Московский государственный технический университет ГА

Редакционно-издательский отдел

125993, Москва, ул. Пулковская, д. 6а

технический университет ГА, 2009

Содержание:

Предмет и задачи экологии………………………………………………….
Учение Вернадского о биосфере……………………………………………
Классификация экологических факторов…………………………………..
Экосистема……………………………………………………………………
Биотическая структура экосистемы…………………………………………
Принцип функционирования экосистем……………………………………
Кругооборот веществ в биосфере…………………………………………..
Биотический потенциал и сопротивление среды………………………….
Экологическая ниша…………………………………………………………
Адаптация, изменение или вымирание экосистем…………………………
Экологический менеджмент…………………………………………………
Характеристика атмосферы и виды загрязнений………………………..
Правовой режим природопользования и охраны окружающей среды…...
Виды ответственности за экологические правонарушения……………….
Основы рационального природопользования……………………………..
Основные принципы создания безотходных производств………………..

План практических занятий………………………………………………….
Список литературы для самостоятельной подготовки…………………….
Приложение 1-Темы докладов………………………………………………
Приложение 2-Контрольные вопросы для подготовки к экзамену……….

Предмет и задачи экологии

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и др.). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и, как крайний случай, несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Все это и является предметом экологии.

Термин "экология" предложен в 1869 г. Э. Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого "ойкос" - дом, "логос" - наука. Как научная дисциплина «экология» имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые: Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.

В современном понимании экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования (рис.1).

Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических. Живые организмы обитают в условиях тропической, умеренной и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных человеком) системах, кроме этого, можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды.

Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с этим появились в последние годы понятия "географическая экология", "химическая экология", "математическая экология", "космическая экология" и "экология человека". Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда.

Задачи экологии как учебной дисциплины в техническом вузе гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий специалист - инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.

Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия могут быть следующие:

1. Оптимизация технологических и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.

2. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.

3. Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.

4. Создание систем переработки отходов промышленности.

Рис.1. Классификация экологии

Учение Вернадского о биосфере

Перед современным обществом стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем. Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. Основой является учение о биосфере Земли.

Биосфера (био-жизнь) - часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность суши, нижние слои атмосферы и гидросферу.

Таким образом, биосфера включает в себя:

1. Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы);

2. Тропосферу (нижний слой атмосферы);

3. Гидросферу (океаны, моря, реки и т.д.);

4. Литосферу (верхняя часть земной коры).

Возраст биосферы приблизительно 4 млрд. лет.

Термин "биосфера" введен в 1875 г. австрийским геологом Зюссом. Основоположник современного учения - русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.).

Суть этого учения: биосфера - это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов. Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов (рис. 2).

Элементы неживой природы

Атмосфера

Гидросфера Живые организмы

Литосфера

Рис. 2. Схема строения биосферы

Нижняя часть биосферы распространяется на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина - несколько миллиметров. Основой органической жизни является углерод (С).

Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из СО₂ и Н₂О под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

Вернадский В.И. выделяет в биосфере глубоко отличные и в то же время генетически связанные части:

1. Живое вещество - живые организмы;

2. Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.);

3. Косное вещество - горные породы (минералы, глины...);

4. Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды);

5. Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.);

6. Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии;

7. Вещество космического происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны.

Живое вещество - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере (табл. 1).