Николаев А.С. Экология учебное пособие

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет

А.С.Николаев

ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2001

Утверждено редакционно-издательским советом СПбГИЭУ

в качестве учебного пособия

Рецензенты:

кафедра общей химической технологии и промышленной экологии СПб госуд. университета кино и телевидения (зав. кафедрой, д-р хим. наук, профессор А.Н.Дьяконов),

д-р тех. наук, проф. В.Е.Сороко (СПб госуд. технологический институт (технический университет))

Николаев А.С.

Экология: Учеб. пособие. – СПб.: СПбГИЭУ, 2001. – 176 с.

Обсуждены проблемы взаимодействия общества и природы. Рассмотрены понятия и термины экологии и природопользования. Проанализированы закономерности функционирования природных экологических систем. Особое внимание уделено влиянию потоков вещества и энергии на состояние природных экосистем. Приведены численные значения различных показателей функционирования экосистем, необходимые для оценки рациональности природопользования. Представлены основные экологоэкономические показатели природопользования. Обоснована необходимость формирования экологической морали в целях нормального существования человеческого общества в глобальном масштабе.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей СПбГИЭУ при изучении дисциплин «Экология», «Природопользование».

2

ВВЕДЕНИЕ

Целесообразность издания данного учебного пособия продиктовано особенностями подготовки специалистов в СанктПетербургском государственном инженерно-экономическом университете (СПбГИЭУ): необходимостью конкретизировать влияние потоков вещества и энергии, имеющих место при организации деятельности людей, на природные сообщества живых организмов и каким образом эти потоки могут повлиять на само человечество. Пособие составлено на основе лекций, читаемых в СПбГИЭУ по дисциплинам «Экология» и «Природопользование». Наряду с комплексностью, пособие не подменяет в полном объеме лекций по этим дисциплинам, тем более, если учесть непрерывно поступающую новую информацию.

Наличие разума выделило человека из всех живых существ: человечество, обладая культурой, развивается по своим социаль- но-экономическим законам. Но человек и часть природы, его жизнь зависит от экологических условий окружающей среды.

К концу второго тысячелетия большинство ведущих ученых мира и специалисты многих государств осознают роль экологических явлений в развитии цивилизации на Земле. В качестве основных при решении межгосударственных проблем и задач природопользования выдвинуты экологические критерии, что нашло отражение в материалах конференции ООН по окружающей среде и развитию (3-14 июня 1992 г. Рио-де-Жанейро) – КОСР – 2.

4

Беспрецедентность масштабов и политического уровня КОСР – 2 не вызывает сомнений. В Рио-де-Жанейро встретились 114 глав государств, дипломаты из 178 стран, представители 1600 неправительственных организаций, огромное число журналистов, представлявших разнообразные средства массовой информации. На конференции были одобрены пять основных документов: «Декларация Рио об окружающей среде и развитии»; «Повестка дня-21», включающая соглашения о путях и средствах осуществления «Заявления о принципах по управлению, сохранению и устойчивому развитию всех типов лесов»; «Рамочная конвенция по проблеме изменения климата» и «Конвенция по биологическому разнообразию» [21].

В90-е годы ХХ-го столетия вице-президент США А. Гор издает книгу «Сбалансированная Земля. Экология и дух человека».

Не вдаваясь в детали упомянутых выше материалов, только на основании их названий, не трудно ощутить экологическую направленность.

Внеблагоприятной экологической обстановке сегодня находятся многие из нас. Например, любое сырье тепловых электростанций содержит сульфид железа (FeS), который в процессе сгорания окисляется до оксидов серы, при дальнейшем взаимодействии с атмосферной влагой образуется серная кислота (H2SO4), последняя является основным компонентом осадков, выпадающих на наши головы и окружающие предметы. Обратим

5

внимание на зеленовато-голубой налет бронзовых памятников Санкт-Петербурга. Это не что иное как медный купорос (CuSO4 · 5 H2O) - результат, прежде всего, кислотных дождей. В индустриальных районах кислотность атмосферных осадков может в 10000 раз превышать норму. Это приводит к заболеваниям людей. Исследования показали, что в полосе магистральных автомобильных дорог шириной 30-60 метров в почвах, грунтовых водах и растительности накапливаются свинец (Pb), цинк (Zn) и другие тяжелые металлы в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) [29]. Свинец является весьма токсичным для живых организмов: неорганические соединения Pb2+ нарушают обмен веществ и выступают ингибиторами ферментов. Способность свинца заменять кальций (Са) в костях приводит к их повышенной хрупкости и искривлению.

Но слова «экология», «экологический» не сводятся к примерам, подобным приведенным выше. Они затрагивают и характеризуют более глубокое содержание: суть существования всех живых организмов на планете Земля, возможность нашего здорового существования.

Из опыта общения с сегодняшними абитуриентами СанктПетербурга следует, что большинство из них не имеют даже представления о содержании экологических явлений и процессов. На вопросы : «что такое экология?» – слышим ответы: «это наука об окружающей среде .... о загрязнении...». Следствия и

6

общие разглагольствования скрыли смысл экологии. Вместе с тем, именно молодым предстоит ответить на вопросы: «какой срок популяция человека устанавливает себе для нормально существования?»; «что принять в качестве норм жизни людей?» Сегодня актуально изучение проблем, связанных с рациональным природопользованием. Критериями рациональности являются экологические показатели.

Цель предлагаемой работы – обсудить основные положе-

ния современной экологии и раскрыть их значимость для рационального природопользования.

7

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ

Высокое качество среды обитания и корректное использование природных ресурсов невозможны без понимания того, что представляет собой природа, включая, прежде всего живые организмы, взаимосвязи их друг с другом и с окружающей средой (их «домом»), как организмы взаимодействуют с человеком, какое влияние на организмы оказывает производство, какие предельные нагрузки общество может допустить на природные системы, чтобы не разрушить их с неизбежным ущербом для себя. Все эти вопросы и являются предметом экологии и рационального при-

родопользования.

Экология (от греч. oikos – жилище + logos – слово, учение)

– это наука, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов) между собой и окружающей неживой средой, или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. В основу положено определение Э. Геккеля.

Ключевое понятие экологической науки – экологические системы. Под экологическими системами понимают совокупность всех популяций разных видов живых организмов, проживающих на общей территории (биотопе) вместе с окружающей их неживой средой. Таким образом, любая экологическая система включает две принципиально отличающиеся компоненты: 1) живую компоненту – биоценоз и 2) неживую – экотоп.

8

Упрощенно взаимодействие общества и природы иллюстрирует схема, представленная на рис. 1.

Время

Рис. 1.1. Схема взаимодействия общества и природы [29]

А – население Б – промышленное и сельскохозяйственное производство.

Рис. 1.1. иллюстрирует следующие современные тенденции: - Население (А), промышленное и сельскохозяйственное производство (Б) имеют положительные связи. Население пред-

10