Реферат: Основы экологии
/>1. Задачи, методы экологии как науки
Экология(от греч. oikos –дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существованияживых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают.Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологиейон понимал сумму знаний, относящихся к природе.
Основнойчастью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучаетобщие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Предметом изученияобщей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотическогои биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связис этим выделяют следующие основные разделы экологии:
♦экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельнойособи или групп особей одного вида с окружающей средой;
♦экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамикипопуляций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальнаяплотность, допустимые нормы их изъятия и др.);
♦экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношенияпопуляций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционированиябиогеоценозов.
Кроме того,экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например,выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов. В структуре современнойэкологии выделяют следующие направления:
♦глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальнаяэкосистема);
♦экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существас окружающей средой);
♦социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество– природа»);
♦урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городскойсреды;
♦прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).
В последниегоды сформировалось новое направление – экологическая безопасность – этосостояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможногонегативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуацийприродного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающейсреды»).
Таким образом,экология как наука основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике,зоологии, ботанике и др.) и связана с другими науками (например, с физикой, химией,географией, психологией, педагогикой, правом). Только на основе интеграции этихдисциплин возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, выработать новыйтип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людейпо отношению к природе.
Исходяиз приведенных выше направлений следует, что задачи экологии многообразны:
1. Исследованиевлияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.
2. Исследованиезакономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиямина природные системы.
3. Изучениеэкологических механизмов адаптации к среде.
4. Исследованиепроцессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.
5. Созданиенаучной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование измененийприроды под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающимив биосфере.
6. Прогнозированиеи оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельностичеловека.
7. Оптимизацияэкономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологическибезопасного, устойчивого развития.
8. Восстановлениенарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.
9. Формированиеэкологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людейвсех возрастов и профессий.
10. Созданиеновых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона,его специфичности.
Экологияиспользует широкий набор методов исследования. Методы экологических исследований– это пути и способы изучения экологических явлений, которые подразделяютсяна полевые и лабораторные (Пономарева И. Н. Экология. – М., 2001).
Полевыеспособы предполагаютизучение экологических явлений в природной среде. Они помогают установить взаимосвязиорганизмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельностибиосистем. Полевые методы, в свою очередь, подразделяются:
♦на маршрутные (прямое наблюдение, оценка состояния, измерение, описание, составлениесхем, карт);
♦на стационарные (длительное наблюдение за объектами, замеры, описание, инструментальныйотчет);
♦на описательные (первоначальное знакомство с объектом, применяется при регистрацииосновных особенностей изучаемых объектов, прямом наблюдении, картировании, инвентаризации);
♦на экспериментальные (опыт, эксперимент, количественная оценка, химические методыанализа и др.), мониторинг (наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды).
Лабораторныеметоды используются припроведении работ в лабораторных условиях, но пересекаются с методами полевых исследований.Особое внимание в экологии отводится методу моделирования. Моделирование –метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, когдаисследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная, искусственнаяили естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта.Любая модель всегда упрощена, отражает общую суть процесса.
Мониторингокружающей среды – комплекснаясистема наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состоянияокружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. В процессепроведения мониторинга ставятся следующие цели:
♦количественная и качественная оценка состояния воздуха, поверхностных вод, почвенногопокрова, флоры и фауны, а также постоянный контроль стоков и выбросов на промышленныхпредприятиях;
♦составление прогноза о состоянии окружающей среды и возможных его изменениях;
♦наблюдение за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими,биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водныхобъектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир;
♦обеспечение заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информациейоб изменениях в окружающей природной среде, а также предупреждение и прогнозированиеее состояния.
В зависимостиот степени выраженности антропогенного воздействия различают мониторинг фоновыйи импактный.
Фоновый(базовый) мониторинг– слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке,без антропогенного влияния. Импактный мониторинг – слежение за антропогеннымивоздействиями в особо опасных зонах. В зависимости от масштабов наблюдения различаютмониторинг глобальный, региональный и локальный. Глобальный мониторинг – слежениеза развитием общемировых биосферных процессов и явлений; региональный мониторинг– слежение за природными и антропогенными процессами и явлениями в пределах какого-торегиона; локальный – мониторинг в пределах небольшой территории. В рамках программыЮНЕП (программа ООН по проблемам окружающей среды) в 1973–1974 гг. были разработаныосновные положения функционирования Глобальной системы мониторинга окружающей среды,основная задача которой – предоставление информации, необходимой для защиты здоровья,благополучия, безопасности и свободы людей и управления окружающей средой и ее ресурсами.
Таким образом,экология является мировоззренческой, синтетической областью знаний, интегрирующейестественнонаучные и гуманитарные знания. Стратегической задачей экологии являетсяразвитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающегочеловеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
/>2. Среды жизни, экологические факторы
Все разнообразиеприродных условий, которое встречается на Земле, называют средой жизни. Из средыорганизмы получают все необходимое для жизни и в нее выделяют продукты своего обменавеществ. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную,почвенную и организменную.
Организмыведут свое существование в одной или нескольких средах жизни. Первой средой обитанияна Земле стала вода. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду, создалии заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и симбионты (табл.1).
Таким образом,своеобразие условий каждой среды жизни обусловило своеобразие живых организмов,свойственное разным средам. У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические,морфологические, физиологические, поведенческие и другие приспособления к обитаниюв своей среде. Все среды жизни, обеспечивая необходимыми условиями живущие в нихорганизмы, постоянно претерпевают существенные изменения от жизнедеятельности этихорганизмов.
Влияниесреды на организмы обычно оценивают через отдельные факторы. Под экологическимифакторами понимается любой элемент или условие среды, на которые организмы реагируютприспособительными реакциями или адаптациями. Каждая из сред обитания отличаетсяособенностями воздействия экологических факторов. Все многообразие экологическихфакторов подразделяют на три группы – абиотические, биотические и антропогенные.Абиотические факторы – компоненты неживой природы. К ним относят: климатические(свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения,извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), эдафическиеили почвенные (плотность, структура, состав почвы), гидрологические (вода, течение,соленость, давление) и другие. Биотические факторы – факторы живой природы.В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные(влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные(грибы). Влияние биотических факторов вызывает рядприспособительных реакций со сторонырастений и животных. Антропогенные факторы – факторы человеческой деятельности.Человек вызывает серьезные изменения в биогеоценозах. При этом изменения, производимыеим, создают для одних видов благоприятные условия развития, а для других – неблагоприятные.В результате между видами возникают новые численные отношения, перестраиваются пищевыецепи, появляются приспособления, необходимые для существования организмов в измененнойсреде.
Таблица.1Сравнительная характеристикасред жизни и адаптации к ним живых организмов
/>
Экологическиефакторы могут оказывать на организм прямое действие и косвенное, положительное иотрицательное; они обладают различной изменчивостью во времени и в пространстве.Одни из них относительно постоянны (солнечная радиация, соленость океана), другиеочень изменчивы (температура и влажность воздуха). Изменения факторов среды могутбыть периодическими и непериодическими. Экологические факторы оказывают на живыеорганизмы различные воздействия: ограничивающее (делают невозможным существованиев данных условиях), раздражающее (вызывают биохимические и физиологические адаптации),модифицирующее (вызывают морфологические и анатомические изменения организмов),сигнальное (информируют об изменениях других факторов среды). Каждый экологическийфактор характеризуется определенными количественными показателями (силой и диапазономдействия). Диапазон определяется как отрезок (амплитуда) в действии фактора, конкретныйдля каждого организма. Поэтому фактор имеет начальную границу действия, то естьпорог включения фактора, и конечную, «верхнюю» границу действия фактора. Благоприятнаясила воздействия называется оптимальной зоной экологического фактора или оптимумом.Угнетающее действие (максимальное или минимальное) называется зоной пессимума. Экологическиефакторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. При этом действие одногокакого-либо фактора зависит от уровня действия других. Необходимо отметить, чтосовокупность факторов действует сильнее всего на те фазы развития организмов, которыеимеют наименьшую экологическую валентность – минимальную способность к приспособлению.
/>3. Современные экологические проблемы
Экологическиепроблемы современности в основном связаны с антропогенными воздействиями, подкоторыми понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, рекреационных,военных, культурных и других интересов человека, вносящую изменения в природнуюсреду. Они могут быть положительными и отрицательными, длительными и кратковременными,целенаправленными и стихийными, точечными и площадными, длительными и кратковременными,а также глобальными, региональными и локальными. Среди основных глобальных экологическихпроблем современности ученые выделяют следующие: «парниковый эффект», истощениеозонового слоя, «кислотные осадки», проблему утилизации отходов, загрязнение окружающейсреды, опустынивание, деградацию почвы, эрозию почвы, вырубку лесов, сокращениечисленности и вымирание животных, изменение климата, истощение природных ресурсов,заболеваемость населения, фотохимический смог и другие.
Парниковыйэффект– разогрев нижних слоев атмосферы вследствиеспособности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживатьдлинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Атмосфера почти целиком пропускаетизлучение Солнца к Земле, но из-за наличия в атмосфере парниковых газов (диоксидауглерода, метана, фреона, оксидов азота и др.) существенно задерживается обратноетепловое излучение земной поверхности. Парниковые газы образуют как бы стекляннуюкрышу парника над планетой, и большая часть излучаемого Землей тепла возвращаетсяназад. Тепловая энергия накапливается в приповерхностных слоях атмосферы тем интенсивнее,чем больше в них концентрация парниковых газов. Отрицательные для человечества последствияпарникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результатетаяния льдов, увеличении количества осадков, изменении направлений ветров, океаническихтечений, повышении температуры, потеплении климата и др. Увеличение сезонного протаиваниягрунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу строениям, дорогам, коммуникациям,активизирует процессы заболачивания и т. д. Однако повышение температуры на 1–2°C в целом будет благоприятным для сельского хозяйства европейской части нашей страны,так как позволит выращивать теплолюбивые сельскохозяйственные культуры на обширныхтерриториях. В декабре 1997 г. в Киото была проведена международная конференцияпо глобальному изменению климата на планете, в которой приняли участие представители159 стран. Был принят договор, предусматривающий общее сокращение выбросов в атмосферупарниковых газов на 5,2 %.
Кислотныеосадки. Кислотными называютлюбые атмосферные осадки (дожди, туманы, снег), кислотность которых выше нормальной.Кислотные свойства среды определяются ионами водородов. Чем больше концентрацияводородных ионов в растворе, тем выше его кислотность. Для выражения концентрацииионов водорода используют единицы водородного показателя, или pH. Шкала pH содержитвеличины от 0 (крайне высокая кислотность) через 7 (нейтральная среда) до 14 (крайнесильная щелочность). Кислотные дожди содержат растворы серной, азотной и другихкислот, в которые превращается влага воздуха, поглощая сернистый и другие газы,содержащиеся в воздухе. Кислотные дожди угнетают растительность, снижают приростлеса и урожайность сельскохозяйственных культур, являются причиной закисления озер,что приводит к гибели икры, мальков, планктона, водорослей и рыб. Отрицательныепоследствия кислотных дождей зафиксированы в США, Европе, Канаде, России, на Украине,в Белоруссии и других странах.
Разрушениеозонового слоя. Озоновойслой – это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Концентрация озона в слоеочень низкая, и если выделить его в чистом виде и сжать до плотности, которую имеетвоздух у поверхности Земли, то толщина озонового слоя не превысит 5 мм. Озон поглощаеткоротковолновое излучение Солнца, предохраняя живые организмы от его губительноговоздействия. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественностив 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено большое пространство с пониженным(до 50 %) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». Считается, чтоосновной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержаниев атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды) – высоколетучие химическиинертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и бытув качестве хладоагентов (кондиционеры, рефрижераторы, холодильники), распылителей(аэрозоли), пенообразователей. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаютсяфотохимическому разложению с образованием оксида хлора, интенсивно разрушающегоозон. Однако ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновойдыры». Причины ее возникновения они видят в естественной изменчивости озоносферы,циклической активности Солнца, процессах дегазации Земли и др. Истощение озоновогослоя приводит к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхностиЗемли, что способствует увеличению случаев заболеваний раком кожи, снижению продуктивностисельскохозяйственных культур, замедлению процесса фотосинтеза в растениях и др.
Проблемаутилизации отходов. Отходы– неиспользуемые остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий и продуктов,образующиеся в процессе производства продукции или ее потребления и утратившие своипотребительские свойства. По агрегатному состоянию отходы делятся на жидкие, твердыеи газообразные. По происхождению отходы классифицируются на бытовые (коммунальные),промышленные, сельскохозяйственные, строительные, радиоактивные и др. Наиболее серьезныеэкологические проблемы связаны с опасными отходами, содержащими в своем составевещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость,инфекционность, пожароопасность и т. д.) и присутствуют в количестве, опасном дляздоровья людей и окружающей природной среды. Выделяют четыре класса опасности отходов:первый – вещества (отходы) чрезвычайно опасные, второй – вещества (отходы) высокоопасные,третий – умеренно опасные, четвертый – малоопасные.
Отходыявляются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностныхвод, почв и растительности. Первоначально решение проблемы отходов виделось преимущественнов их уничтожении – закапывании или сжигании, но с увеличением загрязнения окружающейсреды на первый план вышли экологически более приемлемые меры устранения отходов– их сортировка и повторное использование, то есть рециклинг, а также использованиемалоотходных технологий. Малоотходным считается такое производство, при которомвредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническиминормами, при этом часть сырья и материалов переходит в отходы, которые направляютсяна переработку или захоронение. Минимизация отходов в различных отраслях промышленностиможет быть достигнута следующими способами: усовершенствованием технологическихпроцессов в направлении сокращения количества образующихся отходов; рециклизациейотходов, предпочтительно в процессе их образования, переработкой отходов в полезныепобочные продукты; снижением объемов и токсичности отходов для облегчения последующегоудаления и переработки.
/>4. Загрязнение окружающей среды
Несбалансированныевзаимоотношения общества и природы, то есть нерациональное природопользование, частоприводят к экологическому кризису и экологической катастрофе. Экологический кризис(чрезвычайная экологическая ситуация) – это экологическое неблагополучие, характеризующеесяустойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозудля здоровья людей. Под экологической катастрофой (экологическим бедствием)понимают экологическое неблагополучие, характеризующееся необратимыми изменениямиокружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения.
Основными наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферуявляется загрязнение. Под загрязнением понимают поступление в окружающуюсреду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которыхоказывают негативное воздействие на окружающую среду (Закон «Об охране окружающейсреды»). Загрязнением также называют поступление в окружающую природную среду любыхтвердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков,шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояниярастений и экосистем. Обычно рассматривают два различных по происхождению вида загрязнения:естественное, возникающее в результате действий природных явлений без участиялюдей; антропогенное, связанное с человеческой деятельностью, главной составнойчастью которого является техногенное загрязнение, обусловленное деятельностью промышленныхпроизводств. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхожденияподразделяются на твердые, жидкие и газообразные. По природе загрязнителей различаютследующие виды загрязнения: биологическое (патогенные микроорганизмы, продуктыгенной инженерии и др.), химическое (загрязнение биосферы пестицидами, тяжелымиметаллами, пластмассами, отдельными химическими веществами и элементами), физическое(шумовое, тепловое, электромагнитное, радиационное). По пространственному признакувыделяют глобальное, региональное, локальное (наблюдаемое на небольшой территории)загрязнения. По объектам загрязнения различают загрязнение атмосферного воздуха,загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв и т. д. и даже загрязнениеоколоземного космического пространства. В 2005 г. на территории Российской Федерациибыло отмечено 78 аварий (в 2004 г. – 59), приведших к загрязнению окружающей среды.В этом же году стационарной наблюдательной сетью Росгидромета был зарегистрирован541 случай экстремально высокого загрязнения поверхностных води 3 случая экстремальновысокого загрязнения атмосферного воздуха по визуальным и органолептическим признакам.
Загрязнениепочвы. Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры,образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды,животных и растений. Почва состоит из хорошо выраженных слоев – почвенных горизонтов,различающихся по структуре и цвету. Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значениедля оценки экологического состояния той или иной территории, так как почвы представляюттройной интерес: как начальное звено пищевых цепей, как интегральный показательэкологического состояния окружающей среды и как источник вторичного загрязненияприземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Кроме вторичного негативноговоздействия на здоровье населения через продукты питания или загрязнение вод и воздуха,возможно и прямое воздействие загрязненных почв на здоровье населения, особеннодетей, за счет непосредственного контакта и поступления почвы в организм.
По распространенностии токсикологическому воздействию различается загрязнение почв неорганическими иорганическими токсикантами. В группе неорганических токсикантов особое местозанимают тяжелые металлы, к которым условно относят химические элементы с атомноймассой более 50. Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являютсянаиболее токсичными, так как обладают большим сродством с физиологически важнымиорганическими соединениями, способны к медленному накоплению в живых организмах,вызывают отрицательное воздействие на рост и развитие. Например, избыточное количествомарганца, меди, хрома, свинца, никеля и других элементов, содержащихся в почвахвблизи крупных промышленных предприятий, снижает урожайность зерновых на 20–30 %,картофеля – на 47 %, бобовых – на 40 %. Поэтому борьба с выбросами промышленныхпредприятий является одновременно способом борьбы за плодородие почв. Основнымиорганическими загрязнителями почвы являются бензапирен, полихлорированныебифенилы, хлорорганические пестициды и нефтепродукты.
Следуетотметить, что почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чернойметаллургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭЦ нарасстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами,соединениями серы, свинца и другими токсичными веществами, которые в совокупностис бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшениеее качества. Также в почве присутствуют канцерогенные вещества, вызывающие опухолевыезаболевания у живых организмов, в том числе раковые. Основными источниками загрязненияпочвы канцерогенными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы предприятий,продукты нефтепереработки.
К особоопасным последствиям влияния человека на почвы следует отнести эрозию, загрязнениехимическими веществами, засоление, заболачивание, изъятие почв под различные сооружения.Под эрозией почв понимается разрушение и снос верхних, наиболее плодородныхгоризонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (воднаяэрозия). Эрозия – это естественный процесс, существующий в природе, который протекаеточень медленно, поэтому разрушение и потери почвы от выдувания и смыва уравновешиваютсяпроцессами почвообразования. Однако наряду с естественной, или геологической, эрозиейсуществует ускоренная (разрушительная), возникающая под влиянием антропогенной деятельности.Отрицательное влияние на почву оказывают пестициды. Они вызывают изменения в экосистеме,действуя на все живые организмы, в то время как используются для уничтожения весьмаограниченного числа видов. В итоге наблюдается интоксикация огромного числа другихбиологических видов вплоть до их исчезновения. Среди пестицидов наибольшую опасностьпредставляют стойкие хлорорганические соединения, которые сохраняются в почвах втечение многих лет и в результате биологического накопления могут стать опаснымидля жизни многих организмов, так как обладают мутагенными и канцерогенными свойствами.
Загрязнениеатмосферного воздуха. Атмосферный воздух – это смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли.Основными составными частями атмосферы являются: азот, кислород, аргон и углекислыйгаз. Кроме аргона в малых концентрациях содержатся другие инертные газы. В атмосферномвоздухе всегда присутствуют пары воды и твердые частицы – пыль.
Загрязнениеатмосферного воздуха – это поступление в атмосферный воздух или образование в немвредных (загрязняющих) веществ в концентрациях, превышающих установленные государствомгигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха (Закон «Обохране атмосферного воздуха). Оно может быть естественным (природным) и антропогенным(техногенным). Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами: вулканическойдеятельностью, ветровой эрозией, дымом от лесных пожаров, массовым цветением растенийи др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результатедеятельности человека. По масштабам оно значительно превосходит природное и можетбыть местным, которое характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществна небольших территориях, региональным – когда под воздействие попадают большиепространства планеты, и глобальным – связано с изменениями во всей атмосфере. Степеньзагрязнения атмосферного воздуха зависит от количества выбросов вредных веществи их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, от климатическихусловий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ.
Особоеместо среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность.Она поставляет диоксид серы, сероводород, оксиды азота, углеводороды, галогены идругие вещества, которые могут вступать в химические реакции друг с другом, образуявысокотоксичные соединения. Вместе с туманом и некоторыми другими природными явлениямив местах повышенной концентрации химических веществ возникает фотохимическийсмог. Он образуется при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух,насыщенный выхлопными газами автомобилей. При безветрии в воздухе идут сложные реакциис образованием новых высокотоксичных загрязнителей – фотооксидантов, которые раздражаютслизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. В некоторыхгородах, расположенных в низинах, в связи с быстрым увеличением автотранспортныхсредств вероятность образования фотохимического смога весьма велика.
На основанииданных об уровнях загрязнения атмосферного воздуха различными веществами в болеечем 100 городах России была определена ориентировочная численность населения, находящегосяна загрязненных территориях. Установлено, что наиболее многочисленная группа населения– 15 млн человек – подвергается воздействию повышенных концентраций взвешенных веществ,второе место по масштабу популяционного воздействия занимает бензапирен. Повышенноесодержание в атмосферном воздухе взвешенных веществ может привести к некоторомуувеличению смертности населения (главным образом от болезней органов дыхания), азагрязнение атмосферного воздуха бензапиреном определяет высокую канцерогенную опасностьатмосферного воздуха в городах, где расположены алюминиевые, сталеплавильные производстваи нефтеперерабатывающие заводы. Во многих городах обнаружено превышение в воздухеконцентрации фенола, диоксида азота, аммиака, стирола и др. В Санкт-Петербурге поколичеству нестандартных проб воздуха наиболее неблагоприятная ситуация сложиласьв Московском, Петроградском,
Калининском,Невском, Центральном районах. Эти районы характеризуются наличием магистралей синтенсивным движением автотранспорта, включая международные. Необходимо отметить,что все проанализированные загрязняющие вещества воздуха входят в состав автотранспортныхвыбросов, которые составляют более 75 % общего валового выброса вредных веществв атмосферу.
Загрязнениегидросферы. Вода – комплексныйприродный ресурс, состоящий из вод Мирового океана (94 %), подземных вод(4 %), льдаи снега (2 %), воды рек, озер и болот (0,4 %). Водные пространства занимают большуючасть поверхности земного шара: акватория Мирового океана составляет 70,8 %, а надолю суши приходится лишь 29,2 % поверхности Земли. Масштабная эксплуатация Мировогоокеана оказывает сильное воздействие на его экосистему. Однако имеются мощные внешниеисточники загрязнения – атмосферные потоки и материковый сток. В результате на сегодняшнийдень можно констатировать наличие загрязняющих веществ не только в зонах, прилегающихк материкам, и в районах интенсивного судоходства, но и в открытых частях океанов,включая Арктику и Антарктику. Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселениеряда регионов планеты привело к значительному загрязнению гидросферы. По даннымВсемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80 % всех инфекционных заболеванийв мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиеническихнорм водоснабжения. По экспертным оценкам, до 80 % всех химических соединений, поступающихво внешнюю среду, попадают в водоисточники.
Наиболееинтенсивному антропогенному воздействию подвергаются воды суши. Однако загрязнениюподвержены не только поверхностные воды, но и подземные, которые загрязняются нефтянымипромыслами и предприятиями горно-добывающей промышленности, шлаконакопителями иотвалами металлургических заводов, хранилищами химических отходов и удобрений, свалками,животноводческими комплексами, канализационными стоками населенных пунктов. Из загрязняющихводы веществ преобладают нефтепродукты, тяжелые металлы (медь, кадмий, свинец, цинк,ртуть, никель), фенолы, хлориды, сульфаты, соединения азота.
Основнымиисточниками загрязнения гидросферы являются: хозяйственно-бытовые сточные воды,промышленные сточные воды, водный транспорт, сельскохозяйственные поля и крупныеживотноводческие фермы, утечки нефти и нефтепродуктов, сток с территорий населенныхпунктов и промышленных площадок, дренажные воды с орошаемых земель. Основными видамизагрязнений гидросферы считаются: механическое, физическое, химическое, органическое,биологическое, тепловое, радиоактивное. К наиболее существенным загрязнениям гидросферыв 2005 г. относится авария, произошедшая 13 ноября на химическом заводе в КНР, врезультате которой в р. Сунгари (приток р. Амур) было сброшено 100 т бензола и нитробензола.Возникла реальная угроза загрязнения р. Амур – источника водоснабжения городов Хабаровска,Амурска, Комсомольска-на-Амуре.
/>5. Влияние неблагоприятных экологических факторов на состояниездоровья человека
Качествоокружающей среды существенно влияет на здоровье населения. Практически все химическиевещества и физические излучения в той или иной степени оказывают вредное воздействиена здоровье людей, причем важным является уровень их присутствия в окружающей среде.Согласно данным экспериментальных и эпидемиологических исследований, экологическиефакторы даже при невысоком уровне воздействия могут вызывать значительные расстройстваздоровья людей. Загрязнение среды может приводить к серьезным нарушениям в состоянииздоровья, особенно таких малоустойчивых групп, как дети, беременные женщины, пожилыелюди, больные хроническими заболеваниями. К факторам внешней среды, оказывающимвлияние на организм, следует отнести: характер пищи, энергетические воздействия,динамический и химический характер атмосферы, водный компонент, биологические воздействия,сбалансированность и стабильность климатических и ландшафтных условий, ритмы природныхявлений и др.
По степениопасности для здоровья человека среди химических загрязнителей первенство принадлежиттяжелым металлам, хлорированным углеводородам, пестицидам, нитратам, нитросоединениям,асбесту. Очень опасными для здоровья являются радионуклиды, токсины микроорганизмов,лекарственные средства (синтетические химические соединения, антибиотики и др.),а также загрязнители биологического происхождения (бактерии, вирусы, паразиты, простейшие,грибковые). Наиболее опасными и токсичными из тяжелых металлов являются свинец,ртуть, кадмий, никель, мышьяк и др. Учеными установлена связь между количествомобнаруженных в воде и почве кадмия и уровнем появления злокачественных новообразованийразличных форм среди населения экологически неблагоприятных районов.
Загрязнениекадмием пищевых продуктов, как правило, происходит из-за загрязнения почвыи питьевой воды сточными водами гальванических и других производств, в которых применяютсякадмийсодержащие стабилизаторы, пигменты, краски; отходами от металлургических производств,а также при использовании фосфатных удобрений. Наиболее тяжелой формой хроническогоотравления кадмием является болезнь Итай-Итай, обнаруженная в 1946 г. в Японии.Эта болезнь характеризуется деформацией скелета с заметным уменьшением роста, сопровождаетсяболями в пояснице и мышцах ног. Органами – мишенями кадмия являются печень, почки,костный мозг, трубчатые кости и отчасти селезенка. Кадмий депонируется в печении почках, где его содержится до 30 % от общего количества в организме.
В настоящеевремя практически все компоненты окружающей среды загрязнены свинцом. Ежегоднопредприятиями цветной металлургии выбрасывалось в воздух более 600 т свинца, стекольнойпромышленности – до 100 т, при сжигании топлива поступает в воздух до 0,4 т. Наибольшиеконцентрации свинца обнаруживаются в атмосферном воздухе городов и вдоль крупныхавтомагистралей. Основная часть свинца (70–85 %) поступает в организм человека спищей, не более 10 % – с питьевой водой и до 25 % – из атмосферного воздуха. Привключении в пищевые цепи свинец может поступать в организм человека с продуктамикак растительного, так и животного происхождения. Свинец способен накапливатьсяв организме, особенно в костной ткани. Экспериментальные данные свидетельствуют,что для развития рака в присутствии свинца требуется в 5 раз меньшее количествоканцерогенных углеводородов. Воздействие повышенных концентраций свинца приводитк изменению репродуктивной, нервной, сердечно-сосудистой, иммунной, эндокриннойсистем. Его токсикологическое действие проявляется в изменениях функциональногосостояния почек, синтеза гемма – основы гемоглобина.
Стойкимив экологических цепях оказываются радионуклиды, поступающие в организм человекатакже в основном с продуктами питания. Из продуктов расщепления урана представляютособую опасность стронций-90 и цезий-137 (имеющие период полураспада порядка 30лет): стронций очень легко проникает в костную ткань позвоночных, а цезий накапливаетсяв мускульных тканях, замещая калий. Они способны накапливаться в организме в количествах,достаточных для причинения ущерба здоровью, и задерживаться практически до концажизни, вызывая канцерогенные, мутагенные и другие заболевания.
Воздействиеатмосферных загрязнителей чаще всего приводит к ослаблению иммунитета, что сопровождаетсяснижением сопротивляемости организма и повышенной заболеваемостью. ИсследованиямиИнститута экологии и гигиены окружающей среды РАМН установлена связь между уровнемсуммарного загрязнения воздуха и показателями аллергической заболеваемости у детей.Так, в Москве доля часто болеющих острыми респираторными заболеваниями детей в оченьзагрязненных районах составила 8 %, а в менее загрязненных – 1,2 %.
В последниедесятилетия существенно возросли суммарные выбросы в атмосферу от автотранспорта,причем в разных городах на долю этих выбросов приходится от 45 до 85 % загрязнениявоздуха. В результате примерно 30 % городского населения страны дышат воздухом,в котором концентрация вредных веществ превышает санитарно-гигиенические нормативыв 10 и более раз. В городах с развитой металлургической промышленностью взрослоенаселение чаще всего страдает болезнями органов кровообращения и органов пищеварения,а дети – болезнями органов дыхания и пищеварения, кожи и слизистых оболочек глаз.В настоящее время негативное воздействие окружающей человека среды проявляется вразвитии следующих процессов: аллергизации населения, росте онкологической заболеваемости,нарушении биоритмов, росте числа лиц с избыточным весом, росте числа детей, родившихсянедоношенными, акселерации, развитии профессиональных заболеваний, возрастании удельноговеса хронических заболеваний и др.
/>6. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
Международноесотрудничество в решенииглобальных экологических проблем – это международная деятельность на правительственноми неправительственном уровнях, осуществляемая в рамках межгосударственных соглашений,международных программ ООН, ЮНЕСКО и др., экологических программ и проектов, осуществляемыхчастными и государственными экологическими фондами и направленных на объединениеусилий государств, частных лиц и общественных объединений в преодолении глобальныхэкологических проблем человечества. Международное сотрудничество в области охраныокружающей природной среды регулируется международным экологическим правом, в основекоторого лежат общепризнанные принципы и нормы. Высокая приоритетность экологическогофактора в международных отношениях постоянно возрастает, что связано с ухудшениемсостояния окружающей среды.
Объектымеждународного сотрудничества в области охраны окружающей природной среды делятсяна несколько групп. Так, выделяют национальные и международные объекты. К первым,то есть внутригосударственным, относятся недра, земля, воды, животный и растительныймир, которые находятся на территории государства. К международным объектам охраныокружающей среды относятся атмосферный воздух, Мировой океан, Антарктида и другие,которые не входят в юрисдикцию государств и не являются чьим-либо национальным достоянием.Они осваиваются и охраняются на основании различных конвенций, договоров, протоколови других документов, отражающих совместные усилия международного сообщества. Основныепринципы международного сотрудничества длительное время вырабатывались и формулировалисьмировым сообществом. Перечислим главные из них:
♦каждый человек имеет право на жизнь в наиболее благоприятных экологических условиях;
♦каждое государство имеет право на использование природных ресурсов и окружающейсреды для развития и обеспечения нужд своих граждан;
♦экологическое благополучие одного государства не может обеспечиваться за счет другихили без учета их интересов (например, природные ресурсы слаборазвитых стран не должныбезудержно эксплуатироваться другими государствами);
♦недопустимы любые виды хозяйственной и иной деятельности, экологические последствиякоторой непредсказуемы;
♦должен быть установлен контроль на глобальном, региональном и национальном уровняхза состоянием и изменениями окружающей среды и природных ресурсов на основе международнопризнанных критериев и параметров;
♦должен быть обеспечен свободный и беспрепятственный международный обмен научно-техническойинформацией по проблемам экологии и передовых природосберегающих технологий;
♦государства должны оказывать друг другу помощь в чрезвычайных экологических ситуациях.
РоссийскаяФедерация является активным участником международного сотрудничества в сфере обеспеченияэкологической безопасности. В настоящее время Россия участвует в многостороннихмеждународных договорах, конвенциях и соглашениях об охране окружающей среды и природопользованиясо странами Европы, США, Азии. Одним из актуальных направлений в организации международногоэколого-правового сотрудничества является прогнозирование возможностей возникновенияи масштабов распространения новых техногенных факторов, оказывающих вредное влияниена экологическую обстановку, и разработка на данной основе системы мер по снижениюстепени негативного их воздействия на природную среду, климат, здоровье населения,духовные, социальные и прочие ценности человека и общества. Перспективной формойнаучно-технической интеграции с учетом обеспечения экологической безопасности можетслужить разработка многосторонних целевых программ сотрудничества, ориентированныхна приоритетное решение взаимосвязанных научных и технических проблем на основедолевого участия в их финансовом, материально-техническом и другом обеспечении.
/>7. Экологическое образование
Интенсивноеразвитие экологического образования становится актуальной задачей всех цивилизованныхстран и рассматривается как одно из средств преодоления глобального экологическогокризиса. Экология как система научных и учебных дисциплин должна стать одним изглавных компонентов содержания образования в XXI веке. Согласно Указу ПрезидентаРоссийской Федерации «О государственной стратегии Российской Федерации по охранеокружающей среды и обеспечению устойчивого развития», первоочередными считаютсяследующие меры:
♦создание инфраструктуры для обеспечения системы непрерывного экологического образования;
♦пересмотр всех школьных курсов с точки зрения идеи экологически безопасного, устойчивогоразвития;
♦создание системы практической деятельности учащихся по улучшению состояния окружающейсреды;
♦координация школьной и внешкольной систем образования, начального, среднего, профессиональногообразования, эколого-просветительской деятельности неправительственных организаций;
♦подготовка и повышение квалификации педагогических кадров по вопросам экологическогообразования.
В настоящеевремя существует множество авторских определений понятия «экологическое образование».Так, И. Д. Зверев и И. Т. Суравегина, авторы Концепции общего среднего экологическогообразования, под экологическим образованием понимают непрерывный процессобучения, воспитания и развития личности, направленный на формирование системы научныхи практических знаний и умений, ценностных ориентаций, поведения и деятельности,обеспечивающих ответственное отношение к окружающей социально-природной среде издоровью. Таким образом, экологическое образование – это целенаправленно организованный,планомерно и систематически осуществляемый процесс овладения экологическими знаниями,умениями и навыками. Целью экологического образования является необходимость формированияэкологической культуры на основе овладения экологическими знаниями, умениями и ценностнымиориентациями в отношениях с природой, поскольку существование человека без природыневозможно. Ключевую роль в достижении этой цели играет развитие экологическогосознания личности. Ведущими идеями развития экологического образования являются:
♦осмысление единства всего живого, а также живого и неживого в природе;
♦понимание многообразия ценностей природы и невосполнимости жизни;
♦понимание экологических взаимодействий, обеспечивающих целостность живых системи устойчивость жизни;
♦воспитание экологической ответственности за состояние окружающей среды, своего здоровьяи здоровья других людей;
♦осознание морального выбора способа целесообразной деятельности, согласующейся сэкологическим и нравственным императивом.
Актуальностьэкологического образования обусловлена глобальностью экологических проблем, стоящихперед человечеством, и невозможностью их решения без сформированности экологическойответственности, экологической культуры. Большую роль в формировании и развитииэкологического сознания, экологической культуры, знаний, умений, навыков учащихсяиграет организация внеурочной и внеклассной работы. К таким формам работы относятся:экологические игры (соревновательные, ролевые, имитационные), детские экологическиедвижения, экскурсии, конкурсы экологической направленности, эколого-краеведческаядеятельность, школьные проекты, экспедиции, факультативы, научные вечера, конференции,исследовательские работы учащихся, издание стенгазет, альбомов, участие в экологическихолимпиадах, просмотр видеофильмов, школьный экологический мониторинг и др. В настоящеевремя можно определить несколько возможных направлений развития системы экологическогообразования, представленных в следующих моделях: от экологического образования –к образованию для устойчивого развития (социально-экономического аспект); к экологическойкультуре – через экологическое просвещение населения (эколого-культурологическийаспект); экологическая компетентность – обязательный компонент профессиональнойдеятельности любого специалиста.
Таким образом,преобразующее воздействие человеческого общества на природу неизбежно, оно усиливаетсяпо мере роста численности населения, в результате научно-технического прогресса,увеличения числа и массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот. Стихийноеиспользование природных ресурсов без соответствующих мер их защиты и возможностивосстановления, интенсивное и все возрастающее загрязнение окружающей среды приводятк непоправимым изменениям в природе, катастрофическим изменениям в биосфере. В связис этим обеспечение экологической безопасности является важнейшей естественнонаучнойи социально-политической проблемой современности, от правильного решения которойзависит благополучие человечества. Сохранить гармоничные отношения человека и природы– основная задача, которая стоит перед нынешним поколением. Решение этой задачитребует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческихценностей, необходимости развития у каждого человека экологического сознания, экологическойкультуры.
/>
Список литературы
· Азимов А. Краткая история биологии. От алхимии догенетики: Пер. с англ. Л. А. Игоревского. – М.: ЗАО «Издательство Центрполиграф»,2002
· Биология: Энциклопедия/ Под ред. М. С. Гилярова. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003.
· Горелов А. А. Концепции современного естествознания.– М., 2003.
· Капке В. Б. Концепция современного естествознания.– М.: Логос, 2002.