Содержание


Вопрос 8. Экосистемные законы.. 3

Вопрос 18. Парниковый эффект: определение, причины, последствия. 5

Вопрос 28. Емкость природной среды, биотический потенциал и сопротивление среды.. 8

Вопрос 38. Экономическая эффективность  природоохранных мероприятий  9

Вопрос 48. Экологическое нормирование. 13

Список литературы.. 18


Вопрос 8. Экосистемные законы

Существуют следующие экосистемные законы, принципы и правила:

-        Принцип экологической комплиментарности (дополнительности);

-        Принцип экологической конгруэнтности (соответствия);

-        Закон связи биотоп-биоценоз;

-        Закон однонаправленности потока энергии;

-        Закон внутренней динамичности равновесия;

-        Закон экологической корреляции;

-        Правило оптимальной компонентной дополнительности.

Рассмотрим их более подробно.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химик органик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха [5,с . 188].

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору.

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибиотными.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Обобщая законы функционирования экосистем, сформулируем еще раз основные их положения [1, с. 143]:

1) природные экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду даровой солнечной энергии, количество которой избыточно и относительно постоянно;

2) перенос энергии и вещества через сообщество живых организмов в экосистеме происходит по пищевой цепи; все виды живого в экосистеме делятся по выполняемым ими функциям в этой цепи на продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов - это биотическая структура сообщества; количественное соотношение численности живых организмов между трофическими уровнями отражает трофическую структуру сообщества, которая определяет скорость прохождения энергии и вещества через сообщество, то есть продуктивность экосистемы;

3) природные экосистемы благодаря своей биотической структуре неопределенно долго поддерживают устойчивое состояние, не страдая от истощения ресурсов и загрязнения собственными отходами; получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

Вопрос 18. Парниковый эффект: определение, причины, последствия

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это , безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ [3, с. 190].

С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты.

Действие парникового эффекта анaлогично действию стекла в оранжерее или парнике ( от этого возникло название " парниковый эффект").

 Последствия парникового эффекта [4,с . 177]

1. Если температура на Земле будет продолжать повышаться, это окажет серьезнейшее воздействие на мировой климат.

2. В тропиках будет выпадать больше осадков, так как дополнительное тепло повысит содержание водяного пара в воздухе.

3. В засушливых районах дожди станут еще более редкими и они превратятся в пустыни в результате чего людям и животным придется их покинуть.

4. Температура морей также повысится, что приведет к затоплению низинных областей побережья и к увеличению числа сильных штормов.

5. Повышение температуры на Земле может вызвать поднятие уровня моря так как:

а) вода, нагреваясь становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря;

б) повышение температуры может растопить часть многолетних льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие горные цепи.

Образовавшаяся вода в конечном итоге стечет в моря, повысив их уровень. Следует, однако, заметить, что таяние льда, плавающего в морях, не вызовет повышение уровня моря. Ледяной покров Арктики представляет собой огромный слой плавучего льда. Подобно Антарктиде, Арктика также окружена множеством айсбергов.

Климатологи подсчитали, что если растают гренландские и антарктические ледники, уровень Мирового океана повысится на 70-80 м.

6. Сократятся жилые земли.

7. Нарушится водосолевой баланс океанов.

8. Изменятся траектории движения циклонов и антициклонов.

9. Если температура на Земле повысится, многие животные не смогут адаптироваться к климатическим изменениям. Многие растения погибнут от недостатка влаги и животным придется переселится в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных.

Кроме отрицательных последствий глобального потепления, можно отметить несколько положительных На первый взгляд более теплый климат представляется благом, так как могут уменьшится счета за отопление и увеличение продолжительности вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Увеличение концетрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез.

Однако, потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Почвы в некоторых областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект. Что же нас ожидает в будущем ?

Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя. Полагают, что если бы не парниковый эффект, средняя температура на земной поверхности составила бы - 15 градусов по Цельсию.

Вопрос 28. Емкость природной среды, биотический потенциал и сопротивление среды

В экосистеме скорость изменения численности каждого вида также будем считать пропорциональной его численности, но только с коэффициентом, который зависит от численности особей другого вида. Так, для карасей этот коэффициент уменьшается с увеличением числа щук, а для щук увеличивается с увеличением числа карасей. Будем считать эту зависимость также линейной. Тогда получим систему из двух дифференциальных уравнений [5, с. 188]:

dx/dt = a1 x - b1 yx

dy/dt = - a2 y + b2 yx

Эта система уравнений и называется моделью Вольтерра-Лотки. Числовые коэффициенты a1, a2, b1, b2 - называются параметрами модели. Очевидно, что характер изменения состояния (x, y) определяется значениями параметров. Изменяя эти параметры и решая систему уравнений модели, можно исследовать закономерности изменения состояния экологической системы.

Выше была описана простейшая модель совместного существования двух биологических видов, один из которых питается особями другого. Эта простейшая модель не учитывает многих факторов, реально существующих в природе.

Отличие данной модели от простейшей заключается в использованием более сложных гипотез о динамике роста жертвы [4,с. 177].

- емкость среды ограничена величиной К, и безграничный рост жертвы в отсутствие хищника невозможен;

- существует нижняя критическая численность - жертвы L, и если число особей падает по каким-либо причинам ниже L, популяция вымирает.

- существует периодическое (сезонное) изменение емкости среды, которая определяется как максимальное число особей, которые могут существовать в данной среде.

Здесь необходимо использовать следующие параметры :

x(t) - численность жертвы;

y(t) - численность хищника; e - коэффициент переработки биомассы жертвы; b - коэффициент выедания; с - коэффициент смертности хищников; k - емкость среды; R - коэффициент роста жертвы;

Уравнения модели обычно приводятся к безразмерной форме записи.

 Биотический потенциал. При изучении динамики популяций широко используется такое важное понятие, как «биотический потенциал», т.е. характерная для данного вида скорость размножения (на величину которой влияют соотношение полов, количество потомков на одну самку, а также число поколений в единицу времени). Биотический потенциал многих организмов, прежде всего наиболее мелких, огромен, и если бы ничто не сдерживало рост их популяций, то они чрезвычайно быстро заселили бы собой всю Землю. Численность любой существующей популяции может быть представлена как отношение биотического потенциала к сопротивлению среды, т.е. к сумме всех факторов, тормозящих рост численности данного вида [6,с. 188]. Поскольку реальные популяции растений и животных более или менее стабильны во времени, сопротивление среды по отношению к видам с высоким биотическим потенциалом должно быть достаточно сильным.

Вопрос 38. Экономическая эффективность  природоохранных мероприятий

Основной смысл народно-хозяйственной оценки принимаемого решения по реализации отдельного процесса, варианта технологической схемы горного предприятия, природоохранного мероприятия и т.п. заключается в выражении и соизмерении разнородных последствий их использования. К таким последствиям в первую очередь относятся [3,с . 122]:

- технологические, позволяющие оценить степень и рациональность использования сырья, качество и количество получаемой продукции;

- природоохранные, отражающие отношение к окружающей природной среде в виде уровня загрязнений;

- социальные в виде потери или снижения рекреационной способности территории, эстетических ее свойств, а также связанные с нерациональным использованием природных ресурсов, преждевременным их истощением;

- организационные, существенно влияющие на производственные отношения.

Рассмотренные последствия имеют разную природу, проявляются в различной форме и характеризуются специфическими закономерностями оценки. Если технологические и природоохранные последствия принимаемых решений в настоящее время можно оценивать в экономических категориях в числовом виде с большей (технологические) или с меньшей (природоохранные) точностью и достоверностью, то числовые оценки социальных, организационных последствий в горной промышленности в настоящее время не определяются. В отдельных случаях экономические оценки последних получают в результате специальных исследований.

Экономическая оценка последствий технологических (производственных) и природоохранных мероприятий позволяет ставить вопрос об их эффективности.

Основными составляющими эффективности являются затраты и результаты. Соотношение этих показателей определяет меру эффективности: чем больше превышение результатов над затратами, тем выше эффективность. Вид соотношения показателей результатов и затрат может быть различен [5,с . 12].

Разница, называемая эффектом, характеризует абсолютную величину превышения результатов над затратами.

При оценке и выборе лучшего из сравниваемых вариантов природоохранных мероприятий, отличающихся друг от друга производственными и социально-экологическими результатами, а также народнохозяйственными затратами, выбор лучшего варианта осуществляется по максимальному превышению народно-хозяйственного результата над народно-хозяйственными затратами

Рассмотрение природоохранных мероприятий как части производственных процессов не ограничивается лишь отслеживанием их экономической эффективности. Поскольку любое экономическое действие включает в себя стадию планирования, а также финансирования всех своих этапов, то представляется необходимым рассмотрение в данном курсе теоретических аспектов планирования рационального природопользования и охраны окружающей среды и их финансирования [2,с. 120].

В комплексе мер по обеспечению рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды важное место отведено научно обоснованному планированию взаимодействия общества и природы. Планирование природопользования призвано обеспечивать разработку и реализацию программы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Дальнейшее повышение экономической эффективности общественного производства и рост материального и культурного уровней жизни народа непосредственно связаны с рациональным, экономным использованием минеральных, земельных, водных ресурсов, растительного и животного мира, с обеспечением равновесия в природной среде. Природные ресурсы являются одним из важнейших факторов производства и экономического развития страны. Экономический потенциал государства в значительной степени определяется наличием и уровнем использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Природные ресурсы наравне с трудовыми, материальными и финансовыми в большинстве своем требуют экономного и рационального использования и включаются в систему экономического и социального планирования развития предприятий, регионов и народного хозяйства в целом.

Система  планирования  рационального  природопользования  базируется  на общеметодологических положениях планирования экономического и социального развития национального хозяйства страны. Важнейшей задачей планирования природопользования является разработка научно обоснованных путей и направлений рационального использования природных ресурсов, обеспечения равновесия в природной среде.

Научные основы планирования природопользования предусматривают постоянное совершенствование методологии планирования воспроизводства, рационального использования и охраны природных ресурсов, исходя из общих задач развития народного хозяйства, достигнутого уровня научно-технического прогресса и действия экономических законов развития общества. Методология планирования природопользования включает совокупность целей и задач, принципов и методов, систему показателей, виды планов и программ, информационную базу и нормативы, методы расчета показателей. Основная цель планирования природопользования — обеспечение рационального и экономного использования природных ресурсов и равновесия в природной среде в условиях постоянного роста эффективности производства.

Задачи планирования природопользования сводятся к следующим [3,с .13]:

- обеспечение комплексного использования минеральных ресурсов, применение малоотходных и безотходных технологий переработки минерального сырья;

- обеспечение рационального использования и восстановление нарушенных и загрязненных земельных, водных ресурсов, растительного и животного мира;

- обеспечение равновесия в природной среде путем выполнения научно обоснованных предельно допустимых нормативов.

Принципы планирования рационального природопользования вытекают из требований объективных законов и действующего хозяйственного механизма.

Вопрос 48. Экологическое нормирование

Современная российская концепция экологического нормирования определяет его как деятельность, направленную на установление системы нормативов состояния и нормативов предельно допустимого воздействия на экосистемы, необходимых для эффективного осуществления природоохранного управления. Предполагается, что нормативы состояния должны основываться на тех характеристиках экосистем, которые наиболее информативно реагируют на антропогенное воздействие, значимое для состояния данной экосистемы в целом. Подразумевается также, что, в свою очередь, установление нормативов предельно допустимых воздействий на экосистемы способствует регулированию загрязнения окружающей среды, изъятия природных ресурсов, ограничению антропогенной трансформации экосистем [3,с .1 66].

Таким образом, развитие экологического нормирования призвано обеспечить создание системы реальных, отражающих фундаментальные природные процессы и возможности современных технологий, ориентиров минимизации антропогенного воздействия.

В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.

Определенная таким образом цель подразумевает наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Принцип антропоцентризма верен и в отношении истории развития нормирования: значительно ранее прочих были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в области санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и принцип "Защищен человек – защищены и экосистемы", вообще говоря, неверен. Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды. К настоящему времени известны лишь некоторые попытки учета нагрузки для растений суши и для сообществ водоемов рыбохозяйственного назначения (несколько слов об этом будет сказано в разделе, посвященном нормированию качества воды) [4,с .1 20].

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами воздействия на живые организмы. Одним из важных понятий в токсикологии и в нормировании является понятие вредного вещества. В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Кроме того, как правило, все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные.

Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия. Порог вредного действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) вызывает у биологического организма отклик, который не может быть скомпенсирован за счет гомеостатических механизмов (механизмов поддержания внутреннего равновесия организма).

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. В основе санитарно-гигиенического нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) – нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства [3,с . 111].

Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражает комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов комплексного (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами – с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) и сочетанного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе.

Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК) – полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2–3 года.

В публикациях иногда встречаются и другие характеристики загрязняющих веществ. Под токсичностью понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что в свою очередь приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически токсичность – мера несовместимости вещества с жизнью.

Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы – количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность вещества. Различают среднесмертельные (ЛД50), абсолютно смертельные (ЛД100), минимально смертельные (ЛД0-10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (%) появления определенного токсического эффекта – в данном случае смерти – в группе подопытных животных. Следует иметь в виду, что величины токсических доз зависят от путей поступления вещества в организм. Доза ЛД50 (гибель половины подопытных животных) дает значительно более определенную в количественном отношении характеристику токсичности, чем ЛД100 или ЛД0. В зависимости от типа дозы, вида животных и пути поступления, выбранных для оценки, порядок расположения веществ на шкале токсичности может меняться. Величина токсической дозы не используется в системе нормирования [4,с  177].

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Требования, предъявляемые собственно к источникам воздействия, отражают научно-технические нормативы. К таковым относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также технологические, строительные, градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу установления научно-технических нормативов положен следующий принцип: при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования.

Научно-техническое нормирование предполагает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения окружающей среды, иными словами, определяет предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или для конкретных источников, входящих в его состав. Зафиксированное превышение величин ПДК в окружающей среде само по себе не является нарушением со стороны предприятия, хотя, как правило, служит сигналом невыполнения установленных научно-технических нормативов (или свидетельством необходимости их пересмотра).


Список литературы

1)    Акимова Т.А. Экология/ Т.ВА. Акимова, В.В. Хаскин. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 455 с.

2)    Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде/ Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. – Л.: Химия, 1985. – 528 с.

3)    Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь/ И.И. Дедю. - Кишинев: МСЭ, 1990. – 406 с.

4)    Кондратьева Л.М. ведение в экологию. Учеб. пособие. – Хабаровск: ДВГУПС, 2001. – 140 с.

5)    Кормилицын В.И. Основы экологии: Учеб. пособ/ В.И. Кормилицын, М.С. Цицкишвилли, Ю.И. Яламов. – М.: Интерстиль, 1997. -  365 с.

6)    Мазур И.И. Кур инженерной экологии: Учеб.. – М.: Высшая школа, 1999. – 447 с.

7)    Павлова Е.И. Экология транспорта: Учеб. пособ/ Е.И. Павлова, Ю.В. Буравлев. – М.: Транспорт, 1998. – 232 с.

8)    Цветкова Л.И. Экология: Учеб./ Л.И. Цветкова, М.И. Алксеев. – М.: Хииздат, 1999. – 488