Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биота

Биота и биосфера представляют собой научные термины, четкое определение которых выбирается из соображения максимизации удобства их использования.

Биота представляет собой совокупность живых организмов (бактерии, грибы, растения, животные), населяющих рассматриваемую область пространства. Например, можно говорить о глобальной биоте, биоте океана, биоте суши, биоте леса, болота, озера. Биосфера представляет собой биоту и окружающую ее среду, включающую мертвые органические и неорганические вещества, непрерывно используемые жизнью в процессах жизнедеятельности.

Фундаментальным является различие между нарушенной и ненарушенной (естественной) биотой. В отличие от нарушенной биоты (поля, пастбища и проч.), естественная биота представляет собой не случайный набор организмов, а внутренне скоррелированные экологические сообщества биологических видов, имеющих строго определенные плотности численности и потребляющих строго определенные потоки энергии.

Основным количественным критерием ненарушенности биоты является давность последнего нарушения. Например, в умеренных широтах ненарушенными являются леса с давностью последнего нарушения (рубка, пожар) не менее 150-200 лет. В течение этого времени происходит полное восстановление структуры и функций лесных экологических сообществ и их регуляторного потенциала. Биотическая регуляция окружающей среды осуществляется только ненарушенной биотой.

Важность естественной биоты в том, что ее функционирование - это единственный во Вселенной механизм поддержания окружающей среды в пригодном для жизни состоянии. Экономическая выгода от естественной биоты (неестественная биота существовать не может) такая же, как экономическая выгода от существования химических элементов, физических законов, определяющих их взаимодействие между собой, воды в океанах, воздуха в атмосфере, Земли и Солнца в составе солнечной системы, т.е. всего того, без чего жизнь (и, следовательно, экономическая деятельность) на Земле невозможна. Причина разрушения естественной биоты состоит в распространении хозяйственной деятельности человека на большую часть суши и прибрежных зон океанов.

Технического решения сохранения биоты не существует и существовать не может. Сохранение биоты возможно только путем прекращения хозяйственной деятельности на 90% территории суши и океана путем соответствующего сокращения численности популяции человека.

2. Эдафические факторы

Наука о почвах называется почвоведением. Уже в ранних работах подчеркивалось значение почвы как источника питательных веществ для растений. Хотя мы включили почву в раздел об абиотических факторах, правильнее считать ее важнейшим связующим звеном между биотическими и абиотическими компонентами наземных экосистем. Почвой называют слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры. В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50-60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15-20%) и вода (25-35%).

Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты, образующие вещество почвенного скелета различны - от валунов и камней до песчаных крупинок и мельчайших частиц глины. Скелетный материал обычно произвольно разделяют на мелкий грунт (частицы менее 2 мм) и более крупные фрагменты. Частицы меньше 1 мкм в диаметре называют коллоидными. Механические и химические свойства почвы в основном определяются теми веществами, которые относятся к мелкому грунту. Органическое вещество почвы образуется при разложении мертвых организмов, их частей (например, опавших листьев), экскретов и фекалий. Мертвый органический материал используется в пищу совместно детритофагами, которые его поедают и таким образом способствуют его разрушению, и редуцентами (грибами и бактериями), завершающими процесс разложения. Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения - аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный

материал, - получило название гумуса. Цвет гумуса варьирует от темно-бурого до черного. В химическом плане это очень сложная смесь изменчивого состава, образованная органическими молекулами различных типов; в основном гумус состоит из фенольных соединений, карбоновых кислот и сложных эфиров жирных кислот. Гумус, подобно глине, находится в коллоидном состоянии; отдельные частицы его прочно прилипают к глине и образуют глино-гумусовый комплекс. Также как и глина, гумус обладает большой поверхностью частиц и высокой катионообменной способностью. Эта способность особенно важна для почв с низким содержанием глины. Анионы в гумусе - это карбоксильные и фенольные группы. Благодаря своим химическим и физическим свойствам, гумус улучшает структуру почвы и ее аэрацию, а также повышает способность удерживать воду и питательные вещества.

3. Ярусность и мозаичность в пространственной структуре биоценоза

Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части - фитоценозе. Прежде всего четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Например, в широколиственных лесах можно выделить 5-6 ярусов: первый - деревья первой величины (дуб, липа, вяз); второй - деревья второй величины (рябина, яблоня, груша, черемуха и др.); третий - подлесок кустарниковый (крушина, жимолость, бересклет и др.); четвертый состоит из высоких трав, а пятый и шестой, соответственно, из более низких трав. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток - в верхних ярусах светолюбивые, в нижних - теневыносливые и, в самом низу, улавливают остаток света тенелюбивые растения. Ярусность выражена и в травянистых * сообществах, но не столь явно, как в лесах.
В вертикальном направлении, под воздействием растительности, изменяется микросреда, включая не только выравненность и повышение температуры, но и изменение газового состава за счет изменений направления потоков углекислого газа ночью и днем, выделения сернистых газов хемосинтезирую-щими бактериями и т.п. Изменения микросреды способствуют образованию и определенной ярусности фауны - от насекомых, птиц и до млекопитающих.
Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность - изменение растительности и животного мира по горизонтали. Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно - в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.
Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями.

4. Сущность первичной и вторичной сукцессии

«Сукцессия - последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека».

Изменения в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием организмов между собой и с окружающей абиотической средой.

Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в который изменяется видовая структура сообщества и абиотическая среда его существования вплоть до кульминации его развития - возникновения стабилизированной системы.

Поэтому, в более узком смысле, сукцессия - это последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе.

Первичная сукцессия - это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате, а вторичная сукцессия - это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий.

Первичная сукцессия позволяет проследить формирование сообществ с самого начала. Классическим примером природной сукцессии является «старение» озерных экосистем - эвтрофикация. Такая эвтрофикация имеет черты первичной прогрессивной сукцессии.

Вторичная сукцессия является, как правило, следствием деятельности человека. В частности, описанная выше смена растительности при формировании ельника чаще происходит в результате вторичной сукцессии, возникающей на вырубках ранее существовавшего леса (ельника).

Вторичная сукцессия заканчивается стабильной стадией сообщества через 150-250 лет, а первичная длится 1000 лет. Вторичная, антропогенная сукцессия проявляется так же и в эвтрофикации.

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.

Иными словами, сукцессии разномасштабны и иерархичны, так же как и сами экосистемы.

Хорошим примером такой сукцессии является сукцессия в гниющих стволах деревьев, в трупах животных, фекалиях и на вторичных стадиях обработки сточных вод. На ранних стадиях сукцессионной серии чистой продукции получается значительно больше и при ее изымании человеком сукцессия только приостанавливается, но основа продуктивности на этих этапах не подрывается.

Таким образом, эдафическая компонента может весьма существенно повлиять на ход экологической сукцессии при нарушении ее регуляторной функции.

В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессии), так и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние: 1) аллогенные (внешние) факторы - геологические и климатические; 2) автогенные (внутренние) процессы, обусловленные только живым компонентом.

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год, удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений (например, кукурузы, пшеницы, гороха и т.д.

Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов - это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь устойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, поэтому они не могут существовать без поддержки человека.

Способность экосистем в минимальные сроки восстановиться в случае антропогенного нарушения определяется другим показателем - эффективностью образования продукции растительного покрова в результате вторичной сукцессии.

5. Роль автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха

биота ярусность биоценоз загрязнение

Основными видами воздействия автотранспорта на окружающую среду являются: загрязнение атмосферы, загрязнение почвы и транспортный шум.

Основными компонентами, загрязняющими атмосферу, в отработанных газах автомобилей являются окись углерода, углеводороды, оксиды азота и аэрозольные соединения свинца.

В значительной степени экология автодорог связана с параметрами используемых транспортных средств и количеством горючего.

Отечественные автомобили по сравнению с зарубежными расходуют больше горючего; легковой - в среднем на 16%, грузовой - на 12%. Соответственно у наших автомобилей больше эмиссия вредных веществ в атмосферу.

Большая часть отечественных автомобилей выпускается с бензиновым двигателем, у которого в 4 раза больше эмиссия углеводородов и оксидов углерода и азота.

Положение усугубляется низким качеством самого топлива.

Основным источником загрязнения окружающей среды свинцом является автомобильный транспорт: вместе с выхлопными газами от автомобиля свинец, образующийся при сгорании этилированного бензина, попадает в атмосферу.

В зависимости от интенсивности движения опасная зона вдоль автомагистралей может простираться от 100 до 500 м. Выполнив проектную работу мы пришли к выводу, - характер загрязнённости воздуха - «тревожный».

Для уменьшения выбросов в атмосферу вредных веществ предлагаем пути:

1. если автомобильные двигатели будут отрегулированы, то выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится в 3-5 раз.

2. изменение самого топлива. На смену нефтепродуктам приходит водород, азот, обычная вода, сжиженный газ. 3. работающий двигатель - это тепловое и шумовое загрязнение.

Вполне понятно, что как бы ни были совершенны двигатель и топливо, они отнюдь не идеальны для окружающей среды. Поэтому одной из проблем совершенствования системы:

а) планирование и организация управления транспортом.

б) расширять улицы между проезжей частью и жилыми домами.

в) а также строительство магистралей в обход городов, и микрорайонов.

Проектная работа позволяет сделать вывод, что те исследования, которые были проведены, не достаточны для окончательной оценки экологической ситуации города, микрорайона. По крайней мере необходимо рассмотреть проблемы подземных вод, земель, отходов производств и потреблений.

6. Нормирование качества окружающей среды

Оценка качества окружающей среды осуществляется дифференцированно по следующим направлениям: качество воздушного бассейна, водного бассейна, почвенного слоя, продуктов питания и др. Для оценки используют нормативы, ограничивающие воздействие вредных факторов, в основе обоснования которых лежит общий принцип: естественная адаптационная возможность организма. При воздействии вредного вещества на организм вначале возникает адаптация, затем предболезнь и в дальнейшем при сохранении той же интенсивности воздействия развиваются различные патологические болезненные эффекты, включающие в себя токсические, канцерогенные, мутагенные, аллергенные, гонадотропные и эмбриотропные. Эти болезненные эффекты могут вызывать болезни и даже приводить к летальному исходу.

Нормативы качества окружающей среды подразделяются на санитарно-гигиенические, экологические, производственно-хозяйственные и временные.

К санитарно-гигиеническим нормативам относятся гигиенические и санитарно-защитные нормативы.

Под гигиеническими нормативами понимают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосфере, водоемах и почве, уровни допустимых физических воздействий - вибрации, шума, электромагнитного и радиоактивного излучения, не оказывающие какого-либо вредного воздействия на организм человека в настоящее время и в отдаленные промежутки времени, а также не влияющие на здоровье последующих поколений.

Если вещество оказывает вредное воздействие на окружающую природу в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую среду.

К гигиеническим нормативам относят также токсикометрические показатели, представляющие собой концентрации, дозы вредных веществ или физические факторы, которые вызывают фиксируемые реакции организма.

Эти нормативы наиболее распространены и едины по всей территории бывшего СССР. Наряду с ними в необходимых случаях устанавливают более жесткие нормативы допустимых воздействий для отдельных районов.

Санитарно-защитные нормативы предназначены для защиты здоровья населения и обеспечения достаточной чистоты пунктов водопользования при неблагоприятном вредном воздействии источников загрязнения. Их используют при образовании санитарных зон источников водоснабжения, пунктов водопользования, санитарно-защитных зон предприятий.

Экологические нормативы определяют предел антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которого может создать угрозу сохранению оптимальных условий совместного существования человека и его внешнего окружения. Они включают в себя эколого-гигиенические и эколого-защитные нормативы, а также предельно допустимые нормативные нагрузки на окружающую среду. При установлении эколого-гигиенических нормативов следует учитывать, что многие живые организмы более чувствительны к загрязнениям, чем человек, для которого установлены существующие нормативы, и поэтому целесообразно определить их на уровне, обеспечивающем нормальную жизнедеятельность живых организмов.

Эколого-защитные нормативы направлены на сохранение генофонда Земли, восстановление экосистем, сохранение памятников всемирного культурного и природного наследия и т.п. Они используются при организации охранных зон заповедников, природных национальных парков, биосферных заповедников, зеленых зон городов и т.п.

Применение системы показателей предельно допустимых нормативов нагрузки на окружающую среду направлено на предотвращение истощения природной среды и разрушения ее экологических связей, обеспечение рационального использования и воспроизводства природных ресурсов. Эти нормативы представляют собой научно обоснованные предельно допустимые антропогенные воздействия на определенный природно-территориальный комплекс.

Производственно-хозяйственные нормативы предназначены для ограничения параметров производственно-хозяйственной деятельности конкретного предприятия с точки зрения экологической защиты природной среды. К ним относятся технологические, градостроительные, рекреационные и другие нормативы хозяйственной деятельности.

Технологические нормативы включают: предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу, предельно допустимый сброс (ПДС) загрязняющих веществ в водоемы, предельно допустимое количество сжигаемого топлива (ПДТ). Эти нормативы устанавливаются для каждого источника поступления загрязнений в окружающую среду и тесно связаны с профилем работы, объемом и характером загрязнений конкретного горного предприятия, цеха, агрегата. В связи с этим они могут быть разными даже в рамках одного горного предприятия (объединения). Область регламентированного воздействия ПДВ, ПДС и ПДТ на качество окружающей среды весьма широка. С помощью этих нормативов лимитируют отходы и выбросы в результате осуществления горных работ, шумовое загрязнение воздушной среды, расход топлива и пр. В то же время данные нормативы, характеризуя предельно допустимое количество загрязнений, поступающих в биосферу в зоне расположения источников, оборудованных системами обезвреживания, не позволяют дать оценку самим системам обезвреживания.

Градостроительные нормативы разрабатывают для обеспечения экологической безопасности при планировке и застройке городов и других населенных пунктов.

Рекреационные нормативы определяют правила пользования природными комплексами в целях обеспечения условий для полноценного отдыха и туризма.

В случае, когда по тем или иным объективным причинам не представляется возможным разработать гигиенические или технологические нормативы, устанавливают временные нормативы. По мере роста научных знаний, развития и совершенствования техники и технологии их регулярно пересматривают в сторону ужесточения, с тем чтобы воздействие на природу было минимальным.

7. Государственный экологический контроль

Экологический контроль - важнейшая правовая мера обеспечения рационального природопользования и охраны окружающей среды от вредных воздействий, функция государственного управления и правовой институт права окружающей среды. Основываясь на роли экологического контроля в механизме охраны окружающей среды, его можно оценивать как важнейшую правовую меру. Именно посредством экологического контроля в основном обеспечивается принуждение соответствующих субъектов права окружающей среды к исполнению экологических требований. Меры юридической ответственности за экологические правонарушения применяются либо в процессе экологического контроля, либо с привлечением иных государственных органов. Государственный общий экологический контроль проводится Президентом России, Федеральным Собранием РФ, представительными органами субъектов РФ, Правительством РФ, правительствами субъектов РФ, администрацией субъектов РФ и органами местного самоуправления.

Полномочия Президента России как главы государства по проведению экологического контроля регулируются Конституцией РФ, другими актами. Такой контроль проводится в форме непосредственного контроля Президента РФ и опосредованного - через подразделения его администрации. Непосредственный контроль осуществляет через подбор и расстановку на федеральном уровне кадров, имеющих отношение к решению экологических проблем в стране. По представлению Председателя Правительства РФ он назначает на должности министров, председателей государственных комитетов, федеральных служб. При этом в соответствии с Указом Президента РФ от 14 августа 1996 г. «О структуре федеральных органов исполнительной власти» ряд федеральных органов, выполняющих, в частности, природоохранные функции, подчинен и подотчетен Президенту РФ. Это - МВД РФ, Федеральная пограничная служба России, Федеральная служба безопасности России, Федеральный надзор России по ядерной и радиационной безопасности.

Президент РФ вправе председательствовать на заседаниях Правительства РФ, что позволяет ему контролировать обоснованность и целесообразность принятия экологически значимых решений. Президентский контроль реализуется также через Контрольное управление Президента РФ и его территориальные подразделения (окружные инспекции), полномочных представителей Президента РФ в субъектах Федерации. От имени и по поручению Президента РФ Контрольное управление осуществляет контроль за исполнением федеральными органами государственной власти и органами государственной власти субъектов РФ Конституции РФ, законов, указов и распоряжений Президента РФ. Свои задачи Контрольное управление решает посредством проверок. По их результатам оно вправе вносить Президенту РФ предложения, направлять предписания руководителям федеральных органов и главам исполнительной власти субъектов РФ об устранении выявленных нарушений, а также направлять соответствующие материалы в Прокуратуру РФ и контрольные органы.

Хотя государственный экологический контроль осуществляется преимущественно в системе органов исполнительной власти, федеральное Собрание РФ, представительные органы субъектов РФ также обладают рядом имеющих отношение к охране окружающей среды контрольных полномочий, предусмотренных Конституцией России, конституциями (уставами) субъектов РФ. Контроль органов представительной власти проводится с соблюдением ст. 10 Конституции РФ о самостоятельности органов всех трех ветвей власти.

На федеральном уровне контрольные полномочия принадлежат главным образом Государственной Думе. Они проявляются в том, то Дума дает согласие Президенту РФ на назначение Председателя Правительства России и решает вопрос о доверии Правительству РФ. Весьма значимым может быть контроль Государственной Думы за деятельностью Правительства РФ при формировании бюджета. В соответствии с Законом «Об охране окружающей природной среды» финансирование природоохранных мероприятий должно предусматриваться в государственном бюджете отдельной строкой. Контроль за выполнением этого требования - задача Государственной Думы. Важным является также контроль за исполнением федерального бюджета, в том числе по статьям, касающимся охраны окружающей среды: он относится к совместному ведению обеих палат Федерального Собрания РФ. На регулярной основе такой контроль от имени федерального Собрания РФ осуществляет специально созданный орган - Счетная палата. Контрольная деятельность Счетной палаты регулируется Федеральным законом от 11 января 1995 г. «О Счетной палате Российской Федерации». Она, в частности, проводит оперативный контроль за исполнением федерального бюджета в отчетном году; комплексные ревизии и тематические проверки по отдельным статьям федерального бюджета, федеральных внебюджетных фондов; экспертизу проектов федерального бюджета и др. (ст. 9 названного Федерального закона).

Контрольные полномочия представительных органов субъектов РФ, как правило, шире федеральных. Так, согласно конституциям республик Татарстана и Башкортостана представительные органы являются высшими законодательными и контрольными органами. Они контролируют деятельность всех подотчетных им государственных органов, каковыми являются, в частности, правительства.

Государственный общий экологический контроль осуществляют также органы исполнительной власти общей компетенции - Правительство РФ, правительства субъектов Федерации. Экологический контроль проводится ими путем заслушивания на своих заседаниях отчетов и докладов руководителей государственных структур исполнительной власти в области природопользования и охраны окружающей среды; контроля за исполнением законов иных нормативных правовых актов в данной сфере соответствующими органами исполнительной власти; отмены принимаемых министерствами и ведомствами актов, если они противоречат Конституции РФ, конституциям (уставам) субъектов РФ, указам Президента РФ, постановлениям правительств.

Администрации краев, областей и других субъектов РФ осуществляют контроль за использованием природных ресурсов и охраной окружающей среды, радиационным состоянием территорий, соблюдением утвержденных проектов строительства, состоянием учета и отчетности на предприятиях и в организациях, находящихся в собственности субъекта РФ.

Список литературы

1. Гичев Ю.П. Современные проблемы экологической медицины. - 2-е изд., доп. - Новосибирск, 1999 - 183 с.

2. Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века. - М.: Наука, 1998. - 301 с.

3. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономика природных ресурсов. - М., 1998. - 319 с.

4. Карташов А.Г. Введение в экологию. - Томск: Водолей, 1998. - 382 с.

5. Келлер А.А., Кувакин В.И. Медицинская экология. - СПб., 1999. - 255 с.

6. Коваленко Е.Г. Англо-русский экологический словарь: Ок. 32000 терминов. - М.: ЭТС, 1999. - 781 с.

7. Лозановская И.Н. и др. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. - М., 1998. - 287 с.

8. Лосев А.В., Провадкин Г.Г. Социальная экология. - М., 1998. - 311 с

Размещено на Allbest.ru