геометрической прогрессии, а средства существования увеличиваются лишь в арифметической. Мальтус опирался на “закон убывающего плодородия”, обоснованный фр. экономистом Тюрго. Эта проблема имеет и др. стороны - загрязнение, являющееся причиной экологических катастроф. БСЭ, т.26, 1977. Убывающего плодородия почвы закон - реакционная буржуазная теория, согласно которой каждое дополнительное вложение капитала и труда в землю дает меньший по сравнению с предыдущим вложением эффект, а после какого-то предела всякий дополнительный эффект становится невозможным. Сформулирован впервые в 18 в. фр. экономистом Тюрго и несколько позднее английским экономистом Уэстом (и Рикардо). Мальтус использовал для обоснования своей теории народонаселения убывающего плодородия почвы закон, универсального убывания производительности не только в с/х , но и в промышленности (всеобъемлющее значение). Несостоятельность убывающего плодородия почвы закона опровергается НТ Прогрессом, ростом интенсификации с/х, ростом урожайности. После 2-ой Мировой войны сохранил свое значение как часть теории предельной полезности. Факторы, вызывающие деградацию почв. Эрозия - смыв водой, дефляция - снос ветром. Эрозия: поверхностная, линейная, ирригационная. Уплотнение почв машинно-тракторными агрегатами (плотность почв). Дегумификация . Гумус образуется из органических остатков под воздействием микроорганизмов. Причины дегумификации 1 - недостаточное поступление ОВ. 2 - Ускоренная минерализация. 3 -потери гумуса за счет эрозии и дефляции. 4 - отчуждение гумусового горизонта. Закисление почв. Активная кислотность, количественная кислотность. Потенциальная кислотность. Ухудшается деятельность микроорганизмов, усвояемость и подвижность элементов. Засоление почв. Вторичное засоление при ирригации. Загрязнение почв в процессе их с/х использования. Загрязнение почв - это внесение в почвенный покров новых нехарактерных для него веществ или существенное превышение концентрации веществ, встречающихся. в почве. Пестициды (гербициды – уничтожают растения, альгициды – уничтожают водоросли, арборициды - кустраники, фунгициды – борьба с грибковыми болезнями, бактерициды - с бактериальными болезнями, инсектициды - с насекомыми, аскарициды - с клещами, зооциды - с грызунами, лимациды - с моллюсками, нематоциды - с круглыми червями, афициды - с тлями) и много др. Промышленное загрязнение почв связано с загрязнением сернистым газом и тяжелыми металлами. На почву оседает пыль, дождь, снег. Кислотные дожди. Тяжелые металлы попадают с урожаем к человеку. Уровень загрязнения почвы промышленными продуктами зависит от техногенных факторов - антропогенных и природных : климатических, орографических, зональных особенностей почв, биологических факторов. Длительное применение азотных и калийных удобрений приводит к микробному токсикозу почв. Избыток нитритов и нитратов приводит к острым расстройствам пищеварения у человека и животных и накоплению в организме канцерогенных соединений. Применение КС1 приводит к накоплению в почве хлорид-ионов, токсичных для большинства растений. Соединения фосфора менее подвижны, чем азотные, но они интенсивно выносятся в грунтовые воды, реки. Между тем запасы фосфора в почве очень ограничены и бесхозяйственное отношение к его запасам может привести к фосфорному голоду на планете. Избыточное поступление минеральных удобрений с поверхностным и подземным стоком вызывает эвтрофикацию вод (“цветение”), резко ухудшается качество вод. Нарушен. природн. и антропоген. ландшафтов и отчужд. с/х земель. Наруш. земли - утрата с/х ценности - представл. о техногенном неорельефе. Улучшение состояния с/ х угодий Коренное улучшение земель наз. мелиорации как науки заложил Докучаев. мелиорацией (от лат. улучшение, БСЭ, т.16 ). Основу Виды мелиорации: агротехническая и гидротехническая, лесотехническая, химическая - известкование, культурно-техническая - орошение, осушение, борьба с эрозией. Водная или гидротехническая мелиорация – осушение болот, орошение, кольматаж – роют русла), лесотехническая. Химическая - гипсование (засоление почвы), известкование (кислые почвы); Сидерация – посев трав, Культурно-техническая. Лесотехническая Улучшение мехсостава и структуры почв: глинование, оструктуривание, силикатизация. Улучшение гумусного состояния почв: органические удобрения - навоз, торф, отходы земледелия. Зеленые удобрения, сапропели - озерный ил, органические удобрения на основе сточных вод. Землевание или реплантация. Аридизация избыточного увлажнения почв - дренаж. Рекультивация пахотных земель и лесная рекультивация. Значение почвы как биокосной системы Огромно. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку педосферу. Почва является продуктом совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. По Вернадскому, почва это биокосное тело, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел минералов, воды, воздуха, органических остатков. Вместе с живыми организмами (растениями, животными, микробами) почвы слагаются в сложные экологические системы (подсистемы), регулируют многие процессы, протекающие на земной поверх, в водоемах и в приземном слое атмосферы. Почв покров является аккумулятором энергии, поступающей на поверхность Земли. Солнечная энергия связывается растениями благодаря фотосинтезу. Т.о, накапливается живое ОВ, которое после отмирания растений поступает в почву в виде опада. После переработки опада микроорганизмами и простейшими ОВ накапливается в почве в виде гумуса. Т.о, почва с одной стороны является слоем земной коры, где протекает жизнь растений и животных, используя органическое и минеральной вещества из почвы, а с др стороны, почвы является вместилищем веществ, которые образуются в процессе жизнедеятельности организмов. Функции ОВ (гумуса). Запасы его в поверхностном слое почвы определяет интенсивность биохимических процессов, протекающих в почве при участии микроорганизмов. Гумус является аккумулятором питательных веществ. В результате образуются минеральные вещества, которыми питаются растения. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов образуются биологически активные вещества, способствующие развитию высших растений. Т.о, почва и населяющие ее организмы составляют единое целое – биогеоценоз, представляющий собой экосистему, изменяющуюся в зависимости от истории и особенностей географической среды. Гумус определяет физические свойства почвы. Почва, богатая гумусом, структурна, хорошо впитывает и удерживает влагу для обеспечения растений. Бесструктурные почвы, бедные гумусом, подвергаются эрозии – смыву и размыву и теряют плодородие. Т.О, общепланетарное значение почв состоит в накоплении и преобразовании энергии и вещества, их перераспределении в цепи питания организмов (трофические цепи – сети), в поглощении элементов и снабжении ими растений. С почв покровом связано и распред пресных водных масс на поверхности Земли. Почвенно-растительный покров принимает атмосферные осадки, определяющие потоки влаги: вертикальные – вглубь почвы и подпочвы и горизонтальные – по поверхности почвы. В результате нерациональной деятельности человека возникает дефицит растительности, нарушается водный баланс территории, не пополняется запас влаги в почве, вода скатывается в реки и озера. В почвенном покрове происходит нейтрализация загрязнений. Почва как сорбент поглощает вредные вещества, предотвращая их попадание в грунтовые воды и открытые водоемы, в колодцы. Загрязняющие вещества, взаимодействуя с почвой, могут нейтрализоваться и терять свои вредные качества или под действием микроорганизмов разлагать особенно органические загрязнители (нефть и продукты ее переработки). -Хрусталев,1996. Геоэкология – раздел географии, исследующий геосистемы высших иерархических уровней, до биосферы включит. Синоним – ландшафтная экология. Котляков,2001. с.35 и 92. Экологизация (70-90-е г) вернула географию к проблеме «человек и среда». В проблеме взаимоотношений человек и окружающая среда делаются попытки выделить собственную нишу – сформировать в качестве концептуального ядра геоэкологию и ландшафтную экологию (Германия, Россия). Экологизация в развитых странах сопряжена с вниманием к загрязнению вод, атмосферы, почв и к изменению социокультурной составляющей городской среды. В развивающихся странах – опустынивание и обезлесение. Реймерс Н.Ф. Популярный биологический словарь. М.: Наука. 1991. 544 с. Геоэкология – раздел экологии (или географии), исследующей экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней – от ландшафта до биосферы включительно. Айбулатов, 1993. Геоэкология – использует и географический и экологический подход. Геологи считают ГЭ новым научным направлением, возникшим на стыке геологии и экологии. Антропогенная экология … изучает механизмы реагирования эволюционно сложившихся морских экосистем на антропогенное вмешательство на уровне клетки, организма, популяции, биоценоза, экосистемы и исследует особенности взаимоотношений между живым организмом и средой обитания, которые могут привести к поражению биотической составляющей. Алимов считает, что экология может иметь следующие разделы: аутэкология – изучающая взаимосвязи среды и организма на популяционном уровне; синэкология - уровень сообществ организмов и экологических систем и социоэкология - изучающая взаимодействие человеческого общества и окружающей среды. Первые 2 раздела относятся к теоретической экологии, а последний – к прикладной экологии, т.к. решает практические задачи по использованию природных ресурсов, их охране и возобновлению для реализации потребностей человечества. Вопросы для самоконтроля. 1. Педосфера как биокосное тело. 2. Понятие «плодородие почв». Функции гумуса. 3. Экологические функции педосферы в глобальном масштабе. 4. Земельные ресурсы. 5. Ресурсы сельскохозяйственных угодий и их современное состояние. 6. Геоэкологические последствия с-х производства. 7. Факторы, вызывающие деградацию почв. 8. Виды мелиорации земель. Лекция 13. Тема: Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования План лекции: Основы рационального природопользования. Геоэкологические проблемы оптимизации природопользования. Определение понятий природные ресурсы и природные условия. Классификация природных ресурсов. Возобновимые и невозобновимые природные ресурсы. Природно-ресурсный потенциал территории. Ресурсообеспеченность стран мира, России, Мурманской области. Комплексное и рациональное использование природных ресурсов. Основные этапы формирования оценки состояния природных ресурсов и эксплуатации их человеком. Потребление природных ресурсов, его региональные и национальные особенности, необходимость регулирования. Научно-техническая революция. Роль технологий будущего в решении проблемы природопользования и ресурсосбережения. Управление экологическим состоянием природных и природно-техногенных объектов. Экологический менеджмент и аудит. Основные понятия и положения: Оптимизация природопользования. В настоящее время складываются два междисциплинарных научных направления, тесно переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных. Это геоэкология и природопользование. Это связано с тем, что человеческая деятельность в процессе материального производства неизбежно строится на основе природопользования и всегда сопровождается возникновением геоэкологических проблем. Геоэкология – это мировоззрение, научная основа рационального природопользования. А природопользование – это процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных, культурных и духовных потребностей общества. Природопользование, как научное направление, исследует общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических «услуг» (Голубев,1999). Основное различие между этими двумя направлениями в том, что геоэкология в большей степени направлена на понимание сверхсложной системы, называемой экосферой, в то время как природопользование больше ориентировано на рациональное использование ее ресурсов. Можно сказать, что геоэкология в большей степени основана на естественных науках о Земле, в то время как природопользование в такой же степени базируется на экономических науках. Но и в том и в др. случаях это междисциплинарные направления, относящиеся и к естественным, и к общественным наукам. Вся совокупность природных объектов и явлений, используемых в настоящем, будущем и прошлом для прямого и непрямого потребления называется природными ресурсами (Сытник,1997). Природные ресурсы естественные - часть всей совокупности природных условий существования человека и важные компоненты окружающей его естественной среды, используемой в процессе общественного производства для целей удовлетворения материальных и культурных потребностей общества (Энциклоп., т.20). Природные ресурсы (вместе с трудовыми) составляют основу национального богатства страны. Природные ресурсы при их рациональном использовании могут стать важнейшим фактором, обеспечивающим социально-экономический прогресс. Поэтому проблема, связанная с рациональным природопользованием, приобретает сейчас огромную значимость. Хозяйственная специализация стран в мировой экономике объясняется как уровнем исторического и социально-экономического развития стран, так и природно-ресурсным потенциалом их территорий (Комарова, 2003). Природно-ресурсный потенциал территории – это та часть реальных запасов природных ресурсов, которая может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при имеющихся технических и социально-экономических возможностях данной страны или региона. Природно-ресурсный потенциал является важнейшим фактором в природопользовании. Ресурсообеспеченность выражается количеством лет лет, на которое должно хватить запасов данного ресурса, или абсолютными показателями запасов в расчете на душу населения. Наша страна по ресурсообеспеченности занимает первое место в мире. Однако нельзя судить только по размерам запасов, нужно учитывать и интенсивность их потребления обществом. В этом отношении результаты неутешительны, огромное количество ресурсов перекачивается за рубеж (Денисов и др.,2002). Запасы природных ресурсов подразделяются на доступные или реальные – это объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения: солнечная энергия, энергия приливов и отливов, внутриземное тепло, водные, земельные, минеральные, в т.ч. полезные ископаеиые, топливно-энергетические, растительные (лесные), ресурсы животного мира. - и потенциальные – технологически недоступные или нерентабельные из-за слишком высокой стоимости их добычи на сегодняшний день: пресные воды, законсервированные в ледниках, энергия земных недр, космическое излучение, метеоритное вещество, земной магнетизм, атмосферное электричество - будут использоваться при изменении условий техники и экономики. Классификация природных ресурсов с точки зрения их исчерпаемости Природные ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые (солнечная энергия, внутриземное тепло), которые в свою очередь подразделяются на возобновляемые (почва, растительный мир, животные - биологические ресурсы, воспроизводимые естественным путем или путем марикультуры) и невозобновляемые (полезн. ископаемые). Важными этапами освоения природных ресурсов являются их выявление (разведка), изучение, состав кадастров по отдельным видам ресурсов и в территориальном разрезе. Непременным признаком процветающего государства является тщательный учет имеющихся природных ресурсов. Свод экономических, экологических, организационных и технических показателей, характеризующий количество и качество природных ресурсов, состав и категории природопользователей, наз. кадастром природных ресурсов. Кадастры представл. по видам природных ресурсов: земельный, водный, лесной, кадастр (реестр) отходов (загрязнений). Объектами регистрации кадастра отходов должны служить все опасные и потенциально-опасные вещества, как производимые на территории России, так и ввозимые изза рубежа. Природопользование, как вся совокупность воздействия человечества на природу, может иметь рациональный (включает процессы комплексного экономичного освоения природн. ресурсов, а также охрану и целесообразность преобразование природы) и нерациональный (хищничество, стихия) характер. Рациональное природопользование - высокоэффективное хозяйствование, которое не приводит к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и к глубоким переменам в окружающей человека природной среде (Д. с.267). Рациональное природопользование включает процессы комплексного экономичного освоения природных ресурсов, а также охрану и целесообразность преобразование природы - комплексная и экономичная добыча и переработка, охрана природы для поддержания продуктивности. Рациональное природопользование – достаточно полно использует природные ресурсы (ПР), полно и многократно использует отходы производства, что позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды. Развивается на основе научно-технических знаний и высокой производительности труда. Характерно для интенсивного хозяйствования (Комарова, 2003). Нерациональное природопользование – в больших количествах испотльзует доступные ПР, что приводит к их быстрому истощению. Производит большее количество отходов, загрязняет окружающую среду, нарушается экологическое равновесие природных систем, что является причиной экологических кризисов. Характерно для экстенсивного хозяйствования, развивающегося путем нового строительства, использования дополнительных ПР, увеличения числа работающих при недостаточно высокой организации производства и невысокой производительности труда (Комарова, 2003). В обоих случаях наблюдается оскудение природы и снижение достоинств среды. Использование ПР возрастает. На сохранность ПР оказывает крайне отрицательное влияние загрязнение среды, обусловленное бурным развитием производительных сил. Важное значение имеют социальные и политические факторы. Энергетический кризис сказывается на многих отраслях народного хозяйства. Управление экологическим состоянием природных и природно-техногенных объектов Основными принципами рационального природопользования, по Ю.К.Ефремову и др.,1981, является их изучение, охрана, освоение и преобразование. Охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование - их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.). Сюда же входит наиболее полное использование достоинств среды и экономичное получение энергии, сырья, нежели наращивание объемов производства. В настоящий момент общая антропогенная нагрузка на природные системы стала превышать их потенциал самовосстановления (самоочищения), что затронуло во многих случаях системы планеты: Мировой океан, атмосферу, почвы, речные системы, леса, животный мир. Все это определяет необходимость перехода к экологически сбалансированному природопользованию, когда общество контролирует все стороны своего развития, чтобы совокупная антропогенная нагрузка не превышала самовосстановительного потенциала природных систем. Природные ресурсы – пространственно-временная категория, что означает, что на Земле ПР распределены очень неравномерно, и со временем роль ресурсных факторов в эконом развитии общества меняется. Согласно П.Г.Олдаку (1983), в истории развития общества выделяются 2 принципа природопользования: 1 - экстенсивное - когда рост производства и людских поселений осуществляется за счет возрастающих нагрузок на природные комплексы, причем эта нагрузка растет быстрее, нежели увеличивается масштаб производства; 2 - равновесное природопользование - когда общество контролирует все стороны своего развития, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на среду не превышала самовосстановительного потенциала природных систем (Д., с.261). История человечества свидетельствует, каждая цивилизация начинается с экстенсивного природопользования. И в случае перехода антропогенной нагрузки через границу вместимости (емкости) природных систем, происходит либо срыв (экологическая и социальная катастрофа вплоть до гибели отдельных цивилизаций), либо переход к застойным формам существования. Не была исключением и современная цивилизация: начав с экстенсивного природопользования, она до сих пор его придерживается. При этом выработалось мировоззрение: на наш век хватит. Однако, никакой уровень НТП, никакие сверхбыстродействующие компьютеры не смогут планету сделать больше, чем она есть, увеличить запасы природных ресурсов, повысить самовосстановительный потенциал природных экосистем. Только сейчас человечество осознало, что оно столкнулось с самым большим испытанием - исчерпанием резервов для продолжения экстенсивного природопользования в масштабах планеты. Вначале представлялось, что человечество столкнулось с очередным экономическим кризисом. Однако затем последовала цепь глобальных кризисов: экологический, энергетический, сырьевой, продовольственный, демографический. Пришло понимание того, что наступил поворотный момент в развитии взаимоотношений человечества и природы. Однако оказывается, можно влиять на ход событий по сохранению и, по возможности, улучшению среды обитания, можно управлять экологической ситуацией в том или ином регионе. Управление подразумевает наличие объекта управления (напр. завода) и субъекта управления (управляющей системы). Под управлением понимается организация и постоянное поддержание определенных взаимосвязей (вещественных, энергетических и информационных) между составляющими частями управляемой системы. В природопользовании выделяют 2 уровня управления: управление природными ресурсами (системами) и управление природопользователями. Первый уровень управления функционирует на основе изучения и исследования естественных законов, в 1 очередь экологических, а осуществляется через второй уровень, опирающийся на юридические и экономические, т.е. социальные законы. Ныне в рамках социальной экологии формируется новое направление - экологический менеджмент. Это совокупность принципов, методов, средств и форм управления производством. В этом аспекте экологический менеджмент должен рассматриваться как управление процессами изменения экологического состояния общества, страны, региона посредством экологически безопасного управления промышленностью, с/х, военнопромышленными и иными производствами. Это позволит оценить экологическую ситуацию и прогнозировать ее развитие, принимать экологически грамотные решения по улучшению среды обитания на различных уровнях, найти оптимальные пути экологизации экономики путем создания экологически безопасных технологий, а также условий сбалансированного сосуществования человека и окружающей природной среды. Аудит - система экологического управления и экологического менеджмента. Основным инструментом экологического контроля и оценки в системе стандартов экологического менеджмента является экологическое аудирование. Оно рассматривается как важнейший инструмент управления рациональным природопользованием, основанном на подробном анализе, оценке выполнения, соблюдении экологических требований на предприятиях и в организациях. Основным является проверка соответствия деятельности. организаций природоохранным нормам и правилам, выработка комплекса мер для разработки стратегии их эколого-экономической политики. Экологический аудит – это комплексное изучение экологической информации об организации, объекте, сооружении для выяснения их соответствия определенным критериям (региональной, национальной, или международной экологической нормы, основанным на госзаконах и нормативах). Основные принципы эколого-экономической оптимизации природопользования (Большаков и др.,2000.314). 1. Одним из принципов природоохранной политики является разработка, внедрение и функционирование действующего экономического механизма, способствующего оптимизации использования ПР и минимизации отрицательного воздействия на окружающую среду. 2. Эколого-экономический эффект в сфере природопользования основывается на принципах обеспечения необходимого оптимального баланса между процессами удовлетворения потребности общества и сохранения природно-ресурсного потенциала, как важнейшего условия устойчив экономического развития общества. 3. Экономический механизм достижения экологической стабильности выражается через экологизацию производства, государственное регулирование и управление природопользованием, целенаправленное планирование и достижение пропорций при природопользовании. 4. Экологическая эффективность мероприятий по рациональному природопользованию характеризуется системой показателей, отражающих соотношение ожидаемых результатов и необходимых затрат. Традиционная ориентация производства … вовлекает в оборот большой объем ПР, не утилизируя их полностью, возвращая в среду в виде отходов, вызывает неблагоприятные экологические последствия. 5. Независимо от уровня развития рыночных отношений государство должно прогнозировать стратегию долгосрочного УР (устойчивое развитие) через сдерживание экономического роста, сопровождаемого неэффективным использованием ПР. 6. В группе экономических факторов оптимизации природопользования основополагающими являются факторы, способствующие экономии ПР (через правильного построения сырьевого и энергетического балансов, улучшению работ по нормированию расходов ресурсов и их прогнозированию, совершенствованию учета и контроля использования ресурсов, повышению культуры производства). 7. Главным в вопросах экономии ресурсов считается внедрение на базе целевых комплексных программ новой техники и технологий, учитывая экологические и социальные последствия. Использование отходов производства, предотвращение потери ценных компонентов, повышение надежности обеспечения потребителей ресурсами. Этими факторами определяется как удовлетворение платежеспособности на ресурсы, так и возможность значительного сокращения их добычи из природной среды. 8. Социальные и экологические факторы отражаются на удовлетворении потребности населения, создании чистой, здоровой и благоприятной среды их жизни, труда и отдыха, в обеспечении уровня загрязнения окружающей среды в пределах допустимых концентраций. 9. В качестве приоритетных принципов производственного экологического управления рассматриваются принципы, основанные на процессах минимизации отрицательного воздействия на окружающую среду, включая минимизацию отходов и минимизацию использования сырьевых и энергетических ресурсов. Природные ресурсы Мурманской области По Н.Ф.Реймерсу, для Баренцева и Северного морей могут быть выделены следующие ресурсы: энергетические (энергия морских приливов, волн, течений, нефть, газ); водные (морские воды, жидкие загрязнения); почвенно-геологические (донные биотопы, металлические руды, неметаллические минералы, нерудные ископаемые); ресурсы продуцентов (растительные и хемопродуценты, первичная продуктивность, продуктивность водорослей); ресурсы консументов (вторичная биологическая продуктивность, консументызагрязнители); ресурсы редуцентов (микроорганизмов, микробиологическое загрязнение); рекреационные (ресурсы природной среды или оптимума условий жизни, отдых, природнолечебные) и др. ПР моря подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые. К первым относятся биологические ресурсы, воспроизводимые естественным путем или путем марикультуры. К невобновл. - полезные ископаемые. Биологические ресурсы. Биологическая продуктивность является основой образования биоресурсов. Наши северные моря являются высокопродуктивными. Этому способствуют природные факторы - относительно мелкие, поэтому более теплые и освещенные. Речные стоки богаты питательными веществами. Иловые воды богаты биогенными элементами. Эколого-географические провинции - североатлантическая и субарктическая - принадлежат системе теплых атлантических течений. Зимой наблюдается вертикальная однородность вод, летом выражена термическая стратификация. Приливные фронты. Зоны апвеллингов. Шельфы очень продуктивны, обеспечивают до 20% общей продуктивности Мирового океана. Биоресурсы шельфовых морей - один из важнейших даров природы и факторов стабильности социально-экономической ситуации приморских стран. Баренцево море по биологической продуктивности уступает только дальневосточным морям. В составе ихтиофауны Баренцева моря насчитывается 114 видов рыб, в т. ч. 20 видов имеют промысловое значение. К основным промысловым видам рыб относятся треска, пикша, сайда, мойва, атлантическо-скандинавская сельдь, сайка, окунь-клювач и золотистый, зубатка, черный палтус, морская камбала и камбала-ерш., проходная – атлантический лосось. Не все рыбные ресурсы экономически значимы. Лидерство (биоресурсная роль) принадлежит треске и затем пикше (донные рыбы) и мойва и сельдь (из пелагических). Перелов рыб. Для мойвы и сельди вводится запрет на вылов. Баренцево море сохраняет роль одного из ведущих биоресурсных водоемов международного значения. Наряду с рыбами имеются значимые запасы водорослей (ламинария) и беспозвоночных (мидии, гребешок, модиолус, морские ежи, голотурии). Заслуживает внимания камчатский краб, превратившийся из вселенца (интродуцированный в 80-х годах) в ценный промысловый ресурс. Недра и минер.-сырьевые ресурсы. Крупные запасы горно-химического, медноникелевого, железорудного, редкометалльного и алюминиевого сырья имеют общероссийское значение. Значительны запасы неметаллорудного и нерудного сырья - вермикулита, флогопита, мусковита, пегматита, граната, амазонита и др. нерудных минералов. Запасы некоторых имеют мировое значение. Характерной особенностью минерального сырья Кольского п-ова является их комплексный состав. Фосфатное сырье представлено уникальными по составу и качеству апатитонефелиновыми рудами Хибинского массива, комплексными апатито-магнетитовыми рудами Ковдорского железо-рудного месторождения и комплексными апатитсодержащими рудами месторождений - Себльявр, Ловоозерского, Гремяхи-Вырмес. Углеводородные ресурсы. Возрастет роль энергетического сырья. Россия обладает 21% площади шельфов Мирового океана. Это Баренцево, Печорское и Карское моря. Нефтегазоносный потенциал российского шельфа очень высок. Выявлено около 100 перспективных площадей и открыты 10 нефтяных и газовых месторождений. Крупнейшие из них - Штокмановское газоконденсатное, Приразломное нефтяное. Месторождения Печорского моря рассматриваются как продолжение инфраструктуры Тимано-Печорской провинции, а южная часть Карского моря как продолжение месторождений Ямала. Основная часть Баренцева моря образует самостоятельный регион, требующий своих решений по инфраструктуре, добыче и транспортировке. Однако основная часть этих ресурсов относится к отдаленным регионам с суровыми природно-климатическими условиями, что затрудняет промышленное освоение, повышает риск возникновения аварийных ситуаций и усиливает тяжесть экологических последствий. Притом этот регион характеризуется слабой геологогеофизической изученностью. Леса занимают 65% территории области. По величине запасов и продуктивности леса невелики. Лесистость составляет 34% и распределяется весьма неравномерно. Северная часть лесов представлена тундрой, южная - лесная таежная зона, где произрастают в основном сосны и ели. С/х сектор представлен птицеводческими и животноводческими комплексами. Водные ресурсы. Народное хозяйство области не испытывает недостатка в водных ресурсах. На территории области расположено 111609 озер, водохранилища на реках Тулома, Воронья, Териберка. Почвы и земельные ресурсы. Земельный фонд Мурманской области представлен 15 млн. га, расположенными в Мурманской и Новгородской областях. Более 1/2 территории области используются. с/х предприятиями, из которых 91% занимают оленьи пастбища. Почвы мало продородные: подзолистые, дерново-подзолистые, болотистые. В последние годы наметилась тенденция ухудшения мелиоративного (72% осушаемых земель) состояния земель и снижения их продуктивности. 40% пашни находится в переувлажненном и заболоченном состоянии. Скудные средства не позволяют применять высокие мелиоративные мероприятия, приобретать химические средства защиты от сорняков. Мало вносится (1/2) удобрений, снижается содержание гумуса, понижается плодородие почв. Повышенная кислотность, низкое содержание К и Р. Часть пашни загрязнена тяжелыми металлами свыше ПДК. Высокий выброс бытовых отходов. Система сбора и утилизации не эффективна. Предприятия Минобороны выбрасывают на местность тыс. т сточных хозяйственно-бытовых, фекальных вод и твердых бытовых отходов. Возрастает площадь нарушенных земель. Рекультивируется всего около 7% из-за отсутствия средств. опросы для самоконтроля. 1. Понятие «природопользование» и его связь с геоэкологией. 2. Природные условия и природные ресурсы. 3. Природно-ресурсный потенциал территории. 4. Ресурсообеспеченность. 5. Классификация природных ресурсов с точки зрения их исчерпаемости. 6. Ресурсная база планеты. 7. Альтернативная энергетика. 8. Хозяйственная деятельность и изменение природных ресурсов. 9. Экологический менеджмент. Система экологического управления природопользованием: аудит. 10. Природные ресурсы Мурманской области. 11.Основные принципы эколого-экономической оптимизации природопользования Лекция 14. Тема: Природно-антропогенное преобразование геосистем (ландшафтов). Геоэкосоциосистемы План лекции: Современные ландшафты – результат антропогенной трансформации естественных ландшафтов мира. Нарушение природных и антропогенных ландшафтов и отчуждение сельскохозяйственных земель. Предупреждение разрушения и загрязнения окружающей среды (экологически чистые, малоотходные технологии, оценка качества среды, очистка и обезвреживание отходов, ликвидация источников загрязнения, мониторинг и т.д.). Предупреждение и защита от деструкционных природно-антропогенных процессов (эрозия, подтопление, сход лавин, кислотные дожди, опустынивание, обезлесивание, пожары, наводнения, снижение биоразнообразия и др.). Регламентация хозяйственной деятельности с целью поддержания экологического равновесия. Нормативное обеспечение природоохранной деятельности, необходимость его совершенствования. Уход за ландшафтом. Экологические кризисы в развитии биосферы. Влияние техногенных процессов на изменения экологической обстановки. Естественноантропогенные ландшафты. Природно-хозяйственные системы (природно-технические системы), их влияние на функционирование экосистемы. Классификация природнотерриториальных комплексов по степени изменчивости в результате антропогенного воздействия. Закономерности функционирования зональных типов экосистем и их биомы. Тенденции изменения окружающей среды. Геоэкосоциосистемы. Теоретические основы устойчивости развития социосистем. «Замыкающие круг» – четыре основных социально-экологических законов Б.Коммонера Основные понятия и положения: Элементарные геохимические ландшафты. Геохимические ландшафты и барьеры Ландшафт, по Докучаеву, Бергу, Вернадскому, - это биокосная система или биокоснове тело, в котором живое и неживое вещество находятся в тесном взаимодействии. В современной науке термин “ландшафт” имеет несколько трактовок. (Резанов. История взаимодействия наук о Земле, с.81). Ландшафт - относительно однородный участок географической оболочки, отличающийся закономерным сочетанием ее компонентов (рельефа, климата, растительного мира и т.д.). Ландшафты, в зависимости от происхождения, бывают природные, антропогенные, геохимические, культурные. Примерами ландшафтов могут служить таежные горы, сложенные гранитоидами, степные черноземные лессовые равнины, степные базальтовые плато, песчаные пустыни и т.д. Ландшафт - природно-территориальный комплекс, имеющий свою внутреннюю структуру и свой индивидуальный облик: форму, состав, распределение почвенного покрова и вод, характер распределения и виды растительности, структуру и связи в экологических системах. Характерными видами ландшафтов являются зоны тундры, тайги, степи, смешанных и широколиственных лесов, аридные территории и др. Человек рассматривает ландшафт как ресурсосодержащую и ресурсовоспроизводящую систему (Большаков и др. Экология.2000. с.174.) Ландшафты – как природные системы крупного ранга, тесно связанные с развитием природной зональности (докучаевское учение о природных зонах земной поверхности в целом, включая сушу и океан), состоят из частных биокосных систем (элементарных ландшафтов). Элементарный ландшафт (Почвы, донные отложения). По Полынову: одинаковый определенный тип рельефа, сложен одной породой или наносом и покрытый в каждый момент своего существования определенным растительным покровом. На протяжении элементарного ландшафта одинаково развитие взаимодействия между горными породами и организмами. Одинаковые элементарные ландшафты должны характеризоваться аналогичным составом подземных вод, аналогичными особенностями миграции (концентрации) химических элементов, переносимых в атмосфере, отсутствие или присутствие многолетней мерзлоты, распространение по вертикали свободного кислорода. Пример: пятно солончака, а кочка или муравейник - нет. Ландшафты - природно-территориальные комплексы (или географические комплексы, геосистемы) - подразделяются на ранги или уровни: планетарные (географическая оболочка), структурной частью географической оболочки являются региональные (ландшафтная зона, провинция, отдельный ландшафт) и топологические (местность, урочище, фация). Связи между компонентами ландшафта осуществляются через обмен веществом и энергией (круговороты). На основе биогеохимических. идей Вернадского и учения Докучаева о природной зональности Полынов (1956) создал новое направление - геохимию ландшафта, которое было развито Перельманом. Геохимические ландшафты (по опред. Перельмана) - это парагенетические ассоциации (закономерно сочетающихся) сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией элементов. Наибольшее значение для связи между элементарными ландшафтами имеют поверхностный и подземный стоки. Геохимические ландшафты, в отличие от экосистем, имеют довольно четкие границы. с.362. Классификация геохимических ландшафтов. В основу геохимической классификации ландшафтов положена миграция элементов. Участки земной поверхности, отмеченные определенными особенностями миграции, именуются геохимическими ландшафтами, а все их части - водоразделы, склоны, долины - связаны между собой миграцией атомов. Различают биогенную миграцию (Солнцеэнергия (фотосинтез) - растения - опад - минерализация). Физико-химическую - в основном в водах ландшафта. Различают: кислые, кальциевые и пр. ландшафты. Геохимические ландшафты делятся на ландшафты суши и аквальные (водные). Последние подразделяются на ландшафты Океана и аквальные ландшафты континентов. Перельман, 1979. с.250 - геохимические ландшафты. В ландшафтах ведущее значение имеет фотосинтез, в то время как в др. биокосных системах он отсутствует. И их сущность определяется процессами разложения ОВ. В ландшафтах разложение ОВ не определяет их главные особенности. Именно поэтому самые крупные единицы ландшафта выделяют по характеру фотосинтеза - особенностям растительного покрова, параметрам Б (биомасса) и П (годичная продукция). Отношение этих 2 параметров, связанных с живым веществом используется для систематики ландшафтов (выделение групп ландшафтов - лесные, тундровые и т.д.). А отношение их логарифмов - для выделения типов. Классы ландшафтов по Перельману (таблица). Крайние примеры ландшафтов – влажные тропики и пустыни. Антропогенное воздействие на ландшафты (Большаков и др.,2000. с.174). Естественный ландшафт представляет собой природно-территориальный комплекс, качественно отличающийся. от соседствующего с ним. Поэтому каждый ландшафт имеет свой индивидуальный облик и внутреннюю структуру: форму, состав, распределение почвенного покрова и вод, характер распределения и виды растительности, структуру и связи в экосистеме. Характерными видами ландшафтов являются зоны тундры, тайги, степи, смешанных лесов и др. Природные ландшафты являются. открытыми системами, неразрывно связанными с внешней средой процессами материального и энергетического обмена. Человек в своей деятельности рассматривает ландшафт как ресурсосодержащую и ресурсовоспроизводящую систему, среду своего обитания. Поэтому антропогенный пресс вносит в эту систему новые возмущения, трансформирующие естественные процессы обмена. Основными факторами воздействия человека на ландшафт являются следующие: 1. Хозяйственное преобразование части ландшафта в естественно-антропогенный с уничтожением части коренных растительных сообществ. В результате возникают луга в тайге, овраги в степи, солончаки в пустыне. 2. Коренное преобразование ландшафта с формированием техногенного комплекса (промышленные зоны, с/х угодья). 3. Создание на месте естественного ландшафта культурного (антропогенного), обладающего для человека целесообразными структурой и функциональными свойствами (жилые застройки, парки и др.). Расширение зон разработки полезных ископаемых, захоронение отходов, размеров с/х угодий и развитие инфраструктур населенных мест существенно сокращают естественные ресурсы почвенных экосистем, изменяют ландшафт. Следствием этого являются заметные изменения в биоценозах, главные из которых: 1. Обеднение видового состава и упрощение биоценотических связей в экосистеме изза снижения устойчивости систем к внешним воздействиям и нарушения внутриэкосистемных связей. Примером является введение монокультур в с/х, напр. посевы пшеницы на больших массивах степей. 2. Введение в исходный тип ландшафта элементов мозаичности, напр. расчистки части леса под с/х угодья. Этим увеличивается биологическое разнообразие и усложняются связи в биоценозе. 3. Создание культурных ландшафтов (садов, парков, жилых зон), заметно изменяет структуру и свойства почв, биогенное разнообразие видового состава “окультуренных” зон. Нарушение природных и антропогенных ландшафтов и отчуждение с/х земель (Д., с.543). За 2 пол. 20в земная поверхность претерпела большие изменения, чем за всю предыдущую историю человечества. Их можно сопоставить лишь с последствиями катастрофических явлений природы. Влияние горнодобывающей промышленности Вернадский назвал “катастрофически антропогенным”. Развитие городского и промышленного строительства, прокладка инженерных и транспортных коммуникаций, расширение добычи полезных ископаемых привели к резкому возрастанию территорий с нарушенными почвами и рельефом. Нарушенные земли. Это земли, утратившие свою экономическую и агропромышленную ценность, или являются источником негативного воздействия на окружающую среду в связи с изменением рельефа, почвенного покрова, гидрологического режима, растительности. В России и странах ближнего зарубежья площади нарушенных земель достигли огромных размеров. По современным оценкам, зона вредного влияния горнопромышленных разработок с учетом загрязнения атмосферы, природных вод, почвенного покрова и растительности примерно на порядок выше территории горного отвода. Прокладка транспортных магистралей, трубопроводов, линий электропередач всегда сопровождается ухудшением качества почвенного покрова и растительности прилегающих территорий, зачастую вырубкой больших массивов лесов. Пример тундры. Самоходные установки уничтожают растительный и почвенный покров. В зоне пустынь и полупустынь тоже самое при транспортировке нефтяных вышек и проведении геолого-разведочных работ. Более чем на 1/2 поверхности суши к концу 20 ст. естественные ландшафты сменились антропогенными, среди которых можно выделить агроландшафты (полевые и пастбищные), лесохозяйственные, горнопромышленные, селитебные (сельскохозяйственные и городские), рекреационные. Самые глубокие изменения происходят в районе горных работ. Открытые разработки полезных ископаемых сопровождаются наиболее существенным нарушением ландшафта и гидрологических условий района разработок и нарушением или полной утратой почвенного покрова на значительной территории. Хотя на них производительность труда в 5-6 раз выше, а себестоимость в 2-3 раза ниже. Т.о. прогресс горного дела оборачивается резким уменьшением биологически продуктивных земель и опасными нарушениями экологического равновесия. Масштабы нарушений столь велики, что в науке и технике сформулировано представление о техногенном неорельефе. Различают два его основных типа: положительный (аккумулятивный) - терриконы, отвалы, насыпные и намывные поверхности и отрицательный (выработанный) - шахты, карьеры, разрезы, выработки. Высота аккумулятивных - 50-80 м, протяженность 1.5 - 2.5 км, глубина карьеров при современной технике может достигать 400-500 м при ширине карьерного поля 100-200 м. Разрушены тысячи га плодородных земель. Нарушается гидрологический режим, приводящий к истощению подземных и поверхностных вод. Закрытые подземные разработки приводят к провалам - опусканию земной поверхности на 6-7 м, что приводит к нарушению зданий, коммуникаций и вызывает перенос целых населенных. пунктов на новые места (Донбасс, Кузбасс). Развиваются отвалы, оползни, сели и др. Серьезно измен. гидрогеологические условия. Падают дебиты водных объектов, в т.ч. и подземных. В результате окисления рассеянных сульфидов в подземных водах увеличивается содержание сульфатов, что повышает их кислотность до рН=2-3. Усиливается выщелачивание пород, в водах растет концентрация ионов тяжелых металлов. При добыче полезных ископаемых из скважин наблюдается значительное загрязнение почв рассолами, нефтью. Отмечены факты оседания поверхности и заболачивания местности. Эрозия почв, опустынивание и др. стихийные бедствия (Сытник, 1987, с.359). Эрозия почв – разрушающее действие некоторых физических факторов на поверхностный слой почвы и подстилающие породы. Наиболее распространены водная и ветровая эрозия. Водная эрозия развивается как правило на распаханных склонах. Струйки талой, дождевой или ливневой воды стекая вниз по склону, перемещают частицы верхнего плодородного слоя в балки, речные долины и в конечном итоге – в моря. Масштабы водной эрозии очень значительны и сопоставимы с глобальными планетарными процессами. Потери огромного количества плодородной почвы сказываются на хозяйственной деятельности человека и уменьшают его производительный потенциал. Ветровая эрозия, или дефляция почв, заключается в выдувании и переносе ветром мелких частиц почвы. Возникают обычно в засушливых южных районах. Почвенные частички, увлекаемые ветром, могут перемещаться на значительные расстояния. Ветровой эрозией наносится двойной ущерб: в одних местах происходит выдувание почвы, в результате чего гибнут посевы на десятках и сотнях тыс. га, в др. – засыпание растений, накопление плодородной почвы в балках, оврагах, реках. Ветровую эрозию еще наз. пыльными или черными бурями. Преобладающее количество выносимых ветром с материков пылевых частиц достигает морской поверхности и участвует в процессах осадконакопления. Количество сдуваемой пыли зависит от климатических условий (количества осадков, температуры, направления и скорости ветра, состояния поверхности почвы). В планетарном масштабе деятельность эолового выноса уступает только суммарному речному стоку. Водной и ветровой эрозии подвержены все континенты мира. Это пастбища и пашни. Вынос элементов минерального питания – азота, фосфора, калия – превышает количество вносимых удобрений. В районах орошаемого земледелия часто имеет место т.н. ирригационная эрозия, возникающая при размещении поливных земель на склонах. Ежегодно с полей и пастбищ смывается огромное количество питательных веществ в доступной форме. Опустынивание – это искусственные пустыни, возникающие в результате хозяйственной деятельности человека. Главная причина опустынивания – перегрузка ландшафта с/х культурами и неумеренный выпас скота. Определенную роль играют такие факторы как вырубка лесов и климатические сбои последних лет (сдвиг дождевых поясов). Землям угрожает «индустрия» (сельскохозяйственные строения, горные разработки, водохранилища). Ежегодно для этих нужд исключается из сельскохозяйственного пользования 5 – 7 млн. га различных угодий. Борьба с опустыниванием. 1 – рекультивация земель после прекращения горных разработок и строительных работ. 2 – тщательно подбирать земли для сельскохозяйственного производства. Если тонкий почвенный покров, следует отказаться от глубокой вспашки (сохранить стерню под зиму для влагозадержания, а весной осуществить безотвальную вспашку). Запахивание в одном направлении следует заменить контурной обработкой полей на холмистых территориях (т.е. по горизонтали, следуя изгибам холмов) и «лоскутной» пахотой на равнинных территориях (в разных направлениях: вдоль, поперек поля, наискосок), а также чередующимися полосными посевами. Потери пахотных ресурсов за активный период человеческой деятельности превышают современную пахотную площадь планеты. Прочие стихийные бедствия. Град. Снегопады. Снежные лавины. Пульсирующие ледники. Грязекаменные потоки – сели. Геоэкосоциосистемы (Денисов и др., 2002). Геоэкосоциосистемы или сокращенно ГЭС-системы = гео-, эко- и социосистемы Денисов и др., с.182. 6.4. Элементы социальной экологии Егоренков, Кочуров, С.165. 3.4. Понятие о геоэкосоциосистемах. В геоэкосоциосистемах модель взаимоотношений представлена следующим образом: человек – природа – техника – экономика – социум – культура. Человек в этой комплексной геосистеме живет не только в природной, но и техногенной, экономической и культурной средах, а экосистемы обретают территориальное выражение. Все окружающие человека среды взаимосвязаны, дифференцированы и интегрированы. Очевидно, что на любой ступени своего развития общество, представляя собой сплетение множества связей и отношений между людьми, предстает как совокупность социальных систем различного уровня. Обладая индивидуальными потребностями, каждый человек внутри общества должен удовлетворять и особые «социальные» потребности, среди которых важнейшими являются.: - общение (коммуникация) между членами общества и отд. коллективами; - производство энергии, продуктов питания, товаров, услуг и их распределение; - защита от природных и антропогенных катастроф и др. опасностей, в частности военного характера; - обеспечение надлежащего воспроизводства населения и его структуры, т.е. демографической политики; - передача новым поколениям определенной культуры, в т.ч. экологической, в процессе воспитания и образования. Определяющим в системе социальных потребностей, по крайней мере в настоящее время, является материальное производство. Оно возможно только на основе вещественного, энергетического и информационного обмена человеческого общества с окружающей природной средой или точнее с его экосистемами. Постоянное, все более усложняющееся взаимодействие общества (иначе социосистемы) с гео-, экосистемами сформировало понятие геоэкосоциосистемы или ГЭС-системы. Их специфика обусловлена характером взаимодействия составляющих ее компонентов, т.е. гео-, эко- и социосистем. Однако социосистемы не являются, да и не могут быть абсолютно независимыми от остальных или даже быть равнозначными. Так, социосистему невозможно представить без эко- и геосистемы: без них существование ее просто невозможно. В то же время, очевидно, что экосистема (биосфера) и тем более геосистема может существовать без социосистемы (как уже было до появления человека на планете). Природная и социальная подсистемы отличаются прежде всего по механизму обеспечения устойчивости. С функциональной точки зрения основой стабилизационного механизма в биоте является генетическая память. В цивилизации как надбиологической структуре она дополнена внегенетической памятью – культурой. Т. о., развитие геосоциосистем лежит в сфере инновационных процессов и информационных технологий, …. на основе экономически приемлемых и природосовместимых технологий. Поскольку общество непосредственно взаимодействует с биосферой, то любые изменения в последней прямо или косвенно отражаются на обществе, а значит на индивидуальных и социальных потребностях каждого его члена. Все это приводит неизбежно к социально-экологическим противоречиям во взаимодействии общества с природной средой. Воздействие общества с развитием космонавтики, а также военных технологий, далеко выходит за пределы биосферы. Последствия освоения околоземного пространства отражаются и на процессах, которые происходят в геосфере, напр. магнитосфере, тропосфере (ядерный взрыв), недрах Земли. В свою очередь, изменения в геосфере влияют на состояние биосферы в целом и общества в частности. Взаимодействие общества и природы характеризуется не только усилением влияния человека, его техники и технологий на природную среду, но и возрастанием ответной реакции последней на это взаимодействие (по принципу «каждому действию есть противодействие»). Антропогенные изменения природной среды бумерангом вернулись к его первопричине – человеку. Они стали негативно сказываться на самых различных сторонах общественной жизни, вызывать всевозможные коллизии социального характера. Все это обусловило настоятельную необходимость глубокого и всестороннего осмысления современного состояния в системе «общество-природа», поисков путей гармоничного сочетания природопользования и природосбережения. Для успешного решения этой проблемы потребовалось создание особого раздела экологии, призванного сформировать качественно новые типы законов, отражающих взаимосвязь общества, техники и природы в рамках единой глобальной ГЭС-системы. Социальная экология является новым научным направлением на стыке социологии (науки о закономерностях развития и функционирования общества), экологии, философии и др. отраслей культуры, с каждой из которых она тесно соприкасается. Социальная экология (по Дедю) – раздел экологии, который исследует отношения между человеческими сообществами и окружающей географически- пространственной, социальной и культурной средой, а также прямое и побочное влияние производственной деятельности на состав и свойства окружающей среды, экологическое воздействие антропогенных ландшафтов на здоровье человека и на генофонд человеческих популяций. Главной задача социальной экологии – на основе изучения закономерностей взаимодействия человеческого ощества и его отдельных территориальных групп с природой разработать научные принципы рационального природопользования, которые предполагают охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека. Социально-экологические законы Б.Коммонера (Степановских, Протасов, Денисов, Комарова) Американский эколог Б.Коммонер (1974), обобщив положения биоэкологии и изучив опыт человечества в области природопреобразующей деятельности, сформулировал ряд так называемых экологических или социально-экологических «законов», хотя правильнее было бы их называть афоризмами или поговорками, раскрывающих суть системы рационального природопользования, выделив из них четыре основных: 1. Все связано со всем. 2. Все должно куда-то деваться. 3. Природа знает лучше. 4. Ничто не дается даром. Очевидно, что вышеприведенные законы не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. Тем не менее, будучи простыми по форме, но глубокими по содержанию, они закладывают основу нравственного отношения к природе. ۞ Природно-техногенные системы - разнообразн. город и сельские поселения, с/х системы, отд. промышл предприятия и индустриальн. зоны. транспорт и транспортн. коммуникации, энергет. объекты. горно-рудн. предприятия вместе с зонами их влияния, рекреацион. сист. т.д. Комарова Геотехногенные (ландшафтно-инженерные) системы характерны для промышл. и с/х классов Л. В промышл. классе выделяют карьерный тип Л., а в с/х – полевой тип. Егоренков, Кочуров,161. Природно-территор. комплекс (ПТК) – историч. сложившаяся и пространств. обособившаяся единая система, образ. множеств. взаимосвязан. и взаимодействующих элементов атмо-, гидро-, лито- и биосферы. Степановских Природно-хоз. комплекс (ПХК) – террит., характер. опред. видом хоз. деят. (с/х, промышл, селитебной, транспортн, рекреац.) и исп. ПР. Степановских Природн. ресурсы (ест.) – пр. объекты и явления, исп. в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способ. созданию материальных богатств, воспроизводству труд. ресурсов. Степановских Природопользование – совокупн. всех форм эксплуатации прир-ресурсного потенциала и мер по его сохранению. Степановских Голубев,1999. ч. 1У. ГЭ аспекты прир-техногенных систем. 1. Прир-техноген. сист. (ПТС). Их особенности и проблемы. Отлич. двойственностью: с одной стороны, первонач. ест. особенности изменены и их состояние опред. антропоген. нагрузкой на них. С др., особен. функционирования систем зависят во многом от природных условий, которые сохраняют свои основные особенности и в пределах ПТС «Инженерная экология». Первонач. ест. черты просвечивают сквозь позднейшие антропогенные наслоения. 2. ГЭ асп. урбанизации. Увелич. рост насел. мира за 1990-1995г : городского со скоростью 2.5% в года, сельского лишь 0.8%. Причины роста: миграция из др. регионов (за счет развив. стран) и за счет превыш. рождаемости над смертностью. Растет число мегаполисов (агломерация городов - сверхгорода). В 1950г было всего 2, К 2015г ожидается 33, в т.ч. 27 в развив. странах. Террит. подвергаются значит. антропоген. нагрузке. Степень техногенности высока. Ощущается недостаток финансирования эколог. проблем. Потребл. масса воды, продовольствия и топлива. ГЭ проблемы: ландшафты (парки, скверы) примитивны, ест. растит. трансформирована, птицы (вороны паразиты на отходах живут), крысы, тараканы. Загрязнения воздуха, воды. Малярия. Города-миллионеры – это зоны эколог. бедствия разл. рода и напряженности. Перегружены системы водоснабжения, канализации, сбора и переработки мусора, снабж. электроэнергией, сист. образования, здравоохран., соц. обеспечения. Загрязнение рек (патогенная бактериальн. фауна). Это типичный пример универсальной ГЭ глобальной проблемы. Поэтому программы по глоб проблемам, таким как измен. климата, озонового слоя, биолог. разнообразия международн. орг. выдвигают такие как проблема бедности, загрязн. окруж. среды Ии экологич. безопасности в городах. С целью улучш. качества жизни в городах, включ. совершен. систем водоснабжения, канализации, удаления и переработки мусора. 3. ГЭ аспекты энергетики. Энергия исп. во всех видах человеч. деятельности: извлеч. и переработка ПР, произ-во промышл. продукции, транспорт. с/х, освещение, отопление, здравоохран. История развития мировой энергетики: мускульная энергия чел., эн. дом. животных, исп. горючих ископаемых (уголь, пр. газ, нефть), атомная энергетика. Возобнов. ист. энер (эн. С., ветра, приливов, волнения воды, геотермальн. эн. не достиг. 1%. На 1990г при соврем. уровне разведан. запасов и ежегодной добычи ресурсообеспеч. сост. по углю – 209 лет, нефти – 45, прир. газа – 52 года. Неблагоприятн. ГЭ последствия пр-ва и исп. тепловой энергии. Выброс ЗВ тепловой энергетикой в атмосферу: 27% от выбросов всей индустрии России. Это в осн. тверд. ч. (31% от общего колич. выбросов), диоксид серы (42%), оксиды азота (24%). Неиспольз. выброс тепла сост. около 60% производимой энергии. Загрязн. воздуха: кислотные осадки, парниковые газы, ущерб водным экосист., урожаю, строениям, памятникам матер. культуры. Атомн. ЭС: риск катастрофы, консервация вывед. из эксплуатации реакторов. ГЭС: потери затаплив. земель, переселение людей, измен. экосистем и их плодородия, распр. тропич. болезней (малярия, шистосоматоз, речная слепота). Нетрадиционные виды энергии не полн. оправданы с экологич. т.зр. (б. площадь батарей, ветер вызыв. шумовые эффекты, приливная эн. технически не очень проста, геотермальн. загрязн. воздух, воду и землю). При исп. энергии важна экономия, опред. спросом. Большие потери эн.вслед. технич. особенностей эн. систем. В будущем следует повысить эффективн. исп. эн. на порядок, т.е. в 10 раз. 4. ГЭ проблемы промышл. Деят. промышл. можно схематизировать в виде производ.-экологич. пирамиды, похожей на эколог. пирамиду. ↑ ↑ ↑Снижение ↑ объема Электроника. Точное машиностроение. Композитные матер. Биотехнология ↑ ↑ ↑ Уменьш. Объема продук-ции, потребл. матер. и энергии ↑ ↑ ↑ ↑ Машиностроение Легкая промышл. ↑ Переработка сырья 2% сырья ↑ Добыча и обогащение сырья 98% добыв. сырья идет в отходы в виде пустой породы, грунта, нестандартной древесины загрязн. Увелич. токсичности отходов ↑ ↑ ↑↑ Рис. Соотнош. типов промышл., исп. ПР и загрязнения окруж. среды. Тенденции изменения геоэкологических проблем. Технологич. подходы, требующиеся для системн. перестройки пром. пр-ва для сниж. объема, массы и токсичности отходов, сбросов и эмиссий: 1 – Экономия сырья, материалов и энергии. 2 – Увеличение степени использования промышленного продукта. 3 – Извлечение полезных продуктов из промышл. отходов. Такие комплексы экогич. и экономич. целесообразны, однако широкого распрост. не получили. 5. ГЭ аспекты транспорта. Тягловая сила ж, на велосипедах, авиация, трубопроводы, личн. транспорт. Транспорт – важный неблагоприятн. фактор состояния окружающей среды. 1 – загрязн. окруж. среду: воду. воздух, вызыв. вибрацию, шум. 2 – поглощает много зем. ресурсов для дорог, трубопроводов, портов, вокзалов, причалов. Создает техногенные ландшафты. 3 – много ПР расходуется на производ. и сооруж. элем. транспортной инфраструктуры. 4 – транспорт представл. опасность для жизни, здоровья и имущества людей. Загрязн. воздуха. С 1975 по 1990 гг загрязн. воздуха увелич. на 20-75%. В Москве эмиссия выхлопн. газов автомобилей в воздух сост. не менее 70% всего загрязнения воздуха. 40-70% оксида азота, 70-90% окиси углерода и не менее 50% свинца от выхлопов автомобилей. Как компоненты устойчив. развития должна осущ след. стратегия на локальном, региональном и глобальном уровнях: - Должно сокращаться потребл. горючих ископаемых для транспорта. - Долны быть установлены общемиров. стандарты на выбросы в атм. для всех видов транспорта. - Осущ. контроль эмиссии всех видов транспорта. - Совершен. и развив. систему обществен. транспорта. - При планирован. развития транспортн. систем исп. системн. подход, направл. на комплексное решение эколог. проблем. Устранять причины, а не следствия проблем на транспорте. 6. ГЭ аспекты с/х. Это важнейшая система жизнеобеспеч. об-ва. С/х обеспечивает 98-99% массы продуктов питания людей на З., в т.ч. 87% белкового питания. Поэтому, чем выше числ. населения, тем выше роль с/х. и тем больше его воздействие на экосферу. С/х занимает 38% свободной от льда суши: из них пашня заним. 30% и пастбища – 70%. С/х системы наз. агроэкосистемами. Технологии от простых до сложных (на польдерных землях). Сист. земледельч. и животноводческие. С/х системы оказыв. глубокое воздействие на экосист. и ландшафты. преобраз. растительность: от ест. покрова к пашне или пастбищу. Система корен. образом упрощается и трансформируется. Чаще всего наблюд. монокультура. При введении орошения меняется тип режима – от непромывного к промывному. Засоление, заболачивание. В засушл. р-нах наблюд. постеп. истощение пастбищ вплоть до опустынивания – уничт. растит. и почвенного покрова. Пастбищно-стойловое ж. тоже создает проблемы: загрязняются почвы и воды отходами животноводства. Накопление навоза. Ест. системы отлич. высокой степенью замкнутости баланса ОВ и др. компонентов. Разность между приходной и расходной ч. обычно не превышает 1%. За счет этой малой доли происход. направлен. эволюция ест. экосистем. В с/х системах цикл в-ва разомкнут: в-во забир. чел. из сист. в виде урожая, а семена, удобр. и пестициды вносятся. Вынос в-ва сост. 40-80% от годов. продукции биомассы. Чем больше отчуждение продукции, тем система неустойчивее. Антропогенный привнос в-в в агроэкосистему на 2-3 порядка больше их естественного поступления.. Т.о. система корен. образом трансформируется. Измен. и физич. процессы. Водная и ветровая эрозия усилив. на 1-2 порядка. Уплотн. почва от машин и орудий. Измен. тепловой баланс, водный, режим влаги в почве. Биолог. особенности (биомасса, прирост, трофич. отношен., видовой состав, включая микроорганизмы и б/п ) коренным образом меняются. Вслед. эволюции землед. и ж-ва сокращ. сложность структуры ландшафтов, их устойчивость снижается и может поддерживаться только благодаря действиям человека. ГЭ проблемы с/х относятся к категории универсальных, т.е.встречающихся повсеместно и имеют глобальное значение. Деградация как природн., так и агроэкосистем продолжается. 11% свободной от льда территории мира безвозвратно деградировано, что сравнимо с современной площадью пашни. Увелич. поверхн. сток, соответ. сниж. подземный сток и запасы влаги в почве, многократно увелич. эрозия почв. Снижение биопродуктивности и деградация почв – важнейшие ГЭ проблемы, т.к. с ростом населения возрастает потребность в продуктах питания. Спрос на продовольствие может быть удовлетворен: расширением пахотных площадей и интенсифик. с/х . В обоих случаях будут усиливаться ГЭ проблемы вследствие ухудшения состояния земель и повыш. транспорта наносов и хим. в-в. Т.О., истин. стоимость продуктов с/х в перспективе будет возрастать. Вопросы для самоконтроля. 1. Понятие «ландшафт». Элементы геохимического ландшафта. 2. Антропогенные воздействия на ландшафты. 4. Нарушенные земли и отчуждение сельскохозяйственных земель. 5. Эрозия почв, опустынивание и др. стихийные бедствия. 6. Геоэкосоциосистемы. 7. Назвать «социальные» потребности человека. 8. Социально-экологические законы Коммонера. Лекция 15. Тема: Системы контроля за качеством окружающей среды План лекции: Органы экологического управления России. Понятие мониторинга и основные системы контроля состояния окружающей среды. Методы и организация комплексного геоэкологического мониторинга. Аэрокосмический мониторинг. Компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок. Концепция создания геоэкологического атласа. Применение ГИС-технологий. Наземные методы и критерии оценки состояния окружающей среды. Нормирование качества окружающей природной среды (ПДК, ПДВ). Санитарно-гигиенические и экологические показатели и критерии. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), этапы развития этого направления, основные критерии и оценки. Основные понятия и положения: Докл. госкомитета с.124. с.126-128. Законодательная и нормативная базы природоохранной деятельности. Виды контроля. Система мониторинга в обл. - с.138-150. Экологич. программы и их реализация с.132.. Проблемы и перспективы международн. сотруднич. в обл. охраны природы - с.153. Информационное обеспечение, обществен. экологич. движение и эколого-просветит. деятельность - с.157. Законодательная и нормативная базы природоохранной деятельности. Экологическую ситуацию можно реализовать только на основе разумно построенной и действующей системы природоохранного законодательства. Экологическое законодательство состоит из двух частей: природно-ресурсной и природоохранительной. Природоресурсная регулируется законодательством РФ: о недрах, лесное и водное законодательство. Природоохранительная часть является более общей в системе экологического законодательства и представлена только законом РФ «Об охране окружающей природной среды». В системе законов выделяются три взаимоувязанных уровня: - рациональное использование природных ресурсов – природно-ресурсный; - охрана окружающей природной среды – природоохранительный; - сохранение среды обитания человека и генофонда – экологическая безопасность. Закон «Об охране окружающей природной среды» подразделяется на 3 части: - охрана окружающей природной среды; - предупреждение вредного воздействия хозяйственной или иной деятельности; - оздоровление окружающей среды, улучшение ее качества. Основным принципом, направленным на решение этих задач, является научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов. Как действует закон? Механизм реализации закона обеспечивается сочетанием экономического и административно-правового воздействия. Экономические механизмы включают 2 категории факторов: позитивные и негативные. Основной мерой экономического воздействия является плата за пользование ПР. Существует 2 вида платежей: за изъятие и потребление ПР и за сбросы и выбросы, размещение вредных отходов производства в природной среде. Административно-правовой механизм включает экологическую экспертизу, экологический контроль, пресечение вредной деятельности, ответственность за экологические правонарушения. Нормативами качества окружающей природной среды являются: предельно допустимые нормы воздействия, предельно допустимые концентрации, предельно допустимые выбросы и сбросы. Денисов и др., 2002. С.309. Экологическая экспертиза Одновременно с оценкой риска отд инженерн систем и сооружений формировалась процедура, получ название «оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС) и или как ее часто называют «эколог экспертиза». «Экологич экспертиза – это оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хоз и иной деят на окруж пр ср и природные ресурсы». Виды экологич экспертизы: государственная, ведомственная, научная и общественная, а также экологич аудит. ОВОС из геоэко5. С.313. Система экологич контроля в России. Эколог контроль в целом – это проверка соблюдения предприятиями, орг, т.е. всеми хоз субъектами и гражданами экологич требований по охране объектов пр среды и обеспечению экологич безопасности об-ва. Формы экологич контроля – предупредительная и карательная. Виды экологич контроля – государственный, производственный, экологич аудирование (аудит – проверка, ревизия) и общественный экологич контроль.. ГЭ, т.17. Мониторинг Понятие “мониторинг” вошло в научную литературу в начале 70-х г. Обозначает долгосрочные наблюдение и контроль за изменением состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности. Система мониторинга включает 3 основных вида деятельности: 1 - слежение и контроль - систематические наблюдения за состоянием окружающей среды; 2 - прогноз изменений природы под воздействием естественных и антропогенных факторов; 3 - управление - мероприятия по регулированию состояния окружающей среды (Петров,1997.с.271. Комплексн. геоэкол. мониторинг). Виды мониторинга. По территориальному признаку выделяют: локальный, региональный и глобальный (биосферный) мониторинг. По используемым методам – наземный, авиационный и космический. По методам исследования – химический, биологический, физический и др. Локальный М. ведут применительно к отдельным объектам – лесным, водным, горным. Задача: обеспечить стратегию хозяйствования (в особо опасных зонах). Региональный – слежение за процессами и явлениями в пределах значительных по площади районах: природные зоны, ландшафтные комплексы, рекреационные территории вокруг городов. Глобальный - с целью получения информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах: изменении климата, состояния озонового слоя. Является объектом международного сотрудничества, междунар. конвенций, соглашений. Под эгидой программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) создана мировая сеть фонового мониторинга, охватывающая все типы экосистем: наземные (лесные, степные, пустынные, высокогорные) и водные (морские и пресноводные). В России 6 заповедных территорий для ведения комплексного фонового М. нением снежного покрова; 6) слежение за фоновым загрязн. атмосферы; 7) комплексных наблюдений за загрязнением природной среды и состоянием растительности. При этом выполняются 3 вида работ: 1 – режимные наблюдения; 2 – оперативные; 3 – специальные работы. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА окружающей природной СРЕДЫ. Основой природоохранной политики является оценка качества окружающей природной среды, управление этим качеством с целью поддержания на уровне, обеспечивающем благоприятные условия для здоровья и жизни человека и функционирования экологических систем. Управление качеством окружающей среды основано на системе природоохранных норм и правил с учетом требований охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов (Большаков, с.282). Одним из приемов оценки качества окружающей природной среды является оценка риска, создаваемого загрязнениями для окружающей среды и здоровья человека. Это вероятность возникновения определенного повреждения, ущерба, наносимого окружающей среде и человеку в результате техногенного воздействия. Понятие об экологич безопасности (Денисов и др., 2002. 259). В ст. 1 Закона РФ «О безопасности» (1992) сказано, что «…безопасность – это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз». В последнее время человечество осознало, что биосфера и ее составные части имеют пределы саморегуляции, самовосстановления, выше которых они могут деградировать необратимо. Вследствие этого дальнейшее устойчивое развитие человечества не может происходить вне сохранения биосферы. Так появилось понятие экологическая безопасность. Экологическая безопасность – состояние защищенности жизненно важных интересов человека, прежде всего его прав на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую среду. Экологическая безопасность – это в то же время достижения условий и уровня сбалансированного сосуществования окружающей природной среды и хозяйственной деятельности человека, когда уровень нагрузки на среду не превышает способности ее к восстановлению. Наконец, это система регулирования, комплекс упреждающих (профилактических) мероприятий, направленных на недопущение развития ЧП не только в пределах антропогенной деятельности, но и в условиях предсказуемости развития экстремальных ситуаций в самой природной среде (заблаговременно реагировать на возможные стихийные бедствия, включая ураганы, вулканизм, землетрясения и др, уметь предсказывать время и силу их проявления). Экологическая безопасность является составным, причем важнейшим, компонентом национальной безопасности государства. Экологическая безопасность - состояние защищенности природной среды и жизненно важных экологических интересов человека от воздействия хозяйственной деятельности, чрезвычайных ситуаций и др. Она состоит из: - экологической безопасности населения; - сохранения генетического фонда человека, растений и животных; - рационального использования и воспроизводства ПР в условиях устойчивого развития. Нормирующие показатели безопасности жизнедеятельности Экологические нормативы, определяют качество природной среды. Нормативы качества окружающей природной среды являются предельно допустимыми нормами воздействия на окружающую среду со стороны производственной и хозяйственной деятельности человека. Роль нормативов качества окружающей природной среды сводится, с одной стороны, к оценке ее качества, с др. - к установлению лимитов на источники вредного воздействия. Все нормативы являются экологическими, поскольку определяют качество среды. Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду подразделяются на медицинские, технологические и научно-технические. Все нормативы подразделяются на 3 группы: 1 - саитарно-гигиенические: ПДК вредных веществ, предельно допустимые уровни (ПДУ) физического воздействий (шум, вибрация, ионизирующее излучение), нормативы предельно допустимых остаточных количеств (ПДОК) вредных веществ в продуктах питания; 2 – экологические (производственно-хозяйственные): предельно допустимые выбросы вредных веществ (ПДВ), предельно допустимые сбросы (ПДС) - норматив образования отходов производства и потребления; 3 - комплексные нормативы качества: предельно допустимые нормы антропогенной нагрузки на окружающую природную среду (ПДНН). Установлены лимиты выбросов и сбросов, определяемых по фактическому загрязнению на определенном промежутке времени. Петров,1997.с.271. Комплексн. геоэкол. мониторинг. Понятие “мониторинг” вошло в научн. лит-ру в нач. 70-хг. Обозначает наблюдение и контроль за измен. состояния биосферы под влиянием челов. деят. Система контроля включ. 3 осн. вида деят. : 1 - слежение и контроль - систем. наблюд за сост. окр. среды; 2 - прогноз измен . природы под возд. ест. и антропоген. факторов; 3 - управление - мероприятия по регулир. сост. окр. ср. Современ. этап развития дистанц. мониторинга явл. разработка и использ. новых технич. средств сбора и обработки информации. Методы дистанц. съемок разного вида, масштаба и времени позволяют с высокой степенью детальности и точности получ. хар-ки ландшафтов, изуч. их динамику под воздейств. ест. и антропоген. факторов. 16.1. Аэрокосмич. мониторинг. В рез. дистанционного зондирования получ. изображ. или цифров. данные о земн. поверхн. в широком диапазоне видимого спектра - в ультрафиол., инфракрасн. и радиолокацион. диапазонах. Пространствен.масштабы космич. мониторинга: топологич., регион., глобальный. Временные масштабы: суточный, сезонный, по годам, многолетний. Многозональн. съемка в оптич. диапазоне. Методы получ. изображ. и обраб. информации позволяют опознать, классифицировать и картографир. отд. компон. пр.-хоз. систем по их спектральным коэф. яркости (СКЯ). Выполняется на основе фотографич. и фотоэлектр. методов. Съемка в коротковолновой и длинноволн. зонах спектра. Сюда относ. методы ультрафиолетовой, флюоресцентн, инфракрасн. и радиолокационной съемки. Выделяют пассивные методы и активные. Радиолокац. съемка отлич. всепогодностью. Весьма эффективна для съемки мор. льдов. Ультрафиолетовая и флюоресцентн. съем. основ. на способн. загрязнит. (нефтья. газ) светиться при их облучении. На инфракрасн. аэросъемку отрицат. влияют дождь и облачн. Космич. мониторинг. Информацию получ. с помощью аппаратуры, установл. на орбитальн. носителях. Имеет массу преимуществ и достоинств: охват. огромн. пространства, космоснимки дают однотипную информацию о труднодоступн. р-нах, мгновенность съемки сводит к миним. влияние перемен. факторов, комплексный хар-р информации. 16.2. Компьютерная технология обраб. и анализа матер. дистанц. съемок. Соврем. состояние работ в обл. техники и технологии обраб. данных характ. высокими темпами развития микропроцессоров с кач. новыми техн. хар-ками. Рост возможностей персональн. компьютеров, появ. разнообразн. периферийной техники, стремит. развитие прикладных, инструментальных и диалоговых средств - все это делает реальным создание специализ. интерактивных вычислит. комплексов на основе персональн. компьютеров, архитектура и программн. обеспеч. которых будут формиров. самим пользователем. Практич. приложение моделирования явл. системы управл. базами данных. Геоинформац. системы (ГИС) явл. ярким примером воплощения идеи интеграции разнородн. программн. обеспечения для решения прикладн. задач (геоинформац. картографирование, дешифрирование). Этот метод особенно перспективен для решения задач эколог. мониторинга. Кроме дистанцион. сущ. наземные методы мониторинга: геофизические (балансовый подход в изуч. процессов поступл и превращения эн. и в-ва), геохимические (изуч. функциониров. природн. систем с помощью анализа миграциии хим. эл.), индикационные (биоиндикация по раст. и ж. - опред. состоян. одного объекта по др.). Оценка сост. окр. ср. предполагает сравнение с опред. нормами (ПДК). Методология (морских) процедур ОВОС. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) явл. одним из важнейших механизмов экол. безопасности. Процедура оценки воздействия на окруж. ср. явл. инструментом научного анализа и прогноза последствий индустриального вторжения в окр. ср. В процессе ОВОС осущ. сбор и анализ необходимой информации, которая включает: способы осуществл. намеч. деят., в т.ч. характеристики предлаг. решений, источников сырья и энергии и необход. производств. инфраструктуры; состояние окруж. ср. на момент размещения объекта; колич. и характеристику отходов проектир. хоз. объекта для разных режимов его работы. На основании получ. информации выявл. источники, виды и объекты воздействия на окруж. ср. по альтернативным вариантам намечен. деятельности. След. этапом ОВОС явл. прогнозирование изменений сост. прир. ср. при принятии предлаг. решения. Оцениваются вероятные аварийные ситуации и вероятности их возникновения. Выявляются возможные причины аварий. Опред. возможные снижения отриц. воздействия на окруж. среду и здоровье человека. Проводится эколого-экономич. оценка проектных решений с учетом выявленных последствий и анализа рез-тов предлаг. вариантов реализации проектн. решения. ОВОС имеет две стороны: процедурную и аналитическую. Аналитико-прогностический процесс ОВОС, как субъект системного анализа, имеет ряд обязательных этапов: - оценка современного (фонового) состояния геосистемы, подвергаемой воздействию; - опред. траекторий ее возможн. измен; - прогноз нового состояния геосистемы (после воздействия); - выработка мер по сохранению эколог. равновесия в изменившихся условиях; - мониторинг происходящих процессов и управление ими. Для решения подобных задач междисциплинарного характера имеются 2 сущ. разл. способа: 1 - моделирование объедин. геосистемы на базе всестороннего и детального описания переменных этой системы, всех источников и стоков энергии, внутренних взаимодействий и внешних движущих сил. В идеале эти условия приведут (через формализацию) к мат. динамич. модели, с помощью которой можно будет спрогнозировать будущее состояние интересующей нас системы. 2 - Эмпирико-феноменологич. системный анализ (опред. осн. трендов, синергич. эффектов, “невралгических” точек, петель обратн. связей и др.) на основе объединенного экспертного знания (опыта), а там, где информация неоднородна и/или едва доступна, с использованием интуиции. Такой подход означ. попытку описания системн. взаимосвязей в динамич. модели без предваряющей анализ формализации. Процедура ОВОС с методич. т. зр. представл. собой объективно-субъективный процесс, в котором применение разнообразного научного инструментария не может быть единственно возможной методологией, а должно дополняться умозаключениями, вытек. из системы ценностей цивилизованного об-ва. следует отметить следующие принципы и этапы эмпирико-феноменологич. системного анализа: приоритетность методов моделирования, исп. кач. имитаций как ядра экспертной системы, применение частных детерминистских и вероятностных моделей для описания отд. этапов сценарного развития ключевых событий (напр., аварий), многовариантность проводимых расчетов и системный учет реалий эконом. политики на федеральном и региональном уровнях. Вопросы для самоконтроля. 1. Мониторинг окружающей среды. 2. Виды мониторинга. Лекция 16. Тема: Геоэкологические проблемы Севера План лекции: Региональные проблемы и экологическая дестабилизация северных территорий. Природнозональная и ресурсная роль Севера. Север на поворотной точке развития России - в новых условиях рыночной экономики. Север – гарант единства России. Угроза потери природы Севера. Экономический механизм охраны окружающей среды в условиях рыночной экономики. Основные понятия и положения: ГЭ проблемы Севера Россию трудно представить без северных территорий. Более 300 лет сибирский север и еще больше веков европейский Север составляют существенную часть территории Российского государства и во многом определяют его развитие. В первой трети 20 в. в России укоренилось 2 понятия, связанные с холодными территориями: Арктика как физико-географическое пространство и Север как социальноэкономическое и социально-этническое понятие (имея в виду расселение малочисленных северных народов). В основе понятия «Север», конечно, лежат физико-географические условия, которые определяют наиболее устойчивую специфику развития производительных сил (неавозможность выращивания зерновых культур, как основы земледелия и животноводства). Отсюда возникает климатический критерий природной границы Севера – сумма температур за вегетационный период, равная 1600 - 1800ºС, которая определяет предел надежного выращивания зерновых. Природно-зональная и ресурсная роль Севера Север в жизни России это прежде всего огромная территория. Он занимает (после распада СССР) 65% территории страны. Является основным источником природных ресурсов. Дает около 80% добываемой в стране нефти, более 90% природного газа, 80-90% никеля, платины и золота, все алмазы, значительную часть сырья для производства минеральных удобрений, леса и др. видов ПР. Значение приобретает не только суша, но и континентальный шельф. Сначала Север был источником сырья: сначала меха, затем золота, а теперь минерального сырья и топлива. Спрос на сырье и топливо заставлял хищнически эксплуатировать ресурсы Севера. Трудно ожидать снижения спроса, скорее наоборот следует ожидать усиление эксплуатации ресурсов северных территорий. ПР Севера являются главным средством выхода страны из экономического кризиса. Однако возникает альтернатива: сохранить ли не тронутым Север как последний крупнейший территориально-ресурсный и территориально-экономический резерв или активно использовать материально-вещественные ресурсы. Проблема усугубляется тем, что в последние годы выяснилась огромная роль природы Севера для планеты в целом. Глобальное значение имеет специфика круговорота метана в Арктике, включающая оценку возможного вклада вечной мерзлоты арктического шельфа в глобальный баланс метана и газогидратов; мощное усиление энерго- и массообмена в районах полыней и разводий; формирование придонных вод в высоких широтах Северной Атлантики и в этой связи роль Северного Ледовитого океана в глобальном круговороте углерода. Климатообразующую роль играет полярный атмосферный аэрозоль. СЛО воздействует на формирование глобального климата посредством процессов переноса морского льда и пресной воды в более низкие широты, интенсификации термохалинной циркуляции Мирового океана, альбедо снежного и ледового покрова, изменчивость протяженности и толщины ледяного покрова и его влияние на теплообмен между океаном и атмосферой. Конкретная климатообразующая роль СЛО выражается в следующих процессах: 1 – влияние переноса тепла в океане через Гренландско-Шпицбергенский проход на изменчивость паковых льдов; 2 – воздействие океана и паковых льдов на образование и изменчивость протяженности слоистых облаков; 3 – усиление в высоких широтах обусловленного возрастающей концентрацией СО2, потепления климата и его возможные последствия (СО2 влияет на таяние льда); 4 – циклогенез у кромки полярного ледового покрова; 5 – влияние взаимодействия атмосферы и океана в Гренландско-Норвежском море на формирование и изменчивость североатлантических глубинных вод (баланс между притоком и уходом этих вод вдоль восточной стороны Атлантики; воздействие Гольфстрима на Европу). Окружающая среда и биосфера Севера характеризуются уникальным сочетанием таких компонентов как полярный океан, ледяной и снежные покровы, ледники, тундра, вечная мерзлота, бореальные леса, ветланды, каждый из которых может служить чувствительным индикатором глобальных изменений. Они сами при небольших воздействиях подвергаются изменениям, с др. стороны они влияют на глобальные изменения. Тундра, лесотундра и северная тайга служат очистителями земной атмосферы, а тайга в значительной степени регулирует гидрологический режим Северного полушария. Значительная часть антропогенных процессов нейтрализуется микробиологическими процессами на болотистых территориях и таежных лесах Севера. Глобальная экологическая роль Севера увеличивается с ростом дефицита и значимости такого земного ресурса, как сама территория. Так как один из путей защиты, а может быть и спасения биосферы – это сохранение и восстановление естественных сообществ биоты, в количестве, достаточном для компенсации вносимых людьми возмущений. На Севере это сделать пока легче. Огромна роль северных территорий в формировании глобального круговорота углерода. Северные экосистемы содержат огромные количества углерода в виде органического вещества почвы и с изменением климата могут стать мощными источниками стока углерода в глобальный резервуар углерода. Заморожены запасы метана вместе с др. парниковыми газами в вечной мерзлоте. При потеплении климата будет много их поступать в атмосферу. Влияние динамики полярных паковых льдов для формирования климата. Глобальное потепление климата будет иметь природно-хозяйственные последствия: продвинется на север граница леса, возрастут возможности растениеводства в открытом грунте, улучшатся навигационные возможности. Вместе с тем, таяние вечной мерзлоты будет способствовать еще большему заболачиванию, возникновению термокарста и увеличению количества осадков, что отрицательно повлияет на хозяйственную деятельность. Угроза потери природы Севера В настоящее время интенсивное использование земельных ресурсов без соблюдения природоохранных требований привело к неблагоприятной экологической обстановке и дестабилизации ландшафтов различных зон России. Ландшафты России представлены зонами тундры, тайги, смешанных и широколиственных лесов, лесостепных и степных зон, аридными территориями. Для экосистемы тундры характерно соотношение живого и мертвого ОВ соответственно 10 и 90%. В биомассе господствуют растения - 95%. Низкая первичная продуктивность и скорость переработки веществ редуцентами. (Ляпун.с.210). Зона тайги характеризуется большими запасами органической массы, в которой живая биомасса превышает 60% таежной экосистемы, имея значительные ресурсы фитомассы (в основном деревья) дают высокую продуктивность и заметный вклад в кислородный баланс атмосферы. В Мурманской области существуют экологические. проблемы, связанные с нарушением и ухудшением состояния природы. Природа Кольского Севера особенно чувствительна к внешним воздействия, легко ранима, медленно восстанавливается из-за мало благоприятных условий роста и развития живых организмов. Приспособительные особенности организмов: нанизм – карликовость, антифризы - незамерзающие, незначительно увеличивающиеся в объеме при замерзании. Нещадная, подчас хищническая эксплуатация ресурсов Севера вызывает деградацию окружающей среды. Промышленное освоение северных территорий нашей страны привело к созданию неблагоприятной экологической ситуации, особенно в горно-рудной промышленности (Печенга, Никель). По Протасову (1999), Мурманская область – экологически напряженный район (с. 190). Мончегорск. На расстоянии 20-30 км от ист. загрязнения параметры экосистемы изменяются почти на 2 порядка – с 80 до 0%. Изменяется в сотни раз концентрация тяжелых металлов на снегу. Однако, концентрация сернистых соединений на этом же расстоянии от центра выбрасывания снижается всего в 1.5-1.6 раза. Сегодня содержатся тяжелые металлы в грибах, ягодах и др. растениях на расстоянии 10-20 км к северу и к югу от завода достигает 25 ПДК. Загрязнены водоемы. В реке из 28% отобранных проб зарегистрированы экстремально высокие концентрации загрязнения тяжелыми металлами (более 100 ПДК). В городе концентрация диоксида серы, оксидов азота и тяжелых металлов превышает допустимый уровень в 2-4 раза. Во 2 пол. 20в началось интенсивное освоение ресурсов тундры: геологоразведка, добыча нефти и газа, минерального сырья, строительство предприятий, дорог, городов, поселков. Израненная колесами и гусеницами машин тундра - следы вездеходов, вырубки леса и погибшие из-за промышленных выбросов леса, бурение (котлованы-отстойники). Площади оленьих пастбищ сократились в 4-6 раз, а на оставшихся пастбищах геологоразведочные работы нанесли серьезный урон ягелю. Пожары, загрязнение. Попадающие в почву загрязнения (нефтепродукты, отходы бурения скважин) при низких температурах сохраняются длительное время. Сегодня от реликтовой тундры осталось менее 60%, остальная ее часть представляет нарушенную экосистему. В зонах техногенной деятельности нарушение растительной дернины (в т.ч. мохового и торфяного слоя) изменило условия тепло- и массобмена слоев вечной мерзлоты с атмосферой. Ее таяние привело к образованию провалов и просадок грунта, возникновениию водоемов, резко активизировало процессы образования термокарстов. Космонавты рассказывают, что сверху во многих р-нах тундры дороги шириной с км образуют совершенно безжизненное пространство. С таким варварством должно быть покончено Неконтролируемый вылов биологических ресурсов приводит к исчезновению многих промысловых объектов или уменьшается их биологическая продуктивность. Практически оставшиеся без рыбы реки и озера. Дальше по Котлякову, с.291. Составляющие общей экологической ситуации в регионах России – Кольский п-ов. с.245. Котляков, с.386. Основная идея заключается в следующем. Необходимо дальнейшее освоение Севера, в первую очередь с целью использования ПР. Это освоение должно проводиться при широкой поддержке государства и при достаточно жестком государственном регулировании. Освоение северных территорий не может идти на основе строгого рыночного механизма. КОТЛЯКОВ В.М. Избранные соч. в 6 кн. Кн.3. География в меняющемся мире. М.: Наука, 2001. 411 с. с.214. Российский Север в новых условиях. Рыночный подход Появился новый термин “страны с переходной экономикой”, к которым относится и Россия, по уровню развития уступают ведущим западным государствам., но превосходят большинство развивающихся. Они сочетают черты сравнительно высокой развитости и отсталости. с.277. Природа России несет как бы двойную нагрузку: и развитой, и развивающейся. 1). Имея мощную индустрию по добыче и переработке сырья, гигантский военнопромышленный комплекс, вклад России в загрязнение окружающей среды подобный вкладу развитых стран. 2). В то же время наблюдаются и явные деформации среды по типу развивающихся стран: быстрая деградация пахотных земель, сокращение площадей лесов, истощение минеральных ископаемых. Обостряют экологическую ситуацию неэффективные и устаревшие технологии, их низкий уровень. Ресурсо- и энергопотребление на единицу валового национального продукта в 2-3 раза выше, чем в странах З.Европы и США, и в 5-6 р. выше, чем в Японии. В стране была создана парадоксальная ситуация: имея самые большие в мире ареалы обрабатываемых земель, поголовье скота, объемы добычи сырья, топлива, заготовок древесины, водопользования, мы долго испытывали острый дефицит во всех видах природных ресурсов и продовольствия. С деформациями и диспропорциями в экономике Россия начала переход от планового хозяйствования к товарно-денежным отношениям рыночного типа, от административнокомандной, плановой экономики к ее рыночным началам. Освоение северных районов не может успешно идти на началах строгого рыночного механизма, без существенной помощи государства. Основой изменения хозяйственного механизма природопользования в России это введение платежей за пользование всеми природными ресурсами, за выбросы загрязнителей, в т.ч. по многократно повышенным ставкам за сверхнормативные объемы. За право создания новых производственных мощностей налоговая и кредитная реформы должны включать специальные льготы и санкции, обеспечивать адресность средств, выделяемых на экологические нужды. Различные районы находятся в различном экологическом состоянии, поэтому экологические меры будут различны. При этом нормативы ПДК и предельно допустимых выбросов (ПДВ) для Севера должны быть ужесточены. Совершенно не отвечают сегодняшним реалиям методы оценки и расчета ущерба, причиненного северной природе хозяйственной деятельностью (оценивается ущерб охотничье-промысловому и оленеводческому хозяйствам в 150-200 раз меньше, чем на га курской лесостепи). Пока делается ставка г.о. на разработку более совершенного природоохранного законодательства и нормативной базы охраны среды, усовершенствования экономических рычагов охраны природной среды, ужесточения борьбы с браконьерством и бесконтрольностью в области природопользования, расширения особо охраняемых природных территорий. В переходный период главный акцент делается на эффективность экономики, в некоторых случаях даже в ущерб экологической ситуации. Следует отказаться от мифа неисчерпаемости природно-ресурсного потенциала и быть более бережливыми. С т. зр. экологической стратегии следовало бы постепенно сокращать объемы продажи ресурсов за рубеж и их долю в общем экспорте. Итак, Север служит ярким примером теснейшей зависимости развития территории от природно-ресурсных, географо-экологических и геополитических факторов. Вопросы для самоконтроля. 1. Природная зональность и климатообразующая роль Севера. 2.Ресурсная роль Севера. 3. Геоэкологические проблемы Севера. Лекция 17. Тема: Изменение мировоззренческой стратегии выживания человечества План лекции: Теория ноосферы, неомальтузианство, рыночный подход. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. Концепция ноосферы В.И.Вернадского. Современная трактовка понятия «ноосфера». Учение Вернадского об автотрофности человечества. Перспективы эколого-экономического развития в глобальном масштабе и в России в частности. Концепция несущей способности (потенциальной емкости) территорий. Основные понятия и положения: Изменение мировоззренческой стратегии выживания человечества Глобальные изменения и стратегия человечества Концепция несущей способности (потенциальной емкости) территории. Несмотря на огромные шаги, сделанные во многих странах после конференции в Рио, глобальное ухудшение состояния окружающей среды продолжается, т.к. увеличивающееся население давит на природную среду. Сложился жестокий экологический кризис. Цивилизованный мир пока не дает ответа на вопрос, как человечеству уйти от экологической катастрофы. Большие научные коллективы, международные организации занимаются сегодня анализом конкретных проблем: озонового слоя Земли, парникового эффекта, загрязнения воздушного бассейна и Мирового океана; соответствия растущих потребностей увеличивающегося количества населения земного шара и оскудевающих ресурсов планеты, стабильности биосферы как единой системы и множества др. вопросов, без решения которых невозможно разработать концепцию устойчивого развития всего живого на Земле. В конце 20 века человечество столкнулось не с недостатком продовольствия или материального ресурса, а с недостатками геоэкологического ресурса, определяемого все возрастающим антропогенным прессом, ресурса хозяйственной емкости биосферы. Если не будут приняты адекватные меры, то далее человечество автоматически достигнет др. пределов роста, в 1 очередь нехватки продовольствия. В результате деградации окружающей среды, со временем возникнет нехватка трудоспособного населения в результате распада генома человека, роста экологических и появления новых заболеваний (Большаков и др. с.274). Анализируя сложившуюся ситуацию и исключит неблагоприятный прогноз на будущее, исследователи разных стран приходят к выводу о необходимости смены основной парадигмы в области окружающей среды. Основой новой парадигмы является проблема устойчивости биосферы и локальных экосистем, определяющая стратегию развития и выживания человечества на все обозримое будущее. Устойчивость проявляется в виде непрекращающегося во времени функционирования системы при существенном изменении как экологических, так и экономических условий (Липец,1987). Из Котлякова. В научной литературе появляются новые ключевые слова, как «предельная хозяйственная емкость биосферы» и др. С понятием емкости геосистемы тесно связано понятие порога устойчивости геосистемы. Это понятие окончательно еще не выработано. Реймерс предлагает определять емкость как количественно выраженную способность ланшафта удовлетворять какие-либо нужды человека без заметного нарушения самого окружения. Количественные критерии: выяснение предельной величины антропогенной нагрузки, определяемой устойчивостью системы. Состояние геосистем может быть определено как оптимальное, критическое или катастрофическое (Котляков.с. 87). По Израэлю и Цыбань (1989) с точки зрения антропогенной экологии выдвигается концепция ассимиляционной емкости, в идеале позволяющей количественно оценить естественный «иммунитет» морской экосистемы к чужеродному вмешательству. Элементы стратегии выживания человечества (Голубев, 1999.с.91). Главные компоненты стратегии: 1. Производить больше, используя меньше ресурсов и энергии на единицу продукции посредством повышения эффективности производства, сохранения возобновимых ресурсов, технологических нововведений, утилизации отходов и др. Япония: при неизменных затратах энергии производит на 81% больше продукции. Германия: десятикратное увеличение производства при сохранении современного уровня использования ресурсов. 2. Сокращать, а затем и остановить рост населения (не более 0.5% в год или не более 2-2.1 детей в семье). 3. Сокращать потребление, особенно в развитых странах 4. Обеспечить перераспределение жизненных благ между бедными и богатыми. 5. От современной количественной стратегии экономики перейти к стратегии развития по показателям измененения качества жизни людей. Емкость ландшафта – количественно выраженная способность ландшафта обеспечить жизнедеятельность некоторой части организмов без отрицательных последствий. Емкость среды – способность природной или природно-антропогенной среды обеспечить нормальную жизнедеятельность определенной части организмов или их сообществ без заметного нарушения самого окружения. Емкость среды – соответствует предельной нагрузке на данную среду. Денисов, 2002. с.108. Экологический потенциал – совокупность ресурсов жизнеобеспечения человечества как части живой природы, т.е. совокупнось всех видов ресурсов, включая депозитные. Последние исп для размещения отходов-загрязнителей и характеризуют т.н. экологическую емкость территории – эколог емкость геол пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность организмов. Потенциал – лат сила. Физ величина, средства, имеющиеся в наличии, а также которые могут быть исп для достижения опред цели. Стратегия выживания человечества в области экономики. Рост и развитие и в т.5. Соц-эконом. факторы, влияющие на функциониров. биосферы Голубев, с.82. Экономика стран и мира в целом ориентированы на рост объема производства. Основной общепринятый показатель успеха любой страны мира – рост валового национального продукта (ВНП). Основой экономической стратегии человечества было и пока остается обеспечение роста экономики для улучшения жизни населения. Причем под ростом понимается увеличение объема производства (увеличение размера системы вследствие внутреннего ее увеличения или ассимиляции нового вещества). Показателями роста является возрастающий валовой объем производимых металлов, машин, химических веществ, продуктов с/х, перевозимых транспортом людей и грузов, выбрасываемых в окружающую среду отходов деятельности людей. Традиционная экономика полагает, что чем выше эти показатели, тем состояние экономики лучше. Однако пределы валового роста существуют, валовой рост будет неизбежно ограничен или сознательно или стихийно. Такая парадигма экономического роста фактически поощряет избыточность потребления и деградацию природных ресурсов. Это влечет за собой неизбежность глобального геоэкологического кризиса. Уже имеются свидетельства нарушения гомеостазиса экосферы. Мы становимся свидетелями, как непрерывно растущие размеры глобальной экономики начинают превосходить ресурсные, восстановительные и ассимиляционные возможности экосферы. Следует различать рост и развитие. Понятие «развитие» означает движение к лучшему, чем сейчас, состоянию системы. Развитие совсем не означает увеличения размеров системы, оно означает все более полную реализацию заложенных в системе возможностей. Развитие возможно и без количественного роста. Наша планета развивается по мере ее эволюции, но это не приводило к ее росту. Имея в виду существование пределов валового роста, человечество должно изменить свою главную стратегию, ставя своей целью качественное и устойчивое развитие, а не валовой рост. Необходима смена основной парадигмы (основополагающей теории) в области окружающей среды. Коренной задачей экономики должно стать улучшение качества жизни людей, достигаемое без дальнейшего роста объема экономики. За переходный период главная стратегия экономики должна измениться от роста к развитию. Бесконфликтного решения с т. зр. экономики и экологии найти невозможно, необходимо искать компромиссные стратегии через путь единства науки, экономики, этики и политики. Изменение стратегии неизбежно, или же Земля в конечном итоге станет непригодной для жизни ее же населения. Понятие устойчивого развития возникло как попытка найти выход из глобального геоэкологического кризиса. Стратегия выживания человечества Протасов, 1999. с.599. Проблемы сегодняшнего дня РФ РФ при переходе к т. н. рыночной экономике переживает всеобъемлющий политический, экономический и экологический кризис. Экономический кризис носит затяжной характер и, видимо, он будет продолжаться много лет., т. к. требуется серьезная структурная перестройка н/х для формирования нормальной экономики. Это время будет трудным для решения экологических проблем России. Важнейшей задачей сегодняшнего дня является создание экологически справедливого рынка. Это значит, что при прочих равных условиях, - во-первых, не получает преимущество в конкурентной борьбе продукция, имеющая худшие экологические характеристики или производимая по технологиям с относительно более вредным воздействием на окружающую среду, - и во-вторых, изымается из обращения на рынке продукция, опасная для здоровья и окружающей среды. В наст время в качестве основных задач с целью охраны окружающей среды необходимо реализовать мероприятия, не требующие значит капитальных вложений и материальных средств: - не допускать превращения РФ в сырьевой придаток промышленно развитых стран, иначе ее ждет та же судьба, что и страны третьего мира. Осторожно нужно подходить к привлечению зарубежных фирм к эксплуатации ПР страны, а также к экспорту сырья; - прекратить бесконтрольную раздачу земли; она должна повсеместно передаваться без выкупа тем, кто ее обрабатывает, при категорическом запрещении торговли ею; - экологические ограничения на хозяйственную деятельность. На предприятиях любой формы собственности должны быть введены ограничения годовых выбросов (сбросов) ЗВ с учетом их поэтапного снижения и доведения в итоге до нормативного уровня; - привлечение иностранного капитала (инвестиций) в природоохранные проекты, переработку промышленных и бытовых отходов. Необходимость пересмотра основ общественного развития стимулируется наивысшей угрозой глобальной экологической катастрофы на планете. Протасов. С.611. …Высказывается идея о необходимости интеграции экологии, экономики и политики. Если этого не произойдет, то последнее слово скажет деградирующая биосфера. Населению надо понять, что общество всеобщего изобилия вплотную приближается к пропасти. Чуда не произойдет, если мы так безжалостно и бездушно будем эксплуатировать и природу и самих себя. С.612. Либеральная экономика - свободное предпринимательство, основанное на законе спроса и потребления. Рыночная система – вредит планете, поскольку все имея цену, не рассматривается как ценность. Ее не волнует судьба будущих поколений. Рыночникиэкономисты хищнически используя природные ресурсы, стали экономить на природоохранных затратах. Рынок превращает Россию в свалку отходов, развал промышленности, здравоохранения, увеличивается безработица, снижается уровень жизни народа, сокращается численность населения… Поэтому… необходимо провести глубокий социально-экономический и экологический анализ влияния либеральной экономики и рыночной системы на право их существования в современных условиях развития и взаимоотношения общества с природой. Определить наиболее приемлемую, обеспечивающую равновесие в развитии общества и природы экономическую стратегию. Проблемы перехода к ноосфере. Геохимическую деятельность человечества А.Е.Ферсман в 1922г предложил именовать техногенезом. Та часть планеты, которая охвачена техногенезом, представляет собой особую сложную систему - ноосферу. Ноосфере свойственны и механическая., и физико-химическая и биогенная миграция элементов. Но не они определяют ее своеобразие. Главную роль в ноосфере играет техногенная миграция атомов. Причем эффект техногенеза возрастает от первобытного общества до настоящего времени. Мощность производства (добыча полезных ископаемых, строительные работы) удваивается каждые 10 - 15 лет, наблюдается огромное ускорение миграции, ноосфера меняется за десятки лет. Термин введен в науку в 1927 г французским ученым и философом Е.Леруа. Он развил учение о ноосфере – сфере разума - совместно с геологом и палеонтологом Тейяр де Шарденом. Теоретической основой послужили лекции Вернадского в Сорбонне в 22-23гг. Для Вернадского ноосфера - это оболочка Земли - результат развития биосферы. Благодаря применению прогрессивного научного знания, биосфера эволюционирует в ноосферу - сферу разума. С появлением человека стихийное развитие жизни на нашей планете постепенно ставится под всеобщий сознательный контроль человеческого разума: это и есть тот самый процесс, который Вернадский представляет как превращение биосферы в ноосферу. Центральной проблемой учения Вернадского о ноосфере является проблема человека, его всестороннего развития в условиях преобразования планетарной и космической среды. Однако антропогенное изменение биосферы зашло слишком далеко, причем направленность антропогенного воздействия прямо противоположна направленности эволюции биосферы. С появлением человека начинается нисходящая ветвь эволюции биосферы – снижается ее биомасса, продуктивность и информированность. Как полагает Реймерс «вслед за прямым уничтожением видов следует ожидать самодеструкции живого» (Денисов и др.,2002). Что же такое человечество? Естественное продолжение природы и венец ее творения или оно представляет собой инородное тело, несущее гибель всем др. существам, своего рода раковая опухоль в организме природы? С т. зр. здравого смысла это так. Ибо в природе нет др. такого вида, который фактически осознанно подрывал бы устои своего существования. Др. ученые считают и таким образом: является ли человечество этапом в эволюции материи или материя, породив человека, заложила в нем основу уничтожения самое себя, а точнее биосферы. В свете этого приобретает особую значимость своевременное осознание человеком своих биосферных функций. Вся деятельность человечества направлена на снижение устойчивости биосферы практически по всем направлениям. Вполне возможно, что в человеке природа посредством присущего ему научного мышления познает себя и тем самым определяет перспективы своего развития, т. е. свое будущее. Не зря Леруа предложил термин «ноосфера» - сфера разума. По Вернадскому, ноосфера такое же материальное образование, как и биосфера – закономерный и неизбежный этап развития самой биосферы, этап разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. Человек может и должен перестраивать своим трудом и интеллектом «область своей жизни», но при этом обязан сохранять те условия биосферы, которые обеспечивают ему жизнь. Биосферная функция человека должна заключаться в поддержании целенаправленного развития биосферы. Научиться сознательно регулировать взаимоотношения общества и природы. Переход биосферы в ноосферу означает, что человечество принимает на себя всю полноту ответственности за дальнейшую эволюцию биосферы, тем самым человечество несет ответственность за собственную биосоциальную эволюцию. В то же время анализируя трагические последствия человеческой деятельности, весьма трудно согласиться, что биосфера вступила в стадию разумного, а не стихийного управления. К тому же развитие фундаментальной науки, исследующей основы мироздания, стало отставать от развития прикладных ее отраслей, которые не способны дать целостной картины дальнейшего развития. Поэтому известный эколог Одум (1986) считает, что несмотря на огромные возможности и способности человеческого разума по управлению природными процессами, еще рано говорить о ноосфере, т. к. человек не может предугадать все последствия своих действий. Об этом свидетельствует множество экологических проблем на планете. Ряд ученых (напр., Куражковский и др.) полагают, что ныне правильнее говорить лишь о существовании. начальных стадий развития ноосферы (протоноосферы, прото- первый, первооснова), которая развивается в пределах техносферы, имеет принципиальное отличие от ее будущего состояния – ноосферы. Т.о., ноосфера на первой стадии своего развития – это разумно управляемое соразвитие человека, общества и природы, при котором удовлетворение насущных потребностей населения осуществляется без ущерба интересов будущих поколений. Во 2-ой пол. ХХ ст. человечество столкнулось с глобальным негативным результатом своей деятельности в процессе использования достижений научной мысли. Современное развитие природы свидетельствует, что принцип Ле-Шателье не соблюдается, нарушена структура естественной биоты суши в глобальном масштабе. Она перестала поглощать избыток СО2, он накапливается в атмосфере, создается парниковый эффект. В доиндустриальную эпоху общая антропогенная доля потребления продукции биосферы не превышала 1%, современное потребление продукции приближается к 10%. Поэтому оно вынуждено думать о конкретных действиях по перестройке биосферы в ноосферу, иначе человечеству грозит самоуничтожение. Еще в начале 20в Вернадский писал: ”Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества, как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера”. По Вернадскому, окружающий нас мир не является равновесным или обратимым. Явление жизни он относил, естественно, к классу систем термодинамически неравновесных. Он признавал необратимый ход исторического развития всех природных процессов. Но с появлением человека стихийное развитие жизни на нашей планете постепенно ставится под всеобщий сознательный контроль человеческого разума: это и есть тот самый процесс, который Вернадский представлял как превращение биосферы в ноосферу. Афанасьев “ноосфера возникла с возникновением человечества, которое, используя все более мощную совершенную технику и технологию, оказывает огромное влияние на земную природу и околоземное пространство. Котляков, с.140. Вернадский рассматривал антропогенные изменения биосферы как переход к ноосфере - сфере разума - не потому, что человеческая деятельность и природные процессы находятся в гармонии друг с др., а скорее всего потому, что “вместе с развитием научного мышления” и “основанной на нем деятельности общества” биосфера приобретает новые качества, многие из которых человек только начинает постигать, часто на горьком опыте. Концепция биосферы Вернадского постепенно стала основой Программы ЮНЕСКО “Человек и биосфера” Автотрофность человечества (брошюра: Казначеев, Яншина) Быстрый рост населения планеты особенно после 2-ой мировой войны сопровождается усилением добычи природных ресурсов, в особенности исчерпаемых и невоспроизводимых. За этим следует неизбежность экологического кризиса. Поэтому актуальным является учение Вернадского о растущей автотрофности человечества. Автотрофами, т. е. самоудовлетворяющими свои потребности в питании, являются все зеленые растения. Они зернами флорофилла поглощают солнечную энергию для синтеза органических соединений из СО2 воздуха и воды с минеральными солями, извлекаемыми корнями из почвы. Человек же, как и все животные, гетеротрофен. Он не синтезирует органическое вещество, а потребляет готовое, растительность или продукты ее переработки или мясо др. животных. Древний чел был гетеротрофен в силу обстоятельств (пища, одежда, передвижение и т. д.). Однако современный человек благодаря развитию научной мысли может и должен стать автотрофным, т. е. независимым в своем развитии от существования на земле биологических ресурсов, от потребляемых им видов природных материалов и веществ. Идея автотрофности привлекает в первую очередь тем, что функционирование общества не связано или минимально связано с нарушением природной среды. Это одно из условий гармонизации отношений системы «человек-природа» при переходе биосферы в ноосферу. Дефицит природных ресурсов (в т ч важнейших из них – пищевых) может быть успешно преодолен (искусственный синтез пищи). И в процессе эволюции это явилось бы не действием свободной воли человека, а проявлением естественного процесса. Концепция автотрофности основана на разумном ограничении потребления природных ресурсов (в первую очередь биологических) на основе добровольного отказа населения от чрезмерных материальных благ. Освободившиеся средства могут быть вложены в природо-охранные технологии. Идея автотрофности, в случае ее реализации, позволит резко увеличить экологическую емкость биосферы, а следовательно, укрепить продовольственную базу развивающейся человеческой цивилизации. Вернадский указал, что в принципе возможно превращение человеческого общества из гетеротрофного (т.е. питающегося др.) в социальноавтотрофное. Конечно, в силу своих биологических индивидуальных особенностей человек не может перейти к автотрофности индивидуально, но общество в целом способно осуществить т.н. автотрофный способ производственной деятельности. Под ним подразумевается закономерная замена высокомолекулярных природных соединений (белков, жиров, углеводов) низкомолекулярными соединениями вплоть до химических элементов. Подобный путь обусловливает экологически замкнутую систему производства, при котором в наибольшей степени использованные продукты окажутся сырьем для др. производственных циклов. Экологическая (хозяйственная, несущая) емкость биосферы выступает как предел (ограничение), за который не должно выходить развитие цивилизации. Явления автотрофности очевидны уже сейчас. Животные мало используются как транспортные средства, почтовый голубь уступил телефону, дрова перестали играть основную роль в отоплении жилищ, синтетические волокна и ткани значительно уменьшили потребность в шерсти и хлопке. Синтез лекарственных растений, искусственные пищевые продукты, микробиологический синтез кормовых белков, энерговооруженность – замена атомной энергией. Вопросы для самоконтроля. 1. Чем обусловлена необходимость смены основной парадигмы развития и выживания человечества на обозримое будущее? 2. Главные элементы стратегии выживания человечества. 3. Дать определение понятий «емкость ландшафта», «экологическая емкость территории». 4. Стратегия выживания человечества в области экономики; рост и развитие. 5. Проблемы сегодняшнего дня РФ и стратегия выживания. 6. Проблемы перехода биосферы в ноосферу по Вернадскому. 7. Автотрофность человечества. РАЗДЕЛ 4. СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ (ГЛОССАРИЙ) Автотрофность человечества – способность человека, как и растения, питаться неорганическими веществами и даже получать энергию непосредственно от Солнца. Человеческое общество превращается из гетеротрофного в социально-автотрофное, основанное на автотрофном способе производственной деятельности, т.е. на закономерной замене высокомолекулярных природных соединений низкомолекулярными соединениями, вплоть до химических элементов. Адаптация – эволюционно возникшее приспособление организма к условиям среды, выражающееся в изменении его внешних и внутренних особенностей. Адгезия клеток – слипание. Алармизм (англ.аларм – тревога) – крайнее научное течение в охране природы, акцентирующее внимание на неблагоприятном воздействии человека на природу. Альтруизм – способность к безкорыстной заботе о других людях. Биокосное вещество – вещество, созданное в биосфере одновременно живыми и косными процессами, находящимися в состоянии динамического равновесия (почва, коры выветривания, природные воды, свойства которых зависят от деятельности живых организмов. Биом – совокупность видов растений и животных, составляющих население одной природной зоны и характеризующихся определенным типом структуры сообщества, выражающим комплекс адаптаций к условиям среды. Типы биомов: тундра, хвойный лес, лиственный, лес влажных тропиков. Биомасса – суммарная масса организмов любого трофического уровня, приходящаяся на единицу площади или объема. Биотический компонент – живой компонент экосистемы, состоящий из автотрофов и гетеротрофов. Биотоп - более-менее однородный по абиотическим условиям участок обитания животных и растительных организмов. Биотоп + биоценоз составляют биогеоценоз. Биосфера – сфера жизни, оболочка Земли, населенная живыми организмами. Грандиозная равновесная система с непрерывным круговоротом вещества и энергии. Биохоры – совокупность сходных биотопов. Бифуркация – раздвоение, разветвление, неустойчивая стадия развития общества, тупик. Водные ресурсы – пригодные для использования воды Земли: речные, озерные, морские, подземные, почвенные, воды искусственных водоемов, лед горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы. Водный кадастр – свод сведений о водах региона или бассейна, отдельного водного источника. Включает также сведения о режиме, качестве и использовании вод и водопользователях. Водохранилища – водные ресурсы зарегулированного стока. Вторичное засоление почв – процесс накопления растворимых солей в почве, вследствие искусственного изменения водного режима. Выживания человечества проблема обусловлена противоречием между постоянно растущим воздействием общества на экосферу и ограниченными размерами Земли и ее ресурсов. Геологическая среда – верхняя часть литосферы, находящаяся под воздействием инженернохозяйственной деятельности человека. Геосистемы – любые физико-географические образования от фации до географической (ландшафтной) оболочки Земли. В более широком смысле – региональные и общеземные системы, системообразующими факторами в которых выступают широкорегиональные, планетарные и даже космические явления. Понятие, близкое к понятию «экосистема», но с центром внимания к абиотическим и пространственным закономерностям. Геоэквивалентность – соотношение созданного человеком культурного ландшафта с ранее существовавшим на его месте естественным ландшафтом по составу и массе веществ, интенсивности процессов обмена. Геоэкология в наиболее широком и одновременно прикладном определении есть комплексная наука о взаимодействии географических, биологических и социально-производственных систем. Геоэкология, применительно к морским акваториям, рассматривается как наука о взаимоотношении техногенеза и седиментогенеза на современном этапе развития Земли. Геоэкология – раздел экологии (или географии), исследующий экосистемы высоких иерархических уровней – от ландшафта до биосферы включительно. Геоинформационные технологии (ГИС) – включают принципы, технику и технологию получения, накопления, передачи, обработки и представления пространственных данных, как средства получения на их основе новой информации и знаний о пространственно- временных явлениях. Используются при решении научных и прикладных задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением природной средой и территориальной организацией общества. Геоэкосоциосистемы – модель взаимоотношений природы и общества, представленная следующим образом: человек – природа – техника – экономика – социум – культура. Гомеостаз(ис) – состояние внутреннего динамического равновесия природной системы (организм, популяция, биоценоз, экосистема). Гомеостаз популяции – способность популяции поддерживать определенную численность своих особей. Демерсальный, лат. demersus - опускание, погружение. Демографический взрыв (демос – народ) выражается в увеличении прироста населения Земли от 2% за тысячу лет до 2% в год вследствие научно-технической революции со всем комплексом достижений в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Единый биологический круговорот атомов – процессы образования живого вещества и разложения отмершего органического вещества. Емкость природной среды или экологическая емкость территории – потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем. Емкость среды – размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечить нормальную жизнедеятельность (дыхание, питание, размножение, убежища) определенному числу организмов или их сообществ без заметного нарушения самого окружения. Жизнь (по Н.Ф.Реймерсу) – особая форма физико-химического состояния и движения материи, характеризуемая зеркальной асимметрией аминокислот и сахаров, обменом веществ, гомеостазом, раздражимостью, самовоспроизведением, системным самоуправлением, саморазвитием, приспособляемостью к среде (адаптацией), обычно подвижностью, физической и функциональной дискретностью отдельных индивидов или их общественных конгломератов (пчелы, муравьи, термиты), исключительным разнообразием форм при общем физикохимическом единстве живого вещества биосферы. Загрязнение природной среды – поступление в природную систему любых твердых или газообразных веществ или видов энергии (тепловой, электромагнитной, ядерной и др.), превышающее допустимые уровни. Закон биогенной миграции (по Вернадскому) – миграция химических элементов в биосфере происходит при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, существовавшим в биосфере со времени его образования. Закон Геи – живые организмы не только приспосабливаются (адаптируются) к среде обитания, но и приспосабливают эту среду к своим потребностям. Закон (правило) 10% - средний максимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой ее уровень составляет 10% (от 7 до 17) энергии или вещества, не ведущий к неблагоприятным для экосистемы и теряющего трофического уровня последствиям (безопасный промысел особей). Закон киральной чистоты (Пастера) – греч. – хира – рука – способность вещества поляризовать свет в одну из сторон (правую или левую). Наличие только объектов, несовместимых со своим зеркальным изображением. Живое вещество состоит из кирально чистых структур. Напр., сахара живых организмов всегда поляризуют свет вправо и только вправо. Это частный случай закона физико-химического единства живого вещества. В неживой природе химические реакции приводят к киральной симметрии – образуется одинаковое количество левых и правых молекул. Закон константности количества живого вещества биосферы (по Вернадскому) – количество живого вещества биосферы (биомасса всех организмов) для данного геологического периода есть константа. Закон (правило) 1% - изменение энергетики природной системы в пределах 1%, как правило, не выводит природную систему из равновесного (квазистационарного) состояния. Закон толерантности (Шелфорда) – способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных, как в сторону минимальных, так и максимальных значений. Запасы природных ресурсов потенциальные – объемы природных ресурсов, технологически недоступные или нерентабельные из-за слишком высокой стоимости их добычи при современном технологическом уровне. Запасы природных ресурсов реальные (доступные) – объемы природных ресурсов, выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения. Зеленая революция – внедрение высокоурожайных сортов зерновых культур. Зона географическая (ландшафтно-климатическая) – часть природного пояса. Иерархия экосистем – экологическое подразделение - функциональное соподчинение экосистем различного уровня структурной организации в ряду: биогеоценоз (экосистема) биогеоценотический комплекс – ландшафт – биом – природный пояс – биогеографическая область – слой биосферы – биосфера. Переход от одного уровня к другому сопровождается изменением качественных свойств системы. Иерархия территории популяций – элементарная, экологическая, географическая, ареал вида. Интенсивный метод хозяйствования – усиленный, дающий наибольшую производительность. Информация – антиэнтропия (негэнтропия) – мера упорядочения материи. Кислотные (кислые) осадки – атмосферные осадки в виде дождя или снега с рН менее 5,6 изза кислотообразующих промышленных выбросов в атмосферу. Комфортность ландшафта – мера медико-биологической и социально-психологической благоприятности условий жизни людей в данном ландшафте. Коэволюция в системе «общество-природа» – параллельная, совместная, взаимосвязанная эволюция всех живых существ биосферы. Круговорот большой геологический – круговорот твердого вещества (разрушенных пород) и воды, циркуляции атмосферы в результате абиотических факторов (живые организмы играют второстепенную роль). Длится в течение сотен тыс. или млн. лет. Круговорот малый биотический (биогенный и биохимический; биологический) – круговорот веществ в твердой, жидкой и газообразной фазе, происходящий под воздействием живых организмов в пределах экосистемы или между живыми организмами и неорганической средой. Ландшафт – относительно однородный участок географической оболочки, отличающийся закономерным сочетанием ее компонентов (рельефа, климата, растительного мира и т.д.). Маргинальный – находящийся на краю. Мелиорация – совокупность мероприятий по улучшению земель или окружающей среды в целом. Модель – упрощенное представление о реальности, в котором присутствует некоторое число фактов и отброшено несущественное (метод Дельфи). Это физическое (вещественно-натурное) или знаковое (математическое, логическое) подобие (обычно упрощенное) реального природного объекта, явления или процесса. Мониторинг – система долгосрочных наблюдений, оценки, прогноза состояния окружающей среды (природная среда, природные ресурсы, растения и животные) и управления изменениями, связанными с деятельностью человека. Недра – глубины Земли, простирающиеся от ее поверхности до центра. Или верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники возможна добыча полезных ископаемых. Ноосфера – гипотетическая стадия развития биосферы, «мыслящая оболочка», сфера разума – высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человека, когда его разумная деятельность становится главным определяющим фактором ее развития лишь в рамках исполнения цели сохранения биосферы, пригодной для жизни людей. Ноосфера на первой стадии своего развития – это разумно управляемое соразвитие человека, общества и природы, при котором удовлетворение насущных потребностей населения осуществляется без ущерба интересов будущих поколений. Озоновый слой – слой атмосферы с максимальной концентрацией озона на высоте 18-30 км над поверхностью Земли. Окружающая природная среда – среда обитания, включая абиотические, биотические и социально-экономические факторы, и производственной деятельности человека. Состоит из природной среды и социосферы. Организм – открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. Основой энергетических процессов в биосфере являются два противоположных процесса в природной среде – фотосинтез и дыхание. Основные показатели живого вещества – качественный состав, вес живого вещества, энергия и информация. Парниковый эффект – удержание значительной части тепловой энергии Солнца у земной поверхности. Парниковый эффект – разогрев приземного слоя атмосферы, вызванный поглощением длинноволнового (инфракрасного) излучения земной поверхности. Пестициды (от лат. pestis – зараза, разрушение и caedo - убиваю) – химические препараты, используемые, в основном, для защиты растений и животных от болезней и вредителей и для регуляции роста и развития растений. Химически устойчивы к деградации. Обладают кумулятивным и мутагенным воздействием на живые организмы. Порог устойчивости геосистемы (правило одного процента) – изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостазиса (равновесия). Хозяйственная емкость биосферы – верхним пределом ее является потребление не более 1% чистой первичной продукции биоты – одно из главных условий сохранения жизни на Земле. Плодородие почв – способность удовлетворять потребности растений в питательных элементах, воде, достаточном количестве воздуха корням, тепла и благоприятных условий для нормального роста и развития. Полезные ископаемые – минеральное сырье, природное минеральное образование земной коры органического и неорганического происхождения, которое может эффективно использоваться в сфере материального производства. Поток вещества – его перемещение в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них). Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому более высокому. Правило Линдемана – закон пирамиды энергий – правило 10% - к очередному потребителю в пищевой цепочке переходит около 10% энергии, остальное количество теряется (рассеивается). В результате, количество энергии, доступное для потребления, падает по мере возрастания трофического уровня в пищевой цепочке. Принцип тормозящего противодействия Ле Шателье-Брауна – при внешнем воздействии, выводящем систему из равновесия, равновесие всегда смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает. Природные ресурсы – природные объекты и явления, используемые для прямого и непрямого потребления с целью создания материальных богатств и воспроизводства трудовых ресурсов. Природные условия – элементы природы, влияющие на жизнедеятельность общества, но в материальном производстве не участвующие. Природопользование – деятельность человеческого общества, направленная на удовлетворение своих потребностей путем использования природных ресурсов. Природно-ресурсный потенциал территории – обеспеченность территории запасами энергетических и сырьевых природных ресурсов, достаточными для развития общественного производства. Или это часть реальных запасов природных ресурсов, которая может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при имеющихся технических и социальноэкономических возможностях общества при сохранении жизни человека. Причины устойчивости биосферы – гравитационное поле Земли, магнитное поле Земли, вращение Земли вокруг своей оси; озоновый слой биосферы, высокое биологическое разнообразие организмов, редуцентное звено биосферы. Рациональное природопользование – высокоэффективное хозяйствование, которое не приводит к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и к глубоким переменам в окружающей человека природной среде. Система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей. Рекультивация – восстановление продуктивности нарушенных в результате деятельности человека земель в целях дальнейшего их использования. Ресурсообеспеченность – соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Римский клуб – международная неправительственная прогностическая организация по глобальной проблематике. Уникальное творческое сообщество, одно из первых пессимистических направлений (алармизм) в науке, взявшего на вооружение математическое компьютерное моделирование. Самоочищение – естественное разрушение загрязнителя в среде (почве, воде и др.) в результате природных, физических, химических и биологических процессов. Саморегуляция различных процессов – для норм функционирования живых организмов необходимое внутреннее регулирование. Для поддержания постоянства внутренней среды гомеостаза. Саморегуляция – способность природной (экологической) системы к восстановлению баланса внутренних свойств после природного или антропогенного воздействия. Свойства живого вещества: обмен веществ, энергии и информации, киральность, самовоспроизведение, наследственность, изменчивость, гомеостаз, раздражимость, дискретность, иерархичность. Сидерация – запахивание в почву зеленой массы растений-сидератов с целью обогащения почвы питательными веществами и улучшения водного, воздушного и теплового режимов почв. Синергизм – комбинированное воздействие двух или более факторов, характеризующееся значительно превышающим эффектом каждого из компонентов в отдельности и их простой суммы. Система – вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, связанных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Смог – загрязнение воздушной среды городов в виде аэрозольной дымки, тумана. Современный глобальный экологический кризис обусловлен быстрым социальноэкономическим развитием общества и ограниченными возможностями окружающей среды. Стабильность биосферы – способность биосферы противостоять внутренним возмущениям, включая антропогенные воздействия. Техногенез – процесс трансформации природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека (геохимическая деятельность человека, по Ферсману). Устойчивое развитие (по Реймерсу) определяется как развитие, удовлетворяющее потребностям сегодняшнего дня нынешнего поколения и не наносящее вреда возможному удовлетворению потребностей следующих поколений. Сдерживается устойчивое развитие глобальными экологическими проблемами: демографическим взрывом, сокращением пахотных земель, голодом, загрязнением окружающей среды, разрушением природных ландшафтов, энергетическим кризисом. Устойчивость (гомеостаз) биосферы и факторы, ее определяющие: принцип Ле ШательеБрауна, правило одного процента. Устойчивость экосистемы – соотношение между величиной отклонения системы от нормального состояния и величиной воздействия. Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Циклы химического разрушения озонового слоя – кислородный, водородный, азотный, хлорный (галоидный). Эвтрофирование – повышение биологической продуктивности водных объектов при обогащении среды питательными веществами под действием естественных или антропогенных факторов. В результате создается анаэробная обстановка, сопровождающаяся недостатком кислорода, вызывающая замор живых организмов. Эдификатор – средообразующий вид растений. Экологическая безопасность – состояние защищенности природной среды и жизненно важных экологических интересов человека от воздействия хозяйственной деятельности, чрезвычайных ситуаций и др. В то же время – это достижение условий и уровня сбалансированного сосуществования окружающей природной среды и хозяйственной деятельности человека, когда уровень нагрузки на среду не превышает способности ее к восстановлению. Экологический аудит (аудирование – проверка, ревизия, новый инструмент экологического менеджмента) – это комплексное изучение экологической информации об организации, объекте, сооружении для выяснения их соответствия определенным критериям экологической нормы, основанной на государственных законах и нормативах. Экологический менеджмент – совокупность принципов, методов, средств и форм управления производством. Экологическая экспертиза – оценка уровня возможных негативных последствий хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду и природные ресурсы; система предупредительных мер, позволяющих предотвратить вредоносную деятельность со стороны пользователя природных ресурсов. Экологический кризис – критическое состояние окружающей среды, вызванное расточительным использованием природных ресурсов и загрязнением окружающей среды, которое угрожает существованию человека. Это ситуация, возникающая в экологических системах в результате нарушения равновесия под воздействием природных явлений или антропогенных факторов. Экоразвитие – форма социально-экономического развития общества, которая постоянно учитывает необходимость экологических ограничений для данного исторического момента и направлена на сохранение естественных и антропоген условий и ресурсов среды обитания. Это касается не только загрязнения и других нарушений, но и опасных (реальных и потенциальных) генетических, психологических и других изменений человека. Оптимальным будет экоразвитие в случае поддержания равновесия между антропогенным давлением на среду и восстановительной способностью природно-ресурсного потенциала территории. Экологические функции литосферы – ресурсная, геодинамическая, геохимическая и геофизическая (геопатогенная). Экстенсивный метод хозяйствования – связанный с расширением, увеличением, с количественными, а не качественными изменениями. Приводит к быстрому исчерпанию природных и трудовых ресурсов. Энергетический кризис заключается не в недостатке энергии, а в том, что растущий антропогенный вклад в энергетику биосферы грозит ее устойчивости. Зависит от топливноэнергетического потенциала Земли. РАЗДЕЛ 5. Практикум по решению задач (практических ситуаций) по темам лекций (одна из составляющих частей итоговой государственной аттестации) Не предусмотрено. Раздел 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после утверждения программы. Характер изменений в программе Номер и дата протокола кафедры, на котором было принято данное решение Подпись заведующего кафедрой, утверждающего внесенное изменение Подпись декана (проректора по учебной работе), утверждающее данное изменение Раздел 7. Учебные занятия по дисциплине ведут: Ф.И.О., ученое звание и степень преподавателя Захаренко В.С., к.г.н., доцент каф. естественных наук Учебный год 2012-2013 Факультет Специальност ЕФКиБЖД 050103 География (Соц. география Скандинавских стран и туризм)
