Поморова, АрхЭкология, курс лекций

он сбросили с себя рабскую зависимость от природной среды: земли, воды и воздуха. Однако в действительности это только иллюзия. Двигатели самолета сжигают нефть и кислород. Сталь выплавлена в доменной печи, куда были загружены уголь и руда, то есть продукты природы. Алюминий получен в электропечи, работающей на электричестве, выработанном путем сгорания топлива и кислорода или добытом от энергии падающей воды на гидроэлектростанции. Для получения пластиковой отделки салона использованы нефть и уголь, сотни литров чистой воды. Если бы не продукты природной среды - кислород, вода, топливо,- самолета бы не было, как не было бы людей и других живых организмов.

Природа представляет собой чрезвычайно сложную систему, от которой зависит как человеческая деятельность, так и сама жизнь. Если бы не было фотосинтезирующих зеленых растений, не было бы кислорода для домен и топок, как не было бы условий для жизни человека и животных. Если бы не биологические процессы, протекавшие в почве миллионы лет, не было бы ни угля, ни нефти, ни сельскохозяйственных растений.

Антропогенная экосистема находится сейчас в стадии быстрого роста. В значительной степени современное человечество поддерживает собственное благополучие за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов. Когда их запасы истощатся, неизбежно возникнут социальные конфликты, войны и голод, чреватые разрушением цивилизации. Земля может снова стать необитаемой».

Парадоксальное положение человека в природе, когда он играет одновременно роль ее представителя и в то же время ее эксплуататора, мешает нам правильно понять ситуацию. Но законы природы не исчезли, не утратили своей силы, их нельзя изменить. С ростом населения на планете и с грандиозным увеличением потребления энергии, расширившим возможности воздействия человека на среду, усложнилась лишь зависимость людей от этих законов. Теперь сохранение цивилизации зависит от наших знании о природе и разумных действий, направленных на совместное развитие Природы и Человека.

Основные понятия и термины экологии

Популяция – (от лат. populus — народ, население) это совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений

Экосистема – (от греч. óikos — жилище, местопребывание и система) единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и неживые компоненты связаны между собой потоками вещества и энергии.

Экологические факторы – любой элемент среды, оказывающий влияние на живой организм, а также на характер их отношений друг с другом.

Различают биотические, абиотические и антропогенные факторы среды. Биотические – обусловлены совокупностью влияний, оказываемых на организм

жизнедеятельностью других организмов. Их действие проявляется в форме взаимовлияния живых организмов разных видов друг на друга.

Абиотические – (от греч. a- — отрицательная приставка и biotikos — жизненный, живой) это прямо или косвенно действующие на организм факторы неживой природы - свет, температура, влажность, химический состав воздушной, водной и почвенной среды и др.

Антропогенные - (с греч. антропос – человек, генес – происхождение) внесённые в природу человеческой деятельностью изменения, воздействующие на органический мир.

В настоящее время влияние человека на природу утратило локальный характер и имеет глобальное распространение. Антропогенное воздействие может быть прямым – истребление, размножение и расселение человеком как отдельных видов животных и растений, так и целых биоценозов. Косвенное воздействие осуществляется путем изменения среды обитания организмов: климата, режима рек, распашка земель (освоение целинных земель) и т.д.

Адаптация – эволюционно возникший процесс приспособления строения и функций организма к изменяющимся условиям среды.

Экологическая валентность – степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды, т.е. выносливость вида, которая зависит от стадии индивидуального развития.

Автотрофы (др.-греч. α τός - сам + τροφή - пища) - организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических (растения).

Гетеротрофы (др.-греч. τερος - «иной», «различный» и τροφή - «пища») - организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из (почти все животные и некоторые растения).

Редуценты - микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращающие их в неорганические соединения и простейшие органические соединения.

Консументы (от лат. consumе - употреблять) - организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). В отличие от редуцентов, консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.

Продуценты́ - организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. Это, в основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерии-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света.

Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.

Пищевая́цепь - ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища - потребитель.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 8090%) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4-5.

Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения и некоторые виды бактерий) непосредственно используя энергию солнечного света, из углекислого газа и воды образуют сложные органические вещества богатые энергией. Зеленые растения являются автотрофными организмами, или продуцентами.

Готовые органические вещества используют гетеротрофы, или консументы (потребители), к которым относятся растительноядные животные (консументы I порядка), плотоядные, живущие за счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы III порядка) и т. д.

Последним звеном в пищевой цепи составляют редуценты (разрушители), разлагающие органические остатки продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами.

К редуцентам относятся главным образом микрорганизмы - бактерии и грибы.

Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и условиями среды.

В пищевых цепях постоянно происходит перенос вещества и энергии.

Характеристика и состав биосферы

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством. Через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Толщина атмосферы примерно 2000-3000 км от поверхности Земли.

Атмосфера имеет несколько слоев:

тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 8–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и практически весь водяной пар;

стратосфера - располагается на высоте от 11 до 50 км; мезосфера - простирается до 80-90 км.

термосфера - верхний предел - около 700-800 км.

экзосфера - зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. В состав атмосферы в основном входят: N2 (78 %); O2 (21 %); CO2 (0,03 %). Гидросфера – водная оболочка Земли.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: водород, кислород, натрий, магний, кальций, хлор, сера, углерод.

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (перегной).

Биосфера и человек. Учение Вернадского о ноосфере

Биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны, зависит, а с другой - сама воздействует на нее. Поэтому важно понимать и исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только в этом случае можно дать ясное и глубокое представление о биосфере.

В. И. Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждал, что наблюдается переход биосферы в новое состояние – ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества.

Идеи Вернадского сыграли выдающуюся роль в становлении современной научной картины мира. В центре его естественнонаучных и философских интересов - разработка целостного учения о биосфере, живом веществе (организующем земную оболочку) и эволюции биосферы в ноосферу, в которой человеческий разум и деятельность, научная мысль становятся определяющим фактором развития, мощной силой, сравнимой по своему воздействию на природу с геологическими процессами.

Ноосфера (от греч. nóos - разум и сфера), сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития.

Впервые понятие ноосферы, как облекающей земной шар идеальной, "мыслящей" оболочки, формирование которой связано с возникновением и развитием человеческого сознания, ввели в начале 20 в. П. Тейяр де Шарден и Э. Леруа.

В. И. Вернадский внёс в термин материалистическое содержание: ноосфера - новая, высшая стадия биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, становится крупнейшей силой, сопоставимой по масштабам с геологическими, и начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов в охваченной его воздействием сфере Земли (впоследствии и в околоземном пространстве), глубоко изменяя её своим трудом.

Лекция 4 «История создания среды городов и современные проблемы урбанизации планеты»

Урбанизация как процесс

До сих пор точно не известно, где появились первые города: вероятнее всего, в древнем Шумере и Индии примерно 5–7 тыс. лет назад. Первые крупные города возникли около 4 тыс. лет назад в густонаселенных сельскохозяйственных районах Месопотамии, в долине рек Нила, Инда (в западной Индии), Хуанхэ (в северном Китае). Фивы на территории современного Египта были самым большим городом мира еще в 1300 г. до н. э., Вавилон - в 200 г. до н. э.; Рим - в 100 г. до н. э.

Возникновение городов связывается с экономическим прогрессом - появлением излишков продовольствия, необходимого для обеспечения несельскохозяйственного населения. Города возникали и как резиденции правителей (например, в Древнем Египте - как места жительства фараонов и жрецов), как крепости, главной функцией которых была оборона. В этом случае они располагались в наиболее выгодных в стратегическом отношении местах.

Однако процесс урбанизации в современном понимании датируется двадцатью веками позже. Если в 1800 г. в городах проживало лишь около 3% населения мира, то в наше время более половины жителей планеты горожане.

Урбанизация (от лат. urbanus – городской) - исторический процесс повышения роли городов в развитии общества, который охватывает социально-профессиональную,

демографическую структуру населения, его образ жизни, культуру, размещение производительных, сил, расселение и т.д.

Урбанизированностъ - доля городского населения в той или иной стране или регионе. По степени урбанизированности в Европе выделяются такие страны как Великобритания (более 90%), Швеция, Германия (более 80%), в Северной Америке - США и

Канада (более 80%). В Японии - более 80%, в России более 70% .

Первым городом, население которого превысило 1 млн человек, стал, скорее всего, Рим. Это важное событие произошло около 12 года нашей эры (по другим данным в V веке н. э.)

Вначале ХХ века в городах проживало 14 % населения Земли и насчитывалось 16 городов – миллионеров, к 1980 году – их было уже около 200. В настоящее время в мире (данные по состоянию на 2010 год) насчитывается 365 городов – миллионеров.

По числу городов-миллионеров лидирует Китай - 99 , затем следует Индия - 37 , далее Бразилия - 14 , Япония и Россия по 12, Индонезия - 10,Мексика – 10, США -9 и т.д..

Самый северный город-миллионер - Санкт - Петербург, а самый близкий к экватору, то есть самый южный - Сингапур.

ВРоссии 12 городов-миллионеров - это Москва, Санкт - Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Казань, Самара, Омск, Челябинск, Ростов - на - Дону, Уфа, Волгоград. (Их было 13, но на 2010 год Пермь потеряла этот статус).

Территории больших городов быстро расширяются. Близко расположенные города зачастую сливаются, втягиваются в орбиту крупнейшего города. «Ядра», объединяются в единое целое хозяйственными, трудовыми и культурно-бытовыми связями. Образуются «агломерации» (от лат. agglomero — накапливаю, присоединяю) - большие города вместе с развивающимися под их влиянием пригородными поселениями. Часть пригородов как бы срастается с городом, в результате чего образуется зона сплошной городской застройки, далеко выходящая за официальные границы города. Эти компактные группировки населенных пунктов «спаяны» интенсивными трудовыми, культурно-бытовыми, коммунально-хозяйственными взаимосвязями.

Городские агломерации стали сегодня основной формой расселения в индустриально развитых странах. В США 284 городские агломерации концентрируют около 1/5 населения всей страны. Поэтому официальные данные о численности населения какого-либо города и соответствующей городской агломерации могут сильно различаться.

Но и агломерации не являются высшей формой концентрации населения. В США, Японии и Западной Европе сложились скопления агломераций, почти слившиеся пояса крупных городов – мегалополисы (мегаполисы).

Мегалополис́ , мегаполис (от греч. мегало - большой и полис - город), - наиболее крупная форма расселения, образующаяся при срастании большого количества соседних городских агломераций.

Мегалополис - крайне урбанизированная, как правило, стихийно складывающаяся форма городского расселения в ряде стран, в которых имеются регионы с большими масштабами урбанизации. Термин происходит от названия древнегреческого города Мегалополь, возникшего в результате слияния более 35 поселений Аркадии.

Впервые термин был применён географом Жаном Готтманом в 1950-х годах для обозначения сплошной городской застройки (протяжённостью свыше 1000 км и шириной местами до 200 км) вдоль Атлантического побережья США - связанных между собой агломераций Бостона, Нью-Йорка, Филадельфии, Балтимора, Вашингтона. Население этой застройки насчитывало около 40 млн человек. Позже этим термином стали широко пользоваться.

Наиболее крупными и известными на данный момент мегалополисами являются:

•Босваш (от Бостона до Вашингтона) в США (45 млн. чел)

•Токайдо (англ.) (от Токио до Осаки и Кобе) в Японии (60 млн. чел)

•«Голубой банан» в Европе (110 млн. чел)

•Лондон-Ливерпуль в Великобритании

•Сансан (англ.) или калифорнийский (от Сан-Франциско до Сан-Диего) в США

•Дельта Янцзы в Китае

•Дельта Жемчужной реки в Китае

Босваш - первоначально название ряда автомобильных дорог связывающих североамериканские города Бостон и Вашингтон, ставшее впоследствии названием условного мегалополиса.

В длину Босваш, представляющий собой цепь городов, протянулся на 750 км по Атлантическому побережью через Бостон, Нью-Йорк, Филадельфию, Балтимор до Вашингтона. В этом регионе, площадь которого составляет всего 3 % территории страны, проживает порядка 45 млн. человек, что составляет почти 15 % населения США. Здесь сосредоточено около 25 % промышленных предприятий США.

Токайдо - первоначально старый японский географический регион, который был расположен вдоль юго-восточного края Хонсю. Токайдо буквально означает «Восточный Морской Путь»

«Голубой банан» - термин, предложенный в 1989 году французским учёным Роже Брюне для обозначения наиболее экономически развитого региона Европы. Самый

густонаселённый регион Европы (около 110 млн. человек). Брюне назвал индустриально развитую часть Европы «Boom Banana» («преуспевающий, процветающий банан»), но в результате ошибки при воспроизведении банан стал голубым. Голубой (синий) цвет в названии также указывает на цвет флага объединённой Европы.«Голубым бананом» обозначается территория Центральной Европы от Лондона до юго-запада Франции.

Субурбанизация (отток населения в пригородные зоны). Стихийный процесс, именно он способствовал некоторому сокращению населения городских ядер, однако и он не ведет к децентрализации населения, а скорее означает «расползающуюся концентрацию». Субурбанизация обусловливает и социальное (а в США - расовое) расслоение населения. Из центров переселяется значительная часть состоятельных людей, что обостряет проблемы больших городов.

В ходе урбанизации выявилась ценность понятия «экологический след». Экологический след населения - это область земли и водных экосистем, постоянно

требующаяся, чтобы производить ресурсы, которые население потребляет, и ассимилировать (превращать, перерабатывать) отходы, которые население производит.

Метод анализа экоследа основан на том, что многие из ресурсов могут быть преобразованы в соответствующие площади земли и водной территории. Анализ экоследа показывает быстрый рост его глобального значения, уже немного превышающего площадь планеты.

Каждый город и каждый человек имеют свой экологический след. Анализ показывает, что относительно богатые жители и города развитых стран налагают большую нагрузку на землю, чем жители бедных стран. Жители стран с высоким доходом (США, Канада) имеют средние экологические следы от 8 до 10 га. Экослед граждан беднейших стран, таких как Бангладеш или Мозамбик – 0,5 га (т.е. почти в 20 раз меньше).

Экослед связан с современным представлением о среде жизни человека, включающей в себя ближнюю среду, дальнюю среду, глобальную среду, космическую среду.

Используя различные методики, можно оценить размер городского экоследа. Исследования показали, что экоследы городов развитых стран в 200 - 300 раз больше, чем занимаемые ими географические территории.

Например, Ванкувер (Канада) занимал в 1966 г. территорию 11,4 км2 (11 400 га) и насчитывал приблизительно 472 тыс. жителей. При экологическом следе примерно 7,7 га на жителя совокупный экослед Ванкувера был в 319 раз больше его площади. Совокупный экослед Торонто (2 385 тыс. чел.) в 288 раз больше, чем географическая площадь города (630

км2).

Чтобы выдержать население одного Лондона, требуется экологически производительная площадь земли всей Англии (следовательно, Англия «живет» за счет территорий других стран).

Экологический след Токио в 1,2 раза больше территории всей Японии. Такие же результаты были получены при исследованиях экоследов городов Азии и Австралии.

Особенности урбанизации в развивающихся странах

Важная особенность мировой урбанизации во второй половине ХХ в. - выход на авансцену развивающихся стран. В 1990 г. в них проживало уже 61,4 % всех горожан мира (в 1950-м только 38,7 %), а к 2025 г., по прогнозам демографов ООН, эта цифра возрастет почти до 80 %. В большинстве развивающихся стран из-за чрезмерного притока населения в городах часто живет значительно больше населения, чем они в состоянии "переварить". Развитие городов сопровождается увеличением разрыва между ростом городского населения и его реальным включением в городской образ жизни (по характеру занятости, уровню образования, культуры и т. д.). Рост населения в городах, значительно опережая спрос на рабочую силу в современных отраслях, сопровождается не только абсолютным, но подчас и относительным расширением тех слоев, которые не участвуют ни в современном производстве, ни в современном потреблении и остаются, в сущности, неурбанизированными. Наблюдается явление, обозначаемое в литературе как "ложная урбанизация".

По классификации демографов ООН в более развитые страны включены все страны Европы, США, Канада, Япония, Австралия, Новая Зеландия.

Это явление, получившее в науке наименование городского взрыва, стало одним из важнейших факторов всего социально-экономического развития развивающихся стран. Однако рост населения городов в этих регионах намного опережает их реальное развитие. Он происходит в значительной мере благодаря постоянному “выталкиванию” избыточного сельского населения в города, особенно крупные. При этом неимущее население обычно селится на окраинах больших городов, где возникают пояса нищеты, трущоб. Полная, как иногда говорят, “трущобная урбанизация” приняла очень большие размеры. Вот почему в ряде международных документов говорится о кризисе урбанизации в развивающихся странах. Но она продолжает оставаться в основном стихийной и неупорядоченной.

Следует иметь в виду, что в большинстве развивающихся стран из-за чрезмерного притока населения в города в них часто живёт значительно больше населения, чем они в состоянии «переварить», развитие городов сопровождается ростом численности не ассимилированных ими городских жителей и увеличением разрыва между ростом

городского населения и его реальным включением в городской образ жизни (по характеру занятости, уровню образования, культуры и т. д.). Рост населения в городах, значительно опережая спрос на рабочую силу в современных отраслях, сопровождается не только абсолютным, но подчас и относительным расширением тех слоёв, которые не участвуют ни в современном производстве, ни в современном потреблении и остаются, в сущности неурбанизированными. Наблюдается явление, обозначаемое в литературе как «ложная урбанизация». Однако в развивающихся странах урбанизация всё-таки больше связана с развитием промышленности и индустриализации, чем может показаться на первый взгляд, только эта связь не такая прямая и непосредственная, какой она была в Западной Европе и США. Поэтому отмеченные диспропорции в развитии городов не означают, что в странах Азии, Африки и Латинской Америки вообще нет подлинной урбанизации, а то, что происходит, – это «ложная урбанизация». Напротив, указанные черты объясняют своеобразие процесса урбанизации в развивающихся странах (по сравнению с Западной Европой и Северной Америкой), фокусирующего все стороны их развития, может быть, в ещё большей степени, чем в развитых странах.

Процесс урбанизации идёт за счёт:

1)естественного прироста городского населения;

2)преобразования сельских населённых пунктов в городские;

3)формирования широких пригородных зон;

4)миграции из сельской местности в города.

Что привлекает жителей сельской местности в города?

Причины урбанизации

1)Рост в городах промышленности дает человеку возможность найти работу. Разную работу.

2)Различие в качестве жизни дает человеку возможность получить более высокий уровень комфорта проживания и работы.

3)Сосредоточие в городах, культурных и политических функций дает человеку возможность получить более высокий уровень образования ему и его детям, доступ к культурным ценностям, информации.

Последствия урбанизации

Урбанизация рассматривается учеными и общественным мнением как, в общем, позитивная тенденция развития мира, как некий объективный процесс.

2.1.Плюсы большого города для человека и природы

1) Город обеспечивает человека условиями для более удобной и комфортабельной жизни, для более полного развития способностей, для более защищенной и здоровой жизни.