1 Взаимосвязи экологических компонентов. Биосфера и человек

Оглавление
1 Взаимосвязи экологических компонентов. Биосфера и человек. Природные
блага. ......................................................................................................................... 3
2 Биогеоценозы, создаваемые человеком. Агроценозы, техно-биогеоценозы и
урбабиогеоценозы. .................................................................................................. 7
3 Нообиогеоценоз как элементарная структурная единица экосистемы ......... 10
4 Природно-промышленная система. Принципиальные схемы структуры
ППС......................................................................................................................... 11
5 Иерархическая структура ППС. Природно-промышленный и
территориально-промышленный комплексы. .................................................... 13
Список литературы ............................................................................................... 14
2
1 Взаимосвязи экологических компонентов. Биосфера и человек.
Природные блага.
Экосистемы состоят из организмов, взаимодействующих друг с другом
и с окружающей их средой, что сопровождается обменом энергией. Это
проявляется на системном уровне таких процессов, как езда на велосипеде.
Основная концепция в биологии и экологии, выступающей в качестве уровня
биологической организации, в которой организмы взаимодействуют
одновременно друг с другом и с окружающей их средой. Таким образом, у
нее уровень выше, чем экологического сообщества (организмов разных
видов, взаимодействующих друг с другом), но на уровне, ниже или равны,
биомов и биосферы. По существу, биомов региональных экосистем и
биосферы является самым крупным из всех возможных экосистем.
Экосистемы включают в себя живые организмы, мертвые
органического вещества, производимые ими, абиотической среды, в которой
организмы живут и обменяются элементами (почвы, воды, атмосферы), а
также взаимодействия между этими компонентами. Они воплощают
концепцию, что живые организмы постоянно взаимодействуют друг с другом
и с окружающей средой для создания сложных систем с возникающими
свойствами.
Биосфера и человек
Место человека в биосфере отличается существенной спецификой,
обусловленной самой природой человека. Его существование, как и всех
других гетеротрофных организмов, зависит от наличия органической пищи,
воздуха, воды и т. д. В то же время он обладает особенностями,
выделяющими его, – способностями к труду, творческой деятельности,
социальным отношениям.
На ранних этапах существования человека его деятельность не
нарушала равновесия в биосфере. Потребляемые ресурсы природы и
продукты человеческой жизнедеятельности циркулировали в общем
круговороте веществ, так же как и других видов живых существ. Со
временем же, по мере увеличения численности людей и развития
цивилизации, интенсивность использования нашим обществом природных
ресурсов стала резко возрастать. Человек становится мощным экологическим
фактором, нарушающим равновесие в биосфере.
Воздействие его на окружающую природу достигло к настоящему
времени планетарных масштабов. В результате деятельности человека
3
происходят изменения климата, ландшафтов, атмосферы, видового и
численного состава живых организмов. Повсеместное уничтожение лесов
приводит к снижению выделения кислорода и утилизации углекислого газа,
нарушению водного режима, эрозии почв, изменению климата. Сжигая
органическое топливо (уголь, торф, древесину, нефтепродукты), люди
снижают содержание кислорода в атмосфере. Так, например, при пробеге
автомобилем 100 км пути расходуется годовая норма кислорода, необходимая
для дыхания одного человека.
За последние десятилетия отмечаются повышение содержания
углекислого газа в атмосфере, накопление промышленной пыли. Это ведет к
возникновению парникового эффекта – нарушению рассеивания тепла с
поверхности Земли в космос, что оборачивается постепенным потеплением
климата на планете. По некоторым данным, за последние 30 лет средняя
температура приземной атмосферы повысилась на 1 °С. Если тенденция
загрязнения атмосферы сохранится, то через 50 лет температура увеличится
еще на 2–3 °С, что чревато таянием «полярных шапок» и катастрофическим
повышением вследствие этого уровня Мирового океана (примерно на 50–60
м). При этом огромные пространства суши окажутся затопленными.
В атмосферу ежегодно выбрасываются миллионы тонн загрязняющих
биосферу веществ. Особую опасность представляет сернистый газ, который,
соединяясь с парами воды, образует сернистую кислоту и служит причиной
выпадения кислотных дождей.
Повсеместно на нашей планете отмечается ухудшение состояния
водных систем в результате ирригационных и мелиоративных мероприятий.
Истощаются подземные воды, происходит массовая гибель малых рек,
сокращается водосток крупных, высыхают обширные водоемы (например,
Арал).
Промышленные и бытовые стоки, загрязняющие гидросферу
ядовитыми веществами, радиоактивными отходами и т. п., составляют 700
км3 в год (примерно 3 % всего планетарного объема воды). Тяжелый ущерб
природным водным системам наносит «тепловое загрязнение» – сброс
горячих промышленных вод.
Значительно наше воздействие и на литосферу. Распахивание земель
для сельскохозяйственных нужд (а сегодня около 30 % суши занято угодьями)
приводит к эрозии почв, их засаливанию, поднятию грунтовых вод. Наконец,
человек непосредственно уничтожает отдельные виды растений и животных.
Так, были истреблены тур, морская корова, эпиорнис, дронт и многие другие.
4
Немало видов животных, которые находятся на грани исчезновения, —
зубры, куланы, белые медведи, синие киты, многие виды промысловых рыб.
Рассматривая переход биосферы в ноосферу («сферу разума»), В. И.
Вернадский предполагал плановое, научнообоснованное использование
природных
ресурсов,
предусматривающее
«разумное»
сочетание
потребностей человеческого общества и нормального функционирования
биосферы. Первоначально ноосфера представлялась как «мыслящая оболочка
Земли» (от гр. noqs – «ум»). В настоящее время под ноосферой понимают
биосферу, преобразованную трудом и научной мыслью человека.
В идеале ноосфера подразумевает новый этап развития биосферы, в
основе которого лежит разумное регулирование взаимоотношений человека и
природы.
Однако в данный момент человек воздействует на биосферу в
большинстве случаев губительно. Неразумная хозяйственная деятельность
человека привела к появлению глобальных проблем, среди которых:
1) Изменение состояния атмосферы в виде появления парникового
эффекта и озонового кризиса;
2) Уменьшение площади Земли, занятой лесами;
3) Опустынивание земель;
4) Уменьшение видового разнообразия;
5) Загрязнение океанических и пресных вод, а также суши
промышленными и сельскохозяйственными отходами;
6) Непрерывный рост численности населения.
До настоящего времени человечество явно недостаточно уделяло
внимания
проблемам
охраны
биосферы
и
рационального
природопользования. Однако в последней четверти ХХ в. проблемы
окружающей среды, регулирование взаимоотношений с природой становятся
делом каждого. Общество вплотную приблизилось к возможности
глобальной экологической катастрофы. Угроза собственному существованию
заставляет человечество безотлагательно решать эти проблемы.
Ныне
существуют
многочисленные
правительственные
и
общественные организации, научные коллективы, производящие оценку
состояния биосферы, разработку программ и научно-технических проектов
по устранению ущерба, нанесенного природе, проведению природоохранных
мероприятий. В промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в
коммунальной сфере разрабатываются и внедряются новые технологии,
направленные на снижение негативного влияния человека на биосферу. В
5
политике проблемы экологии также занимают одно из ведущих мест.
Заключаются многочисленные межгосударственные договоры и соглашения
по поводу совместных действий в области охраны природы и рационального
ее использования. Все эти процессы подтверждают идею В. И. Вернадского о
превращении биосферы в ноосферу и дают основание человечеству с
оптимизмом смотреть в будущее.
Природные блага
Все компоненты природы, которые объективно существуют, вне
зависимости от того, использовались ли они человеком когда либо,
используются они или не используются обществом в настоящем,
определяются как природные блага. Это понятие охватывает все, без
исключения, природные ландшафты, почвенный и растительный покров,
водные объекты и полезные ископаемые, представителей растительного и
животного мира.
Природные блага есть совокупность природных ресурсов и природных
условий жизни общества, которые используются в настоящее время или
могут быть использованы в обозримом будущем.
Однако надобно отметить, что природные блага – объективно
существующие компоненты природы, и они не зависят от того
предполагается ли их использовать и будут ли они использованы когданибудь человеком или не будут.
В отличие от природных благ, природные ресурсы – есть компоненты
природы (природные объекты и явления), используемые в прошлом и (или)
настоящем, и оцененные в отношении возможности их использования в
будущем.
Например, само по себе наличие в тайге зверя (например, соболя) есть
природное благо, которое может перейти в состояние ресурса, если будет
показано, что соболя есть смысл добывать для обеспечения занятости и
материального благосостояния местного населения. Изучив популяцию
соболя и оценив возможности их воспроизводства можно определить их
количество, которые могут быть добыты без ущерба для популяции, то есть
определены их запасы или природно-ресурсный потенциал популяции.
Соответственно, та часть природных ресурсов Земли и ближнего космоса,
которая может быть реально вовлечена в хозяйственную деятельность при
данных
энергетических,
технических
и
социально-экономических
возможностях общества, без ущерба для возможности последующего
6
устойчивого его развития может быть определена как природно-ресурсный
потенциал.
2 Биогеоценозы, создаваемые
биогеоценозы и урбабиогеоценозы.
человеком.
Агроценозы,
техно-
Биогеоценоз – это комплексы взаимосвязанных видов (популяций
разных видов), обитающих на определенной территории с более или менее
однородными условиями существованиями.
Любой биогеоценоз развивается и эволюционирует. Ведущее значение
в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям, но их
деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов системы,
и биогеоценоз всегда живет и изменяется как единое целое. Смена идет в
определенных направлениях, а длительность существования различных
биогеоценозов очень различна. Примером изменения недостаточно
сбалансированной системы может служить зарастание водоема. Вследствие
недостатка кислорода в придонных слоях воды часть органического вещества
остается неокисленной и не используется в дальнейшем круговороте. В
прибрежной зоне накапливаются остатки водной растительности,
образующие торфянистые отложения. Водоем мелеет. Прибрежная водная
растительность распространяется к центру водоема, образуются торфяные
отложения. Озеро постепенно превращается в болото.
Человек с недавних пор стал очень активно влиять на жизнь
биогеоценоза. Хозяйственная деятельность людей – мощный фактор
преобразования природы. В результате этой деятельности формируются
своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести, например,
агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы,
возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека.
Примерами могут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища.
Создаваемые человеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного
внимания и активного вмешательства в их жизнь. Влияет человек и на жизнь
естественных биогеоценозов, но, конечно, не настолько сильно, как на
агроценозы.
Примером могут служить лесничества, создаваемые для высадки
молодых деревьев, а также для ограничения охотничьего промысла.
Примером могут также служить заповедники и национальные парки,
7
создаваемые для охраны каких-то определенных видов растений и животных.
Создаются также массовые общества, пропагандирующие сохранение и
охрану окружающей среды, такие как общество “зеленых” и т.п.
Агроценозы
представляют
собой
искусственные
биоценозы,
возникающие в результате сельскохозяйственного использования земель. При
их создании производится посев высокопродуктивных трав или монокультур;
используется мелиорация (осушительные мероприятия или искусственное
орошение); вносятся удобрения и ядохимикаты. К числу создаваемых
искусственных биоценозов относятся также парки, плодовые сады и
ягодники, лесные насаждения.
Агробиогеоценозами принято называть искусственные сообщества
растений или животных, формирующиеся в результате сельскохозяйственной
деятельности человека. К ним относятся поля и животноводческие
комплексы. Агробиогеоценозы функционируют не изолированно от общей
природной среды. Оставаясь составными элементами биосферы, они
испытывают влияние компонентов естественных биогеоценозов. Они также
подвергаются воздействию физико-химических факторов окружающей среды
и испытывают влияние со стороны диких зверей, насекомых и птиц.
Агробиогеоценозы отличаются от природных, ненарушенных
биогеценозов своим происхождением, структурой, устойчивостью,
продуктивностью, способом изъятия урожая (табл. 1).
Таблица 1 – Отличительные признаки биогеоценозов и агробиогеоценозов
Биогеоценозы
Агробиогеоценозы
Первичные
–
естественные Вторичные
–
элементарные единицы биосферы, трансформированные человеком
сформировавшиеся в ходе эволюции
искусственные
элементарные
единицы биосферы
Сложные системы со значительным
количеством видов животных и
растений, в которых господствуют
популяции нескольких видов. Для них
характерно устойчивое динамическое
развитие, достигаемое саморегуляцией
Упрощенные
системы
с
господством популяций одного
вида растения или животного. Они
неустойчивы и характеризуются
непостоянством
структуры
и
биомассы
Продуктивность
определяется
приспособительными способностями
организмов,
участвующих
в
круговороте веществ
Продуктивность
определяется
социальными законами и зависит
от экономических и технических
возможностей
8
Первичная продукция используется
консументами
и
редуцентами,
включается в круговорот веществ.
Потребление
происходит
почти
одновременно
с
производством
(синтезом)
Урожай
собирается
для
удовлетворения
потребностей
человека и на корм скоту. Живое
вещество
некоторое
время
накапливается, а затем удаляется,
не вовлекаясь в круговорот
Агроценозы, занятые однородными культурами или монокультурами, с
экологической точки зрения представляют собой упрощенные, обедненные и
потому неустойчивые биосистемы. Частые вспышки развития вредителей в
подобных системах особенно губительны для урожая.
В сельскохозяйственном производстве не всегда учитываются сложные
взаимосвязи и взаимообусловленные явления, единство всех компонентов
биосферы. Неумелое применение удобрений и ядохимикатов в
агробиогеоценозах в конечном итоге одинаково вредно домашним и диким
животным, сорнякам и культурным растениям, вредным и полезным
насекомым.
Создание агроценозов должно базироваться на знании законов развития
природных экосистем, с учетом наибольшего видового разнообразия,
развития биологических методов борьбы с вредителями, с правильным
размещением сельскохозяйственных культур, специальными приемами
обработки почв, с чередованием севооборотов.
В отличие от природы, которая стремится увеличить в биогеоценозах
валовую продукцию, стратегия человека в управлении агробиогеоценозами
направлена на увеличение чистой продукции монокультуры. Люди с
помощью почвообрабатывающих орудий и машин, удобрений и орошения
увеличивают продуктивность земельных угодий. Они захватывают
произведенное органическое вещество и энергию, накопленную в культурных
растениях, и безвозвратно изымают из почв, тем самым истощая их.
Технобиогеоценозы формируются при промышленной деятельности
человека
путем
образования
природно-промышленных
систем.
Технобиогеоценоз включает в себя промышленное предприятие,
транспортные пути, ведущие к нему, зону рассеивания промышленных
отходов, отвалы и очистные сооружения, все элементы рельефа, водные
объекты, в которые сбрасываются сточные воды с различной степенью
очистки.
Урбабиогеоценоз образуется в результате строительства городов,
поселков, транспортных коммуникаций. Урбаноценоз – городская
экосистема; обедненный комплекс, состоящий из синантропов, рудеральных,
9
сагетальных и окультуренных растений, некоторых видов микроорганизмов,
хорошо приспособленных к городской среде и друг к другу. Человек входит в
комплекс урбаценоза.
3 Нообиогеоценоз как элементарная структурная единица экосистемы
Нообиогеоценоз – пространственно ограниченная, внутренне
однородная система функционально взаимосвязанных живых организмов и
окружающей их абиотической среды, находящихся под постоянным
антропогенным воздействием. Проще говоря, нообиогеоценоз – это
элементарная природно-промышленная система (природно-техническая
геосистема) – биогеоценоз при вмешательстве человека.
Структура нooбиoгeoцeнoза состоит из трех равных сообществ –
биотоп, биоценоз и нooцeнoз – которые взаимодействуют и обеспечивают
существование системы. Структурные компоненты нooбиoгeoцeнoза
работают вместе и взаимосвязано друг с другом через потоки энергии и
вещества.
Нообиогеоценоз – элементарная, эволюционирующая структурная
единица ноосферы. Биогеоценоз – это однородный участок земной
поверхности с определенным составом живых и косных компонентов,
объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс.
Совокупность биогеоценозов образует биосферу. Однако, в настоящее время
жизнедеятельность популяции человека, вооруженного энергией и знаниями
становится причиной нарушения связей внутри биогеоценозов, прежде всего,
трофических цепей, что ведет к разрушению биосферы.
Биогеоценоз, нарушенный вмешательством человека, может быть
сохранен в результате превращения его в "расширенный биогеоценоз". В
таком случае направленная деятельность человека компенсирует нарушенные
связи в этой системе и приводит ее к состоянию устойчивого динамического
равновесия. Эта деятельность, проявляемая как регулирующий и
направляющий фактор, может быть осуществлена только в рамках ноосферы,
10
которая согласно учению В.И. Вернадского является высшей стадией
развития биосферы. Именно развивая представления о ноосфере, был
поставлен вопрос об основном её элементе и введено понятие
нообиогеоценоза.
Нообиогеоценоз – это совокупность всех взаимодействий системы,
состоящей из биогеоценоза и антропоценоза (от греч. anthropos - человек),
обеспечивающих устойчивость этой системы, благодаря безотходному
круговороту вещества энергии и информации. Или иначе, это сообщество
людей со всеми присущими им взаимодействиями между собой и
окружающей их средой, находящимися в устойчивом равновесии с
соответствующими
биогеоценозами.
Основной
особенностью
нообиогеоценоза является то, что в его пределах сознание и процессы,
обусловленными всеми остальными земными оболочками образуют
принципиально новое динамическое равновесие.
4 Природно-промышленная
структуры ППС
система.
Принципиальные
схемы
Природно-промышленная система – совокупность природных и
искусственных объектов, формирующаяся в результате строительства и
эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических
средств, взаимодействующих с природными объектами.
Природно-промышленный комплекс (ППК) включает в себя все
основные звенья хозяйственной деятельности человека.
Биотоп остается базой для ППК, на основе которой развиваются
предприятия в зависимости от биотических и абиотических факторов.
Одна из важнейших задач промышленной экологии – создавать
закрытые ППК, в которых сосредоточены промышленные предприятия и
предприятия по переработке отходов (отходы не должны поступать за
пределы ППК).
11
Природно-промышленный комплекс (далее ППК) – природнопромышленная система, которая возникает и длительное время
функционирует в результате строительства и эксплуатации промышленных
предприятий, вследствие чего первоначальная (естественная) экосистема
окружающего региона претерпевает значительные изменения.
Это относительно самостоятельная структурная единица ноосферы,
включающая в себя природные, промышленные, коммунально-бытовые и
агропромышленные объекты, функционирующие как единое целое.
Границами ППК будет граница зоны влияния предприятий, входящих в
состав комплекса.
Промышленное звено – объекты основного и вспомогательного
производства, энергетики, а также подразделения, обеспечивающие
строительство новых и реконструкцию действующих промышленных
предприятий. Главный компонент, определяющий направление и характер
функционирования ППК в целом.
Коммунально-бытовое звено – организации, обеспечивающие
строительство и эксплуатацию жилого фонда, предприятия питания,
торговли, общественного транспорта, медицинского, культурного и
общеобразовательного направления.
Аграрное звено – сельскохозяйственные предприятия, предприятия
лесного,
лесовосстановительного,
охотничьего,
промыслового
и
заготовительного профиля, а также заповедники и заказники,
водохозяйственные объекты и объекты рыбного хозяйства; водозаборы и
другие гидротехнические сооружения по обеспечению водой промышленных,
коммунально-бытовых и сельхозпредприятий; предприятия, обеспечивающие
восстановление или повышение продуктивности нарушенных земель,
сельхоз, лесных и других угодий (функциональные элементы экологической
системы района).
Структурная схема новой экосистемы ППК:
1. Нообиогеоценозы лесов, рек, лугов и т.д., образовавшиеся на месте
естественных биогеоценозов лесов, рек, лугов и т.п.
2. Сельскохозяйственные и животноводческие угодья (поля, сады,
фермы и т.п.).
3. Рекультивируемые участки нарушенных и деградированных земель.
4. Рекреационные объекты.
12
5 Иерархическая структура ППС.
территориально-промышленный комплексы.
Природно-промышленный
и
Природно-промышленная
(эколого-экономическая)
система –
ограниченная определенной территорией часть техносферы, в которой
природные, социальные и промышленные структуры и процессы связаны
взаимно устойчивыми потоками вещества, энергии и информации.
Природно-промышленная системы (ППС) имеет иерархическую
структуру (снизу вверх):
1) Нooбиoгеoцeнoз;
2) Природно-промышленный комплекс (ППК);
3) Территориально-промышленный комплекс (ТПК);
4) Техносфера.
Природно-промышленный
комплекс
(ППК)
–
природная
и
промышленная система, которая существует в течение длительного времени
и работает в строительстве и эксплуатации промышленных предприятий, что
приводит к значительным изменениям исходных (естественных) экосистем
окружающего региона.
Природно-промышленный
комплекс
является
относительно
самостоятельным природным и промышленной системы, в состав которого
входят промышленные, бытовые и сельскохозяйственные объекты,
функционирующие как единое целое на основе определенного типа обмена
веществом, энергией и информацией.
Набор природно-промышленных систем на региональном уровне
является территориально-промышленным комплексом.
Техносфера – часть биосферы, преобразованная людьми с помощью
прямого или косвенного действия технических средств и занимает продукция
промышленной деятельности.
13
Список литературы
1) Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М.,
Издательский дом "Дрофа", 2007.
2) Основы общей экологии: Учеб. пособие / В.В. Маврищев. – Мн.:
Выш. шк., 2000.
3) Основы экологии и природопользования. Учебное пособие / Дикань
В.Л., Дейнека А.Г., Позднякова Л.А., Михайлов И.Д., Каграманян А.А. –
Харьков: ООО «Олант», 2002. – 384 с.
4) Основы экологии: Учебное пособие/ Кормилицын В.И., Цицкишвили
М.С., Яламов Ю.И. – М.: МПУ, 1997. 1 – 368 стр. ил.
5) Чернова Н.М., Былова А.М., Экология. Учебное пособие для
педагогических институтов, М., Просвещение, 2005.
6) Экология: Учебное пособие / Под ред. С.А. Боголюбова. – М: Знание,
2006.
14