- •Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации
- •Оглавление.
- •Введение
- •Общая экология
- •Основные понятия (термины)экологии. Ее системность Основные понятия
- •Структура общей экологии
- •Среда обитания. Факторы среды и адаптации к ним организмов. Средыжизни Среда и факторы среды, их классификация
- •Некоторые общие закономерности действия факторов среды на организмы
- •Действие фактора на организмы. «Правило оптимума»
- •Среды жизни и адаптации к ним организмов
- •Биосфера Биосфера как глобальная экосистема
- •Живое вещество, ею средообразующие свойства и функции в биосфере
- •Средообразующие функции живого вещества.
- •Основные свойства биосферы
- •Экосистемный уровень жизни
- •Организация (структура) экосистем
- •Экологическая ниша
- •Энергетика экосистем
- •Продуктивность и биомасса экосистем
- •Продуктивность и биомасса экосистем материков и океанов земного шара (Уиттекер, 1980)
- •Экологические пирамиды
- •Динамика и развитие экосистем. Сукцессии
- •Стабильность и устойчивость экосистем
- •Агроценозы и естественные экосистемы
- •Популяционный уровень жизни
- •Структура популяций
- •Динамика популяций. Гомеостаз
- •Промышленность и окружающая среда. Принципы природопользования.
- •Классификация и основные характеристики загрязнений окружающей среды
- •Современные методы контроля загрязняющих веществ в окружающей природной среде
- •Влияние галоидов в молекуле на чувствительность определения
- •Мониторинг окружающей среды виды мониторинга
- •Классификация видов мониторинга
- •Классификация приоритетных загрязняющих веществ и контроль за их содержанием в различных средах
- •Классификация систем (подсистем) мониторинга
- •Критерии оценки качества окружающей среды
- •Загрязнение и защита атмосферы. Строение и состав атмосферы.
- •Загрязнение атмосферы Качество атмосферы и особенности ее загрязнения
- •Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу
- •Кислотные дожди
- •Загрязнение атмосферы биологическими примесями
- •Изменение состава и параметров атмосферы
- •Парниковый эффект
- •Разрушение озонового слоя
- •Методы и средства защиты атмосферы Основные методы защиты атмосферы от химических примесей.
- •Классификация систем очистки воздуха и их параметры
- •Системы и аппараты пылеулавливания.
- •Туманоуловители
- •Методы и системы очистки от газообразных примесей
- •Загрязнение и защита гидросферы. Гидросфера и ее структура как природного ресурса.
- •Свойства воды и круговорот воды в природе
- •Загрязнение гидросферы Загрязнение Мирового океана
- •Особенности загрязнения морских вод нефтью.
- •Особенности загрязнения морей и океанов тяжелыми металлами.
- •Загрязнение, истощение и использование материковых вод. Качество воды
- •Использование пресных вод.
- •Качество воды.
- •Характеристики интегральной оценки качества воды
- •Методы и средства защиты водных объектов от загрязнения сточными водами Водоотведение сточных вод
- •Основные направления в решении проблемы нехватки пресной воды
- •Литосфера и её защита от загрязнений. Литосфера и ее строение
- •Ландшафты, их виды и разрушение
- •Классификация ландшафтов
- •Уникальные и рекреационные ландшафты
- •Сельскохозяйственные ландшафты
- •Лесные ландшафты
- •Ландшафты, содержащие в своих недрах месторождения полезных ископаемых
- •Территориально-производственные ландшафты
- •Почва, ее строение и загрязнение Состав и характеристики почв
- •Нормирование и контроль загрязнения почв
- •Оценка опасности загрязнения почв Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами.
- •Нормативы пдк, пдв, пдс в воздухе, водоемах, почве и других средах
- •1. Перечень пдк для основных видов атмосферных загрязнений (сн-245-71)
- •2. Гигиеническое нормирование некоторых тяжелых металлов в воздухе, мг/м3
- •3. Наиболее значимые в гигиеническом отношении вещества, загрязняющие воду мг/л
- •4. Пдк тяжелых металлов и фтора в поливных водах
- •Техногенные аварии и катастрофы, их экологические последствия.
- •Возможности развития аварийных ситуаций, связанных с транспортной деятельностью
- •Безотходное и малоотходное производство. Программа «отходы»
- •Государственная программа «отходы».
- •Оценка воздействий на окружающую среду и эколого-экономического ущерба Оценка воздействий на окружающую среду
- •Эколого-экономический ущерб
- •Методы оценки эколого-экономического ущерба, используемые в мировой практике
- •Экстернальные издержки.
- •Эколого-экономическая оценка конструкторских и технологических решений
- •Экологический аудит
- •Экологическая экспертиза
- •Финансирование экологической экспертизы
- •Плата за негативное воздействие на окружающую среду. Правовые основы и принципы расчета платы за загрязнение окружающей среды.
- •Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников.
- •Платность природопользования
- •Список использованной и рекомендуемой литературы.
- •Атмосферный воздух. Трансграничное загрязнение воздуха. Озоновый слой земли.
- •Поверхностные и подземные воды. Морские воды
- •Водопотребление и водоотведение
- •Почвы и земельные ресурсы
- •Использование полезных ископаемых и охрана недр
- •Динамика нарушенных земель по горнодобывающим отраслям промышленности
- •Растительный мир, в том числе леса
- •Лесопользование
- •Воспроизводство лесных ресурсов
- •Негативные воздействия на лес Лесные пожары
- •Насекомые-вредители, болезни, негативные воздействия природного и антропогенного характера
- •Наличие очагов насекомых-вредителей и болезней
- •Животный мир, в том числе рыбные ресурсы Состояние основных видов охотничьих животных
- •Состояние рыбных и других морских биоресурсов, тенденции их изменения и использования
- •Состояние рыбных ресурсов в пресноводных водоемах России
- •Улов рыбы в наиболее крупных пресноводных водоемах России в 2000-2002 гг., тыс. Т
- •Красная книга Российской Федерации. Красные книги субъектов Российской Федерации.
- •Радиационная обстановка
- •Радиоактивное загрязнение природной среды на территории России в 1995-2002 гг.
- •Особые виды воздействия на окружающую среду Загрязнение окружающей среды стойкими органическими соединениями
- •Воздействие ракетно-космичсской техники
- •Эколого-эпизоотическая обстановка на территории Российской Федерации
- •Климатические и другие особенности 2002 года
- •Стихийные бедствия
- •Транспорт
- •Экологическая безопасность
- •Природоохранительное законодательство российской федерации Развитие федерального природоохранительного законодательства
- •Развитие и совершенствование нормативно-технических и инструктивно-методических документов Нормативное правовое обеспечение в области рыболовства и охраны водных биологических ресурсов.
- •Нормативное обеспечение в области государственного горного и промышленного надзора
- •Государственный экологический контроль и государственный контроль за использованием и охраной отдельных видов природных ресурсов
- •Обеспечение исполнения природоохранительного законодательства органами прокуратуры
- •Общие тенденции экологической преступности
- •Государственная экологическая экспертиза
- •Экологический мониторинг
- •Мониторинг загрязнения окружающей среды
- •Государственный мониторинг состояния недр
- •Экономическое регулирование и финансирование природоохранной деятельности
- •Международное сотрудничество.
- •Международные организации
- •Многосторонние конвенции и соглашения
- •Сотрудничество со странами снг на многосторонней основе
- •Двустороннее сотрудничество
Энергетика экосистем
Живые организмы, входящие в экосистемы, для своего существования должны постоянно пополнять и расходовать энергию. Растения, как известно, способны запасать энергию в химических связях в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. При фотосинтезе связывается только энергия с определенными длинами волн -380-710 нм. Эту энергию называют фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Она по длинам волн близка к видимой части спектра. На эту радиацию обычно приходится около 40% общей солнечной радиации, достигающей земной поверхности. Остальная часть спектра относится либо к более короткой (ультрафиолетовой), либо к более длинной (инфракрасной) радиации. С последней обычно связан тепловой эффект.
Растения в процессе фотосинтеза связывают лишь небольшую часть солнечной радиации. Даже по отношению к фотосинтетически активной - это в среднем для земного шара менее 1%. Только наиболее продуктивные экосистемы, такие как плантации сахарного тростника, тропические леса, посевы кукурузы, в оптимальных условиях могут связывать до 3-5% ФАР. В опытах с кондиционированными условиями по всем факторам среды за короткие периоды времени удавалось достичь эффективности фотосинтеза по усвоению солнечной энергии порядка 8-10% ФАР.
Растения являются первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания. Существуют определенные закономерности перехода энергии с одного трофического уровня на другой вместе с потребляемой пищей. Основная часть энергии, усвоенной консументом с пищей, расходуется на его жизнеобеспечение (движение, поддержание температуры тела и т. п.). Эту часть энергии рассматривают как траты на дыхание, с которым в конечном счете, связаны все возможности ее высвобождения из химических связей органического вещества. Часть энергии переходит в тело организма-потребителя вместе с увеличивающейся массой (приростом, продукцией). Некоторая доля пищи, а вместе с ней и энергия не усваиваются организмом. Они выводятся в окружающую среду вместе с продуктами жизнедеятельности (экскрементами). В последующем эта энергия высвобождается другими организмами, которые потребляют продукты выделения.
Баланс пищи и энергии для отдельного животного организма можно, таким образом, представить в виде следующего уравнения:
эп=эд+эпр+эп.в,
где эп - энергия потребленной пищи, эд - энергия дыхания или обеспечения жизнедеятельности организма, включая движение, поддержание температуры тела, сердцебиение и т. п., эпр - энергия прироста (запасенная в теле организма-потребителя), эп.в - энергия продуктов выделения (в основном экскрементов).
Количество энергии, расходуемой организмами на различные цели, неоднозначно. В периоды интенсивной жизнедеятельности взрослого организма в теле его может совершенно не фиксироваться энергия. Наоборот, траты ее в ряде случаев превышают поступление (организм теряет вес). В то же время в периоды интенсивного роста организмов, особенно в периоды размножения (беременности), в теле фиксируется значительное количество энергии.
Выделение энергии с экскрементами у плотоядных животных (например, хищников) невелико, у травоядных оно более значительно, а гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют с экскрементами до 70% энергии. Однако при всем разнообразии расходов энергии в среднем максимальны траты на дыхание, которые в сумме с не усвоенной пищей составляют около 90% от потребленной. Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой в среднем принимается близким к 10% от энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность рассматривается обычно как «правило десяти процентов».
Данное правило надо оценивать как относительное, ориентировочное. Вместе с тем из него следует, что цепь питания имеет ограниченное количество уровней, обычно не более 4-5. Пройдя через них, практически вся энергия оказывается рассеянной.
Закономерности потока и рассеивания энергии имеют важные в практическом отношении следствия. Во-первых, с энергетической точки зрения крайне нецелесообразно потребление животной продукции, особенно с высоких уровней цепей питания. Образование этой продукции связано с большими потерями (рассеиванием) энергии. Особенно велики потери энергии при переходе с первого трофического уровня на второй, от растений к травоядным животным.
Часто в экологической литературе рассматривается в качестве примера цепь питания: люцерна – телята - мальчик. Показано, что если бы мальчик весом 48 кг питался только телятиной, то за год ему потребовалось бы для обеспечения жизнедеятельности 4,5 теленка, для питания которых, в свою очередь, необходим урожай люцерны с площади 4 га весом 8211 кг. Такова энергетическая цена животной пищи.
Во-вторых, чтобы сократить вероятность дефицита продуктов питания для интенсивно возрастающей численности населения (по закономерности, близкой к экспоненте), надо, чтобы в рационе людей больший удельный вес занимала растительная пища. Энергетически идеально - вегетарианство.
В-третьих, для увеличения КПД использования пищи при получении животноводческой продукции в условиях культурного хозяйства очень важно уменьшить основную статью нерационального расходования энергии - ее траты на дыхание. Это возможно за счет поддержания оптимального температурного режима в животноводческих помещениях, ограничения подвижности животных и, естественно, сбалансированности кормового рациона по различным элементам питания, а также применения различных биотехнических приемов (умеренные добавки стимуляторов роста, веществ, способствующих улучшению аппетита и т. п.).
Споры о допустимо возможной численности населения с точки зрения обеспечения питанием в значительной мере относительны, если они не учитывают, какой в среднем удельный вес в рационе отводится животной и растительной пище. Если исходить из рациона питания зажиточной части населения, потребляющей мяса 80-100 кг в год на одного человека, то явно невозможно обеспечение таким рационом современной численности населения Земли (более 6 млрд. человек). Если же исходить из необходимости обеспечения минимальных потребностей жизнедеятельности организма, при настоящем производстве продуктов питания, возможно, исключить голод и, кроме того, прокормить на 3-4 миллиарда населения больше современного. Для этого требует решения вопрос более сбалансированного распределения продуктов питания. Переход на вегетарианство и тем более расширение ассортимента растений, используемых в пищу, может обеспечить жизнедеятельность (с энергетической точки зрения) численности населения в 2-3 раза больше современной. Ясно, однако, что при этом останутся нерешенными многие медико-биологические проблемы здоровья и долголетия, а также допустимые пределы антропогенных нагрузок на экосистемы и биосферу в целом.