Экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания

2

Лекция

Экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания

Мы живем в сложное время, когда экологические проблемы перестали быть предметом дискуссий узкого круга специалистов. Многие жители Земли обеспокоены нынешним и будущим состоянием своей среды обитания. В то время как оптимисты обещают технологический рывок и изобилие для всех нас, сторонники сохранения природы предупреждают о том, что системы жизнеобеспечения Земли уже перенапряжены и деградируют.

Основные экологические проблемы человечества:

· рост численности населения

· истощение и деградация природных ресурсов

· загрязнение окружающей среды

Эти проблемы взаимосвязаны и только их комплексное решение поможет нам сохранить нашу среду обитания - планету Земля

Рост численности населения

Темпы роста.

Если нанести на график численность населения, оцененную на определенные промежутки времени, мы получим экспоненциальную кривую роста - график в виде латинской буквы J.

Увеличение численности населения является примером экспоненциального роста. Такой рост имеет место, когда какой-либо фактор, например численность населения, имеет постоянный процентный рост от всего количества за каждый промежуток времени.

В течение нескольких первых миллионов лет истории человечества люди жили небольшими группами и обеспечивали себя за счет охоты на диких животных и сбора дикорастущих растений. В этот период численность населения росла экспоненциально, но медленно, со средней скоростью только 0,002%в год. С тех пор скорость ежегодного прироста существенно увеличилась и достигла наивысшего уровня в 2,06% в 1970 г., затем в период между 1980 и 1988 годами слегка снизилась, до 1,75%, а в 1989 г. вновь повысилась до 1,8%.

При таких темпах экспоненциального роста все меньше времени требуется для добавления каждого нового миллиарда людей. В течение двух миллионов лет численность населения возросла до одного миллиарда человек, в течение 130 лет добавился еще один миллиард, 30 лет - еще один, третий миллиард, 15 - четвертый и только 12 - пятый. Сейчас численность населения Земли превышает 6 млрд. человек.

При современных темпах роста численность населения достигнет 7 миллиардов к 2007 г.

Численность населения в различных группах стран

175 стран мира могут быть подразделены на две группы в соответствии со среднедушевым распределением валового национального продукта (ВНП) - средней величины рыночной стоимости всей произведенной продукции и услуг в год на одного человека.

33 более развитые страны мира (БРС) имеют высокую степень индустриализации и высокий средний ВНП на человека. Большинство из них расположены в умеренных (или средних) широтах с наиболее благоприятными климатическими условиями. БРС включает в Японию, Россию, Австралию, Новую Зеландию, все европейские страны, США, Канаду. Эти БРС с населением 1,2 млрд. человек (23% населения мира0 используют около 80% мировых энергетических и минеральных ресурсов. Эти страны характеризуются низким или даже нулевым темпом роста численности населения.

142 менее развитые страны (МРС) имеют низкий или умеренный уровень индустриализации и такой же среднедушевой ВНП. Большинство из них расположены в тропических (или низких) широтах Африки, Азии и Латинской Америки. В МРС проживает 4,0 млрд. человек, что составляет 77% населения мира, однако используют эти страны лишь 20% мировых энергетических и минеральных ресурсов. Эти страны характеризуются очень высокими темпами роста численности населения.

Подразделение на более и менее развитые страны довольно условно. Некоторые БРС более богаты и развиты в промышленном отношении, чем другие, а некоторые МРС беднее других. В то же время нищета имеется и в наиболее богатых странах.

Истощение и деградация ресурсов

Ресурсы - все извлекаемое нами из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний (чистый воздух, питьевая вода, нефть, железная руда, древесина, культурные растения).

Большая часть ресурсов требует для своего употребления определенных условий, определенного развития технологии (например, нефть, никелевые руды, бокситы). Значит, все, что угодно может стать ресурсом при соответствующих технологии и потребностях.

Типы ресурсов

исчерпаемые (возобновимые и невозобновимые)

неисчерпаемые (солнечная энергия, энергия ветра, приливов, геотермальная энергия и т.д.

Невозобновимые ресурсы существуют в ограниченных количествах (запасах) в различных частях земной коры. Примерами являются медь, алюминий, уголь и нефть.

Невозобновимые ресурсы считаются экономически истощенными, когда выработаны 80% их оцененных запасов. По достижении этого предела разведка, добыча и переработка остающихся запасов обходится дороже розничной цены.

Некоторые виды невозобновимых ресурсов могут использоваться повторно или циклически, увеличивая, таким образом, потенциал использования ресурсов алюминия, меди, железа или, например, стекла.

Утилизация или рециркуляция - переработка ресурсов в новую продукцию (алюминиевые банки).

Повторное использование - использование ресурса в той же форме (стеклянная бутылка).

Потенциально возобновимые - ресурсы, запасы которых хотя и могут быть истощены или загрязнены в результате слишком быстрого потребления, однако в нормальных условиях восстановятся в результате естественных процессов (деревья, пресные воды рек и озер, почвы, дикие животные).

Уровень устойчивого потребления - наиболее высокая скорость, при которой возобновимые ресурсы могут быть использованы без снижения возможности их возобновления. При превышении уровня устойчивого потребления происходит деградация ресурса.

Охрана ресурсов

Охрана ресурсов заключается в использовании, управлении и защите ресурсов, с тем чтобы ими могли пользоваться в устойчивом режиме как настоящее, так и будущее поколения.

Абсолютная недостаточность ресурсов возникает, когда нет достаточных или доступных запасов ресурсов для удовлетворения имеющихся или будущих потребностей.

Относительная недостаточность ресурсов возникает тогда, когда ресурсов еще хватает для удовлетворения потребностей, но их распределение не сбалансировано.

Загрязнение - любые изменения воздуха, вод, почв или пищевых продуктов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость или деятельность человека.

Формы загрязнений:

(1) Химические (вещества)

(2) Физические (тепло, шум, радиация)

(3) Биологические (микроорганизмы или их токсины)

Источники загрязнения:

(1) Точечные источники (локализованные)

Например, труба ТЭЦ, сточная труба мясоперерабатывающего предприятия, дымовая труба дома или выхлопная труба автомобиля.

(2) Неточечные источники (площадные)

Примером может служить сток удобрений и пестицидов с полей, а также многочисленные загрязнители, попадающие в реки и водотоки с урбанизированных территорий и их окрестностей.

Тяжесть воздействия загрязняющих веществ определяют три фактора:

Первый - их химическая природа, то есть насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных.

Второй - концентрация, то есть содержание на единицу объема воздуха, воды или почвы.

Третий фактор - устойчивость, то есть продолжительность существования в воздухе, воде и почве.

Последствия загрязнения

Загрязнение может иметь ряд нежелательных последствий:

- неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятный запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхности зданий и памятников;

- нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, использованных для возведения зданий и памятников, загрязнение одежды, зданий и памятников;

- нанесение ущерба растительности и животному миру: снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на здоровье животных, что приводит к их вымиранию;

- вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые заболевания;

- нарушения систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и глобальном уровнях: изменения климата и снижение естественной скорости круговорота веществ и поступления энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ.

Контроль за загрязнением.

Мы можем контролировать загрязнение двумя способами: посредством контроля на входе и контроля на выходе.

Контроль на входе препятствует проникновению потенциального загрязнителя в окружающую среду или резко сокращает его поступление. Например, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания. Это предотвратит или резко снизит выбросы такого загрязнителя атмосферы, как диоксид серы, химического вещества, вредного для растений и нашей дыхательной системы.

Контроль на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в окружающую среду.

Для оценки степени загрязнения используют понятие ПДК - предельно допустимой концентрации вещества (концентрация выше ПДК - опасно, ниже - не опасно), но этого не достаточно, т.к. не учитывается воздействие нескольких веществ.

Соотношение между населением, использованием ресурсов, технологией, деградацией окружающей среды и загрязнением

Общая деградация окружающей среды и загрязнение - влияние населения на окружающую среду - на данной территории зависит от трех факторов:

(1) численности населения,

(2) среднедушевого потребления ресурсов,

(3) способа использования ресурсов.

Перенаселение возникает, когда люди, проживающие на территории страны, региона или мира в целом, используют ресурсы таким образом, что возникающие при этом деградация и истощение ресурсной базы, а также загрязнение воздуха, вод и почв представляют угрозу для систем жизнеобеспечения.

Перенаселение возникает там, где населения больше, чем того позволяют ресурсы пищи, воды и т. д. Характерно для малоразвитых стран.

В промышленно развитых странах наблюдается перепотребление.

Оно проявляется, когда небольшое по численности население использует ресурсы в таких масштабах, что возникают значительное загрязнение, деградация окружающей среды и истощение ресурсов. При перепотреблении высокая доля использования природных ресурсов на одного человека и в результате высокий уровень загрязнения в пересчете на одного человека являются ключевыми факторами, определяющими общее воздействие на окружающую среду.

Краткая история освоения природных ресурсов

I. Сообщества охотников и собирателей 40 - 10 тыс. лет назад.

Малая численность (жили группами до 50 человек). Мужчины занимались охотой, женщины собиранием дикорастущих растений. Многие из них мигрировали с места на место и для преобразования окружающей среды использовали лишь свою мускульную энергию. Их действия на среду были локализованными и незначительными.

II. Земледельческие общества около 10 тыс. лет назад.

Отдельные группы людей в различных районах мира перешли к одомашниванию диких животных - приручению, выпасу и разведению их для получения пищи, одежды, а также для перевозки грузов. Происходило зарождение растениеводства. В сельском хозяйстве применялась подсечно - огневая система земледелия - участки леса вырубали, поваленные деревья сжигали, чтобы их пепел служил удобрением. Расчищенный участок использовали в течение нескольких лет, пока не истощалась почва, а затем его забрасывали и расчищали новый участок леса.

Возникновение городских поселений, базирующихся на сельском хозяйстве. Постепенный переход от охоты и собирательства к земледелию имел следующие важнейшие события:

- Рост численности населения.

- Расширение площади расчищенных от лесов пространств и целенаправленное изменение

характера поверхности земли для удовлетворения возрастающих потребностей населения.

- Зарождение процесса урбанизации, то есть формирование городских поселений

- Возникновение и развитие специализированных производств и товарно-денежных отношений.

- Увеличение воздействия на окружающую среду («человек против природы»), гибель древних цивилизаций (Вавилон, Египет) в результате сведения лесов и опустынивания.

III. Индустриальное общество с середины 18 века.

Особенности развитых индустриальных обществ (США, Япония):

- Многократно возросшие объемы производства и потребления товаров благодаря формированию искусственно завышенным запросам;

- Зависимость производства от невозобновимых ресурсов, таких, как нефть, природный газ, уголь и различные металлы;

- Переход от использования природных материалов, которые обладают способностью разлагаться

- в природной среде, к синтетическим соединениям, многие из которых, попав в окружающую среду, разлагаются очень медленно;

- Резкий рост потребления энергии на душу населения

Развитым индустриальным обществам присущи следующие позитивные особенности:

- Разработка и массовое производство множества полезных и экономически выгодных товаров;

- Резкое увеличение объема производства продуктов питания на душу населения;

- Существенное увеличение продолжительности жизни;

- Постепенное снижение темпов прироста населения.

Наряду с многочисленными преимуществами, присущими индустриальным обществам, для них характерно как возникновение новых, так и обострение уже существующих экологических проблем. По масштабам распространения эти угрожающие благосостоянию человека проблемы можно подразделить на:

Локальные (местного значения), например загрязнение подземных вод вблизи завода токсичными веществами;

Региональные (на уровне отдельных стран и регионов), например повреждение лесов и деградация озер в результате "кислотных дождей".

Глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания

углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также разрушение озонового слоя Земли.

IV. Возможные сценарии будущего

- Небольшие разобщенные группы людей, крах цивилизации;

- Супериндустриальные общества, основанные на крупных достижениях науки и техники, которые позволяют человеку устанавливать еще больший контроль над природой;

- Общества, способствующие устойчивому развитию Земли (человек сотрудничает с природой).

Устойчивое общество - это общество, удовлетворяющее нужды сегодняшнего поколения, не лишая будущее поколения возможности удовлетворять их собственные нужды. В устойчивом обществе:

- темпы потребления возобновимых ресурсов не должны превышать темпов их восстановления;

- темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превышать темпов разработки их устойчивой возобновимой замены;

- интенсивность выбросов загрязняющих веществ не должна превышать возможности окружающей среды поглощать их.