ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ

ТЕМА 1: ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ

Слово «экология» (от греческого oikos — жилище иlogos — наука) впервые употребил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 г., обозначив им… Впервые В.И. Вернадский поставил вопрос о воздействии человеческого общества… Такой вывод, предупреждающий о возможности экологической катастрофы, заставил современную науку в XX веке обратить…

ТЕМА 2: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ

Экология производства – предполагает приспособление различных технологий к сложившимся природным (биосферным) условиям. Экологическое производство,… Биотоп (биос – жизнь, топос - место) – природное жизненное пространство… Биотоп вместе с сообществом образуют экосистему, которая длительное время поддерживает устойчивые взаимодействия между…

ТЕМА 3: ИСТОРИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИИ, ДЕЛЕНИЕ ЕЕ НА РАЗДЕЛЫ

Одной из самых важных проблем, стоящих перед мировым сообществом, является проблема защиты окружающей природной среды и устойчивого развития человеческой организации.

Одними из первых состоянием окружающей среды заинтересовались биологи. Поэтому традиционально под экологией понимают совокупность и характер связей меду организациями и окружающей природной средой, при этом понятие окружающая среда недостаточно определено, поскольку разные исследователи вкладывают в него разное содержание.

Под объектом экологии понимают экосистемы различного ранга вплоть до планетарного, т.е. и биосфера и человека.

В 1866 году немецким зоологом Эрнестом Геккелем более 100 лет назад в своей монографии дал понятие что такое экология: (ойкос – жилище, дом, логос – наука, изучение).

Экология – это наука о доме, наука о том как жить и хозяйничать в собственном доме.

В качестве самостоятельной науки, экология сформировалась лишь в ХХ веке. Труды многих выдающихся исследователей позволили составить совокупность знаний, идей, законов которые и являются фундаментом экологии.

Во II половине ХХ века экология как наука развивается особенно бурно, поскольку антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие размеры, что человек прямо или косвенно стал их жертвой.

В 1972г. в июне в Стокгольме была проведена 1 международная конференция по окружающее среде. Которая обобщила материалы о загрязнении и вредном влиянии на здоровье населения. После конференции экология соединилась с охраной природы и начала приобретать теперешнее значение.

В самом общем виде окружающая среда определила как совокупность всех энергетических и информационных факторов косвенно или прямо взаимосвязанных с человеком.

Экология же является интегрированной наукой о регламентации отношений и взаимодействия человека с окружающей средой (природной или техногенной средой).

Т.о. экология представляет постоянно развивающейся наукой, которая призвана минимизировать экологический риск (вероятность экологического воздействия) при развитии цивилизации как для окружающего мира, так и для ее самой.

Основой всех современных экологий является биология или общая экология изучающая всю природу в целом, уровни организации жизни на земле и устойчивость живой природы.

По отношению к предметам изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, растений, животных, человека, сельскохозяйственную, промышленную (инженерную) и общую экологию. С учетом среды и компонентов выделяют экологию суши, пресных водоемов, морей, тундр, лесов, городов и т.д. В зависимости от методов изучения различают такие экологические направления, как биосферная, медицинская, математическая, химическая, экономическая, юридическая и др. Схема основных направлений экологии приведена на рисунке 1 ..

 

Рисунок 1: Схема основных направлений экологии

Биосферная экология изучает глобальные изменения, которые происходят на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.

Лесная экология изучает способы использования ресурсов лесов (древесина, промысловые животные, ягоды и др.) при их постоянном восстановлении, а также роль, которую играют леса в поддержании водного режима ландшафтов.

Экология тундр изучает способы рационального природопользования в тундре и лесотундре — оленеводство и охота. Важным направлением в экологии тундр в последнее десятилетие стало изучение влияния на экосистемы добычи нефти и газа и разработка способов уменьшения вредного воздействия промышленности.

Экология морей изучает влияние хозяйственной деятельности человека на морские экосистемы: загрязнение при добыче нефти и газа на шельфе, при сбрасывании в воду промышленных и бытовых стоков и твердых отходов, в том числе с морских судов. Эта наука разрабатывает методы восстановления и поддержки морских экосистем.

Сельскохозяйственная экология изучает способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы и лугов и при сохранении окружающей среды и производства экологически чистых (т.е. не загрязненных опасными для (здоровья человека веществами) продуктов.

Промышленная экология изучает влияние выбросов промышленных предприятий на окружающую среду и возможности снижения этого влияния за счет совершенствования технологий и очистных сооружений.

Городская экология изучает возможности улучшения среды обитания человека в городе.

Медицинская экология изучает болезни человека, связанные с загрязнением среды, и способы их предупреждения и лечения. Здоровье населения любой территории — лучший показатель состояния среды его обитания.

Некоторые науки экологического комплекса выделены не по объекту изучения, а по методам, с помощью которых этот объект изучается.

Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. отклонения в природе, которые произойдут при изменении экологических условий.

Химическая экология разрабатывает методы определения веществ-загрязнителей, попадающих в атмосферу, воду, почву и продукты питания, способы химической очистки газообразных, жидких и твердых отходов и новые технологии производства, при которых количество отходов уменьшается.

Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования — оценки стоимости ресурсов (вода, древесина, нефть и т.д.) и размеры штрафов за загрязнения.

Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы. Юристы-экологи выступают в качестве защитников Природы на судебных процессах, связанных с экологическими преступлениями или нарушениями законов рационального природопользования.

ТЕМА 4: ПОНЯТИЕ «БИОСФЕРА», РАЗВИТИЕ УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ ЛЕМАРКОМ, ЗЮССОМ, ВЕРНАДСКИМ

Еще в студенческие годы Вернадский поставил перед собой вопросы о закономерностях развития живой материи, о ее составе и свойствах, о соотношениях с… История человеческого общества — это история взаимоотношений человека с… Термин «биосфера» впервые был употреблен еще в начале прошлого века Жаном Батистом Ламарком. Геологический смысл в…

ТЕМА 5: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ, УСЛОВИЯ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Биосфера включает в себя: 1. Совокупность всех живых организмов. 2. Биогенное вещество, т.е. органоминеральное или органические продукты созданные живым веществом.

ТЕМА 6: КРУГОВОРОТЫ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ

Биогеохимические циклы можно подразделять на два типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан), 2)…

Круговорот кислорода

Современная атмосфера содержит примерно двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные запасы кислорода сосредоточены в карбонатах,… Круговорот кислорода в биосфере (рисунок 2 ) необычайно сложен, так как с ним…

Круговорот азота

   

Круговорот углерода

В круговороте СО2 атмосферный фонд невелик по сравнению с запасами углерода в океанах, ископаемом топливе и других резервуарах земной коры. До… Биологический круговорот углерода достаточно прост; в нем участвуют только… Кроме СО2 в атмосфере присутствует в небольших количествах окись углерода — СО (примерно 0,1 части на миллион). Однако…

Круговорот воды

Для человечества важны фазы круговорота в пределах экоси­стем. Здесь происходят четыре процесса (рисунок 5): • перехват. Растительность перехватывает часть выпадающей в осадках воды до… • транспирация— биологическое испарение воды растениями, Это не дождевая вода, а вода, заключенная в растении, т. е.…

Круговорот фосфора

Фосфор создает круговорот в наземных системах в качестве важной и необходимой части цитоплазмы. Биоредуценты минерализируют органические соединения…

Круговорот второстепенных элементов

Радиоактивный Sг-90 крайне опасен для человека и животных. По химическим свойствам он похож на кальций и поэтому, попав в организм, накапливается в… Радиоактивный СS-137 — по свойствам схож с калием и поэтому быстро циркулирует… Sг-90 и СS-137 — новые вещества, которые не существовали в природе до того, как человек расщепил атом. Они…

ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Они характеризуют среду обитания организмов, условия среды обычно определяют как экологические факторы, оказывающие влияние на существование, географическое распространение живых существ.

Экологический фактор – любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Экологические факторы делятся на три категории:

1. Абиотические – факторы неживой природы;

2. Биотические – факторы живой природы;

3. Антропогенные – факторы человеческой деятельности.

1 Абиотические факторы наземной среды:

-Свет. Поступающая от Солнца лучистая энергия распределяется следующим образом. На видимую часть спектра с длиной волны 400-750 км приходится 48% солнечной радиации. Наиболее важную роль для фотосинтеза играют оранжево-красные лучи, на которые приходится 45% солнечной радиации. Инфракрасные лучи с длиной волны более 750км не воспринимаются многими животными и растениям, но являются необходимыми источниками тепловой энергии. На ультрафиолетовую часть спектра – менее 400 км – приходится 7% солнечной энергии.

-Ионизирующее излучение –это излучение с очень высокой энергией, способное выбивать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Источник ионизирующего излучения – радиоактивные вещества и космические лучи. Единица дозы излучения, которую получает человек, называется бэр (биологические эквивалент рентгена); 1 бэр = 0,01 Дж/кг.

Таблица 1

Дозы излучения

Источник излучения	Доза
Фоновое излучение за год	100 мбэр
Допустимое облучение за год	500 мбэр
Телевизор, компьютер	500 мбэр
Рентгенография зубов	3 бэр
Рентгенография желудка	25 бэр
Лучевая болезнь (легкая)	100 бэр
Лучевая болезнь (тяжелая)	450 бэр
Допустимые аварийные облучения населения	10 бэр

 

В течении года человек в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю жизнь (в среднем 70 лет) 7 бэр.

-Влажность атмосферного воздуха –параметр, характеризующий процесс насыщения его водяными парами. Разность между максимальным (предельным) насыщением и данным насыщением называется дефицитом влажности. Чем выше дефицит, тем суше и теплее, и наоборот. Растения пустынь приспосабливаются к экономному расходованию влаги. Они имеют длинные корни и уменьшенную поверхность листьев. Пустынные животные способны к быстрому и продолжительному бегу для длинных маршрутов на водопой. Внутренним источником воды у них служит жир, при окислении 100г которого образуется 100г воды.

-Осадки. Являются результатом конденсации водяных паров. Они играют важную роль в круговороте воды на Земле. В зависимости от характера их выпадения выделяют гумидные (влажные) и аридные (засушливые) зоны.

-Газовый состав атмосферы. Важнейшим биогенным элементом атмосферы, который участвует в образовании белков в организме, является азот. Кислород, поступающий в атмосферу в основном от зеленых растений, обеспечивает дыхание. Углекислый газ является естественным демпфером солнечного и ответного земного излучений. Озон выполняет экранирующую роль по отношению ультрафиолетовой части солнечного спектра.

-Температура. На поверхности Земли определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением. Для большинства наземных животных и растений температурный оптимум колеблется от 15 до 30ºС.

 

Абиотические факторы водной среды:

На доля мирового океана приходится 71% земной поверхности. Водная среда отличается от наземной плотностью и вязкостью. Плотность воды в 800 раз, а вязкость в 55 раз больше воздуха. Наряду с этим важнейшими особенностями водной среды являются: подвижность, температурная стратификация, прозрачность и соленость, от которых зависит фотосинтез бактерий и фитопланктона и своеобразие среды обитания гидробионтов.

2 Биотические факторы окружающей среды:

Под биотическими факторами понимают совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие.

3 Антропогенные факторы окружающей среды:

Антропогенные факторы окружающей среды обязаны своим происхождением комплексной техногенной деятельности человека на Земле, включающей его бытовую сферу (сжигание мусора и отходов, строительство и т.д.) и производственную деятельность (все отрасли промышленной индустрии, сельское хозяйство, нефте-, газо- и горнодобывающие отрасли и т.д.).

Воздействие антропогенных факторов на биосферу.Современный период развития мировой экономики связан с интенсификацией производства, увеличением объемов используемых природных ресурсов и поступлением во все возрастающих масштабах вредных веществ в биосферу. Научно-техническая революция обостряет проблемы природопользования.

В процессе своей деятельности человек по-разному влияет на составные части биосферы. Причины или факторы такого влияния называют антропогенными (от греч. anthropos — человек), они приводят к истощению природных ресурсов, загрязнению природной среды и образованию искусственных ландшафтов.

Рассмотрим некоторые из них, имеющие земной глобальный характер.

Средняя температура на поверхности Земли за 100 лет увеличилась на 0,5 - 0,6°С, зимняя — еще больше из-за ежегодных поступлений в атмосферу углекислого газа (0,4%), метана (1%), оксида азота (0,2%), затрудняющих отдачу тепла с поверхности (парниковый эффект). Источниками таких газов служат сжигание природного топлива и антропогенное нарушение работы микробных сообществ в почвах Сибири и Северной Америки. При неизменной современной антропогенной нагрузке температура тем не менее будет подниматься на 0,5°С каждые 10 лет.

За последнее десятилетие накопилось около 20 млн. т пылевых частиц, 600 тыс. т меди, 4,5 млн. т свинца, 3 млн. т цинка.

Ведомственный монополизм в развитии промышленности, пренебрежение реальными потребностями общества и затратный механизм привели к сырьевой специализации экспорта в России. За последние годы, разбазаривая невосполнимые природные ресурсы, ведомства организовали экспорт на 80% из сырья и топлива. Для сравнения развивающиеся страны Африки экспортируют 90% добываемого сырья, а страны Латинской Америки — около 50%.

В сложившихся условиях России грозит экологический колониализм, который будет проявляться в вывозе по дешевым ценам минерального и лесного сырья, топлива, эксплуатации земельных ресурсов, выносе в развивающиеся страны «грязных» отраслей, экспорте экологически опасных технологий и товаров, захоронении токсичных химических и радиоактивных отходов. Эта опасность возросла с развитием предпринимательской деятельности. Антропогенная растительность — сообщество растений, возникающее в результате деятельности человека: посевы, посадка деревьев, выпас скота, осушение болот и др.

 

ТЕМА 8: АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ

Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных… Активный путь — усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов,… Пассивный путь — подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при…

ТЕМА 9: ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Рисунок 6 : Зависимость действия экологического фактора от его действия  

ТЕМА 10: КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ.

Экосистема — это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Термин «экосистема» ввел английский фитоценолог А. Тенсли в 1935 г. Экосистемами являются, например, участок леса, река, море, аквариум, кабина космического корабля, географический ландшафт или даже вся биосфера.

Экологи используют также термин «биогеоценоз», предложенный советским ботаником В. Н. Сукачевым. Этим термином обозначается совокупность растений, животных, микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши. Биогеоценоз является синонимом экосистемы.

Между экосистемами, как и между биогеоценозами, обычно нет четких границ, и одна экосистема постепенно переходит в другую. Большие экосистемы состоят из экосистем меньшего размера.

Самой большой экосистемой является биосфера — оболочка планеты, заселенная живыми организмами. Толщина биосферы немногим больше 20 км (организмы обитают над поверхностью суши не выше 6 км над уровнем моря, опускаются не глубже 15 км в толщу суши и на 11 км в глубь океана), но основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое толщиной 50 - 100 м — это высота лесного полога и глубина проникновения основной массы корней. В этих же границах сконцентрированы наземные и почвенные животные и микроорганизмы. В океане наиболее обжиты растениями и животными освещаемые солнцем и прогреваемые до глубины 10 - 20 м приповерхностные толщи воды. В этом тонком слое биосферы сконцентрировано более 90% биомассы растений и животных

По сравнению с диаметром Земли (13 тыс. км) биосфера — тонкая пленка.

Учение о биосфере создал русский ученый В. И. Вернадский. Он доказал, что живые организмы за 4 млрд. лет существования их на Земле произвели огромные преобразования. В атмосфере появился кислород, раковины моллюсков и фораминифер образовали осадочные горные породы. Под влиянием жизнедеятельности организмов в биосфере постоянно происходил и происходит круговорот воды, кислорода, углерода азота и других веществ.

При незначительном вмешательстве человека в экосистемы биосфера сохраняет свое равновесие. Однако усиливающееся влияние человека на природу, например, вырубка лесов, которые выделяют кислород и испаряют много воды, сжигание больших количеств содержащего углерод топлива с выделением углекислого газа, уменьшение испарения с поверхности океана из-за загрязнения нефтью — все это нарушает круговороты веществ и приводит к глобальному ухудшению состояния биосферы.

В экосистемах устанавливается постоянный баланс процессов синтеза и распада органических веществ, который под воздействием внешних факторов приспосабливается путем перестройки или разрушается. В этом случае наступает экологический кризис.

Искусственно создаваемые экосистемы обеспечивают непрерывный процесс обмена веществ и энергии как внутри природы, так и между ней и человеком. В зависимости от воздействия хозяйственной деятельности человека эти системы подразделяются на:

• естественные, сохранившиеся в неприкосновенности;

• модифицированные, изменившиеся от деятельности человека;

•трансформированные, преобразованные человеком. Итак, в экосистеме происходит взаимодействие жизненного сообщества, состоящего из множества организмов, с характерными факторами среды, действующими на это сообщество. Экосистемы классифицируют обычно по наиболее важным факторам среды. Так, выделяют морские, наземные или сухопутные, береговые или литоральные, озерные или лимнические экосистемы и др.

Как построена экосистема?Как правило, она состоит из четырех основных элементов (рисунок 9 ).

1. Неживая (абиотическая) среда — это вода, минеральные вещества, газы, а также неживые органические вещества и гумус.

2. Продуценты (производители) — живые существа, способные из неорганических материалов среды строить органические вещества. Такую работу выполняют главным образом зеленые растения, производящие с помощью солнечной энергии из углекислого газа, воды и минеральных веществ органические соединения. Этот процесс называют фотосинтезом. При нем высвобождается кислород. Органические вещества, производимые растениями, идут в пищу животным и человеку, кислород используется для дыхания.

3. Консументы — потребители растительной продукции. Организмы, питающиеся только растениями, называют консументами первого порядка. Животных, питающихся только (или преимущественно) мясом, называют консументами второго порядка.

4. Редуценты (деструкторы, разлагатели) — группа организмов, которые разлагают остатки отмерших существ, например, растительные остатки или трупы животных, превращая их снова в исходное сырье (вода, минеральные вещества и углекислый газ), пригодное для продуцентов, превращающих эти составные части снова в органические вещества. К редуцентам относятся многие черви, личинки насекомых и другие мелкие почвенные организмы. Бактерии, грибы и другие микроорганизмы, превращающие живое вещество в минеральное, называют минерализаторами.

Как отмечалось ранее, экосистема может быть и искусственной. Примером такой экосистемы, крайне упрощенной и не - полной по сравнению с естественной, является космический корабль. Его пилоту в течение длительного времени приходится жить в замкнутом пространстве корабля, обходясь ограниченными запасами пищи, кислорода и энергии. При этом по возможности желательно восстанавливать и вторично использовать израсходованные запасы вещества и отходы. Для этого в космическом корабле предусмотрены специальные установки регенерации, а в последнее время ведутся опыты и с живыми организмами (растениями и животными), которые должны участвовать в переработке отходов жизнедеятельности космонавта, используя энергию солнечного света.

Сравним искусственную экосистему космического корабля с какой-либо естественной, например, с экосистемой пруда. Наблюдения показывают, что количество организмов в этом биотопе остается (с некоторыми сезонными колебаниями) в основном постоянным. Такую экосистему называют стабильной. Равновесие сохраняется до тех пор, пока не изменятся внешние факторы. Основные из них — приток и отток воды, поступление различных питательных веществ, солнечное излучение. В экосистеме пруда живут различные организмы. Так, после создания искусственного водохранилища оно постепенно заселяется бактериями, планктоном, затем рыбами и высшими растениями. Когда развитие достигло определенной вершины и внешние воздействия остаются долгое время неизменными (приток воды, веществ, излучения, с одной стороны, и отток или испарение, вынос веществ и отток энергии — с другой), экосистема пруда стабилизируется. Между живыми существами устанавливается равновесие.

Как и упрощенная искусственная экосистема космического корабля, экосистема пруда способна к самоподдержанию. Неограниченному росту препятствуют взаимодействия между растениями-продуцентами, с одной стороны, животными и растениями (консументами и редуцентами) — с другой. Консументы могут размножаться лишь до тех пор, пока они не перерасходуют запас имеющихся питательных веществ. Если их размножение окажется чрезмерным, то рост их численности прекратится, так как им не хватит пищи. Продуцентам в свою очередь постоянно требуются минеральные вещества. Они же вновь пускают в оборот отходы жизнедеятельности. Таким образом, возобновляется круговорот: растения (продуценты) поглощают эти минеральные вещества и с помощью солнечной энергии воспроизводят из них богатые энергией питательные вещества.

 

Рисунок 9 : Экологическая пирамида (биомасс) и трофические уровни в экосистеме. Пирамида на рисунке перевернута.

 

Природа действует в высшей степени экономно. Созданная организмами биомасса (вещество их тел) и содержащаяся в ней энергия передаются остальным членам экосистемы: животные питаются растениями, хищные животные поедают первых, человек употребляет в пищу растения и животных. Этот процесс называют пищевой цепью.

Примеры пищевых цепей: растения — растительноядные животные — хищник; злак — полевая мышь — лиса; кормовые растения — корова — человек. Как правило, каждый вид питается не одним-единственным видом. Поэтому пищевые цепи переплетаются, образуя пищевую сеть. Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями и другими взаимодействиями, тем устойчивее сообщество против возможных нарушений. Естественные, ненарушенные экосистемы стремятся к равновесию. Состояние равновесия основано на взаимодействии биотических и абиотических факторов среды.

Поддержание замкнутых круговоротов в естественных экосистемах возможно благодаря наличию редуцентов, которые используют все отходы и остатки, и постоянному поступлению солнечной энергии. В городских и искусственных экосистемах редуценты отсутствуют или их количество ничтожно мало, поэтому отходы (жидкие, твердые и газообразные) накапливаются, загрязняя окружающую среду. Для быстрейшего разложения и вторичного использования таких отходов создают условия для развития редуцентов, например, путем компостирования. Так человек учится у природы.

В отношении поступления энергии природные и антропогенные (созданные человеком) экосистемы сходны. И природным, и искусственным (дома, города, системы транспорта) экосистемам требуется подвод энергии извне. Но естественные экосистемы получают энергию от практически вечного источника — Солнца, которое к тому же, «производя» энергию, не загрязняет окружающую среду. Человек, напротив, питает процессы производства и потребления в основном за счет конечных источников энергии — угля и нефти, которые наряду с энергией выделяют пыль, газы, тепловые и другие отходы, наносящие вред окружающей среде и не поддающиеся переработке внутри самой искусственной экосистемы. Не следует забывать, что потребление даже такой «чистой» энергии, как электрическая (если она произведена на тепловой электростанции), приводит к загрязнению воздуха и тепловому загрязнению среды.

 

ТЕМА 11: КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ.

Природные ресурсы — это различные тела и силы природы. Они могут выступать в роли средств труда, источников сырья, энергии, материалов и в качестве предметов потребления. В основу их классификации положены три признака.

Первый — по источникам происхождения: биологические, минеральные и энергетические.

Второй признак — по использованию в качестве производственных ресурсов: земельный фонд; лесной фонд; водные ресурсы; гидроэнергетические ресурсы; обитатели вод, лесов, степей (фауна); полезные ископаемые. Последние подразделяются на рудные, топливно-энергетические ресурсы, запасы минерально-химического сырья, редких металлов промышленного назначения и строительных материалов.

Третий признак — по степени истощаемости ресурсов:

• неисчерпаемые — атмосферный воздух, осадки, солнечная радиация, энергия ветра, энергия морских приливов и отливов, энергия земных недр;

• исчерпаемые — расходуются при использовании человеком и в дальнейшем исчезают; они подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые (рисунок 10).

 

 

Рисунок 10 : Природные ресурсы

Биологические (леса, растения, животные) являются возобновляемыми ресурсами, если деятельность человека не лишила их необходимых условий к размножению и воспроизводству численности.

Большинство минеральных ресурсов относится к невозобновляемым. Это — руды, глины, пески, нефть, газ, редкоземельные элементы и т.д.

Природные ресурсы можно различать также по степени возместимости. Например, могут быть открыты новые месторождения полезных ископаемых, найдены новые экземпляры растений. Имеют место заменяемые природные ресурсы, когда один источник энергии может быть заменен другим, например, нефть — углем или ядерным «горючим». Большое значение для развития производства имеет различие степени изученности природных ресурсов, например, количество и содержание полезных компонентов в залежах полезных ископаемых, структура почвы, запасы древесины разных видов и возрастов.

Разведанные запасы отдельных металлов (рис. 11) обеспечивают потребление на 50, 100, 500 лет и более (соответственно нефть, руды цветных и черных металлов, уголь). Учитывая, что ежедневно в разных частях мира геологи открывают новые месторождения (ежегодный прирост минеральных ресурсов отдельных видов составляет больше, чем их добыча), можно смотреть с оптимизмом на перспективу обеспечения сырьевыми ресурсами, несмотря на резкий рост потребления минерального сырья. (В 1913 г. на одного жителя Земли добывалось 5 т минерального сырья, в 1940 г. — 7,4, в 1960 г. — 14,3, а в конце 80-х гг. — около 30 т.)

Основная масса минерально-сырьевых ресурсов содержится в земной коре, составляя 0,4% общей массы Земли. Континентальная кора, в которой добывается преобладающая часть полезных ископаемых, составляет 0,29% массы Земли. Бытующее мнение об опасности минерально-сырьевого кризиса сильно преувеличено, так как человечество в перспективе может эксплуатировать бедные руды и неперспективные на сегодняшний день отдельные месторождения полезных ископаемых.

 

 

Рисунок 11 : Обеспеченность стран мира разведанными запасами полезных ископаемых

В таблице 2 приведены возможные сроки добычи известных (разведанных) и конечных запасов 11 минералов до их исчер­пания в земной коре на глубине до 1 км. Как видно из таблицы, конечные запасы по некоторым видам в 2 раза (уголь), по дру­гим — в 9—11 раз (молибден, золото), по третьим — в сотни (сера, уран) и тысячи раз (алюминий) превосходят известные ресурсы, и сроки их исчезновения составляют сотни и тысячи лет. И это не предел.

 

Таблица 2 :

Сопоставление возможных сроков добычи различных полезных ископаемых, годы

 

Полезные ископаемые	Известные (разведанные) запасы по отношению к годовому потреблению	Конечные запасы по отношению к годовому потреблению
Уголь Медь Железо Фосфор Молибден Свинец Цинк Сера Уран Алюминий Золото

 

Конечные запасы составляют около 0,01% общего наличия соответствующих элементов в земной коре. Сроки их исчезновения измеряются миллионами лет (например, железа — 1815·10⁶, меди — 242·10⁶, урана — 1855·10⁶, алюминия — 33,5·10⁹), если исходить из современного годового потребления при условии, что затраты на извлечение этих элементов не имеют значения. (Так, известно, что в гидросфере Земли растворено около 6 млрд. т золота, но извлечение его настолько дорого, что не имеет экономического смысла.)

Геологические достоверные запасы нефти составляют 127 млрд. т (в пересчете на условное топливо — т.у.т.) и вероятные — 360 млрд. т.у.т., а запасы природного газа — 540 трлн. м³ (при добыче в мире 1,7 трлн. м³ в год).

Надо не забывать об открытии новых месторождений, о возможности использования изверженных пород как источника сырья. В 100 т изверженных пород в среднем содержится (т): алюминия — 8, железа — 5, титана — 0,46, хрома — 0,028, ванадия — 0,012 и свинца — 0,0025.

Мы мало знаем о минеральных ресурсах на глубине 2 - 5 км от земной поверхности. Единственная скважина на Земле пробурена немногим глубже, чем на 12 км — на Кольском полуострове.

Одна из причин поддержания жизни на Земле — преобладание моря над сушей. Мировой океан, взаимодействуя с атмосферой и сушей, в состоянии поддерживать жизнь в течение 3 млрд. лет. Он стабилизирует окружающую среду на поверхности Земли.

 

ТЕМА 12: ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КРИЗИСОВ В ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕРАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

В эволюции биосферы различают следующие основные этапы: 1) возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом; 2)период биогенеза — усложнение структуры многоклеточных организмов по чисто биологическим законам;