Лекция № 1
ЭКОЛОГИЯ, КАК НАУКА. АНТРОПОБИОЭКОСИСТЕМА, ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКА. ЭКОЛОГИЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
Предмет и задачи экологии.
За вторую половину уходящего столетия природа планеты неузнаваемо оскудела, ее повсеместно вытесняет чудовищная урбанизация, естественные ресурсы буквально на глазах истощаются. Среда обитания людей в большинстве регионов мира, особенно в городах и промышленных центрах, становится все более вредной для здоровья людей. По оценке специалистов, не менее 50% распространенных заболеваний людей обусловлено загрязнением окружающей природной среды, прежде всего потреблением недоброкачественной питьевой воды. Леса – хранители вод - хищнически истребляются, в том числе и на водоохранных территориях. Происходит деградация почв, теряется их естественное плодородие, возрастает их загрязнение нефтепродуктами, пестицидами, тяжелыми металлами. Отравляются воздух, вода, возрастает опасность радиационного поражения населения. Человек нарушил естественную сбалансированность биосферных процессов. Если на ранних этапах социально-экономического развития человечества потенциал природы был достаточен для компенсации антропогенного давления, то сейчас эта способность окружающей природной среды подошла к рубежу исчерпания. Действует сложный комплекс взаимосвязанных причин: природных (ограниченность средо-регулирующих возможностей биосферы) и человеческих (демографических, экономических, научно-технических, психологических, нравственных). На наших глазах экология приобретает черты всеобъемлющего и очень актуального мировоззрения, превращается в учение о путях выживания человечества. Но новое мировоззрение не может родиться само собой. В современном обществе глубоко укоренились технократический образ мышления, надежды на то, что с помощью правильной организации хозяйства и высокопроизводительной техники можно решить все экономические и социальные проблемы. Однако исторический опыт убеждает, что это далеко не так. Даже самая совершенная техника, если она вступает в противоречие с законами самовоспроизводства природы, неизбежно наносит ущерб окружающей среде, а, следовательно, и здоровью человека.
В настоящее время экологии уделяют все больше и больше внимания. Во многом это связано с переходом развития человечества на новый этап развития - от покорения природы к ее сохранению. Немалую роль сыграло и ухудшение состояния окружающей среды.
Термин «экология» предложил в 1866 г. Геккель, для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органическими и неорганическими средами.
В современной трактовке «Экология - это наука о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с условиями среды».
В экологии выделяют физиологическую экологию или экологию организмов (аутоэкологию), экологию популяций ( демэкологию) и экологию сообщества или (синэкологию). Аутоэкология рассматривает закономерности взаимосвязей организмов между собой и со средой обитания. Демэкология, или популяционная, экология - исследует межвидовые взаимоотношения в биоценозах между популяциями конкретных видов. Синэкология – функционирование надорганизменных систем на уровне биоценоза и биогеоценоза.
Основными задачами экологии являются:
1. изучение структуры и динамики биоценозов под влиянием различных факторов, в том числе и антропогенных;
моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов;
прогнозирование изменений природы под влиянием хозяйственной деятельности человека;
прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;
улучшение качества окружающей среды.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Предметом изучения экологии являются биологические макросистемы ( популяции, биоценозы, экосистемы) в динамике, во времени и пространстве.
Методы экологических исследований.
Необходимой частью любого экологического исследования являются методы регистрации и оценки состояния среды. К ним относятся метеорологические наблюдения, исследование химического состава воды; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.
К этой же группе методов следует отнести мониторинг — периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством среды.
Наиболее разнообразную группу методов экологии составляют исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов. Для этих целей применяются экспериментальные подходы, когда в лабораторных условиях устанавливается воздействие строго контролируемого фактора на те или иные функции растений, животных и человека. Так определяются критические и летальные дозы химических и других агентов, по которым рассчитывают предельно допустимые концентрации и воздействия, лежащие в основе экологического нормирования.
Методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Создаются близкие к реальным процессам математические модели техногенных эмиссий, распространения загрязнителей в атмосфере и т.д.
Антропобиоэкосистема.
Основной функциональной единицей в экологии является экосистема. Экосистема –это совокупность живых организмов и компонентов неживой среды, взаимно влияющих друг на друга.
Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Он перестал быть рядовым консументом и начал активно воздействовать на природу развивая растениеводство и животноводство. На современном этапе человек для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их.
В настоящее время экономическое благополучие, достигнутое обществом, его процветание базируется на функциональном внедрении современных технологий, тотальной химизации всех сфер жизни. Цена за такой процесс достаточно высока. Это сопряжено с поступлением в жизненное пространство ядовитых веществ, токсикантов, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот природы. Слайд № 1. Виды загрязнения окружающей среды.
В реальных условиях современное благополучие человека, фауны и флоры подвержено смертельной опасности от отравления химическими веществами, поэтому в сегодняшней лекции мы более детально рассмотрим этот вид загрязнения окружающей среды.
Человек по мере технического прогресса неосмотрительно загрязнял окружающую среду, внешнюю относительно организма человека, впоследствии становясь мишенью для экотоксикантов.
Бесчисленное количество ксенобиотиков поступает в жизненное пространство, трансформируясь, депонируясь, аккумулируясь, повреждая фугнкции систем жизнеобеспечения в различных звеньях биоценозов, включая человека и оказывая, в целом, биоразрушающее действие.
В настоящее время известно более 10 млн. химических соединений и это без учета продуктов их взаимодействия, токсификации.
При повреждении организма человека экотоксикантами, главная роль принадлежит пищеварительному тракту как входным воротам биоцидов вместе с пищей. К « ядам номер один» относятся ароматические полихлорированые бифенилы. В мире их произведено около 1 миллиона тонн. В атмосферу ПХБФ попадают при сжигании промышленных городских отходов. Они применяются в системах теплопередачи, в рецептуре пестицидов, в качестве пластификаторов в красителях, копировальной бумаге, клеях, замазках и пластмассах. При утилизации копировальной бумаги вместе с другими бумажными отходами и использовании ее в качестве упаковочного материала для пищевых продуктов возможно поступлении этого токсиканта в пищу. От днища судов, покрытых лаками и красками, бифенилы попадали в планктон и аккумулировались живыми организмами.
В организме полихлорированные биофенилы обнаруживаются в составе всех жидких биосред и тканей, проникают через гемоэнцефалический и плацентарный барьер, депонируются в жировой ткани и печени. Бифенилы обладают гепатоксическим действием, вызывают гипоплазию костного мозга, иммунотоксичны, обладают тератогенным и канцерогенным действием. Бифенилы - одни из самых опасных биоцидов среди хлорорганических инсектицидов, обладающие исключительной стабильностью в окружающей среде.
Стабильными в окружающей среде является масса фунгицидов, инсектицидов, пестицидов.
С использованием ядов выращивать продукты дешевле, чем при применении других средств.
Наиболее широко распростанены фунгициды- соединения ртути.
В мире ежегодно производится около 9 тыс. тонн ртути( не только в производстве фунгицидов, она используется в производстве бумаги, пластмасс и т.д.). Около 5 тыс. тонн ртути попадает в океаны и другие водные массивы, аккумулируется водной растительностью, накапливается в организме морских и речных животных.
Элементарная ртуть и растворимые неорганические соединения ртути могут поступать в организм человека с продуктами питания ( морепродукты), проникать через кожу человека ( крем и мыло, содержащих ртуть, для осветления кожи), попадать с лекарственными средствами ( инъекции гамма-глобулина, содержащего в качестве консерванта этилртутьтиосалицилат).
Поступившая в организм ртуть служит фактором повреждения, оказывая генотоксический, эмбриотоксичный эффекты, вызывая самопроизвольные аборты, пороки развития. Она обладает тропностью к нервной системе, служит фактором канцерогенеза, вызывает повреждение ДНК, генные мутации.
Одним из опаснейших токсикантов является кадмий. Главный источник загрязнения воздуха - выброс газов промышленными предприятиями. Кадмий широко используется для получения кадмиевых пигментов, необходимых в производстве лаков, красок, эмалей, посуды. Он содержится в мазуте, в дизельном топливе и попадает в окружающую среду при его сгорании. Накапливаясь в природной среде, кадмий по пищевым цепям попадает в организм человека. Источником его являются продукты животного происхождения, в первую очередь свиные и говяжьи почки, яйца, морепродукты, овощи, ягоды, грибы, особенно луговые шампиньоны и ржаной хлеб. Много кадмия содержится в сигаретном дыму (одна выкуренная сигарета обогащает организм курильщика 2 мг кадмия).
Мишенью для кадмия служит нервная и репродуктивная системы. Кадмий оказывает мутагенное действие. Он способен накапливаться в почках, волосах, оказывая канцерогенное действие.