Ответы на зачёт по экологии

1.1 Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и «Естественная история миротворения» (1868) впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого oikos, что означает «жилище», «местопребывание», «убежище». Э.Геккель определял экологию как «общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они частично органической, частично неорганической природы; но как те, так и другие имеют весьма большое значение для форм организмов, так как они принуждают приспосабливаться к себе». По Геккелю, экология представляет собой науку о «домашнем быте» живых организмов, она призвана исследовать «все те запутанные взаимоотношения, которые Дарвин условно обозначил как борьбу за существование».

1.2 В задачи экологии входит изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой, исследование действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организма, установление зависимости между средой и численностью популяций. Экология исследует отношения между популяциями разных видов в сообществе, между популяциями и факторами внешней cреды, их влияние на расселение видов, на развитие и смену сообществ. Изучение борьбы за существование в популяциях и направлений естественного отбора также входит в задачу экологии. Экология неразрывно связана с эволюционным учением, особенно с проблемами микроэволюции, так как она изучает процессы, протекающие в популяциях.

Большое значение имеет экология для развития различных отраслей народного хозяйства. Наиболее важные области применения экологических знаний —  это охрана природы, сельское хозяйство, некоторые отрасли промышленности (например, создание безотходных технологий). Экология служит основной теоретической базой для развития различных отраслей народного.

1.3 Общая экология занимается исследованиями главных принципов организации и функционирования разных надорганизменных систем, исследует законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели естественных экосистем, концентрируя внимание на связанных с этими состояниями характеристиках целостных свойств экосистем, таких как устойчивость, производительность, надежность функционирования, кругооборот веществ и баланс энергии. Другими словами, общая экология изучает экосистему как нечто целое, стараясь определить влияние отдельных элементов или образованных ими подсистем на целостные свойства биокосного образования.

2.1 Основные принципы международного экологического сотрудничества

Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды регулируется международным экологическим правом, в основе которого лежат общепризнанные принципы и нормы. Важнейший вклад в становление этих принципов внесли Стокгольмская конференция ООН по проблемам окружающей человека среды (1972 г.), Всемирная хартия природы (ВХП), I одобренная Генеральной Ассамблеей (1982 г.) и Международная конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-\ де-Жанейро, 1992 г.). Соответственно в истории развития (кодификации) основных экологических принципов международного сотрудничества обычно выделяют три этапа.

А) Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде (1972) ознаменовала начало важнейшего этапа в экологической политике государств и международных сообществ. По итогам конференции была принята Декларация, в которой определялись стратегические цели и направления действий мирового ^сообщества в области охраны окружающей среды.

Б) Всемирная хартия природы (ВХП) принята Генеральной Ассамблеей ООН 28 октября 1982 г. Как и Стокгольмская декларация, Всемирная хартия природы определила приоритетные направления экологической деятельности международного сообщества на тот период, что в значительной мере предопределило дальнейшее формирование экологической политики государств.

В) Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 3—14 июня 1992 г.). В Рио-де-Жанейро встретились 114 глав государств, представители 1600 неправительственных организаций. Бесспорно, это был самый впечатляющий форум по экологии в XX в.

2.2 Россия играет значительную роль в решении глобальных и региональных экологических проблем. Будучи правоприемником СССР, Российская Федерация взяла на себя договорные обязательства бывшего СССР по предотвращению экологической катастрофы, сохранению биосферы и обеспечению развития человечества.

Основные направления международного сотрудничества России в области охраны окружающей среды следующие: 1) государственные инициативы; 2) международные организации; 3) международные конвенции и соглашения; 4) двустороннее сотрудничество.

Государственные инициативы по международному сотрудничеству в области охраны окружающей среды имеют давнюю историю. Только в последние годы Россией был выдвинут целый ряд конструктивных предложений по международному сотрудничеству в целях экологической безопасности, например, по природоохранному взаимодействию в Азиатско-Тихоокеанском регионе (г. Красноярск, сентябрь 1988 г.), по защите морской среды Балтики (г. Мурманск, октябрь 1987 г.), по координации усилий в области экологии под эгидой ООН (43-я Сессия Генеральной Ассамблеи ООН, декабрь 1988 г.).

3.1.1 Широко распространенный тип экологического сознания, базирующийся на представлениях о «человеческой исключительности», получил название антропоцентрического. Основные особенности антропоцентризма следующие (Дерябо, Левин, 1996):

1. Высшую ценность представляет человек. Лишь он самоценен, все остальное в природе ценно лишь постольку, поскольку оно может быть полезно человеку. Природа объявляется собственностью человечества.

2. Иерархическая картина мира. На вершине пирамиды стоит человек, несколько ниже — вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы.

3. Целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей, т. е. получение определенного «полезного продукта». Сущность его выражается словом «использование».

4. Характер взаимодействия с природой определяется своего рода «прагматическим императивом»: правильно и разрешено то, что полезно человеку и человечеству.

5. Этические нормы и правила действуют только в мир? людей и не распространяются на взаимодействие с миром природы.

6. Дальнейшее развитие природы мыслится как процесс^ который должен быть подчинен процессу развития человека.

Было бы ошибочным полагать, что история развития общественного экологического сознания — это история безраздельного господства антропоцентризма, когда человек противопоставляет себя природе и взаимоотношения с ней строит только на основе абсолютного прагматизма.

3.1.2 Вся сложная и противоречивая история развития мировоззренческих представлений о взаимодействии природы и общества свидетельствует о движении человечества к новому типу экологического сознания — экоцентризму, к пониманию необходимости коэволюции человека и биосферы.

Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями (Дерябо, Ясвин, 1966):

1. Высшую ценность представляет гармоническое развитие человека и природы. Человек — не собственник природы, а один из членов природного сообщества.

2. Отказ от иерархической картины мира.

3. Целью взаимодействия с природой является максимальное удовлетворение как потребностей человека, так и потребностей всего природного сообщества.

4. Характер взаимодействия с природой определяется своего рода «экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующее в природе экологическое равновесие.

5. Этические нормы и правила равным образом распространяются как на взаимодействие между людьми, так и на взаимодействие с миром природы.

6. Развитие природы и человека мыслится как процесс коэволюции, взаимовыгодного единства.

3.2 самостоятельно.

4.1 До середины XIX века история развития экологии неотделима от истории развития биологии, географии, геологии, и может быть рассмотрена в рамках истории развития естествознания. Накопление эмпирических знаний происходило в течение всей истории человечества. Огромный вклад в развитие естественных наук внесли лучшие умы античности (Анаксимандр, Демокрит, Фалес, Гиппократ, Пифагор, Евклид, Архимед, Платон, Аристотель, Лукреций, Птолемей), средневекового Ближнего Востока (Ибн Сина, Ибн Рушд, Ибн Юнас). Эпоха Возрождения изменила фундаментальные воззрения в естествознании благодаря трудам Н. Коперника, Дж. Бруно, Г. Галиллея, Л. да Винчи, И. Кеплера, Р. Декарта.

Научный подход в своей методологической основе сформировался одновременно с обособлением диалектического метода познания в XVIII веке. Не смотря на тяготение некоторых выдающихся ученых к метафизике (К. Линней, собравший и классифицировавший огромный биологический материал, был уверен в неизменности видов, созданных Богом) работы И. Канта, П. Лапласа, Ж. Кювье, Ж. Ламарка, Ч. Дарвина запустили широкомасштабный процесс диалектизации естественных наук.

Во второй половине XIX века научная мысль цивилизованных стран кипела выдающимися открытиями во всех разделах естествознания:

— клеточная теория М. Шлейдена и Т. Шванна;

— теория эволюции Ч. Дарвина;

— геологическая эволюция Ч. Лайеля;

— явление электромагнитной индукции М. Фарадея и Д. Максвелла;

— закон сохранения энергии Г. Гельмгольца;

— синтез первых органических соединений Ф. Веллером;

— периодический закон Д. И. Менделеева;

— законы наследования Г. Менделя и др.

Именно в это время немецкий зоолог Эрнст Геккель, изучавший адаптации организмов к факторам среды и сформулировавший закон рекапитуляции (онтогенез организма повторяет филогенез вида), выдвинул специальный термин «экология». В своем труде «Всеобщая морфология организмов» он писал, что под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и, прежде всего, его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт.

До Геккеля полный спектр экологических проблем определил русский ученый Карл Рулье, не найдя, однако, выразительного термина для обозначения этой науки. Он четко определил принцип взаимоотношений организма и среды: ни одно органическое существо не живет само по себе, каждое вызывается к жизни и живет постольку, поскольку находится во взаимодействии с относительно внешним для него миром. Рулье К оставил после себя на базе Московского университета школу выдающихся экологов-эволюционистов (Н.А. Северцов, А.П. Богданов, С.А. Усов).

4.2 Экологические проблемы носят глобальный характер и затрагивают все человечество. На современном этапе развития общества вопрос экологического воспитания приобретает особую остроту.

Создание нового отношения человека к природе — задача не только социально-экономическая и техническая, но и нравственная. Она вытекает из необходимости воспитывать экологическую культуру, формировать новое отношение к природе, основанное на неразрывной связи человека с природой. Одним из средств решения данной задачи становится экологическое воспитание. Цель экологического воспитания — формирование ответственного отношения к окружающей среде, которое строится на базе экологического сознания. Это предполагает соблюдение нравственных и правовых принципов природопользования и пропаганду идей его оптимизации, активную деятельность по изучению и охране природы своей местности.

В современных условиях окружающая среда испытывает огромную антропогенную нагрузку, теряет способность к самовосстановлению. В условиях реформирования экономики и наметившегося подъема производства вопросы охраны окружающей среды приобретают особое значение. В связи с этим возрастает актуальность формирования экологической культуры населения, повышение уровня экологического воспитания и образования, особенно, в детском и подростковом возрасте, что являются залогом ответственного отношения граждан к окружающей среде в перспективе.

5. Все уровни живой материи можно представить в виде иерархической схемы:                                

1) Генный, или молекулярный уровень. Именно с него начинают проявляться свойства живого вещества. Его системы представляют собой активные крупные молекулы – липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, в которых идут процессы обмена веществ, связанные с фото- и хемосинтезом, формируются ДНК и РНК, отвечающие за наследственность. Предметом изучения на этом уровне являются законы передачи наследственности, а изучает их наука ГЕНЕТИКА. Сами по себе, вне органа, вне организма эти молекулы функционировать не могут.                                           2) Клеточный уровень. Молекулы объединяются в клетки, и только тогда в них формируются вещества, необходимые для жизнедеятельности органов и организмов. Предметом изучения на клеточном уровне служат законы превращения вещества и энергии внутри клеток. Наука – ЦИТОЛОГИЯ.                                                                                                               3)Тканевый уровень – на этом уровне однородные, одинакового происхождения клетки, взаимодействуя между собой, образуют ткани, изучением которых занимается ГИСТОЛОГИЯ.        

4) Органный – более высокий уровень организации живого вещества, нежели предыдущие три. Органы образуются в результате взаимодействия нескольких типов тканей. На этом уровне изучаются системы разных органов: побеговые и генеративные – у растений, системы органов дыхания, пищеварения, размножения – у животных. А изучает эти системы БИОМОРФОЛОГИЯ и АНАТОМИЯ.                                                    

5) Организменный – первый, самый низший уровень из изучаемых общей экологией. В организме взаимодействие систем органов сводится в единую систему индивидуального организма. Он может существовать самостоятельно! Вне организмов жизнь не проявляется. На этом уровне изучаются жизненные циклы отдельных особей, законы образования фенотипов и генотипов. Науки – ФИЗИОЛОГИЯ, АНАТОМИЯ, ЗООЛОГИЯ, ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ и др.                                       

 6) Популяционно-видовой – промежуточный между «организменным и надорганизменным» уровнями. Любой вид растений, животных приспосабливается к внешней среде, не как сумма отдельных особей-организмов, а как единое функциональное целое – популяция. В популяции свои законы (внутривидовые конкуренция и агрегация), свои иерархические взаимоотношения, своя структура. На данном уровне изучаются законы сохранения популяцией и ее видом генотипических признаков. Науки – СИСТЕМАТИКА, БИОЛОГИЯ и ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ 7) Экосистемный, биогеоценотический – изучаются надорганизменные системы, взаимоотношения популяций, группировок, организмов внутри экосистемы, т.е. на конкретном участке с однородными условиями среды. Изучение первичной продуктивности, круговорота веществ (углерода, кислорода, фосфора, воды и пр.) в пределах биогеоценоза. Науки – ФИТОЦЕНОЛОГИЯ, БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ, ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ.                                                          8) Биосферный – самый высокий, рассматривается взаимоотношения между собой макроэкосистем, биогеоценозов (лес-степь, лес-болото, лес-тундра и др.), изучаются закон круговорота веществ, энергии в глобальном аспекте. Наука – ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ.      Взаимодействие живого вещества (материи) с другим веществом (или энергией) на каждом уровне организации обусловливает формирование и существование определенных упорядоченных систем. Все эти системы взаимозависимы одна от другой и между уровнями организации нет резких разрывов. Невозможно даже представить существование генов вне клеток, клеток вне органов, органов вне организмов и т.д.                                                          

Учитывая тесную функциональную связь между организменным, популяционно-видовым и экосистемным уровнями и автономность существования их систем, основным содержанием общей экологии следует считать исследования взаимоотношений живых организмов (особей) между собой и со средой обитания на популяционно-биоценотическом уровне и уровнях биологических систем еще более высокого ранга (биогеоценозов и биосферы), а наименьшей единицей является организм, или особь. Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз) — главные уровни организации жизни. Экология изучает уровни биологической организации от организма до экосистем. В ее основе, как и всей биологии, лежит теория эволюционного развития органического

мира Ч. Дарвина, базирующаяся на представлении о естественном отборе. В упрощенном виде его можно представить так: в результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные организмы, которые передают выгодные признаки, обеспечивающие выживание, своему потомству, которое может их развить дальше, обеспечив стабильное существование данному типу организмов в данных конкретных условиях среды. Если условия эти изменятся, то выживают организмы с более благоприятными для новых условий признаками, переданными им по наследству, и т. д.
Материалистические представления о происхождении жизни и эволюционную теорию Ч. Дарвина можно объяснить лишь с позиций экологической науки. Поэтому не случайно, что вслед за открытием Дарвина (1859) появился термин «экология» Э. Геккеля (1866).

6. По своему происхождению, окружающая среда представляет собой совокупность нескольких групп факторов воздействия на человека, флору и фауну в целом.   Физические факторы: солнечная радиация и другие физические воздействия космического происхождения (галактические, луна, межпланетное магнитное поле и др.),температура, влажность, скорость движения и давление воздуха, температура ограждающих поверхностей (радиационная температура от строительных конструкций, почвы, оборудования и др.), шум, вибрация, ионизирующие излучения, освещенность, электромагнитные волны и др.                                                                                    Химические факторы: природные и искусственного происхождения химические элементы и соединения (загрязнители), входящие в состав воздуха, воды, почвы, пищевых продуктов, строительных материалов, одежды, обуви, различных предметов обихода и интерьера, бытовой электротехники, промышленного оборудования и др.       Биологические факторы: безвредные и вредные микроорганизмы, вирусы, глисты, грибки, разные животные и растения и продукты их жизнедеятельности.

Физические, химические, в определенной мере и биологические факторы могут быть как природного, так и искусственного (антропогенно-техногенного) происхождения, чаще имеет место воздействие на человека совокупности этих факторов.Следует учитывать, что помимо перечисленных материальных факторов, значительное влияние а человека оказывают и факторы информационно — психологические – воздействие устного и печатного слова, слуховые и зрительные восприятия.                                               Факторы окружающей внешней среды воздействуют на морфологические и биохимические процессы жизнедеятельности в организме человека, органы и ткани которого контактируют с этими факторами, принимают  непосредственное участие в формировании внутренней (эндогенной) среды организма. Они могут быть причиной возникновения различных заболеваний и усугубления их течения, но могут также быть использованы для более скорого выздоровления после заболевания и укрепления здоровья человека в целом.На протяжении многовековой эволюции человечества, окружающая среда претерпевала серьезные изменений, существенно изменившие как саму эту среду, так и условия взаимодействия с ней населяющих Землю людей.Эти изменения включают три последовательные исторические фазы.                                                                        Первая – начальный период зарождения человечества. В этот период окружающая среда представляла собой сугубо природное образование, с изначально присущими ему регионально-географическими особенностями. Воздействие человека на эту среду было локальным, минимальным и практически её не изменяло (зола от костров, умеренные повреждения растительности, органические выделения и т.п.). Именно в таком, первозданному природном окружении и происходило первичное формирование человека как биологического вида и присущих ему физиологических функций и параметров жизнедеятельности.                                                                                                               Второй период характеризуется уже видимыми, но так же преимущественно ограниченными, проявлениями последствий влияния человеческой деятельности на окружающую среду. Такое влияние было обусловлено строительством и плохим санитарно-техническим благоустройством городов, начальными формами производственной деятельности и развитием транспорта.Но наиболее масштабное и опасное воздействие человека на окружающую среду (третий, современный этап) началось со второй половины Х1Х века. Его причинами стали интенсивная индустриализация, появление разнообразных новых мощных химических, металлургических и других промышленных предприятий, строительство крупных городов и скопление населения в них (урбанизация). Еще более усилилось такое воздействие в процессе использования достижений современной научно-технической революции – мирное и военное использование атомной энергии, массивная «химизация» сельскохозяйственного производства и быта, увеличение уровня различных физических воздействий – шума, электромагнитного излучения и др. Вследствие этих процессов окружающая человека среда претерпевает негативные глобальные изменения, обусловленные массивным её химическим и физическим загрязнением. Можно сказать, что в настоящее время значительная часть населения Земли живет не в изначальной природной среде, в которой оно возникло, а в среде искусственно денатурированной, насыщенной вредными для здоровья веществами и факторами.                                            На жизнедеятельность и физиологические функции человека влияют физические, химические, биологические, информационные (психогенные) и генетические факторы внешней среды, непосредственно контактирующие с рецепторами и поверхностями его органов. Это как бы первый уровень воздействия. Но факторы этого уровня (за частичным исключением наследственно-генетических), в свою очередь формируются под влиянием природных и искусственных факторов второго иерархического уровня окружающей среды. К природным относятся воздействия космического происхождения, атмосфера, гидросфера, литосфера, флора и фауна Земли, климато-погодные условия. К искусственным – химические и физические загрязнения окружающей среды, обусловленные производственной и иной деятельностью человека. Но какие именно и в каком количестве эти факторы будут присутствовать в окружении конкретного человека или групп людей и влиять на их здоровье, в реальной жизни в значительной, подчас в решающей мере зависит от социально-экономических и бытовых условий этой жизни, гигиенических условий трудовой деятельности, возможностей рационального питания, условий обучения и воспитания, соблюдения правил личной гигиены и здорового образа жизни.

7.Организм как живая целостная система.

Организм — слаженная единая саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, функциональная деятельность которой обусловлена взаимодействием психических, двигательных и вегетативных реакций на воздействия окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).

Гомеостаз — совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды. Постоянство физико-химического состава внутренней среды поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов.

Организм — сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Эти процессы происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.

Естественная биота Земли устроена так, что способна с высокой точностью поддерживать пригодное для жизни состояние окружающей среды. Биота контролирует с высокой точностью концентрацию кислорода в биосфере и соотношение диоксида углерода к кислороду в атмосфере. Она обеспечивает строгую корреляцию процессов синтеза и разложения, протекающих в биосфере. Изменяя соотношение процессов синтеза и разложения органических веществ, биота Земли компенсирует последствия возникающих в биосфере природных возмущений ( оледенения, вулканической деятельности, землетрясений, ураганов, наводнений и т.д. ), приводящих к ухудшению условий окружающей среды для существования жизни. Естественная биота не использует невозобновимых ресурсов. Неживое органическое вещество, образованное биосферой в прошлые геологические эпохи и навсегда выведенное из биосферы и захороненное в толще горных пород, в ненарушенной биосфере в круговороте веществ не участвует. Это следует из постоянства запасов органического и неорганического углерода в биосфере. Итак, естественная биота Земли устроена таким образом, что способна с высочайшей точностью поддерживать пригодное для жизни состояние окружающей среды, регулировать концентрации биогенных элементов. Огромная величина биологической продукции биосферы позволяет ей быстро восстановить естественные нарушения окружающей среды после катастрофических воздействий ( извержения вулканов, падения метеоритов и др. ). Устойчивость биосферы на протяжении всей эволюции определялась действием принципа Ле-Шателье, выражающегося в том, что скорость поглощения углерода биотой должна быть пропорциональна приросту концентрации углерода в окружающей среде по отношению к невозмущенному доиндустриальному состоянию. Таким образом, биота в глобальном масштабе способна с большей точностью и долгое время поддерживать на постоянном уровне важные параметры окружающей среды, несмотря на исключительную сложность и динамичность регулируемой системы. Биота экосферы формирует и контролирует состояние среды. Поэтому средообразующая функция экосферы тесно связана со средорегулирующей функцией — биотической регуляцией окружающей среды.

8.Среди экономических рычагов и стимулов основное место занимают платежи и налоги за загрязнение. Они представляют собой косвенные рычаги воздействия и выражаются в установлении платы на выбросы или сбросы. Уровень платежа соответствует социально-экономическому ущербу от загрязнения или какому-либо другому показателю, например экономической оценке ассимиляционного потенциала природной среды. Налоги на загрязнение и платежи хороши потому, что эта система предоставляет максимальную свободу загрязнителю в выборе стратегии сочетания степени очистки и платы за остаточный выброс, позволяющую минимизировать издержки на превращение внешнего фактора загрязнения во внутреннюю статью издержек для них.  Если природоохранные издержки низки, то фирма значительно сократит выбросы (вместо того, чтобы платить налог). В теории она сократит их до оптимального уровня, когда приростные затраты на добавочную очистку становятся равными ставке платежа. Налогами могут быть обложены также первичные ресурсы, конечная продукция или технологии. Хотя чисто внешне по воздействию на предприятие налоги и платежи эквивалентны, необходимо все же провести грань между этими двумя инструментами. Когда мы произносим слово “налог”, то подразумеваем, что, во-первых, он направляется в бюджет, а, во-вторых, нет особых причин, кроме пополнения казны, чтобы его вводить. Когда говорится о платеже, то уже сразу подразумевается, что плательщик оплачивает что-то. В данном случае платеж за загрязнение — это плата за право пользования ассимиляционным потенциалом природной среды. Пользователь этого ресурса платит за него так же, как он платит за приобретаемое сырье, электроэнергию и т. д. Платежи пользователей на покрытие административных расходов могут включать плату за получение разрешения или лицензии, а также другие номинальные платежи, соответствующие величине выбросов и покрывающие издержки на раздачу разрешений и лицензий. Эти платежи в целом меньше платежей за загрязнение и имеют ограниченное воздействие на уровень выбросов фирмы. Скорее всего их надо рассматривать как лицензионный сбор, который сопровождается выдачей лицензии. По сути этот платеж не имеет самостоятельного значения.

Субсидии представляют собой специальные выплаты фирмам-загрязнителям за сокращение выбросов. Среди субсидий наиболее часто встречаются инвестиционные налоговые кредиты, займы с уменьшенной ставкой процента, гарантии займов, обеспечение ускоренной амортизации природоохранного оборудования, средства на регулирование цен первичных ресурсов и конечной продукции.

Системы обязательной ответственности. Если считать, что права собственности на окружающую среду принадлежат всему обществу в целом, то фирмы-загрязнители должны нести ответственность за причиненный ущерб. Если налог на загрязнение или плата за выбросы отражает предельный ущерб от загрязнения, определенный до акта выброса, то ущерб в системе обязательной ответственности рассчитывается по факту выброса (после него) конкретно для каждого случая. Иначе говоря, нанесшая ущерб фирма обязана его либо каким-то образом компенсировать, либо провести очистку нарушенного природного объекта, либо выплатить компенсации пострадавшим, либо сделать еще что-то. Такая система предполагает использование документов, закрепляющих обязательства на осуществление природоохранной деятельности под соответствующий залог. Этот подход особенно эффективен, если число загрязнителей и их жертв ограничено, а размер загрязнения и его состав легко отследить. Необходимо различать аварийные выбросы и восстановление экосистемы после осуществления определенной деятельности (рекультивация земель). В первом случае фирма может лишь прогнозировать будущий ущерб и принимать все меры, чтобы его не допустить. Но если такой ущерб будет нанесен, виновник полностью компенсирует его. В качестве гарантий здесь могут выступать активы фирмы, в том числе страховой полис и т. п. Во втором случае примерные масштабы будущего ущерба известны, например если речь идет о добыче полезных ископаемых. В качестве гарантий здесь выступает денежный депозит, вносимый фирмой.

Можно выделить следующие элементы формирующегося экономического механизма природопользования в условиях перехода к рынку: платность природопользования; система экономического стимулирования природоохранной деятельности; плата за загрязнение окружающей природной среды; создание рынка природных ресурсов; совершенствование ценообразования с учетом экологического фактора, особенно на продукцию природо-эксплуатирующих отраслей; экологические фонды; экологические программы; продажа прав на загрязнение; система «залог-возврат»; экологическое страхование.

9. Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.

 Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания.

Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:

Абиотические факторы — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, и т. д.)

Биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. (Влияние растений и животных на других членов биогеоценоза)

Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Возможно также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.

В ООН создана специальная организация — Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). В целях привлечения внимания к проблемам охраны окружающей среды ООН установила Всемирный день окружающей среды.

10. • Плата за загрязнение окружающей среды взимается в трех видах:

а) за выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов, другие виды вредного воздействия в пределах допустимых нормативов;

б) за выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов, другие виды вредного воздействия в пределах установленных лимитов (временно согласованных нормативов);

в) за сверхлимитные выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов, другие виды вредного воздействия.

• Плата за землю взимается в виде:

а) земельного налога;

б) арендной платы за землю.

• Платежи, связанные с пользованием водными объектами взимаются в виде:

а) платы за пользование водными объектами (водный налог);

б) платы, направляемой на восстановление и охрану водных объектов.

• Платежи за пользование лесным фондом взимаются в виде:

а) лесных податей;

б) арендной платы за аренду участков лесного фонда.

• Платежи за пользование недрами взимаются в виде:

а) налога на добычу полезных ископаемых;

б) разовых платежей за пользование недрами при наступлении определенных событий, оговоренных в лицензии;

в) регулярных платежей за пользование недрами;

г) платы за геологическую информацию о недрах;

д) сбора за участие в конкурсе (аукционе);

е) сбора за выдачу лицензий.

• Платежи за пользование животным миром (до 01.01.04) взимаются в виде:

а) платы за пользование животным миром;

б) штрафов за сверхлимитное и нерациональное пользование животным миром;

г) сбора за выдачу лицензии на пользование животным миром.

• Сборы за пользование объектами животного мира и за пользование объектами водных биологических ресурсов после 01.01.04 взимаются в виде:

а) сбора за пользование объектами животного мира;

б) сбора за пользование объектами водных биологических ресурсов;

в) сбора за выдачу лицензии на пользование животным миром.

11. Адаптация (лат. «приспособление») – приспособление организмов (особей, видов). Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трёх основных факторов – изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного, осуществляемого человеком)

Основные адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле ещё до возникновения жизни: температура, освещённость, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя наиболее совершенная.

Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда чётко выражена.

В нормальных условиях в местообитании должны действовать только периодические факторы, непериодические – отсутствовать.

Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофические: могут вызвать болезни или даже смерть живого организма. Человек использовал это в своих интересах, искусственно вводя непериодические факторы: введением химической отравы уничтожает вредные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бактерий, вирусов и т.п. Но оказалось, что длительное воздействие этого фактора также может вызвать к нему адаптацию: насекомые адаптировались к ДДТ, бактерии и вирусы – к антибиотикам, и т.д.

Источником адаптации являются генетические изменения в организме – мутации, возникающие как под влиянием естественных факторов на историко-эволюционном этапе, так и в результате искусственного влияния на организм. Мутации разнообразны и их накопление может даже привести к дезинмеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их комбинирование приобретает значение «ведущего творческого фактора адаптивной организации живых форм».

На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и «безуспешные», т.е. вместо адаптации вид умирает.

Прекрасный пример успешной адаптации – эволюция лошади в течение примерно 60 млн. лет от низкорослого предка до современного и красивейшего быстроногого животного. Противоположный этому пример – сравнительно недавнее (десятки тысяч лет назад) вымирание мамонтов. Высокоаридный, субарктический климат последнего оледенения привёл к исчезновению растительности, которой питались эти животные, кстати, хорошо приспособленные к низким температурам. Кроме того, высказываются мнения, что в исчезновении мамонта «повинен» и первобытный человек, которому тоже надо было выжить: мясо мамонтов употреблялось им в качестве пищи, а шкура – спасала от холода.

В приведённом примере с мамонтами недостаток растительной пищи вначале ограничивал количество мамонтов, а её исчезновение привело к их гибели. Растительная пища выступала здесь в виде лимитирующего фактора. Эти факторы играют важнейшую роль в выживании и адаптации организмов.

Лимитирующие факторы

Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине XIX в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. 6 см. в почве полезные компоненты в целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество, например фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые вещества, очень полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.

Таким  образом, лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами. Что касается закона минимума Ю. Либиха, то он имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ.

Несмотря на взаимовлияние факторов, всё-таки они не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе независимости В. Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Например, нельзя действие влажности (воды) заменить действием углекислого газа или солнечного света и т.д. Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком  любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности.

Относительно действия одного фактора можно проиллюстрировать этот закон так: некий организм способен существовать при температуре от     -5ºС до +25ºС, т.е. диапозон его толерантности лежит в пределах этих температур. Организмы, для жизни которых требуются условия, ограниченные узким диапозоном толерантности по величине температуры,   называют стенотермными («стено — узкий»), а способных жить в широком диапозоне температур – эвритермными («эври — широкий»).

Диапозон толерантности организма не остаётся постоянным – он, например, ссужается если какой–либо из факторов близок к  какому-либо пределу, или при размножении организма, когда многие факторы становятся лимитирующими. Значит, и характер действия экологических факторов при определённых условиях может быть, а может и не быть лимитирующим. При этом нельзя забывать, что организмы и сами способны снизить лимитирующее действие факторов, создав, например, определённый микроклимат (микросреду).

12. Законом «Об охране окружающей среды» установлена плата за негативное воздействие на окружающую среду, которую вносят организации и физические лица, деятельность которых оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Плата за негативное воздействие на окружающую среду (или плата за загрязнение окружающей среды) является формой компенсации ущерба, наносимого загрязнением окружающей природной среде, и перечисляется предприятиями, учреждениями, организациями в бесспорном порядке.

Плата за негативное воздействие на окружающую среду взимается с природопользователей, осуществляющих следующие виды воздействия на окружающую природную среду:

выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников;

сброс загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты;

размещение отходов.

Порядок определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия, утвержден постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 1992 года N 632 (с изменениями на 12 февраля 2003 года). П остановлением Правительства РФ от 12 июня 2003 года N 344 установлены два вида нормативов платы по каждому ингредиенту загрязняющего вещества (отхода), с учетом степени опасности для окружающей природной среды и здоровья населения :

за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления в пределах допустимых нормативов;

за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления в пределах установленных лимитов (временно согласованных нормативов).

Для отдельных регионов и бассейнов рек устанавливаются коэффициенты к нормативам платы, учитывающие экологические факторы — природно-климатические особенности территорий, значимость природных и социально-культурных объектов. Постановлением Правительства РФ от 12 июня 2003 года N 344 установлено, что нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления применяются с использованием коэффициентов, учитывающих экологические факторы и дополнительного коэффициента 2 для особо охраняемых природных территорий, в том числе лечебно-оздоровительных местностей и курортов, а также для районов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей, Байкальской природной территории и зон экологического бедствия (см. приложение 5.1).

Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ установлены в рублях за 1 тонну по 214 видам загрязняющих веществ. Нормативы платы за сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты установлены в рублях за 1 тонну по 198 видам загрязняющих веществ.

Расчет платежей производится организациями (индивидуальными предпринимателями) с применением нормативов платы и коэффициентов, учитывающих экологические факторы, утвержденные постановлением Правительства Российской Федерации от 12 июня 2003 года N 344. При расчете используются дифференцированные ставки платы за негативное воздействие на окружающую среду, которые определяют умножением нормативов платы на коэффициенты, учитывающие экологические факторы по территориям и бассейнам рек, и при необходимости на дополнительный коэффициент 2 для особо охраняемых природных территорий, в том числе лечебно-оздоровительных местностей и курортов, районов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей, Байкальской природной территории и зон экологического бедствия. Платежи рассчитываются исходя из массы загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, указанных в выданных организациям разрешениях на выбросы, сбросы загрязняющих веществ и размещение отходов. Порядком определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия, утвержденным, Постановлением Правительства РФ от 28.08.92 г. N 632 (с изменениями на 12 февраля 2003 года) определены три вида платежей за загрязнение окружающей среды: в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы выбросов, сбросов загрязняющих веществ, объемы размещения отходов; в пределах установленных лимитов (временно согласованных нормативов); за сверхлимитное загрязнение окружающей среды.

При загрязнении окружающей природной среды в результате аварии по вине природопользователя плата взимается как за сверхлимитное загрязнение.

Плата за загрязнение окружающей природной среды в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы выбросов и сбросов загрязняющих веществ, объемы размещения отходов определяется путем умножения соответствующих дифференцированных ставок платы на величину указанных видов загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязнения.

Плата за загрязнение окружающей природной среды в пределах установленных лимитов определяется путем умножения соответствующих дифференцированных ставок платы на разницу между лимитными и предельно допустимыми выбросами, сбросами загрязняющих веществ, объемами размещения отходов и суммирования полученных произведений по видам загрязнения.

Плата за сверхлимитное загрязнение окружающей природной среды определяется путем умножения соответствующих дифференцированных ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы выбросов, сбросов загрязняющих веществ, объемов размещения отходов над установленными лимитами, суммирования полученных произведений по видам загрязнения и умножения этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент.

В случае отсутствия у природопользователя оформленного в установленном порядке разрешения на выброс, сброс загрязняющих веществ, размещение отходов вся масса загрязняющих веществ учитывается как сверхлимитная.

13. Влияние температуры на организмы. Температура — важнейший из ограничивающих факторов. Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре привели к появлению пойкилотермных и гомойотермных животных. Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными, т.е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньшая часть животных — гомойотермные, т.е. имеют постоянную температуру тела, независящую от температуры внешней среды: млекопитающие (в том числе и человек), имеющие температуру тела 36-37°С, и птицы с температурой тела 40°С.

Активную жизнь при температуре ниже нуля могут вести только гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя вы­держивают температуру значительно ниже нуля, но при этом теряют подвижность.

Не меньшее значение температура играет в жизни растений. При повышении температуры на 10°С интенсивность фотосинтеза увеличивается в 2 раза, но лишь до +30-35°С, затем его интенсивность падает, и при +40-45°С фотосинтез вообще прекращается.

Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.

Известны морфологические приспособления растений к низким температурам, так называемые зкизненные формы растений. Вот некоторые из форм (по Раункеру): эпифиты — растут на других растениях и не имеют корней в почве; фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) — их почки остаются над поверхностью снега и нуждаются в защите покровными чешуйками; криптофиты или геофиты, теряют всю растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве; терофиты — однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь их семена или споры.

Жизненные формы животных одного вида могут сформироваться под воздействием низких температур, от -20 до -40 °С, при которых они вынуждены накапливать питательные вещества и увеличивать массу тела. Эта закономерность именуется правилом Бергмана: у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида.

Но в жизни животных гораздо большее значение имеют физиологические адаптации, простейшей из которых является акклиматизация — физиологическое приспособление к перенесению жары или холода.

Существуют и более радикальные формы защиты от холода — миграция в более теплые края, зимовка — впадение в спячку на зимний период (белка, бурый медведь и др: они способны понижать температуру своего тела почти до нуля, замедляя метаболизм и, тем самым, трату питательных веществ).

Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые — вообще в неподвижном, остановившись в своем развитии. Это явление называют диапаузой, и она может наступать на разных стадиях развития насекомых — яйца, личинки, куколки и даже на стадии взрослой особи (бабочки, например).

Но многие организмы умеренных широт в этот период ведут активный образ жизни (волки  и др.), а некоторые и размножаются (королевские пингвины …).

Таким образом, температура, являясь важнейшим лимитирующим фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные процессы в организмах и популяциях наземно-воздушной среды.

13.1 Биогеные вещества как экологические факторы. Биогенные соли и элементы являются лимитирующими факторами и ресурсами среды для организмов. Одни из элементов требуются организмам в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами, другие тоже жизненно необходимы организмам, но в очень малых — их называют биогенными микроэлементами. Растения получают их, как правило, из почвы, реже — из воды, а животные и человек — с пищей.

Биогенные макроэлементы: первостепенное значение среди них имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор — это важнейший и необходимый элемент протоплазмы, а азот входит во все белковые молекулы. Основной источник азота — атмосферный воздух, а фосфора — лишь горные породы и отмершие организмы. Азот фиксируется большинством растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика его лимитирующая роль. Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность биоты стоит на втором месте после воды.

Лишь немногим по своему значению этим элементам уступают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений и т.д. Кальций является составной частью раковин и костей животных, необходим растениям и т.д. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, витаминов, обеспечивает хемосинтез и др. Магний — необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных и др.

Биогенные микроэлементы: входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Если в этом наборе, например, нехватка Mn, Fe, CI, Zn и V, то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а если не будет Мо, В, Со и Fe, то нарушится азотный обмен, и т.п. Эти же микроэлементы необходимы животным и человеку. Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает болезни.

14. У нас в стране процедура оценки ущерба, причиненного загрязнением окружающей среды, в практике оценки стоимости недвижимости пока не распространена, но она развивается в рамках природоохранной деятельности и больше ориентирована на нормативные методы не связанные с рыночной ситуацией.

Оценка экологического вреда (ущерба) может проводиться для целей:

  • взыскания компенсаций за причиненный вред природным ресурсам и окружающей среде в результате наущения природоохранного законодательства;
  • для установления компенсационных платежей в возмещение экологического вреда при получении разрешений на осуществление хозяйственной деятельности (недропользовании, осуществлении инвестиционных проектов, затрагивающих окружающую среду);
  • для расчета страховых платежей при страховании ответственности за риск, причиненный загрязнением природной среды в результате хозяйственной деятельности, например, при добыче нефти и газа или иных полезных ископаемых;
  • при предъявлении исков и претензий о компенсации убытков, вызванных причинением вреда, находящимся в пользовании или собственности природным ресурсам (в основном земельным участкам);
  • при подготовке разделов «Оценка воздействия на окружающую среду» проектов хозяйственной деятельности;

при проведении экологической экспертизы и принятия решения о допустимости или недопустимости строительства конкретных объектов.

Оценка и возмещение экологического вреда (ущерба), причиненного окружающей природной среде, природным ресурсам, здоровью населения, а также различным субъектам правовых отношений и хозяйственной деятельности регламентируется обширным перечнем нормативно-методических документов, утвержденных на федеральном и на региональном уровнях. На федеральном уровне в настоящее время насчитывается около 70 нормативных документов, устанавливающих и (или) разъясняющих различные аспекты деятельности в данном направлении. Однако в связи с произошедшими изменениями в законодательстве и структуре органов власти правовой статус большинства этих документов не ясен. Документы регионального уровня, то есть утвержденные органами власти Субъектов Федерации, либо восполняют пробелы в нормативных методах оценки ущерба тем или иным компонентам природной среды, либо являются развитием документов, имеющих федеральный статус, с учетом местных особенностей. Большая часть этих документов включает вопросы стоимостной оценки размеров ущерба, порядка его компенсации, а также полномочий должностных лиц и государственных органов в данной сфере деятельности. Несмотря на столь обширный перечень нормативных и методических документов, и длительную практику расчета размера исковых претензий за нарушение природоохранного законодательства, понятие собственно «экологического ущерба», как вреда, причиненного природной среде и здоровью населения, а также сопряженных с этим вредом убытков, нигде однозначно не раскрыто. Только совсем недавно, в 2001 году, в законодательстве появилось определение вреда окружающей среде, под которым понимается негативное изменение окружающей среды в результате ее загрязнения, повлекшее за собой деградацию естественных экологических систем и истощение природных ресурсов. Однако термины «деградация естественных экологических систем» и «истощение природных ресурсов» действующим законодательством не раскрыты, что приводит к неоднозначной трактовке понятия «вред окружающей среде» и затрудняет возможность исчисления его размера, так как считается спорным вопрос, с какого момента наступает деградация естественных экологических систем. Это пробел действующего законодательства, который дает возможность уклоняться от ответственности за причиненный экологический вред на юридическом основании. Общие принципы оценки и возмещения вреда и убытков (экономического ущерба) содержатся в Гражданском кодексе Российской Федерации. В Законе РФ «Об охране окружающей среды» содержатся наиболее общие принципы оценки и возмещения вреда, причиненного окружающей природной среде в результате экологического правонарушения. Данные принципы полностью соответствуют принципам, изложенным в Гражданском кодексе Российской Федерации, в частности, в статье 15, раскрывающей понятие убытков. В остальных нормативно-методических документах принципы возмещения ущерба и вреда, изложенные в перечисленных документах либо уточняются, либо дополняются в зависимости от категории природного ресурса или компонента природной среды, которым нанесен вред или отрасли народного хозяйства, использующей определенные природные ресурсы или объекты. Согласно статье 15 Гражданского кодекса РФ под убытками понимаются расходы, которые необходимо произвести для восстановления нарушенного права, утрата или повреждение имущества (реальный ущерб), а также недополученные доходы (упущенная выгода). Реальный ущерб определяется стоимостью утраченного имущества, а упущенная выгода определяется неполученными доходами, которые потерпевший получил бы при обычных условиях гражданского оборота, если бы его право не было нарушено. Данная статья Гражданского кодекса РФ, по сути дела, описывает и закрепляет в качестве правовой нормы основную экономическую формулу, которая в настоящее время довольно широко используется при подсчете убытков и ущерба, вызываемых повреждением, гибелью и уничтожением всех видов имущества и ресурсов, включая и природные ресурсы и объекты, большая часть из которых согласно статье 130 относится к объектам недвижимости. То есть: Убытки = восстановление нарушенного права + реальный ущерб + упущенная выгода,

Реальный ущерб = утрата или повреждение имущества,

Упущенная выгода = неполученные доходы.

Экономический смысл формулы, установленной статьей 15, заключается в том, что размер убытков определяется суммированием затрат, необходимых для восстановления нарушенного объекта (приведения его в первоначальное состояние), стоимости утраченного объекта и убытков, вызванных неполучением ожидаемых доходов. На этой же формуле основан и порядок исчисления размера потерь и убытков различных субъектов права (государства, субъекта Российской Федерации, муниципального образования, физического лица, отрасли народного хозяйства и т. д.), а также вреда, причиненного тем или иным природным объектам, закрепленный различного рода законодательными и иными правовыми актами.

Так, согласно статье 77 Закона РФ «Об охране окружающей среды» вред окружающей среде, причиненный субъектом хозяйственной и иной деятельности, возмещается в соответствии с утвержденными в установленном порядке таксами и методиками исчисления размера вреда окружающей среде, а при их отсутствии исходя из фактических затрат на восстановление нарушенного состояния окружающей среды, с учетом понесенных убытков, в том числе упущенной выгоды.

Основные принципы оценки экологического ущерба и убытков субъектов гражданских отношений

Оценка экологического ущерба включает две позиции:

  1. а) собственно экологический вред, причиненный окружающей природной среде и природным объектам — земле, почве, воде, воздуху, зеленым насаждениям;
  2. б) убытки муниципалитета, юридического лица или иного субъекта гражданских отношений, вызванные его причинением и необходимостью ликвидации последствий за счет средств города.

В состав убытков, возникающих при причинении экологического вреда можно включать:

1) затраты на ликвидацию негативных последствий — рекультивацию и реабилитацию территории, устранение загрязнения воды и воздуха; 2) стоимость утраченных или поврежденных природных объектов — зеленых насаждений, почвы, местообитаний животных, самих животных; 3) стоимость потери экосистемных услуг (природоохранных и рекреационных функций), выполняемых экосистемами; 4) убытки от снижения стоимости недвижимости — рыночной стоимости земли или квартир; 5) убытки от неполучения платежей, адекватных стоимости земли (упущенная выгода); 6) проценты на суммы средств, отвлекаемых для ликвидации отрицательных последствий (упущенная выгода); 7) убытки от причинения вреда здоровью жителей муниципалитета (возможны различные схемы расчетов).

  • Минимальный размер убытков можно определять по затратам на реабилитацию территории и устранение загрязнения воздушной и водной среды.

При оценке земельных участков оценщикам в ближайшее время придется сталкиваться с проблемой исчисления размера «прошлого» экологического ущерба, которая может быть легко решена по предлагаемой выше схеме.

Именно в этом направлении в настоящее время планируется проводить работы в Москве при санации промышленных территорий и оценке стоимости земли при осуществлении тех или иных инвестиционных проектов. Москва приступает к разработке собственного методического обеспечения подобных раборт, используя имеющиеся нормативные документы по оценке стоимости зеленых насаждений, ущерба от загрязнения, захламления и деградации городских земель, ущерба природным комплексам от строительства автодорог, ущерба от уничтожения местообитаний животных и проекты методик по оценке ущерба от загрязнения водных объектов, разработанных с участием автора.

15. Эдафические факторы (от греч. почва) — почвенные условия, которые влияют на жизнь и распространение живых организмов. К эдафическим факторам относят водный, газовый и температурный режимы почвы, её химический состав и структуру. Почву населяют различные почвенные микроорганизмы (бактерии, водоросли, грибы), представители многих групп беспозвоночных (черви, насекомые и их личинки), роющие позвоночные. Организмы, живущие в почве, играют важную роль в формировании плодородия почв и служат одним из важных факторов почвообразования.

Почвой называют слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры. Состав почвы: минеральная основа (обычно 50-60% общего состава почвы),  органическое  вещество (до 10%), воздух (15-20%) и вода (25-35%).

Минеральный скелет почвы –неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Скелетный материал обычно произвольно разделяют  на мелкий грунт и более крупные фрагменты. Механические  и химические свойства почвы в основном определяются  теми  веществами, которые относятся к мелкому грунту. 

Органическое вещество образуется при разложении мертвых организмов, их частей  (опавших листьев),  экскретов и фекалий. Мертвый органический материал используется в пищу совместно детритофагами, которые его поедают и способствуют его разрушению, и  редуцентами (грибами и бактериями), завершающими процесс разложения.

Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения – аморфное вещество, в котором уже  невозможно распознать первоначальный материал, — получило название гумуса. Гумус играет ключевую роль в плодородии почвы. Самые богатые гумусом почвы — черноземы. Благодаря своим  химическим и физическим свойствам, гумус улучшает структуру почвы и ее аэрацию, а также повышает способность удерживать воду и питательные вещества.

16. Система экологического менеджмента — часть общей системы менеджмента, включающая организационную структуру, планирование деятельности, распределение ответственности, практическую работу, а также процедуры, процессы и ресурсы для разработки, внедрения, оценки достигнутых результатов реализации и совершенствования экологической политики.Таким образом, возникновение экологического менеджмента не только социально, но и методологически обоснованно. Экологический менеджмент не является некой надстройкой или ответвлением современной науки об управлении — это логическое развитие концепции всеобъемлющего менеджмента качества, являющейся ядром философии современного менеджмента.

Однако экологический менеджмент способен дать ключ и к грамотной организации производственного процесса в целом, и здесь речь идет прежде всего о стратегии развития бизнеса. Компания, осуществляющая стратегическое планирование без учета потребностей потребителя, т.е., в данном случае, пренебрегающая решением экологических задач, обречена столкнуться в ближайшем будущем с проблемой выживания в условиях конкурентной борьбы.

Область стратегического планирования подразумевает тесное взаимодействие менеджмента и маркетинга; на современном этапе жизнедеятельности предприятия грань между ними практически исчезает, поскольку, превратившись в одну из основных функций менеджмента, маркетинг стал интегрирующим началом всех других функций управления (управления производством, финансами, персоналом и информационно-коммуникационными потоками и др.). Вместе они разрешают противоречие социально-этической концепции маркетинга, превращая учет социально-экологических интересов общества в необходимое условие успешного ведения дела.

Таким образом, социально-этический маркетинг, возникший в середине 70-х как ответ на изменившиеся ориентиры общества, под влиянием идей экологического менеджмента изменился сам в конце 90-х и стал экологическим маркетингом XXI века.

Если маркетинг — это процесс, охватывающий разработку и реализацию концепции экономической деятельности организации, ценообразование, продвижение на рынок и сбыт идей, товаров и услуг, то экологический маркетинг представляет собой не просто новый концептуальный подход: он реально позволяет продумать и разработать структуру системы выживания и ее рабочие механизмы. Экологический маркетинг дает возможность не только по-новому осуществлять процесс стратегического целеполагания, но и указывает направления разрешения многие трудностей, связанных с возникновением экологического риска. А восприятие экологического риска социумом — реальность, во многом определяющая отношение к конкретному предприятию (или виду технологии, продукции, услуг) не в меньшей степени, чем собственно характеристики воздействия производственного процесса [1].

Первый шаг, который предлагает экологический маркетинг в рамках экологического менеджмента, — это обеспечение открытости фирмы, что, без сомнения сделает более надежной и достоверной обратную связь с потребителями. Правдиво и профессионально рассказав о своей продукции, производитель обеспечивает адекватную информацию, столь необходимую клиентам и обществу в целом. В противном случае, при недостатке сведений, необратимо поползут слухи, покупатели отвернутся от продукции, репутация фирмы пострадает, позиция ее на рынке ослабнет, чем не преминут воспользоваться конкуренты.

Сделайте процесс производства на вашей фирме прозрачным: покажите, как разумно мало природного топлива используется при выпуске единицы продукции, как четко налажен процесс обращения с отходами, продемонстрируйте, что часть доходов от продажи ваших товаров действительно направляется на поддержку фундаментальных исследований в области ресурсосберегающих технологий. Докажите на деле, что ваш взгляд на проблему и новые пути решения являются пионерными — и тогда для всех станет очевидным, что вы обладаете конкурентными преимуществами (уникальными!), что ваш товар лучше других . Экологический маркетинг не может быть голословным. Узнаваемые заявления типа: «Наш отбеливатель лучше, чем тот, что показан на экране в неидентифицируемой упаковке»; «Наш продукт экологически чист потому, что он не только отстирывает пятна от пиццы, но и при попадании на места скопления тараканов истребляет последних вчистую» ничего общего с экологической рекламой и экологической маркировкой не имеют.

Сегодня международное сообщество проявляет пристальное внимание к расширению рынка обоснованно экологически маркированной продукции [9]  — например, в соответствии с международными стандартами группы ISO 14030. Обоснование достигается серьезными исследованиями, демонстрацией достижений во внедрении систем экологического менеджмента, детальным анализом жизненного цикла продукции (методологии оценки жизненного цикла продукции посвящены не только научные монографии, но и практически ориентированные, рыночные по своей сути, международные стандарты группы ISO 14040). Лидирующие компании берут на себя ответственность за судьбу выпускаемой продукции по принципу «от колыбели до могилы», создавая сеть услуг по информированию потребителей, оказанию им помощи в обслуживании, модернизации, наконец, в утилизации отходов потребления.

В 60-е и 70-е годы меры по охране окружающей среды рассматривались в рамках предпринимательской деятельности как исключительно затратные, ухудшающие конкурентные позиции, а следовательно — нежелательные [1]. В рамках же экологического менеджмента экологически ответственное поведение предприятия становится императивом его экономического успеха. Сегодня это очевидно для предпринимателей всех индустриально развитых стран.

В настоящее время происходят кардинальные изменения в международном разделении труда, идут процессы интернационализации и транснационализации хозяйственной жизни стран мирового сообщества вне зависимости от уровня их экономического развития. Чем глубже включается страна в мирохозяйственные связи, чем более открытой становится ее экономика, тем больше благ с меньшими затратами национальных факторов производства получает ее население. За два последних десятилетия ХХ века предшествующие процессы интернационализации и транснационализации мирового хозяйства выразились в появлении качественно нового явления: глобализации мировой экономики. Носителями идеи глобализации выступают крупные и суперкрупные транснациональные компании, в рамках деятельности которых идет процесс их дальнейшего укрупнения путем слияний и поглощений, формирования мировых империй без границ, контролирующих, по сути дела, весь природный ресурс человечества.

Только пионерная экономическая доктрина поможет России стать полноправным участником новых мирохозяйственных связей и полнее включиться в процесс глобализации мировой экономики, а несоответствие российских товаров (а также процессов их производства) международным экологическим требованиям, напротив — непременно выступит в роли серьезного препятствия к этому.

Будем надеяться, что новый концептуальный подход станет решением очередной задачи, поставленной перед человечеством глобальными законами мироздания. Человек делает еще одну попытку понять суть вещей, определить причины и сущность сложнейших механизмов взаимодействия, с тем чтобы определить оптимальную линию поведения в стремительно меняющемся мире. И если в эпоху неолита перед ним стояла относительно простая задача: найти свое место в изменившейся системе естественного, природного ценоза, то сейчас, создав глобальную систему, техносферу, он столкнулся с гораздо более сложной проблемой.

Реальность, созданная человеком, всеобъемлюща, она не ведает границ естественного отбора и распространяется далеко за пределы «пленки жизни». В.И. Вернадский определил размеры биосферной оболочки в 20 км выше поверхности Земли и 3,8 км ниже ее уровня. Между тем следы антропогенного воздействия можно найти как в космосе, так и глубоко под землей. Следы хлорорганических соединений обнаружены в молоке кормящих самок и в тканях антарктических пингвинов; вероятность того, что на околоземной орбите в пределах 1 часа тело размером со спичечный коробок встретится с частицей произведенного человеком мусора, близка к 100%! В своих естественных изысканиях мы шагнули дальше природы: биологическая эволюция развивается по принципу усовершенствования в целях специализации. Ее метод — надстройка на основе уже имеющегося генетического материала — в этом ее «ограниченность». Эволюция не приемлет революционных преобразований , она не способна, в отличие от человека, создать что-либо принципиально новое. Ученые синтезируют новые химические элементы и получают новые соединения (современная химия на 90% посвящена веществам, которые ни мертвая, ни живая природа создать не способна [7]), биоинжиниринг в состоянии продуцировать новые виды (штаммы бактерий, гибридные растения, клоны сложных многоклеточных организмов), более не опираясь на понятие естественной целесообразности. Развитие технотронной мысли поставило перед человеческим обществом множество самых разнообразных, порой неразрешимых задач, касающихся экономики, экологии, морали и этики. Последствия безответственного использования всех достижений научно-технического прогресса могут быть катастрофическими, если не фатальными.

Любое действие порождает отклик. Событие, приводящее к комплексу взаимодействий, создает определенный вероятностный ряд возможных реакций. Проблема в том, что человек, несмотря на все его достижения, не может точно определить хотя бы вероятность того или иного исхода.

Парадокс заключается в том, что наши попытки понять закономерности той или иной реакции, так или иначе, приводят к усложнению уже существующих (и уже объясненных нами) взаимодействий. Отчаянные попытки философов объяснить мир поставили перед человеком больше вопросов, чем дали ответов, а однажды возникшие вопросы потребовали новых усилий и новых теорий. Социально-этический маркетинг и всеобъемлющий менеджмент качества послужили основой для новых конструкций экологического менеджмента и, в его рамках, экологического маркетинг а.

История человеческих исканий — это лестница познания, где первая ступенька — пытливость пещерного человека, предпоследняя — чувство ответственности «белых воротничков» перед обществом, а последняя — … последней не должно быть никогда.

17. Свойство геофизических полей литосферы оказывать влияние на состояние биоты (включая человека) отражают геофизическую экологическую функцию литосферы. Геофизические ритмы воздействовали на живые организмы на протяжении всей истории существования биоты, т. е они являются первичными периодическими экологическими факторами. Адаптации к таким факторам организмов весьма совершенны, и поэтому «жизненные процессы в биоте оказались целиком подчиненными этим ритмам»
Известно прямое воздействие магнитного поля Земли на эволюцикхживотных и человека. Например, сопоставление размеров их скелетов с вариациями магнитного поля показало, что размеры скелета животных и человека увеличиваются в периоды уменьшения интенсивности магнитного поля в 8000-летнем цикле.
В настоящее время благодаря космическим полетам уже хорошо известно о влиянии гравитационного поля на организмы. При значительном увеличении силы тяжести уменьшается двигательная активность, снижается количество выводимой из организма жидкости, содержание азота и калия, и в тоже время возрастает содержание в организме воды, натрия, кальция и фосфора. При изменении знака гравитационного поля -все изменения в организме происходят в обратном порядке. Ёр^’На.земной поверхности на протяжении всего геологического времени существования биосферы средняя температура температурного поля Земли поддерживалась в пределах от 0 до 40°С. Можно указанные цифры считать пределами толерантности биоты Земли. Тем не менее даже понижение или повышение существующей сейчас средней температуры на поверхности Земли всего на 3—4°С, может привести в первом случае —- к оледенению и резкому сокращению количества свободной воды, во втором — к затоплению огромных пространств и сокращению места проживания биоты, которая приспособлена к «сухопутной» жизни.
В приземной части атмосферы природное электромагнитное поле содержит так называемое электростатическое поле, которое в значительной части генерируется литосферой. Оно влияет на содержание положительных и отрицательных ионов воздуха (аэроионов), оказывающих на организмы физиологическое воздействие. При оптимальных дозах отрицательных аэроионов (ионов кислорода воздуха) обычен положительный эффект, например, увеличивается прорастание семян растений, усиливается жизнедеятельность всех других организмов. Положительные аэроионы обычно оказывают негативное влияние на организм.

Электромагнитные поля являются универсальным носителем информации в биосфере. По сравнению с звуковой, световой или химической информацией, они распространяются при любой погоде и на любые расстояния, на них реагируют любые биосистемы, они могут поступать из Космоса на Землю. С усложнением биосистем у них появляется способность накапливать слабые сигналы и воспринимать ту информацию, которую они несут.
Естественное радиоактивноеполе Земли, или поле ионизирующего излучения, наблюдается на поверхности и в приповерхностной части литосферы и образуется за счет излучения ра-, дионуклидов, входящих в состав горных пород, и радиоактивными газами — радоном-222 и радоном-220 (тороном). В разных частях поверхности Земли естественный фон варьирует в пределах от 2 до 20 мЗв. Радиационное излучение выше указанного уровня может рассматриваться как мутагенный фактор.

Ресурсы живых существ — это вещества, идущие на построение их тел и дающие энергию для их жизнедеятельности.
Вместе с тем, даже если основные факторы и ресурсы определенной среды вполне благоприятны для жизнедеятельности данного организма, его длительному существованию могут воспрепятствовать особи других видов (например, хищники или паразиты). Поэтому биотические факторы, или биотические взаимоотношения, тоже следует включать в понятие ниши.
В экологии принято различать два близких, по сути, понятия: «место обитания» и «экологическая ниша». Первое применяется для обозначения территории, где живет данный организм, а второе — для характеристики той роли, которую играет этот организм в экологической системе.

18. Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) — это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

Экологический контроль — это определенный вид деятельности государственных и общественных органов по наблюдению за состоянием окружающей природной среды, ее изменениями под влиянием хозяйственной и иной деятельности, проверке выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению природы, соблюдению требований природоохранного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. Различаются следующие виды экологического контроля: государственный, производственный, общественный.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ — независимая, комплексная, документированная оценка соблюдения субъектом хозяйственной и иной деятельности требований, в т. ч. нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды, требований международных стандартов и подготовка рекомендаций по улучшению такой деятельности

19. Максима́льная продолжи́тельность жи́зни — согласно с классическим определением, максимальная возможная продолжительность жизни представителей определённой группы организмов.

В связи со сложностью определения, на практике, это максимальная зарегистрированная продолжительность жизни среди представителей определённой группы организмов, как большее из двух величин — наибольшего возраста представителя группы в момент смерти или возраста самого старшего живого представителя группы.

Максимальная продолжительность жизни часто противоставляется средней продолжительности жизни (или ожидаемой продолжительности жизни при рождении, что чаще используется для человека). Средняя продолжительность жизни зависит от условий обитания представителей группы, чувствительности к болезням, числа несчастных случаев, самоубийств и убийств, тогда как максимальная продолжительность жизни практически исключительно определяется скоростью старения. Эпистемологически, максимальная продолжительность жизни также зависит от начального размера выборки[1]. Чтобы избежать этого эффекта, в исследованиях животных, за максимальную продолжительность жизни обычно берётся средняя продолжительность жизни 10 % наиболее долгоживущих организмов группы, что часто считается альтернативным определением максимальной продолжительности жизни. На практике максимальная продолжительность жизни незначительно превышает среднюю продолжительность жизни представителей группы в наиболее защищённых условиях.

20. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС, EIA, (англ. Environmental Impact Assessment) — термин Международной ассоциации по оценке воздействия на окружающую среду (IAIA, International Association for Impact Assessment). Предназначена для выявления характера, интенсивности и степени опасности влияния любого вида планируемой хозяйственной деятельности на состояние окружающей среды и здоровье населения.

ОВОС относится к направлению, имеющему общий «зонтичный бренд» оценка программ.

Проведение ОВОС предусмотрено Федеральным законом «Об экологической экспертизе» [1] для всех видов намечаемой хозяйственной или иной деятельности.

ОВОС намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду способствует принятию экологически грамотного управленческого решения о реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности посредством определения возможных неблагоприятных воздействий, оценки экологических последствий, учета общественного мнения, разработки мер по уменьшению и предотвращению воздействий.

Экологический риск — вероятность возникновения отрицательных изменений в окружающей природной среде, или отдалённых неблагоприятных последствий этих изменений, возникающих вследствие отрицательного воздействия на окружающую среду.

ЗОНЫ ПОВЫШЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА Часть территории (город, область, регион), для которой характерен: хронический повышенный уровень загрязнения окружающей природной среды, устойчивая повышенная антропогенная нагрузка на окружающую природную среду, угроза дефицита пресной воды, снижение плодородности почв, истощение растительного покрова, исчезновение многообразия видов животных, оскудение рыбных запасов, повышенный уровень заболеваемости населения

21. Объектом изучения демоэкологии, или популяционной экологии, служит популяция.
   Популяцию определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую конкретное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества.
Популяция характеризуется рядом признаков; единственным их носителем является группа, но не особи в этой группе. Важнейшее свойство популяции -плотность, т. е. число особей, отнесенное к некоторой единице пространства.
    Численность популяции определяется в основном двумя противоположными явлениями — рождаемостью и смертностью.
    В природе в основном наблюдается иная картина. Прежде всего, коэффициент прироста не остается постоянным, так как рождаемость и смертность меняются в зависимости от условий среды и возраста организмов, а пища и территория редко предоставлены в достаточном объеме.
  Чаще всего реальный рост численности популяции выражается S-образной зависимостью, которую называют логистической кривой роста. Уравнение логистической кривой отличается от уравнения биотического потенциала корректирующим фактором: (K-N)/K, где К — максимальное число особей, способных жить в рассматриваемой среде, т. е. асимптота кривой, N — численность популяции. Пространство, заключенное между биотическим потенциалом и логистической кривой роста, представляет собой сопротивление среды.
Свойства популяций
    От чего же зависят значения коэффициентов рождаемости и смертности? От очень многих факторов, действующих на популяцию извне, а также от собственных ее свойств. Свойства популяции можно оценить по следующим показателям :
рождаемость,
смертность,
возрастная структура,
соотношение полов,
частота генов,
генетическое разнообразие,
скорость и форма кривой роста и т. д.
    Плотность популяции определяется ее внутренними свойствами, а также зависит от факторов, действующих на популяцию извне. 
    Когда популяция прекращает расти, ее плотность обнаруживает тенденцию к флуктуациям относительно верхнего асимптотического уровня роста. Такие флуктуации могут возникать либо в результате изменений физической среды, вследствие чего повышается или снижается верхний предел численности, либо в результате внутрипопуляционных взаимодействий, либо, наконец, в результате взаимодействия с соседними популяциями. После того, как верхний предел численности популяции (К) окажется достигнутым, плотность может некоторое время оставаться на этом уровне или сразу резко упасть. Это падение окажется еще резче, если сопротивление среды увеличивается не постепенно, по мере роста популяции, а проявляется внезапно. В таком случае популяция будет реализовывать биотический потенциал. Однако экспоненциальный рост не может происходить долго. Когда экспонента достигает парадоксальной точки стремления к бесконечности, как правило, происходит качественный скачок — быстрое увеличение численности сменяется массовым отмиранием клеток или гибелью особей. Пример подобных флуктуаций — размножение и гибель водорослей (<цветение> водоемов). Возможна и такая ситуация, при которой численность популяции <перескакивает> через предельный уровень, если питательные вещества и другие, необходимые для жизни факторы накоплены еще до начала роста популяции. Этим, в частности, можно объяснить, почему новые пруды и озера часто богаче рыбой, чем старые.

22. Стандартизация в области экологии начинает играть заметную роль не только в деятельности национальных и международных организаций по стандартизации. Все чаще стандарты рассматриваются как необходимое средство регулирования отношений в сфере охраны природы и использования ресурсов. Стандарты — это средство управления качеством окружающей среды.
Мировое сообщество проводит громадную работу по защите окружающей среды. Например, только в ЕС принято более 90 директив в области экологии. Они касаются генеральной политики ЕС по охране окружающей среды, качества воды, качества воздуха, промышленных рисков и биотехнологии, отходов, шумов.
Директивы по генеральной политике ЕС направлены на методы оценки стоимости контроля за загрязнением в промышленности; оценку степени влияния некоторых государственных и частных проектов на окружающую среду; создание Европейского агентства по охране окружающей среды, сети контроля и обеспечения информацией и др. Директивы в отношении воды охватывают проблемы защиты рек, морей и других водоемов; вопросы качества питьевой воды; сброса в водоемы отходов некоторых опасных веществ; качества пресной воды, нуждающейся в охране в целях поддержания жизни рыб и разведения ракообразных, и др. Директивы по защите воздуха и промышленным рискам устанавливают ограничения применения некоторых опасных веществ и препаратов; перечень веществ, подпадающих под директиву «О классификации, упаковке и маркировке опасных веществ»; обязательные требования к экспорту и импорту опасных химикатов; нормы по содержанию в воздухе некоторых конкретных веществ (асбеста, двуокиси азота, свинца, двуокиси серы и др.). Директивы, относящиеся к проблемам отходов, определяют требования по очистке сточных вод в городских условиях; по защите воздушной среды от загрязнений, выделяемых установками для сжигания мусора; по надзору и контролю за перевозкой опасных отходов; по удалению отработанного масла и другие нормы по конкретным объектам. В то же время создана и общая Стратегия ЕС по ликвидации отходов. Директивы по ограничению шумов нормируют уровень шума, создаваемого различным оборудованием, промышленными установками, бытовыми приборами, а также самолетами, автомобилями, мотоциклами.
В ЕС введена экомаркировка специальным знаком (см. рис. 23.10) в целях достоверного информирования потребителей об экологичности приобретаемого продукта и стимулирования изготовителей к соблюдению норм и требований по охране окружающей среды. Экознак не распространяется на пищевые продукты, напитки и лекарственные препараты. Им маркируют товары, которые содержат вещества и препараты, отнесенные директивами к опасным, но в допустимых пределах. Цвет знака может быть зеленым, голубым, черным на белом фоне, белым на черном фоне.
Для получения права использовать экознак изготовитель должен представить продукт для оценки его экологичности, чем обычно занимаются органы по сертификации, с которыми соискатель может заключить контракт по каждому виду продукции отдельно. Экознак активно используется в рекламе и способствует продвижению товара на рынок, положительно влияя на конкурентные позиции продавца (изготовителя).
Приведенная далеко не полная информация только по одному региону Земли иллюстрирует масштаб уже давно назревшей проблемы, в решении которой не последняя роль отводится стандартизации.
Один из важных аспектов экологической стандартизации — утилизация отходов производства и потребления.
Специалисты подсчитали, что человечество за всю историю своего существования сумело довести использование по назначению исходного сырья в лучшем случае до 5%. Около 20% уходит на промышленные выбросы (сбросы) и более 70% — другие отходы.
В России более миллиона гектаров земли занято под 70 млрд. ? отходов, которые накопились к настоящему времени. Если учесть ежегодное увеличение токсичных отходов примерно на 50 млн. т, а также ожидаемый привоз на территорию РФ отходов из ЕС в счет погашения кредитов, то картина получается достаточно мрачной.
Национальные стандарты по экологическим нормам в этой области разрабатывают на базе действующих законов. В России проблема утилизации отходов производства и потребления отражена в следующих законах:
•     «Об охране окружающей и природной среды»;
•     «Об экологической экспертизе»;
•     «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»;
•     «О недрах»;
•     «О плате за землю»;
•     «О предприятиях и предпринимательской деятельности»;
•     «О защите прав потребителя»;
•     «О стандартизации»;
•     «О сертификации продукции и услуг»;
•     «Об инвестиционной деятельности»;
•     «О конверсии оборонной промышленности»;
•     «Об обороне».
В России подготовлен проект государственного стандарта «Системы управления качеством окружающей среды. Общие требования и рекомендации по использованию». Стандарт представляет собой аутентичный текст международного стандарта ИСО 14001. Область применения стандарта — те аспекты охраны окружающей среды или экологические системы деятельности организации, которые можно контролировать и влияние на которые нужно оказывать (но это не означает установление государством конкретных параметров окружающей среды). Стандарт может использовать любая организация, которая преследует цели: удостовериться в соответствии своей деятельности государственной политике по охране окружающей среды; провести сертификацию системы; провести самооценку и сделать заявление-декларацию о соответствии системы настоящему стандарту.
23. Логистическая модель роста популяции предполагает наличие некой равновесной (асимптотической) численности и плотности. В этом случае рождаемость и смертность должны быть равны, т. е. если b*d, то должны действовать факторы, изменяющие либо рождаемость, либо смертность.
Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые и независимые от плотности. Зависимые изменяются с изменением плотности, а независимые остаются постоянными при ее изменении. Практически, первые — это биотические, а вторые — абиотические факторы.
Влияние независимых от плотности факторов хорошо прослеживается на сезонных колебаниях численности планктонных водорослей. Например, в системе Манычских водохранилищ (Северное Предкавказье) диатомовые водоросли дают два «пика» численности — весной (конец апреля) и осенью (конец сентября), а в остальное время действуют (точнее, преобладают) зависимые от плотности факторы — конкурентная борьба на выживание с бурно развивающимися летом зелеными и сине-зелеными водорослями.
Непосредственно от плотности может зависеть и смертность в популяции. Такое явление происходит с семенами растений, когда зависимая от плотности (т.е. регулирующая) смертность происходит на стадии проростков. Смертность, зависимая от плотности, может регулировать численность и высокоразвитых организмов: довольно часто гибнут птенцы птиц, если их слишком много, а ресурсов не хватает.
Помимо выше описанной регуляции существует еще само-регуляция, при которой на численности популяции сказывается изменение качества особей. Различают саморегуляцию фе-I нотипическую и генотипическую.
Фенотипы — совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе онтогенеза на основе данного генотипа. Дело в том, что при большой скученности (плотности) образуются разные фенотипы за счет того, что в организмах происходят физиологические изменения в результате так называемой стресс-реакции (дистресс), вызываемой естественно большим скоплением особей. Например, у самок грызунов происходит воспаление надпочечников, что ведет к сокращению рождаемости. Кроме того, нехватка пищи заставляет особей эмигрировать на новые участки, что приводит к большой их гибели в пути и на новых участках, в новых условиях, т. е. повышается смертность и сокращается численность.
Генотипические причины саморегуляции плотности популяций связаны с наличием в ней по крайней мере двух разных генотипов, возникших в результате рекомбинации генов.
При этом возникают особи, способные размножаться с более раннего возраста и более часто, и особи с поздней полово-зрелостью* значительно меньшей плодовитостью. Первый генотип менее устойчив к стрессу при высокой плотности и доминирует в период подъема пика численности, а второй — более устойчив к высокой скученности и доминирует в период депрессии. Примером, подтверждающим воздействие генотипических изменений, являются известные с незапамятных времен насекомые — саранча. У саранчевых имеются две разнокачественные группы — одиночная и стадная формы, которые морфологически существенно отличаются. В благоприятные по влажности годы преобладают особи одиночной формы и популяция находится в равновесии. В результате же нескольких подряд засушливых лет создаются условия для развития особей стадной фазы.
У стадной формы вылупившиеся из яиц молодые особи (нимфы) быстро двигается, лучше обеспечены водой и запасами питательных веществ и, хотя у них плодовитость меньше, за счет лучшей выживаемости, более быстрого развития и ярко выраженной способности собираться в группы, процесс размножения идет очень быстро и с нарастающей скоростью.
Образовавшиеся огромные стаи переносятся ветром на огромные расстояния. Так, мигрирующие очень быстро стаи красной саранчи в Центральной Африке могут занимать площадь, в 1500 раз превышающую области обитания одиночной фазы. Если во время миграции будет найдено место, благоприятное по условиям для размножения, размер стаи может увеличиться до невероятных значений. Стая красной саранчи, совершившая налет в Сомали в 1957 г., состояла из 1,6* 10ю особей, и масса ее достигала 50 тыс. т. Если учесть, что за день одна саранча съедает столько, сколько весит сама, то нетрудно представить колоссальные масштабы бедствия. Именно такие нашествия насекомых рассматривались как одно из стихийных бедствий на Международном экологическом конгрессе в Иокогаме (1994).
Циклические колебания можно также объяснить саморегуляцией. Климатические ритмы и связанные с ними изменения в пищевых ресурсах заставляют популяцию вырабатывать какие-то механизмы внутренней регуляции.
Так, у мышевидных грызунов Евразии и Северной Америки один период колебаний, состоящий из стадии подъема численности, пика, спада и депрессии, длится три-четыре года, иногда пять-шесть лет, а у зайцев — около десяти лет. Рдной из известных гипотез такой цикличности является так называемая трофическая (пищевая), утверждающая, что эти циклы зависят не столько от количества пищи, сколько от ее качества (см. рис. 3.5).
Таким образом, саморегуляция обеспечивается механиз-мами торможения роста численности. Таких гипотетических ¦реханизмов три: 1) при возрастании плотности и повышен-Вяой частоте контактов между особями возникает стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность; 2) при возрастании плотности усиливается миграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны и повышается смертность; 3) при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции — замена быстро размножающихся на медленно размножающихся особей. Это свидетельствует о важнейшей роли популяции как в генетико-эволюционном смысле, так и в чисто экологическом, как элементарной единицы эволюционного процесса, и об исключительной важности событий, протекающих на этом уровне биологической организации, для понимания как существующих опасностей, так и «возможностей управления процессами, определяющими само существование видов в биосфере» (Яблоков, Остроумов, 1983).
24. Вопрос о том, что понимать под термином «законодательство» имеет, по мнению кандидата юридических наук И.А. Игнатьевой, не только теоретическое, но и прикладное значение.[4] Игнатьева И.А. Проблемы развития экологического законодательства России: Автореф.: дис. канд. юрид. наук. М., 1997.
Одним из следствий точного определения законодательства, считает автор, является повышение эффективности законодательства вообще и экологического в частности, в то время как отсутствие четкого, нормативно закрепленного определения понятия «законодательство» создает трудности в правотворческой и правоприменительной деятельности, учете и систематизации нормативных актов.[5] Российское законодательство: проблемы и перспективы. М., 1995. С. 1.
Конституция РФ провозгласила, что Россия представляет собой демократическое федеративное государство с республиканской формой правления (ст. 1 Конституции РФ). Одним из наиболее важных принципов построения правового государства, наряду с принципом разделения властей, связанности государства и граждан взаимными правами и обязанностями, является принцип верховенства закона. Анализ современной теоретической литературы позволяет сделать вывод, что в перспективе экологическое законодательство надо формировать как систему законодательных актов. Однако изучение действующего экологического законодательства показывает  что оно существует в настоящее время как система законодательных и иных (подзаконных) нормативно-правовых актов.
Экологическое законодательство регулирует общественные отношения, возникающие в сфере взаимодействия общества и природы. Однако Закон «Об охране окружающей природной среды» не раскрывает сущность этих отношений.
Природно-ресурсовые законодательные акты регулируют общественные отношения по использованию и охране отдельных природных ресурсов. При этом важно учитывать, что одним из признаков природного объекта является его взаимосвязь с окружающей природной средой. Антропогенное влияние на один природный объект неизбежно влечет влияние на другой.
В результате проведенного автором исторического исследования было установлено, что уже в законодательстве конца XIX в. нашло отражение понимание тесной взаимосвязи всех природных объектов. Так, Горный Устав 1899 г., устанавливая нормы по использованию недр, содержал требования к горнопромышленникам охранять минеральные и водные источники.
Кроме того, была выявлена тенденция к совместному регулированию как использования, так и охраны природных ресурсов. Так, на протяжении всей истории российского права особой охране со стороны государства подлежали леса. Однако охрану лесов осуществляли преимущественно посредством установления особого режима использования данного природного ресурса. В целом, усилия законодателя, направленные на установление ограничений в использовании природных ресурсов, вызванные прежде всего необходимостью защиты прав их собственников, прямо или косвенно охраняли данные природные ресурсы.
На основе принципов Декларации Рио-де-Жанейро по охране окружающей среды и ее развитию, подписанной на состоявшейся в 1992 г. конференции ООН, сегодня в обществе осознана объективно существующая потребность в обеспечении экологической безопасности, что влечет за собой необходимость выделения наряду с отношениями по охране и использованию окружающей природной среды, отношений по обеспечению экологической безопасности.
В отечественной научной литературе, законодательстве и в сфере управления по вопросам охраны окружающей природной среды, утверждает М.М. Бринчук, «все чаще употребляются понятия «экологическая безопасность» и «обеспечение экологической безопасности». Обеспечение экологической безопасности в последнее время стало развиваться как самостоятельное направление деятельности общества и государства наряду с природопользованием и охраной окружающей среды. Именно в таком сочетании эти направления отнесены Конституцией России к предмету совместного ведения Российской Федерации и субъектов Федерации.» [7] Бринчук М.М. О понятийном аппарате экологического права // Государство и право. 1998. № 9. С. 28.
В некоторых научных работах последних лет наряду с отношениями по природопользованию и охране окружающей природной среды рассматриваются отношения по обеспечению экологической безопасности. Данный факт и вынуждает М.М. Бринчука вновь обратиться к данному вопросу. К тому же, по мнению автора, анализ вопросов обеспечения экологической безопасности в контексте экологического права представляет теоретическое и практическое значение. Теоретическое значение связано с необходимостью установления правовой нагрузки данного понятия, определения его соотношения с понятиями «природопользование» и «охрана окружающей среды»; практический смысл — с тем, чтобы, исходя из теоретической конструкции экологической безопасности, решать вопросы применения законодательства, организации государственного управления, осуществления планирования и иной соответствующей деятельности.
Согласно законодательству под экологической безопасностью понимают состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества, окружающей природной среды от угроз, возникающих в результате антропогенных и природных воздействий. Обеспечение экологической безопасности — система действий по предотвращению возникновения, развития экологически опасных ситуаций и ликвидации их последствий, включая отдаленные.[8] Закон РФ «О безопасности» от 5 марта 1992 г. // Ведомости Съезда народных депутатов РФ и Верховного Совета РФ. 1992. № 15. Ст. 769. С измен.; Ведомости Съезда народных депутатов РФ и Верховного Совета РФ. 1993. № 2. Ст. 77.
Анализ принятого Государственной Думой самостоятельного Федерального закона «Об экологической безопасности» позволил автору выделить три объекта такой безопасности — интересы личности, интересы общества, интересы окружающей природной среды.
Правовыми средствами обеспечения безопасности как системы действий по предотвращению возникновения, развития экологически опасных ситуаций и ликвидации их последствий, включая отдаленные, очевидно являются нормирование вредных воздействий на природу отдельными источниками, использования природных ресурсов, оценка воздействия планируемой деятельности на окружающую среду, экологическая экспертиза, экологическое лицензирование, сертификация, регулирование режима экологически неблагополучных территорий, контроль, юридическая ответственность за экологические правонарушения и некоторые др. Но также очевидно, что все перечисленные правовые средства суть правового механизма обеспечения рационального природопользования и охраны окружающей среды.
Вопрос экологической безопасности личности и общества, по мнению Бринчука, наиболее целесообразно рассматривать в контексте экологических прав и законных интересов физических и юридических лиц, так как, во-первых, экологическая безопасность личности и общества может обеспечиваться лишь в рамках их экологических прав и интересов и, во-вторых, в законодательстве должны быть предусмотрены механизмы обеспечения соблюдения, охраны и защиты этих прав и интересов. Под экологическими правами и интересами физических и юридических лиц понимают признанные и закрепленные в законодательстве права и интересы индивида и юридических лиц, обеспечивающие удовлетворение разнообразных потребностей человека и общества при взаимодействии с природой. Это — права на благоприятную окружающую среду, охрану здоровья от ее неблагоприятного воздействия, возмещение вреда, причиненного здоровью и имуществу граждан, на природопользование и др.
Правовыми средствами обеспечения соблюдения экологических прав и законных интересов физических и юридических лиц как деятельности по обеспечению их экологической безопасности является экологическое нормирование, оценка воздействия планируемой деятельности на окружающую среду, экологическая экспертиза, экологическое лицензирование, сертификация, регулирование режима экологически неблагоприятных территорий, контроль, юридическая ответственность за экологические правонарушения и некоторые другие средства обеспечения рационального природопользования и охраны окружающей среды. Другими словами, отношения по обеспечению соблюдения экологических прав и законных интересов физических и юридических лиц как деятельности по обеспечению их экологической безопасности регулируются в рамках отношений по природопользованию и охране окружающей среды, утверждает Бринчук.
Вне отношений по природопользованию и охране окружающей среды остаются лишь отношения по охране и защите экологических прав и законных интересов физических и юридических лиц. Регулирование этих отношений Бринчук выделяет в отдельную группу общественных отношений, образующих предмет экологического права.
Под экологическим правонарушением понимается виновное, противоправное деяние, нарушающее природоохранительное законодательство и причиняющее вред окружающей природной среде и здоровью человека.
Каковы виды юридической ответственности за экологическое правонарушение?
Должностные лица и граждане, совершившие экологическое правонарушение, несут дисциплинарную, материальную, гражданско-правовую, административную, уголовную ответственность.
Предприятия, организации и учреждения за совершенные экологические правонарушения несут административную и гражданско-правовую ответственность.
В чем состоит дисциплинарная ответственность за экологические правонарушения?
Должностные лица и другие работники предприятий, учреждений, организаций в соответствии с положениями, уставами, правилами внутреннего распорядка и другими нормативными актами несут дисциплинарную ответственность. Статьей 136 КЗоТ установлены следующие меры дисциплинарных взысканий за те или иные нарушения трудовой дисциплины: замечание, выговор, строгий выговор, увольнение. Законодательством о дисциплинарной ответственности могут быть установлены для отдельных категорий работников и другие дисциплинарные взыскания. Законом «Об охране окружающей природной среды» (п. 2 ст. 82) установлено, что руководители предприятий, учреждений, организаций и иные виновные работники могут быть полностью или частично лишены премий или иных средств поощрения за невыполнение планов и мероприятий по охране природы, нарушение нормативов качества окружающей природной среды или природоохранительного законодательства.
Что понимается под материальной ответственностью за экологические правонарушения?
Материальная ответственность за экологические правонарушения — это имущественная ответственность в соответствии с трудовым (а не гражданским) законодательством должностных лиц и иных работников, по вине которых предприятие, учреждение, организация понесли расходы по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением.
Эта ответственность носит регрессивный характер и имеет целью возмещение предприятиям, учреждениям и организациям понесенных имущественных потерь по вине неправомерных действий их работников.
Трудовое законодательство подробно регламентирует порядок и условия материальной ответственности рабочих и служащих. Они, согласно статье 118 КЗоТ, несут такую ответственность лишь при условии, что причиненный ими ущерб произошел при исполнении ими своих трудовых обязанностей и по их вине. Другой особенностью этой ответственности, отличающей ее от имущественной ответственности по гражданскому законодательству, является то, что она носит, как правило, ограниченный характер. Ее размеры лимитируются как правило, определенной частью заработка, тогда как имущественная ответственность по ГК возмещается обычно в полном объеме, включая упущенную выгоду.
Статьей 118 КЗоТ предусматривается, что при определении ущерба, причиненного рабочим и служащим при исполнении их трудовых обязанностей, учитывается только прямой ущерб, а не полученные доходы (т.е. упущенная выгода). Не допускается возложение на рабочего или служащего ответственности за такой ущерб, который может быть отнесен к категории нормального производственного риска. При этом на администрацию предприятия, учреждения, организации возлагается обязанность создать рабочим и служащим условия, необходимее для нормальной работы и обеспечения полной сохранности вверенного им имущества.
Рабочий или служащий, причинивший ущерб предприятию, учреждению, организации, может добровольно возместить его полностью или частично. С согласия администрации он вправе передать для возмещения ущерба равноценное имущество или исправить повреждение.
По действующему законодательству рабочие и служащие несут материальную ответственность в размере действительного ущерба, но не свыше среднего месячного заработка. Случаи полного возмещения ущерба предусмотрены статьей 121 КЗоТ:
когда ущерб причинен преступными действиями работника, установленными приговором суда;
когда в соответствии с законодательством на работника возлагается полная материальная ответственность;
когда между работником и администрацией заключен договор о полной материальной ответственности за необеспечение сохранности имущества и других ценностей, переданных ему для хранения или других целей;
когда ущерб причинен не при исполнении трудовых обязанностей;
когда ущерб причинен работником, находившимся в нетрезвом состоянии, и др.
Какова административная ответственность за экологические правонарушения?
Кодекс РСФСР об административных правонарушениях (ст. 24) предусматривает за совершение административных правонарушений следующие виды административных взысканий:
предупреждение;
штраф;
возмездное изъятие предмета, явившего орудием совершения или непосредственным объектом административного правонарушения;
конфискация предмета, явившегося орудием совершения или непосредственным объектом административного правонарушения;
лишение специального права, предоставленного данному гражданину (права управления транспортным средством, права охоты);
исправительные работы;
административный арест.
При этом предусмотрено (ст. 25 Кодекса), что возмездное изъятие и конфискация предметов, имеющих важное значение в сфере охраны окружающей природной среды, особенно дикой фауны, могут применяться в качестве основных и дополнительных административных взысканий, тогда как другие административные взыскания могут применяться только в качестве основных.
За одно административное правонарушение может быть наложено основное либо основное и дополнительное взыскание. При наложении административного взыскания учитываются характер совершенного правонарушения, личность нарушителя, степень его вины, имущественное положение, обстоятельства, смягчающие и отягчающие ответственность.
В Законе «Об охране окружающей природной среды» предусмотрены следующие виды экологических правонарушений, влекущих административную ответственность:
несоблюдение стандартов, норм и иных нормативов качества окружающей природной среды;
невыполнение обязанностей по проведению государственной экологической экспертизы и требований, содержащихся в заключении экологической экспертизы, а также в предоставлении заведомо неправильных и необоснованных экспертных заключений;
нарушение экологических требований при планировании, технико-экономическом обосновании, проектировании, размещении, строительстве, реконструкции, вводе в эксплуатацию, эксплуатации предприятий, сооружений, технологических линий и иных объектов;
загрязнение окружающей природной среды и причинение вследствие этого вреда здоровью человека, растительному и животному миру, имуществу граждан и юридических лиц;
порча, повреждение природных объектов, в том числе памятников природы, истощение и разрушение природно-заповедных комплексов и естественных экологических систем;
нарушение установленного порядка или правил добывания, сбора, заготовки, продажи, скупки, приобретения, обмена, пересылки, ввоза и вывоза за границу объектов растительного и животного мира, их продуктов, а также ботанических, зоологических и минералогических коллекций;
невыполнение обязательных мер по восстановлению нарушенной окружающей природной среды и воспроизводству природных ресурсов;
неподчинение предписаниям органов, осуществляющих государственный экологический контроль;
нарушение экологических требований по обезвреживанию, переработке, утилизации, складированию или захоронению производственных и бытовых отходов;
несоблюдение экологических требований при использовании в народном хозяйстве и захоронении радиоактивных материалов, химических и иных вредных веществ;
превышение установленных уровней радиационного воздействия и др.
Административным правонарушениям в области охраны окружающей природной среды и ответственности за их совершение посвящена специальная глава (гл. 7) Кодекса об административных правонарушениях.
Какова уголовная ответственность за нарушения экологического законодательства?
Уголовная ответственность за нарушения экологического законодательства может быть установлена только в случаях, прямо предусмотренных Уголовным кодексом Российской Федерации. Новые законы, предусматривающие уголовную ответственность, подлежат включению в УК РФ.
Экологическим преступлением признается совершенное общественно опасное деяние, запрещенное Уголовным кодексом под угрозой наказания. Таковыми являются:
нарушения правил охраны окружающей среды при производстве работ;
нарушение правил обращения экологически опасных веществ и отходов;
нарушение правил безопасности при обращении с микробиологическими либо другими биологическими агентами или токсинами;
нарушение ветеринарных правил и правил, установленных для борьбы с болезнями и вредителями растений;
загрязнение вод;
загрязнение морской среды;
нарушение законодательства Российской Федерации о континентальном шельфе и об исключительной экологической зоне Российской Федерации;
порча земли;
нарушение правил охраны и использования недр;
незаконная добыча водных животных и растений;
нарушение правил охраны рыбных запасов;
незаконная охота;
другие общественно опасные деяния, предусмотренные главой 26 «Экологические преступления».
За совершение указанных общественно опасных деяний установлены те или иные виды уголовной ответственности, предусмотренные УК РФ:
нарушение правил охраны окружающей среды при проектировании, размещении, строительстве, вводе в эксплуатацию и эксплуатации промышленных, сельскохозяйственных, научных и иных объектов лицами, ответственными за соблюдение этих правил, если это повлекло существенное изменение радиоактивного фона, причинение вреда здоровью человека, массовую гибель животных либо иные тяжкие последствия, — наказывается лишением свободы на срок до пяти лет с лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет или без такового (ст. 246);
загрязнение, засорение, истощение поверхностных или подземных вод, источников питьевого водоснабжения либо иное изменение их природных свойств, если эти деяния повлекли причинение существенного вреда животному или растительному миру, рыбным запасам, лесному или сельскому хозяйству, — наказываются штрафом в размере от ста до двухсот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от одного до двух месяцев, либо лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до пяти лет, либо исправительными работами на срок до одного года, либо арестом на срок до трех месяцев (ч. 1 ст. 250 УК РФ);
те же действия, повлекшие причинение вреда здоровью человека или массовую гибель животных, а равно совершенные на территории заповедника или заказника либо в зоне экологического бедствия или в зоне чрезвычайной экологической ситуации, — наказываются штрафом в размере от двухсот до пятисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до пяти месяцев, либо исправительными работами на срок от одного года до двух лет, либо лишением свободы на срок до трех лет (ч. 2 ст. 250);
те же действия, повлекшие по неосторожности смерть человека, — наказываются лишением свободы на срок от двух до пяти лет (ч, 3 ст. 250 УК РФ).
Изучая данную тему следует иметь в виду, что в новом Уголовном кодексе Российской Федерации предусмотрен ряд общественно-опасных действий, так или иначе касающихся охраны окружающей природной среды, содержащихся в других главах УК.
Так, в статье 215 УК предусмотрена уголовная ответственность за нарушение правил безопасности при размещении, проектировании, строительстве и эксплуатации объектов атомной энергетики, если это могло повлечь смерть человека или радиактивное заражение окружающей среды. Такие действия наказываются штрафом в размере от двухсот до пятисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до пяти месяцев, либо ограничением свободы на срок до трех лет, либо лишением свободы на срок до трех лет с лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет или без такового.
Те же действия, повлекшие по неосторожности смерть человека, радиоактивное заражение окружающей среды или иные тяжкие последствия, наказываются лишением свободы на срок от четырех до десяти лет с лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет или без такового.
Статьей 237 УК РФ предусмотрена уголовная ответственность за сокрытие или искажение информации о событиях, фактах или явлениях, создающих опасность для жизни или здоровья людей либо для окружающей среды, совершенные лицом, обязанным обеспечивать население такой информацией. Такие действия наказываются штрафом в размере от пятисот до семисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от пяти до семи месяцев, либо лишением свободы на срок до двух лет с лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет или без такового. Те же действия, совершенные лицом, занимающим государственную должность Российской Федерации или государственную должность субъекта Российской Федерации, а равно главой органа местного самоуправления либо если в результате таких действий причинен вред здоровью человека или наступили иные тяжкие последствия, насказываются штрафом в размере от семисот до одной тысячи минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от семи месяцев до одного года либо лишением свободы на срок до пяти лет с лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет или без такового.
В статье 243 УК РФ предусмотрена уголовная ответственность за уничтожение или повреждение памятников истории, культуры, природных комплексов или объектов, взятых под охрану государства, а также предметов или документов, имеющих историческую или культурную ценность. Такие действия наказываются штрафом в размере от двухсот до пятисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до пяти месяцев либо лишением свободы на срок до двух лет. Те же действия, совершенные в отношении особо ценных объектов или памятников общероссийского значения, наказываются штрафом в размере от семисот до одной тысячи минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от семи месяцев до одного года либо лишением свободы на срок до пяти лет.
В УК РФ 1996 года введен и такой состав преступных действий, как экоцид, т. е. массовое уничтожение растительного или животного мира, отравление атмосферы или водных ресурсов, а также совершение иных действий, способных вызвать экологическую катастрофу. Такие действия наказываются лишением свободы на срок от двенадцати до двадцати лет.

25. Одним из важнейших показателей структуры сообщества является видовой состав входящих в него организмов. Видовой состав сообщества определяется рядом факторов, важнейшие среди которых: географическое местоположение, определяющее состав флоры и фауны, особенности климата, тип ландшафта и его высота над уровнем моря, водный режим, возраст самого сообщества. В пределах отдельных континентов и климатических зон сходные по видовому составу сообщества формируются в районах, сходных по экологическим условиям.

Популяции различных видов биоценоза, подчиняясь соответствующим природным закономерностям, располагаются в пределах пространственных границ биотопа как по площади, так и по высоте.
Пространственная структура наземного биоценоза определяется закономерностью распределения надземных и подземных органов растительности по ярусам (расчленением растительных сообществ по высоте). Ярусное строение растительности (фитоценоза) позволяет максимально использовать лучистую энергию Солнца и зависит от теневыносливости растений. Ярусность хорошо выражена в лесах умеренного пояса. Так, например, в широколиственном лесу выделяются 5—6 ярусов:

деревья первой, второй величины, подлесок, кустарник, высокие травы, низкие (приземные) травы.

Существуют межъярусные растения — лишайники на стволах и ветках, лианы и др. Ярусность существует и в травянистых сообществах лугов, степей, саванн.

26. Защита от шумового воздействия — очень сложная проблема и для ее решения необходим комплекс мер: законодательных, технико-технологических, градостроительных, архитектурно — планировочных, организационных и др.  Для защиты населения от вредного влияния шума нормативно — законодательными актами регламентируется его интенсивноеть, время действия и другие параметры. Госстандартом установлены единые санитарно-гигиенические нормы и правила по ограничению шума на предприятиях, в городах и других населенных пунктах. В основу норм положены такие уровни шумового воздействия, действие которых в течение длительного времени не вызывает неблагоприятных изменений в организме человека, а именно: 40 дБ днем и 30 — ночью. Допустимые уровни транспортного шума установлены в пределах 84— 92 дБ и со временем будут снижаться.
Технико-технологические меры сводятся к шумозащите, под которой понимают комплексные технические меры по снижению шума на производстве (установка звукоизолирующих кожухов станков, звукопоглощение и др.), на транспорте (глушители выбросов, замена колодочных тормозов на дисковые, шу-мопоглощающий асфальт и др.).
На градостроительном уровне защита от шумового воздействия может быть достигнута следующими мероприятиями (Швецов, 1994):
— зонированием с выносом источников шумов за пределы застройки;
— организацией транспортной сети, исключающей прохождение шумных магистралей через районы жилой застройки;
— удалением источников шума и устройством защитных зон вокруг и вдоль источников шумового воздействия и организация зеленых насаждений;
— прокладкой магистралей в туннелях, устройством шу-мозащитных насыпей и других поглощающих шум препятствий на путях распространения шума (экраны, выемки, ковал ьеры);

Защита организма человека от действия электромагнитных излучений предполагает снижение их интенсивности до уровней, не превышающих предельно допустимые. Защита обеспечивается выбором конкретных методов и средств, учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации. Организация этой защиты подразумевает:

— оценку уровней интенсивности излучений на рабочих местах и их сопоставление с действующими нормативными документами;

— выбор необходимых мер и средств защиты, обеспечивающих степень защищенности в заданных условиях;

— организацию системы контроля над функционирующей защитой.

По своему назначению защита может быть коллективной, предусматривающей мероприятия для групп персонала, и индивидуальной — для каждого специалиста в отдельности. В основе каждой из них лежат организационные и инженерно-технические мероприятия.

27. Под экологической нишей понимают обычно место организма в природе и весь образ его жизне­деятельности, или, как говорят, жизненный статус, вклю­чающий отношение к факторам среды,видам пищи, време­ни и способам питания, местам размножения, укрытий и т. п. Это понятие значительно объемнее и содержательнее понятия «местообитание». Американский эколог Одум образно назвал местообитание «адресом» организма (вида), а экологическую нишу — его «профессией». На одном местообитании живет, как правило, боль­шое количество организмов разных видов. Например, смешанный лес — это местообитание для сотен видов растений и животных, но у каждого из них своя и только одна «профессия» — экологическая ниша. Так, сходное местообитание, как отмечалось выше, в лесу занимают лось и белка. Но ниши их совершенно разные: белка живет в основном в кронах деревьев, питается семенами и плодами, там же размножается и т. п. Весь жизненный цикл лося связан с подпологовым пространством: питание зелеными растениями или их ча­стями, размножение и укрытие в зарослях и т. п.

28. В настоящее время и по масштабам накопления и по степени негативного воздействия на окружающую среду экологической проблемой века становятся опасные отходы. Поэтому их 1сбор, удаление, детоксикация, переработка и утилизация — одна из главнейших задач инженерной защиты окружающей среды. } Важнейшей проблемой является защита среды обитания и от обычных, т. е. нетоксичных отходов. На урбанизированных ^территориях размещение отходов уже сейчас выходит на первое место по своей значимости среди экологических проблем. Решение этого вопроса регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) и Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» (1998 г.),Рассмотрим, как в настоящее время осуществляют защиту окружающей среды от твердых бытовых и промышленных, а (также от радиоактивных и диоксинсодержащих отходов.

29. Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любая биосистема, включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой в неживой частя-ми, представляет собой экологическую систему или экосистему.

Долговременное функционирование экосистемы обеспечивают три основных компо-нента — сообщество, поток энергии и круговорот веществ.

Поток энергии направлен в одну сторону; часть поступающей солнечной энергии преобразуется сообществом и переходит на качественно более высокую ступень, трансформируясь в органическое вещество, представляющее собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет, но большая часть энергии деградирует, проходит через систему и покидает ее в виде низкокачественной тепловой энергии (тепловой сток). Энергия может накапливаться, затем снова высвобождаться или экспортироваться но ее нельзя использовать вторично.

В отличие от энергии элементы питания, в том числе биогенные элементы, необхо-димые для жизни (углерод, азот, фосфор и т. д.), и вода не только могут, но и должны использоваться многократно.

Все экосистемы, даже самая крупная — биосфера, являются открытыми системами: они должны получать и отдавать энергию. Разумеется, экосистемы, входящие в биосферу, также в разной степени открыты для потоков веществ, для иммиграции и эмиграции организмов. Поэтому концепция экосистемы должна учитывать существование связанных между собой и необходимых для функционирования и самоподдержания экосистемы среды на входе и среды на выходе: в концептуально законченную экосистему входит среда на входе, среда на выходе и система , т.е.

Экосистема = IE + S + OE.

Данная схема решает проблему, связанную с проведением границ рассматриваемой единицы, поскольку в этом случае не имеет значения, как мы вычленяем исследуемую часть экосистемы. Часто удобными оказываются естественные границы, например берег озера или опушка леса, или административные, например границы города, но эти границы могут быть и условными, если их точно определить геометрически. Конечно, экосистема не ограничена «ящиком» в центре схемы, поскольку если бы этот «ящик» был герметичным, то его живое содержимое (озеро или город) не вынесло бы такого заключения. Функционирующая реаль-ная экосистема должна иметь вход и в большинстве случаев пути оттока переработанной энергии и веществ.

Трофическая структура. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями, так как служат объектами питания друг для друга.

В водоеме продуцентами являются зеленые водоросли. Их поедают мелкие растительноядные ракообразные (дафнии, циклопы) — консументы (потребители) первого порядка. Этих животных потребляют в пищу плотоядные личинки различных водяных насекомых (например, стрекоз). Это консументы (потребители) второго порядка. Личинками питаются мелкие рыбы (например, плотва) — консументы (потребители) третьего порядка. А рыбы становятся добычей щуки — консумента (потребителя) четвертого порядка. Такую последовательность питающихся друг другом организмов называют пищевой, или трофической, цепью. Отдельные звенья трофической цепи называют трофическими уровнями.

Пищевые цепи состоят, как правило, из трех — пяти звеньев, например: растения  овцы  человек; растения  кузнечики  ящерицы  орел; растения  насекомые  лягушки  змеи  орел.

Различают два типа трофических (пищевых) цепей. Пищевые цепи, которые начинаются с растений, идут через растительноядных животных к другим потребителям, называют пастбищными или цепями выедания. Их примеры приведены выше. Пищевые цепи другого типа начинаются с отмерших растений, трупов или помета животных и идут к мелким животным и микроорганизмам. Эти цепи называют детритными, или цепями разложения. Например: мертвые ткани растений  грибы  многоножки кивсяки  грибы  ногохвостки коллемболы  хищные клещи  хищные многоножки  бактерии.

Линейные пищевые цепи — большая редкость в природе. Как правило, пищевые цепи в экосистеме тесно переплетаются. Совокупность пищевых связей в экосистеме образует пищевые сети, в которых многие консументы служат пищей нескольким членам экосистемы. В то же время некоторые животные могут принадлежать сразу к нескольким трофическим уровням, так как питаются и растительной, и животной пищей, то есть являются всеядными (например, медведь).

Из-за сложной структуры пищевой сети исчезновение вида, как правило, почти не сказывается на экосистеме. Питавшиеся особями этого вида организмы находят другие источники пищи. А пищу, которую потребляли животные исчезнувшего вида, начинают использовать другие потребители. Это обеспечивает экосистеме длительное и устойчивое существование. И чем богаче видовая структура экосистемы, тем она устойчивее.

Правило экологической пирамиды. Пищевые сети, возникающие в экосистеме, имеют структуру, для которой характерно определенное число организмов на каждом трофическом уровне. Замечено, что число организмов прямо пропорционально уменьшается при переходе с одного трофического уровня на другой. Такая закономерность получила название «правило экологической пирамиды». В данном случае рассмотрена пирамида чисел. Она может нарушаться, если мелкие хищники живут благодаря групповой охоте на крупных животных.

Для каждого трофического уровня характерна своя биомасса — суммарная масса организмов какой-либо группы. В пищевых цепях биомасса организмов на разных трофических уровнях различна: биомасса продуцентов (первый трофический уровень) значительно выше, чем биомасса консументов — растительноядных животных (второй трофический уровень). Биомасса каждого из последующих трофических уровней пищевой цепи также прогрессивно уменьшается. Эта закономерность получила название пирамиды     биомасс.

Аналогичную закономерность можно выявить при рассмотрении передачи энергии по трофическим уровням, то есть в пирамиде энергии. Растения усваивают в процессе фотосинтеза лишь незначительную часть солнечной энергии. Растительноядные животные, составляющие второй трофический уровень, усваивают лишь некоторую часть (20-60 %) от поглощенного корма. Усвоенная пища идет на поддержание процессов жизнедеятельности организмов животных и рост (например, на построение тканей, запасы в виде отложения жиров).

Организмы третьего трофического уровня (хищные животные) при поедании растительноядных животных вновь теряют большую часть заключенной в пище энергии. Количество энергии на последующих трофических уровнях вновь прогрессивно уменьшается. Результатом этих потерь энергии является небольшое число (три-пять) трофических уровней в пищевой цепи.

Подсчитано, что с одного трофического уровня на другой передается лишь около 10% энергии. Эта закономерность получила название «правило десяти процентов».

Таким образом, пирамида чисел отражает число особей в каждом звене пищевой цепи. Пирамида биомасс отражает количество образованного на каждом звене органического вещества — его биомассу. Пирамида энергии показывает количество энергии на каждом трофическом уровне.

Графически это правило изображают в виде пирамид с широким основанием и узкой вершиной. Пирамиду составляют прямоугольники, которые изображают разные звенья пищевой цепи.

30. защита биотических сообществ

Для сохранения численности и популяционно-видового состава растений осуществляется комплекс природоохранных мер, в число которых входят:

— борьба с лесными пожарами;

— защита растений от вредителей и болезней;

— полезащитное лесоразведение;

— повышение эффективности использования лесных ресурсов;

— охрана отдельных видов растений и растительных сообществ.

Борьба с лесными пожарами. В нашей стране уже длительное время действует специальная служба государственной лесной охраны, оснащенная современной техникой обнаружения и тушения пожаров. Для этих целей используют самолеты, вертолеты, мощные пожарные автоцистерны, опрыскиватели, вездеходы, бульдозеры и т. д. Значительна роль авиационной охраны, на ее долю приходится почти треть всех обнаруженных и ликвидированных пожаров в лесах государственного фонда. Однако следует признать, что в последние I отлаженная система обнаружения и тушения очагов лес-пожаров становится малоэффективной из-за недостаточного финансирования. В борьбе с лесными пожарами большую роль играют и другие меры защиты, в частности создание противопожарных барьеров-разрывов, специальных полос и др. Главные усилия следует направлять на профилактику пожаров. Подавляющее большинство лесных пожаров происходит как известно, из-за неосторожного или неумелого обра-ия людей с огнем. Так, на европейской территории страны почти 100% возгораний происходит по вине местного нарушения (Государственный доклад…, 1997). причиной лесных пожаров, достигающих нередко граненых масштабов и наносящих непоправимый экологиче-урон и огромные экономические убытки, становятся, как ило, незатушенные костры, брошенные горящие окурки чки, тлеющие пыжи, пламя из выхлопных труб и другие орожные действия. В связи с этим важнейшее значение йэт профилактические меры, особенно разъяснительная ра-среди населения. Люди, посещающие лес, должны знать коснительно соблюдать правила пожарной безопасности Ьах. Этими правилами запрещается разводить костры в роопасных местах (под кронами деревьев, на сухой под-ке, на торфяных почвах) и в пожароопасный период, ос-ять непогашенные костры, бросать окурки и др. евыполнение законных требований органов государственого контроля за использованием, воспроизводством и охра-есов влечет за собой административный штраф, а умышленное повреждение или поджог леса относятся к тяжким пре-йениям. щита растений от вредителей и болезней. Среди ме-защиты растений от болезней и вредителей различают лактические и истребительные меры. Лучшие резуль-Дают профилактические меры, а именно: надзор, каран-я служба и различные лесохозяйственные мероприятия. истребительным (точнее, лечебно-истребительным) от-тся следующие методы: агротехнические (правильные севообороты, сортировка и очистка семян, выведение и возделывание непоражаемых сортов культурных растений, и др.);

— химические (использование специальных веществ, токсичных для вредителей);

— биологические (основаны на уничтожении вредителей хищными и паразитическими насекомыми — энтомофагами, микроорганизмами, нематодами, насекомоядными птицами и другими их естественными врагами).

По утверждению В. Г. Нестерова, «лучшие друзья леса, истребители мельчайших и самых вредных насекомых, скромнейшие птички с оперением серого цвета — обыкновенная пищуха и обыкновенный поползень, а также обыкновенный скворец, многочисленные синицы и певчий дрозд». Деятельность насекомоядных птиц в очаге размножения лесных вредителей позволяет схранить более 30% деревьев.

Один из перспективных биологических способов — внедрение в природные популяции, численность видов которых надо уменьшить, таких особей, которые не способны давать потомство. По мнению А. В. Яблокова и С. А. Остроумова (1983), этот генетический метод защиты в ряде случаев оказался эффективным и заслуживает широкого распространения.

В отношении химического метода (глава 15) уже обращалось внимание на его отрицательные стороны (загрязнение пестицидами почвы и природных вод, накопление токсичных веществ в продуктах питания и др.). В настоящее время во многих странах мира ведутся работы по дальнейшему развитию интегрального метода защиты растений, при котором пестициды постепенно заменяются биологическими методами, изыскиваются химические средства избирательного действия, строго регламентируется применение пестицидов. Этот сбалансированный комплекс защиты растений позволяет уже на нынешней стадии разработки значительно сократить использование токсичных веществ.

Полезащитное лесоразведение. Искусственно выращенные лесные полосы, сформированные из быстрорастущих биологически устойчивых пород для поддержания биологического равновесия, создают по границам полей и севооборотов, снаружи и внутри садов, на пастбищах и т. д. Лесонасаждения положительно влияют на окружающую природную средуюсобствуют защите сельскохозяйственных полей, пастбищ-трав, плодовых деревьев, кустарников, виноградников от вымерзания, вредного действия ветров, пыльных бурь, засух суховеев.

Повышение эффективности использования лесных ресурсов. В комплекс мероприятий данного назначения входят перебазирование лесозаготовок и лесоперерабатывающих предприятий в многолесные районы, ликвидация перерубов шлолесных районах, сокращение потерь древесины при гаве и перевозках и др. Для сохранения численности и порционно-видового состава лесов необходимо также прошение в достаточных объемах лесовосстановительных ра-с целью восстановления лесов до стадии климакса, улучшение их состава (рис. 20.13), дальнейшее развитие сети лес-питомников и разработка методов выращивания леса на деальных плантациях. Охрана отдельных видов растений и растительных совете. Обычно выделяют два аспекта, связанных с охра-растительного мира: 1) охрана редких и исчезающих видов флоры и 2) охрана основных растительных сообществ. К редким относят растительные виды, имеющие ограниченный ареал и низкую численность. Правительственными постанов. лениями взяты под защиту десятки редких видов растений. $ местах их произрастания строго запрещается сбор, выпас ско. та, сенокошение и другие формы уничтожения растений и их сообществ.

Очень важной задачей является сохранение в качестве ге~ нофонда видового разнообразия растений. В случае, когда ис-черпаны все резервы сохранения видов растений, создают специальные хранилища —генетические банки, гд^генофонд ви-дов сохраняется в виде семян.

Процесс создания банка клеток и тканей достаточно сложен и включает в себя следующие операции: сбор пыльцы — получение культуры клеток — развитие эмбрионов — программное замораживание при температуре, равной -196 °С — рекультивирование после оттаивания — регенерация растений.

31. Продуцирование и разложение в природе

Фотосинтезирующие организмы, и лишь отчасти хемосин-тезирующие, создают органические вещества на Земле — продукцию — в количестве 100 млрд т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду. Однако этот баланс неточен, так как известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток органического вещества, в особенности 300 млн лет тому назад, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Человечество использует это энергетическое сырье.

Избыток образовался вследствие того, что в соотношении 02/С02 баланс сдвинулся в сторону С02 и заметная часть продуцированного вещества, хотя и очень небольшая, не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а фоссилизировалась (окаменевала) и сохранялась в осадках. Сдвижение баланса в сторону повышения содержания кислорода около 100 млн лет назад сделало возможным эволюцию и существование высших форм жизни.

Без процессов дыхания и разложения, так же как и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна.

Дыхание

Дыхание — это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество.

Итак, дыхание — процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение.

Аэробное дыхание — процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель — газообразный кислород присоединяет водород. Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде и в каче^ве окислителя служат другие неорганические вещества, например сера. И наконец, брожение Щ такой анаэробный процесс, где окислителем становится само органическое вещество.

Посредством процесса аэробного дыхания организмы получают энергию для поддержания жизнедеятельности и построения клеток. Бескислородное дыхание — это основа жизнедеятельности сапрофагов (бактерии, дрожжи, плесневые грибы, простейшие). Аэробное дыхание превосходит, и значительно, анаэробное в скорости.

Если поступление детрита (частичек отмершей органики) в почву или в донный осадок происходит в больших количествах, то бактерии, грибы, простейшие быстро расходуют кислород на его разложение, которое резко замедляется, но не останавливается вследствие «работы» организмов с анаэробным метаболизмом.

Итак, в целом можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И, как было подчеркнуто выше, такое соотношение наблюдается на уровне биосферы. «Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть, следовательно, одно из важнейших свойств экосистемы» (Ю. Одум, 1975). Однако в результате деятельности человека это свойство находится под угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными двигателями и другими аппаратами, которое может привести к снижению продукции.

Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования гумуса, гумификация, идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, — процесс медленный, обусловливающий запаздывание разложения по сравнению с продуцированием.

Кроме биотических факторов в разложении принимают участие и абиотические (пожары, которые можно считать «агентами разложения»). Но если бы мертвые организмы не разлагались гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами, для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать.

32. Гомеостаз — способность биологических систем — организма, популяции и экосистем — противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем — гомеостатический механизм — это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозге, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. В механических системах аналогичный механизм называют сервомеханизмом, например, термостат управляет печью.

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне — это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них — субсистема «хищник—жертва» (рис. 5.3). Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например увеличивает стресс.

Рис. 5.3. Элементы кибернетики: а — взаимодействие положительной (+) и отрицательной (-) обратных связей в системе «хищник-жертва»; б — представление о гомеостати-ческом плато, в пределах которого поддерживается относительное постоянство вопреки условиям, вызывающим отклонения чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников. Эта кибернетическая схема (рис. 5.3 а) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник—жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы (см. рис. 3.5). Если в эту систему не вмешиваются другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис. 5.36) — областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.

Наиболее устойчивы крупные экосистемы и самая стабильная из них —- биосфера, а наиболее неустойчивы молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в больших экосистемах создается саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии (Ю. Одум, 1975).

33.Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии. Свет — единственный на Земле пищевой ресурс, энергия которого, в соединении с углекислым газом и водой, рождает процесс фотосинтеза. Фотосинтезирующие растения создают органическое вещество, которым питаются травоядные животные, ими питаются плотоядные и т. д., в конечном итоге растения «кормят» весь остальной живой мир, т. е. солнечная энергия через растения как бы передается всем организмам.

Энергия передается от организма к организму, создающих пищевую, или трофическую цепь:отавтотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4—6 раз с одного трофического уровня на другой.

Трофический уровень — это место каждого звена в пищевой цепи. Первый трофический уровень — это продуценты, все остальные — консументы. Второй трофический уровень -— это растительноядные консументы; третий — плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами; четвертый — консументы, потребляющие других плотоядных, и т. д. Следовательно, можно и консументов разделить по уровням: консументы первого, второго, третьего и т. д. порядков (рис. 5.4).

Четко распеределяются по уровням лишь консументы, специализирующиеся на определенном виде пищи. Однако есть виды, которые питаются мясом и растительной пищей (человек, медведь и др.), которые могут включаться в пищевые цепи на любом уровне.

Пища, поглощаемая консументом, усваивается не полностью — от 12 до 20% у некоторых растительноядных, до 75% и более у плотоядных. Энергетические затраты связаны прежде всего (рис. 5.5) с поддержанием метаболических процессов, которые называют тратой на дыхание, оцениваемая общим количеством С02, выделенного организмом. Значительно меньшая часть идет на образование тканей и некоторого запаса питательных веществ, т. е. на рост. Остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. Кроме того, значительная часть энергии рассеивается в виде тепла при химических реакциях в организме и особенно при активной мышечной работе. В конечном итоге вся энергия, использованная на метаболизм, превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде.

Таким образом, большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется.

34.Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, на- несло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды — важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы и окружающей среды. Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно изменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как органического, живого, так и минерального, косного.

Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке.

Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

35. Лучистая энергия солнца, усваиваемая зелеными автотроф-ными растениями, превращается в энергию химических связей синтезируемого вещества. Скорость фиксации солнечной энергии определяет продуктивность сообществ. Продуктивность автотрофных организмов представляет собой первичную продуктивность. Продуктивность представителей других трофических уровней составляет вторичную продуктивность.

Основной показатель продуктивности — биомасса организмов (растительных и животных), составляющих экосистему. Биомасса — выраженное в единицах массы или энергии количество живого вещества организмов, приходящееся на единицу площади или объема (например, г/м2, г/м3, кг/га, т/км2 и др.). Используют массу либо сырого, либо, чаще всего, сухого вещества. Различают растительную биомассу — фи-томассу, животную — зоомассу, бактериомассу, либо биомассу каких-либо конкретных групп или организмов отдельных видов.

Величина биомассы меняется в зависимости от сезона года, миграций животных, от степени ее потребления консументами разных порядков. Например, в условиях Республики Беларусь самая низкая величина биомассы травянистых многолетних растений бывает поздней осенью, зимой и ранней весной. В период с мая по октябрь ее величина значительно увеличивается за счет роста надземных частей растений.

Продукция. Биомасса, производимая биоценозом на единице площади за единицу времени, называется биологической продукцией. Она выражается в тех же величинах, что и биомасса, но с указанием времени, за которое она создана (например, кг/га за месяц).

Различают два вида продукции — первичную и вторичную.

Биомасса, произведенная автотрофными организмами (зелеными растениями) на единице площади за единицу времени называется первичной продукцией. Ее величина определяет продуктивность всех звеньев гетеротрофных организмов экосистемы.

Суммарная продукция фотосинтеза называется первичной валовой продукцией. Это вся химическая энергия в форме произведенного органического вещества. При этом часть энергии может идти па поддержание жизнедеятельности (дыхание) самих про из водителей продукции — растений. Если мы изымем ту часть энергии, которая тратится растениями на дыхание, то получим чистую первичную продукцию. Ее можно легко учесть: достаточно собрать, высушить и взвесить растительную массу, например при уборке урожая.

В природных биоценозах дыхание уменьшает продуктивность более, чем наполовину. По мере старения растения доля потребляемой на дыхание энергии растет.

Зеленые растения могут перерабатывать от 1 до 5 % получаемой энергии Солнца. Животные, питающиеся растениями, для образования биомассы своего тела используют всего 1 % энергии, содержащейся в растительном материале. Из всех животных наиболее эффективно использует (преобразует) энергию домашняя свинья. В мясо и жир превращается до 20 % потребленной ею энергии.

Несмотря на то что растения активно поглощают солнечный свет, КПД этих маленьких зеленых фабрик невелик. Например, вся продукция хлебного ноля в пересчете на сухое вещество будет равняться 8-10 т/га. В широколиственном лесу выход продукции еще меньше — 4-5 т/га.

35.2 Функциональные взаимосвязи можно представить в виде экологической пирамиды. Трофическую структуру, можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид. Экологические пирамиды — это графические изображения численности, и др структуры между продуцентами, консументами и редуцентами. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона); 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис. 5.6). В основе этой закономерности лежит, во-первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел; во-вторых, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) и, в-третьих — обратная зависимость метаболизма or размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы).

Однако пирамиды численности будут сильно различаться по форме в разных экосистемах, поэтому численность лучше

36. Для защиты воздушного бассейна от негативного антропоидного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами и используют следующие меры:

— экологизацию технологических процессов;

— очистку газовых выбросов от вредных примесей; § — рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

— устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна рагрязнения — экологизация технологических процессов и ёрвую очередь создание замкнутых технологических цикл, безотходных и малоотходных технологий, исключающих гадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Экологизация технологических процессов предусматривали частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену местных котельных установок на грализованное тепло, предварительное очищение топлива лрья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ, применение гидрообеспыливания, перевод на элек-йривод компрессоров, сваебойных агрегатов, насосов и др. шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повтор-использование отходящих газов.

Учитывая исключительную актуальность охраны атмосферного

воздуха от загрязнения отработанными газами (ОГ) автомобилей, первоочередной проблемой является создание экологически «чистых» видов транспорта. В настоящее время ведется поиск более «чистого» топлива, чем бензин. В качестве его заменителя рассматриваются экологически чистое

топливо, метиловый спирт (метанол), малотоксичный

шак и идеальное топливо — водород. Продолжаются интенсивные разработки по замене карбюраторного двигателя на

менee экологичные типы — дизельный, паровой, газотурбинй и др. В опытно-конструкторских бюро созданы пробные модели автомобилей, работающих на энергии электрических аккумуляторов в черте города, а за его пределами переходящих на работу на обычных карбюраторных двигателях. Продолжаются работы по созданию идеального с точки зрения экологических требований вида транспорта — автомобиля на солнечных элементах.

К сожалению, нынешний уровень развития экологизации технологических процессов, внедрения замкнутых технологических циклов и т. д. недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях повсеместно используются различные методе очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, N02, S02, S03 и др.), однако, с точки зрения будущего, аппараты пылегазоочи-стки по вышеуказанным причинам не имеют перспектив.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

37. Системный подход в экологии обусловил формирование целого направления, ставшего ее самостоятельной отраслью — системной экологией. Системный подход — это направление в методологии познания объектов как систем. Система — это множества взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность, единство. Ее состав, структуру и свойства изучают посредством системного анализа, являющегося основой системного подхода и представляющего собой совокупность методологических средств, используемых для решения сложных научных проблем. В эту совокупность средств входит комплекс методов: от простых описательных, логических до весьма сложных математических. Технической основой системного анализа являются современные ЭВМ и информационные системы с широким использованием методов математического программирования, теории игр и т. д.

Основными системными принципами являются: целостность, структурность, взаимозависимость системы и среды, иерархичность, множественность описания каждой системы. Целостность — обобщенная характеристика системы, свойства которой несводимы к сумме свойств ее элементов и не-выводимы из этих свойств (целостность организмов более полной будет в.популяции, популяции — в биоценозе и т. д., и свойства каждой системы несводимы к свойствам нижестоящих). Структурность — установление структуры и взаимозависимости структурных элементов, обусловленности поведения системы ее структурой (структура биоценоза, трофическая структура экосистемы и установление измеримых связей между трофическими уровнями, и др.). Взаимозависимость системы и среды выражается в формировании и проявлении ее свойств в результате их взаимодействия (взаимодействие биоценоза и биотопа, популяций в биоценозе и т. п.). Иерархичность щ это когда каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широкой системы (уровни биологической организации, вплоть до глобальной системы — биосферы).

Экосистемы — это весьма сложные самоорганизующиеся и целенаправленные, со сложной иерархической структурой системы, требующие множественного описания каждой системы, что требует построения множества моделей, т. е. широкого использования методов моделирования при исследовании.Построение обобщенных моделей, отражающих все факторы и взаимосвязи в системе, является центральной процедурой системного анализа. Понятие «модель» широко используется, например, на бытовом уровне: модель самолетов, кораблей, автомобилей и т. п. Если эти модели не действующие, то они отражают только морфологические особенности объекта, но уже знание этих особенностей позволяет человеку, если он раньше не видел оригинал, узнать этот оригинал по модели. Иными словами, лишь часть свойств объекта позволяет судить об объекте в целом, в данном случае — о форме объекта. Нечто похожее происходит и при научных исследованиях.

Традиционная схема научного исследования: исследователь — объект. Здесь исследователь получает информацию путем непосредственного изучения объекта. Например, биолог изучает видовой состав фитопланктона под микроскопом. Но такое возможно лишь на достаточно простых объектах, но не при исследовании целостной структуры экосистемы, взаимодействия ее компонентов и т. п. В этом случае необходимо моделирование, при котором работает схема: исследователь — модель — объект изучения.

Например, чтобы получить представление об энергетических потоках в экосистеме, необходимо представить себе модель в виде пирамиды энергий или хотя бы пирамиды Элтона и т. п. Здесь появляется промежуточный (вспомогательный) объект изучения’— модель.

Модель — это вспомогательный объект, находящийся в определенном объективном соответствии с познаваемым оригиналом и способный замещать его на отдельных этапах познания. Моделирование — это разработка, исследование модели и распространение модельной информации на оригинал (Лиепа, 1982). Достоинства моделирования проявляются там, где возможности традиционного подхода оказываются ограниченными. Именно такой областью познания является экология.

Модель должна соответствовать двум требованиям: 1) она должна отражать лишь те особенности оригинала, которые выступают в качестве предмета познания, и 2) она должна быть адекватна оригиналу (иначе представления о нем будут искажены). «Сам процесс моделирования, по И. Я. Лиепа (1982), можно разделить на четыре этапа: качественный анализ, математическая реализация, верификация и изучение моделей.

Первый этап моделирования — качественный анализ — является основой любого объектного моделирования. На его основе формируются задачи ц выбирается вид модели. Этот этап обязан обеспечить соответствие модели двум вышеуказанным требованиям. Вид модели выбирается исходя из способа построения, из характера самого объекта и др.

По способу построения все модели делят на два класса: материальные и абстрактные. Материальные модели по своей физической природе сходны с оригиналом. Они могут сохранить геометрическое подобие оригиналу (макеты, тренажеры, искусственные заменители органов и т. д.), подобие протекания физических процессов — физическое моделирование (гидрологическая модель — течение воды и т. п.) и могут быть природными объектами — прообразами оригинала, т. е. натурными моделями (метод пробных участков). Материальные модели используются обычно в технических целях и мало подходят для экологических проблем. Более подходящими для экологического моделирования являются абстрактные модели, представляющие собой описание оригинала в словесной форме или посредством символов и операций над ними, отражающих исследуемые особенности оригинала. Абстрактные модели подразделяются на три типа: вербальные, схематические и математические.

Вербальные модели — это формализованный вариант традиционного естественнонаучного описания в виде текста, таблиц и иллюстраций (Федоров, Гильманов, 1980). Схематические модели разрабатываются в виде различного рода схем, рисунков, графиков и фотографий, основные их достоинства — наглядность, информативность и простота построения (трофические цепи, пирамида Элтона, схемы структуры, динамики и энергетики экосистем, воздействия экологических факторов, биохимических круговоротов и др.).

Вербальные и схематические модели — неотъемлемая часть качественного анализа математического моделирования, являющегося наиболее совершенным видом количественного исследования оригинала, позволяющая построить его математическую модель. «Математическая модель» — это математическое описание оригинала, отражающее его целостность, структуру, динамику, функционирование и взаимосвязи оригинала, внешних и внутренних факторов воздействия» (Лие-па, 1982). Это означает, что практически такая модель есть формула или система уравнений и неравенств.

По своему характеру выделяют модели статические и динамические. Статическая модель отражает объект (систему), не изменяющий свое состояние во времени, а динамическая модель отражает объект (систему), изменяющий свое состояние во времени. Подавляющее большинство живых объектов и систем — это динамические системы и могут быть отражены только лишь динамическими моделями.

Второй этап моделирования — это математическая реализация логической структуры модели. С точки зрения технологии применения математических методов можно выделить модели аналитические и численные (компьютерские). Аналитическая модель — это построение теоретических концепций с применением строгого математического аппарата, обычно позволяющего вывести общую формульную зависимость. Компьютерские модели П. М. Брусиловский, Г. С. Ро-зенберг (1981) делят на имитационные и самоорганизующиеся.

Имитационные моделиотражают представления исследователя о взаимосвязях в экосистеме и как они реализуются. Наилучшие результаты эти модели дают при составлении прогноза изменений в экосистеме. Самоорганизующиеся модели относятся к классу регрессионных уравнений, в них широко используются вероятностно-статистические методы расчетов.

Третий этап моделирования предусматривает верификацию модели: проверку соответствия модели оригиналу. На данном этапе необходимо удостовериться, что выбранная модель отвечает второму требованию: адекватно отражает особенности оригинала. Для этого может быть проведена эмпирическая проверка —- сравнение полученных данных с результатами наблюдений за оригиналом. Модель может быть признана высококачественной, если прогнозы оправдываются. При отсутствии эмпирических данных проводится теоретическая верификация — по теоретическим представлениям определяется область применения и прогностические возможности модели.

Четвертый этап моделирования — это изучение модели, экспериментирование с моделью и экологическая интерпретация модельной информации. Основная цель этапа — выявление новых закономерностей и исследование возможностей оптимизации структуры и управление поведением моделируемой системы, а также пригодность модели для прогнозирования.

В экологии математические модели экосистем В. Д. Федоров и Т. Г. Гильманов (1980) предлагают разделить на модели популяционного, биоценотического и экосистемного уровней. Популяционные модели описывают особенности отдельных популяций, отражают их свойства и внутренние закономерности: модели, позволяющие оценить динамику численности и возрастного состава популяций в зависимости от рождаемости и смертности, заданных как функции лишь от общей плотности и возрастного состава популяций. Модели биоценотического уровня задаются как системы уравнений, отражающих динамику биоценоза как функцию плотностей составляющих его популяций. Модели экосистемного уровня представляют собой системы уравнений, в число аргументов которых включены как внутренние переменные состояния, так и внешние факторы воздействия и целостные свойства экосистем. Модели данного уровня учитывают и роль обратных связей в функционировании систем.

При построении любой модели главная задача — создать модель достаточной полноты. Для этого необходимо стремиться учесть все существенные факторы, влияющие на рассматриваемые явления; уделить специальное внимание наличию в ней противоречивых элементов, как одного из признаков полноты модели; учесть возможность появления неизвестных факторов, чтобы в случае необходимости дополнить модель новым элементом.

Биология — одна из первых наук, в которой приоритетное значение приобрел системный подход в изучении природы, впервые в научной форме использованный Ч. Дарвином. Особенно широко используются системные идеи в экологии. На новую, более высокую ступень идеи системного подхода поставлены в учении В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере, где научному познанию предложен новый типюбъектов — глобальные системы. Такой глобальной экосистемой и является биосфера, объединяющая на основе иерархического принципа все экосистемы Земли более низких уровней.

38. Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий — внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксика-|ция отходов и главное — экологизация всего производства, при ^котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются ; все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к ^предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.

Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат ^важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов. Достаточно отметить, что ежегодное их накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 12—15 млрд т твердых отходов, около 160 млрд т жидких и свыше 100 млн т газообразных .

39. В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установленияпредельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом подвоздействием 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 областисанитарно-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).

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 называтьвредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Кроме того, как правило, всексенобиотики (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.

Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражаеткомбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектовкомплексного (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами — с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) исочетанного 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 устанавливатьсявременно допустимые концентрации (ВДК) — полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2-3 года.

В публикациях иногда встречаются и другие характеристики загрязняющих веществ. Подтоксичностьюпонимают 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 величинойтоксической 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.

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, отражаютнаучно-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).

40. История человечества неразрывно связана с  появлением все более и более  совершенных видов оружия и средств  поражения. Особое место в истории  развития вооружения и техники отводится  ХХ в., когда появились новые виды оружия: ядерное, химическое, бактериологическое (биологическое), применение которых приводит к массовому поражению живой силы и техники.

     Так, например, 22 апреля 1915 г. Германией было применено химическое оружие против французских колониальных войск. В результате газовой атаки поражено более 9000 человек, из них 1200 погибли.

     В зависимости от вида примененного противником  оружия массового поражения могут  образовываться очаги ядерного, химического, бактериологического (биологического) поражения и зоны радиоактивного, химического и бактериологического (биологического) заражения. Очаги поражения могут возникать и при применении обычных средств поражения противника. При воздействии двух видов и более оружия массового поражения образуется очаг комбинированного поражения. Первичные действия поражающих факторов ОМП и других средств нападения противника могут привести к возникновению взрывов, пожаров, затоплений местности и распространению на ней сильнодействующих ядовитых веществ. При этом образуются вторичные очаги поражения. В этом реферате я рассмотрю воздействие ядерного, химического и бактериологического оружия на окружающую среду, людей, животных и т.д.

     Оружие  массового поражения — оружие большой поражающей способности, предназначенное для нанесения массовых потерь или разрушений. Поражающие факторы ОМП, как правило, в течение определённого времени после его применения могут наносить урон противнику и оказывать сильное морально-психологическое воздействие. Объектами поражения ОМП являются люди, продукты их труда, природная среда обитания (почвенный покров, растения, животные, климатические и геофизические элементы). Основные принципы применения ОМП — внезапность и массирование на решающих направлениях. К существующим видам ОМП относятся химическое, биологическое (бактериологическое) и ядерное оружие.

     1. Воздействие ядерного оружия массового поражения

     Ядерное оружие (устаревшее — атомное оружие) — оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии, которая выделяется при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер-изотопов водорода — дейтерия и трития в более тяжелые, например ядра изотопов гелия. Для указанных реакций характерно чрезвычайно большое выделение энергии на единицу массы прореагированного вещества — в 20-80 млн. раз больше, чем при взрыве тротила. В результате весьма быстрого выделения огромного количества энергии в ограниченном объёме происходит ядерный взрыв, который существенно отличается от взрыва обычных боеприпасов как масштабами, так и характером поражающих факторов: ударной волны, светового излучения, проникающей радиацией, радиоактивного заражения и электромагнитного импульса.

     Ядерное оружие включает различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и фугасы, снаряженные ядерными зарядами), средства доставки их к цели и средства управления. Иногда в зависимости от типа заряда употребляют более узкие понятия, например термоядерное оружие, нейтронное оружие, водородное и т. д..

     Поражающее  действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной  волны, тепловым воздействием светового  излучения, радиационным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс, ЭМИ) ядерного взрыва.

     В настоящее время мощность ядерных  устройств колеблется в пределах от 0.8-1 кт до 50-100 Мт, и подразделяется на 5 групп: сверхмалые (<1 кт), малые (1-10 кт), средние (10-100 кт), крупные (100 кт — 1 Мт) и сверхкрупные (> 1Мт).

     Распределение энергии между поражающими факторами  ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50 % энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30—40%— на световое излучение, до 5 % — на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15 %—на радиоактивное заражение.

     Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8—10%—на образование ударной волны, 5—8 % — на световое излучение и около 85 % расходуется на образование нейтронного и γ-излучений (проникающей радиации).

     Действие  поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру  и масштабам поражения.

     1.1 Ударная волна

     Ударная волна—это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте (сейсмовзрывные волны).

     Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер (до 105 млрд. Па). Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотности и нагревают до высокой температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои. И так сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Расширение раскаленных газов происходит в сравнительно малых объемах, поэтому их действие на более заметных удаленьях от центра ядерного взрыва исчезает и основным носителем действия взрыва становится воздушная ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает; на больших удалениях ударная волна переходит, по существу, в обычную акустическую волну, и скорость ее распространения приближается к скорости звука в окружающей среде, т. е. к 340 м/с. Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 м за 1,4 с, 2000 м—за 4 с. 3000 м—за 7с, а 5000 м—за 12 с. Отсюда следует, что человек, увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие (складку местности, канаву, кювет, простенок и т. п.) и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной.

     Ударная волна в воде при подводном  ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна отличается от воздушной своими параметрами. На одних и тех же расстояниях  давление во фронте ударной волны  в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия — меньше. Например, максимальное избыточное давление на расстоянии 900 м от центра ядерного взрыва мощностью 100 кт в глубоком водоеме составляет 19 МПа, а при взрыве в воздушной среде—около 100 кПа.

     При наземном ядерном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование волны сжатия в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе она характеризуется менее резким увеличением давления во фронте волны, а также более медленным его ослаблением за фронтом. Давление во фронте волны сжатия уменьшается довольно быстро с удалением от центра взрыва, и на больших расстояниях волна сжатия становится подобной сейсмической волне.

     При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта, напоминающее по своему действию землетрясение.

1.1.1 Характер воздействия ударной волны на людей и животных

     Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические поражения, контузии или быть причиной их гибели. Поражения могут быть непосредственными или косвенными.

     Непосредственное  поражение ударной волной возникает  в результате воздействия избыточного  давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна почти мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию. Процесс сжатия продолжается со снижающейся интенсивностью в течение всего периода фазы сжатия, т. е. в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления в момент прихода ударной волны воспринимается живым организмом как резкий удар. В то же самое время скоростной напор создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве.

     Косвенные поражения люди и животные могут  получить в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений или в результате ударов летящих с большой скоростью осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов. Например, при избыточном давлении во фронте ударной волны 35 кПа плотность летящих осколков достигает 3500 шт. на квадратный метр при средней скорости перемещения этих предметов 50 м/с.

Воздействие техногенных экологических катастроф

Техногенная экологическая катастрофа, авария — это авария технического устройства (атомной электростанции, танкера и т. д.), приведшая к весьма неблагоприятным изменениям в окружающей среде и, как правило, массовой гибели живых организмов и экономическому ущербу (Реймерс, 1990). Аварии и катастрофы возникают внезапно, имеют локальный характер, в то же время экологические последствия их могут распространяться на весьма значительные расстояния.

Как показывает опыт, техногенные экологические катастрофы возможны даже в странах с высокими технологическими стандартами и возникновение их обусловлено комлексом различных причин: нарушением техники, безопасности, ошибками людей либо их бездействием, различными поломками, влиянием стихийных бедствий и т. д. Наибольшую экологическую опасность представляют катастрофы на радиационных объектах (атомные электростанции, предприятия по переработке ядерного топлива, урановые рудники и др.), химических предприятиях, нефте- и газопроводах, транспортных системах (морской и железнодорожный транспорт и др.), плотинах водохранилищ и т. д.

Самая крупная в истории человечества катастрофа техногенного характера, приведшая к трагическим последствиям, произошла 26 апреля 1986 г. на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС на Украине. От острой лучевой болезни погибли 29 человек, эвакуировано более 120 тыс. человек, общее число пострадавших превысило 9 млн человек. Следы чернобыльского «события» в генном аппарате человечества, по свидетельству медиков, исчезнут лишь через 40 (сорок) поколений.

25 апреля 1986 г. на Чернобыльской АЭС готовились остановить четвертый энергоблок на «планово-предупредительный» ремонт. Во время остановки блока предполагалось провести испытания с полностью отключенной защитой реактора в режиме полного обесточивания оборудования АЭС. Это было большим риском, могущим вызвать непредсказуемые последствия.

Сыграло свою роль и то, что в период испытаний была отключена система аварийного охлаждения реактора (САОР). Это и многочисленные ошибки персонала и руководства АЭС создали в Чернобыле аварийную ситуацию, приведшую к страшным последствиям. К тому же на АЭС были сооружены реакторы типа РБМК (реактор большой мощности канальный) безнадежной системы защиты рабочей зоны в случае аварии.

Общая площадь радиоактивного загрязнения по изолинии 10,2 мР/ч составила уже в первые дни аварии около 200 тыс. км2, охватив многие районы Украины, Белоруссии, а также | Брянскую, Калужскую, Тульскую и другие области Российской f Федерации.

Заметные выпадения радионуклидов с периодом полурас-I пада от 11 (криптон-85) до 24 100 часов (плутоний-239) достиг-? ли Болгарии, Польши, Румынии, ФРГ и других стран. Макси-‘ мальная величина загрязнения по цезию-137 в этих странах достигала 1 Ки/км2.

По мнению американских ученых Э. Теллера, Л. Вуда и др. (1996), несмотря на длительный срок после аварии, чернобыльский синдром по-прежнему блокирует позитивное восприятие атомной энергетики широкой общественностью высокоразвитых стран. Поэтому ими предложен «очевидно» безопас-j ный для всех проект подземной атомной станции мощностью 1 ГВт, работающей в автоматическом режиме без участия че-I ловека на глубине более 100 м. Конструкция ядерного реактора I такова, что позволяет использовать низкообогащенное ядерное ^топливо, которое никогда не должно извлекаться.

Тем не менее обеспечение безопасности ядерных источников энергии продолжает оставаться актуальнейшей проблемой 1 и может быть решена только совместными усилиями всего мирового сообщества. В России к 2005 г. планируется вывести из эксплуатации все ядерные реакторы АЭС первого поколения и ^частично — второго. Вместо них будут построены новейшие ^модификации реакторов на легкой воде и на быстрых нейтро-|нах (типа БН).

До Чернобыльской аварии в 1986 г. самой тяжелой в ядерной энергетике считалась авария в 1979 г. на американской АЭС Дримайл-Айленд близ г. Гаррисберга (штат Пенсильвания).

Сохранившаяся защитная оболочка реактора предотвратила весьма тяжелые экологические последствия от этой аварии. ?Гем не менее населению и окружающей среде был нанесен серьезный экологический вред. Из 30-километровой зоны бедствия было эвакуировано все население.

Крупная авария произошла 29 сентября 1957 г. в Челябинской области близ г. Кыштыма на оборонном предприятии, которое было построено сразу после войны для создания атомного оружия. По сообщению В. Е. Соколова (1993), взрыв произошел в бетонных емкостях для жидких отходов, что привело к выбросу радиоактивных продуктов деления в атмосферу и последующему их рассеянию и осаждению на площади более 15 тыс. км2. Выброс составил 2 млн 100 тыс. Ки (при аварии на Чернобыльской АЭС было выброшено 50 млн Ки).

К изучению и решению проблем, связанных с аварийным выбросом, были привлечены крупные научные силы (академики В. М. Клечковский, Н. П. Дубинин и др.). При изучении последствий аварии в Челябинской области были заложены основы практической радиоэкологии. Детально исследовались закономерности поведения стронция-90 в сельскохозяйственных, лесных и водных экосистемах, а также в пищевых цепях человека и на их основе разрабатывались практические рекомендации.

Очень опасны и тяжелы по своим экологическим последствиям крупные аварии и катастрофы пахимических объектах. В этих случаях происходит заражение отравляющими веществами всего приземного слоя атмосферы, водных источников, почв и т. д. При высоких концентрациях отравляющих веществ наблюдается массовое поражение людей и животных.

В качестве примера рассмотрим последствия одной из наиболее трагичных экологических катастроф, происшедшей на химически опасном объекте в Бхопале (Индия). Здесь 3 декабря 1984 г. на фабрике по производству пестицидов, принадлежащей американской компании «Юнион Карбайд», произошла утечка из стальных цистерн весьма ядовитой смеси фосгена и метилизоцианата в количестве более 30 т. В результате аварии погибли 3 тыс. человек, около 20 тыс. ослепли и у 200 тыс. человек отмечались серьезные поражения головного мозга, параличи и т. д. У потомства, появившегося на свет после катастрофы, наблюдались множественные случаи уродства. Катастрофа произошла из-за грубого нарушения техники безопасности, ее усугубила необученность персонала действиям в аварийных ситуациях.

Широкую известность получила экологическая катастрофа на химическом производстве в г. Севезо (Италия). 10 июля 1976 г. из-за допущеной персоналом ошибки произошла утечка около 2,5 кг сверхтоксичного вещества диоксина (тетрахлор-дибензодиоксина), обладающего, как известно, канцерогенным, тератогенным (патологическое действие на новорожденных) и мутагенным действием. После описанной катастрофы диоксин нередко стали называть также и Севезо-Д. В результате аварии у нескольких сотен людей развилось тяжелое кожное заболевание — хлоракне, десятки тысяч отравившихся животных были забиты. По оценкам специалистов-экологов, действие диоксина будет проявляться еще в течение двух-трех десятилетий, ^поскольку это вещество способно длительно сохранять свою ^токсичность.

Примером экологических катастроф, связанных с морскими транспортными системами, является разлив более 16 тыс. т Шзута с танкера «Глобе Асими», происшедший в порту Клайпеда 21 ноября 1971 г.

Разлив мазута отрицательно отразился на экосистеме за-[ива Балтийского моря. Резко уменьшилась численность фитопланктона и его видовое разнообразие, было нарушено есте-твенное воспроизводство, загрязнены миграционные пути.

В мире известны и другие крупнейшие катастрофы мор-:их судов, вызвавшие нефтяное загрязнение Мирового океана. Так, в результате катастрофы танкера «Эксон Валдис» (1989) воду вылилось 50 тыс. т нефти; в августе 1983 г. недалеко от атлантического побережья загорелся и затонул танкер «Касти-де Бельвер», в океане оказалось 250 тыс. т нефти; неподале-от французского порта Бордо в марте 1978 г. затонул супер-$нкер «Амоко Надис», пролилось 230 тыс. т сырой нефти, об-;зовав на поверхности воды самое большое нефтяное пятно в стории судоходства, погибли сотни тысяч морских птиц и дру-

IX ЖИВОТНЫХ. В нашей стране, несмотря на существенное снижение объемов и темпов производства в последние годы, наметилась устойчивая тенденция роста числа техногенных аварий и катастроф. Так, только в 2001 г. на территории России произошло 617 аварий и катастроф с экологическими последствиями, в которых пострадало 3309 человек (Государственный доклад…, 2002). В основном это аварии на воздушном и железнодорожном транспорте (при столкновении составов с опасными грузами), а также аварии и катастрофы, связанные с выбросами ядовитых газов — аммиака и пропана, со взрывами метана на угольных шахтах, взрывами нефте- и газопроводов.

В ночь с 8 на 9 октября 1993 г. на 184-м километре нефтепровода Лисичанск—Тихорецк произошел разрыв 72-сантиметровой трубы, из которой в р. Б. Крепкая вылилось 408 т сырой нефти. В ходе возникшего пожара (рис. 18.1) большая часть нефти* сгорела, другая аккумулировалась в подземных и поверхностных водах, почвах и горных породах, донных отложениях и биоте. В результате состоянию биоты и экосистем был нанесен серьезный экологическмй ущерб, что подтвердили многочисленные анализы (Федоров, 1995).

Стихийные бедствия — катастрофические природные явления и процессы, возникающие, как правило, внезапно и приводящие к нарушению повседневного уклада жизни значительного числа людей, человеческим жертвам, уничтожению материальных ценностей. К стихийным бедствиям относятся наводнения, циклоны, тайфуны, смерчи, град, молнии, землетрясения, цунами, сели, оползни, массовые лесные и торфяные пожары, извержение вулканов, засухи, обвалы, снежные лавины, и др. Возникновению некоторых стихийных бедствий (пожары, обвалы, оползни) может способствовать деятельность человека. Для каждого такого природного явления характерно наличие присущих ему поражающих факторов. Больше всего человечество страдает от наводнений, циклонов и землетрясений.

Стихийные бедствия оцениваются по количеству жертв и разрушений, а в ненаселенных местах – по степени нарушения природной среды: рельефа, растительности, животного мира, а также по площади охвата. Такие распространенные природные явления, как ливень, снегопад, заморозок, гололедица и другие могут иметь характер стихийных бедствий при внезапном резком наступлении или при необычно высокой интенсивности. Самыми опасными стихийными бедствиями считаются циклоны, тайфуны, засуха и опустынивание.

Стихийные бедствия могут возникать как независимо друг от друга, так и во взаимосвязи: одно из них может повлечь за собой другое. Некоторые из них часто возникают в результате не всегда разумной деятельности человека (например, лесные и торфяные пожары, производственные взрывы в горной местности, при строительстве плотин, закладке (разработке) карьеров, что зачастую приводит к оползням, снежным лавинам, обвалам ледников и т. п.). Независимо от источника возникновения стихийные бедствия характеризуются значительными масштабами и различной продолжительностью — от нескольких секунд и минут (землетрясения, снежные лавины) до нескольких часов (сели), дней (оползни) и месяцев (наводнения).

Большинство стихийных бедствий невозможно полностью предотвратить, но их неблагоприятные последствия могут быть значительно уменьшены при проведении мероприятий по прогнозированию, своевременному оповещению населения о приближении стихийных бедствий и принятию соответствующих предосторожностей и мер защиты. В ряде государств ведутся интенсивные поиски надежных способов прогнозирования стихийных бедствий. В России в последнее время достигнуты определенные успехи в научном прогнозировании землетрясений. В масштабе страны и в порядке международного сотрудничества тайфуны и сели прогнозируются с помощью метеорологических спутников Земли.

Порой стихийные бедствия происходят не по одиночке, а сразу несколько. Пример тому – стихийное бедствие в Юго-Восточной Азии в декабре 2004 года, когда произошли практически одновременно землетрясение, цунами, и, как следствие, наводнение.

41. Та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существуют и развиваются растительные и живые организмы, называется биосферой. Иначе, биосфера- это оболочка жизни. В ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний слой земной коры — зоны выветривания. На земной поверхности практически нет площадей, где отсутствует жизнь. Даже в жарких и безводных тропических пустынях или на поверхности высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микробы и другие микроорганизмы.

Биосфера (от греч. bios — жизнь, sphaira — шар) — область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему — совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты.

Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли были высказаны в начале 19 века Ж.Ламарком. В 1875 г. австрийский геолог Э.Зюсс впервые ввел в научную литературу современный термин «биосфера», понимая под ним область взаимодействия основных оболочек Земли: атмо-, гидро- и литосферы, где встречаются живые организмы.

Заслуга создания целостности учения о биосфере принадлежит В.И.Вернадскому. Используя этот термин, он создал науку «биосфера», ввел понятие «живое вещество» — совокупность всех живых организмов, а также отвел живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая деятельность организмов не только в настоящее время, но и в прошлом. Поэтому биосфера — это все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, т.е. где встречаются живые организмы или продукьы их жизнедеятельности. Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно называют современной биосферой или необиосферой, а древние биосферы относят к былым биосферам, иначе палеобиосферам или мегабиосферам. Примеры последних — безжизненные ск4опления органических веществ (залежи угля, нефти, газа и др.) или запасы иных соединений, образовавшихся при непосредственном участии живых организмов (известняки, ракушечники, образования мела, ряда руд и многое другое).

Биосфера включает в себя:

· Аэробиосферу — нижнюю часть атмосферы;

· Гидробиосферу — всю гидросферу;

· Литобиосферу — верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки).

Границы нео — и палеобиосферы различны.

Верхняя граница теоретически определяется озоновым слоем. Для необиосферы — это нижняя граница озонового слоя (около 20 км), ослабляющего до приемлемого уровня губительное космическоеультрафиолетовое излучение, а для палеобиосферы — это верхняя граница того же слоя (около 60 км), ибо кислород в атмосфере Земли есть результат преимущественно жизнедеятельности растительности.

В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ.

Практически же максимальная высота над уровнем моря, на которой может существовать жизнь, ограничены уровнем, до которого сохраняются положительные температуры и могут жить растения. Выше, до «линии снегов», обитают лишь пауки и некоторые клещи. Еще выше живые организмы могут попадаться лишь случайно.

На высотах 7500-8000м критически низкого для абсолютного большинства организмов значения достигает другой абиотический фактор — абсолютное атмосферное давление. Наиболее зависимы от величины давления птицы и летающие насекомые, преимущественно занимающие нижнюю зону.

Вся толща Мирового океана по современным представлениям полностью занята жизнью.

Нижняя граница существования активной жизни традиционно определяется дном океана 11022м (максимальная глубина Марианской впадины) и глубиной литосферы, характеризующейся температурой 100 градусов С (около 6000 м, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове). В основном жизнь в литосфере распространена лишь на несколько метров вглубь, ограничиваясь почвенным слоем.

Осадочные породы, практически все претерпевшие переработку живыми организмами, определяют нижнюю границу былых биосфер, которая, тем не менее, не опускается на материках ниже самых больших глубин океана.

42. Законом РФ об охране окружающей среды (2002 г.) предусмотрены меры по предупреждению и устранению вредных физических воздействий, включая и электромагнитные поля.

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле Земли, являясь первичным периодическим экологическим актором, постоянно воздействовало на состояние экосистем, ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. гекоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного корпускулярного потока магнитное поле Земли испытывает кратковременные >зкие изменения своих основных характеристик.

Это явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечается ухудше-ие состояния больных, страдающих сердечно-сосудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитное поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых.

На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия. Основные источники этого воздействия — электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП) и электромагнитные поля от радиотелевизионных и радиолокационных станций.

На территории СНГ общая протяженность только ЛЭП-500* кВ превышает 20 000 км (помимо ЛЭП-150, ЛЭП-300 и ЛЭП-750). Линии электропередач (ЛЭП), и некоторые другие энергетические установки создают электромагнитные поля промышленных частот (50 Гц) в сотни раз выше среднего уровня естественных полей (рис. 17.3). Напряженность поля (Е) под ЛЭП может достигать десятков тысяч вольт на метр.

Наибольшая напряженность поля наблюдается в месте максимального провисания проводов, в точке проекции крайних проводов на землю ив5 м от нее кнаружи от продольной оси трассы: для ЛЭП-330 кВ — 3,5—5,0 кВ/м, для ЛЭП-500 кВ —

Рис. 17.3. ЛЭП (линия электропередач) — мощный источник электромагнитного загрязнения окружающей среды

7,6—8 кВ/м и для ЛЭП-750 кВ — 10,0-15,0 кВ/м (Думанский

и Др., 1976).

Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека и на те или иные компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряженности поля, равной 1000 В/м. У человека нарушаются эндокринная система, обменные про-цессы, функции головного и спинного мозга и др.

Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. Японскими учеными обнаружено, что в районах, расположенных вблизи мощных излучающих теле-и радиоантенн, заметно повышается заболеваемость катарактой. Медико-биологическое негативное воздействие электромагнитных излучений возрастает с повышением частоты, т.е. с уменьшением длины волн.

В целом можно отметить, что неионизирующие электромагнитные излучения радиодиапазона от радиотелевизионных средств связи, радиолокаторов и других объектов приводят к ^значительным нарушениям физиологических функций человека и животных. По мнению профессора С. Нита (Япония), вредное воздействие на человеческий организм невидимого, но очень опасного электромагнитного загрязнения окружающей среды идет гораздо более быстрыми темпами, чем прогресс в электронике. Крайне необходимы дальнейшие эколо-го-эпидемиологические исследования воздействия электромагнитных полей и излучений на здоровье человека, состояние биоты и экосистем в целом.

42.1 Обеспечение экологической безопасности является одной из важнейших задач в области природоохранной деятельности ракетно-космической отрасли. Это связано как с новыми высокими требованиями к экологической безопасности техногенной деятельности в России, предъявляемыми в последние годы, так и со специфическими особенностями создания и эксплуатации ракетно-космической техники.

В Экологической доктрине Российской Федерации, одобренной распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 августа 2002 г. № 1225-р, в число приоритетных направлений деятельности по обеспечению экологической безопасности включена разработка и реализация мер по снижению и предотвращению экологического ущерба от деятельности Вооруженных Сил Российской Федерации, других войск, воинских формирований, в том числе, при пусках ракет любого вида.

Актуальность темы исследования связана с тем, что ракетно-космическая деятельность оказывает целый ряд негативных воздействий на состояние окружающей среды и народного хозяйства в целом.

Указанные негативные последствия проявляются:

• в загрязнении атмосферы, водных объектов и почвы в результате запусков и полетов ракетоносителей;

• в образовании большого количества отходов металлоконструкций при отделении ступеней ракетоносителей;

• в изъятии земель из народнохозяйственного оборота;

• во влиянии указанной деятельности в своей совокупности на рост заболеваемости населения, снижение урожайности и эффективности производства в целом.

Разработка и реализация основных положений Экологической доктрины России и Концепции устойчивого развития страны предполагает усиление роли экологического фактора в хозяйственной деятельности, в том числе в сфере ракетно-космической деятельности. Вместе с тем, до настоящего времени отсутствуют единые подходы к оценке и определению экономического ущерба от загрязнения окружающей среды, учитывающие специфику ракетно-космической деятельности. Действующий механизм регулирования природопользования не учитывает особенностей функционирования этой сферы деятельности.

Проблемам оценки экономического ущерба, наносимого окружающей среде, и учета экологического фактора в ракетно-космической деятельности посвящены многие научные исследования, в частности, В.В.Адушкина, А.Б.Бушмарина, М.Н.Власова, М.А.Кириченко, С .И.Козлова, С.В.Кричевского, В.В.Павлова, М.МЛенькова, А.П.Софьина, В.М.Фалина, Я.Т.Шатрова. Необходимо отметить, что значительная часть исследований в рассматриваемом направлении носила закрытый характер и была связана в основном с техническими вопросами воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду.

Для решения вопросов совершенствования экономического механизма охраны окружающей среды при осуществлении ракетно-космической деятельности, в том числе оценки ущерба от загрязнения окружающей среды, введения соответствующей платы за загрязнение, большое общеметодическое значение имеют работы ведущих ученых и специалистов в данной области: КТ.Гофмана, А.СГусева, М.А.Комарова, Н.Н.Лукьянчикова, И.М.Потравного, В.ФЛротасова, Н.П.Тихомирова, А.В.Шевчука Т.СХачатурова и других.

43. Круговорот веществ и превращение энергии как основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

Круговорот воды. Вода — самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды — пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды — 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага—0,001%.

Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая — на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.

Как видим, основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды, транспи-рируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20—50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др.

Круговорот углерода. Углерод — обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также циа-нобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса — фотосинтез и дыхание — обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.

44. Другим видом загрязнения атмосферы в городах является шумовое.

Шумы относятся к числу вредных для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.

Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 145-140 дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 дБ, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 дБ может произойти разрыв барабанных перепонок.

Однако шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенно сверхзвуковые.

При тех высоких требованиях к точности и надежности управления современным самолетом, которые предъявляются к экипажу летательного аппарата, повышенные уровни шумов оказывают отрицательное воздействие на работоспособность и быстроту принятия информации экипажем. Шумы, создаваемые самолетами, вызывают ухудшение слуха и другие болезненные явления у работников наземных служб аэропорта, а также у жителей населенных пунктов, над которыми пролетают самолеты. Отрицательное воздействие на людей зависит не только от уровня максимального шума, создаваемого самолетом при полете, но и от продолжительности действия, общего числа пролетов за сутки и фонового уровня шумов. На интенсивность шума и площадь распространения существенное влияние оказывают метеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и температуры воздуха по высоте, облака и осадки.

Особенно острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизи аэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивность которых значительно превышает предельно допустимые нормы.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия не характерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов и др.). ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды, По данным санэпидстанций, патогенные кишечные палочки обнаруживаются в подземных водах на глубине до 300 м от поверхности земли.

Особую опасность представляет биологическое загрязнение среды возбудителями инфекционных и паразитарных болезней. биологическое загрязнение  приводят к непредсказуемым последствиям в поведении популяций возбудителей и переносчиков опасных для человека и животных болезней.

Увеличивается количество вспышек классической чумы свиней, оспы у овец, клещевого энцефалита и геморрагической лихорадки среди людей это и есть следствие биологического загрязнения окружающей среды. По мнению авторов Государственного доклада (1995), в сложившейся ситуации наступление СПИДа — лишь первое звено в цепи возможных эпидемий неизвестных прежде заболеваний вирусной этиологии. Цитомегалавирус, не представлявший значительной опасности еще несколько лет назад, может стать главной угрозой в связи с трансплантациями органов и тканей, а также как оппортунистическая инфекция при СПИДе. Весьма опасны также вирус лихорадки Чикунгу-нья, вирус геморрагической лихорадки с почечным синдромом (вирус «Хантаан») и другие, уничтожение которых представляет значительные трудности.

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадение из лаборатории или завода, окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на ^биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Помимо генно-инженерных аспектов, среди актуальных вопросов биобезопасности, имеющих важное значение для сохранения биоразнообразия, выделяют также:

— перенос генетической информации от домашних форм к диким видам;

— генетический обмен между дикими видами и подвидами, в том числе риск генетического загрязнения генофонда редких и исчезающих видов;

— генетические и экологические последствия преднамеренной и непреднамеренной интродукции животных и растений.

45. Возникновение на Земле живой материи обусловило возможность беспрерывной циркуляции в биосфере химических элементов, перехода их из внешней среды в организмы и обратно. Эта циркуляция химических элементов и получила название биогеохимических круговоротов. Биогеохимический круговорот представляет собой часть биотического круговорота, включающую обменные циклы химических элементов абиотического происхождения, без которых не может существовать живое вещество (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера и многие другие).

Круговорот углерода

На суше он начинается с фиксации диоксида углерода растениями в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и побочным выделением кислорода. Часть связанного углерода выделяется во время дыхания растений в составе СО2

Почвенные грибы в зависимости от скорости роста выделяют от 200 до 2000 см3 СО2 на 1 г сухой массы. Немало диоксида углерода выделяют бактерии, которые в пересчете на живую массу дышат в 200 раз интенсивнее человека. Диоксид углерода выделяется также корнями растений и многочисленными живыми организмами. Микроорганизмы разлагают отжившие растения и погибших животных, в результате чего углерод мертвого органического вещества окисляется до диоксида углерода и снова попадает в атмосферу.

Между сушей и Мировым океаном постоянно идут процессы миграции углерода, в которых преобладает вынос его в форме карбонатных и органических соединений с суши в океан. Из Мирового океана на сушу углерод поступает в незначительных количествах в форме СО2, выделяемого в атмосферу. Углекислый газ атмосферы и гидросферы обменивается и обновляется живыми организмами за 395 лет.

Круговорот азота

Так же, как круговорот углерода и другие круговороты, охватывает все области биосферы. В круговороте соединений азота ключевое значение принадлежит микроорганизмам: азотфиксаторам, нитрификаторам и денитрификаторам. Другие же организмы оказывают влияние на круговорот азота лишь после того, как он войдет в состав их клеток. Как известно, бобовые и представители некоторых родов других сосудистых растений (например, ольха, араукария, лох) фиксируют азот с помощью бактерий-симбионтов. То же наблюдается и у некоторых лишайников, фиксирующих азот с помощью симбиотических сине-зеленых водорослей. Очевидно, что биологическая фиксация молекулярного азота свободноживущими и симбиотическими организмами происходит и в автотрофном, и в гетеротрофном звеньях экосистем.

Из огромного запаса азота в атмосфере и осадочной оболочке литосферы в круговороте его участвует только фиксированный азот, усваиваемый живыми организмами суши и океана. В категорию обменного фонда этого элемента входят: азот годичной продукции биомассы, азот биологической фиксации бактериями и другими организмами, ювенильный (вулканогенный) азот, атмосферный (фиксированный при грозах) и техногенный

Нетрудно заметить, что, за исключением растительности тундры, где содержание азота и зольных элементов примерно одинаково, в растительности почти всех других типов масса азота в 2… 3 раза меньше массы зольных элементов. Количество элементов, оборачивающихся в течение года (т.е. емкость биологического круговорота), наибольшее в тропических лесах, затем в черноземных степях и широколиственных лесах умеренного пояса (дубравах).

Круговорот кислорода

В круговороте кислорода отчетливо выражены активная геохимическая деятельность живого вещества, его первостепенная роль в этом процессе. Биогеохимический цикл кислорода является планетарным процессом, который связывает атмосферу и гидросферу с земной корой. Ключевые звенья этого круговорота: образование свободного кислорода при фотосинтезе в зеленых растениях, потребление его для осуществления дыхательных функций всеми живыми организмами, для реакции окисления органических остатков и неорганических веществ (например, сжигания топлива) и другие химические преобразования, ведущие к образованию таких окисленных соединений, как диоксид углерода и вода, и последующему вовлечению их в новый цикл фотосинтетических превращений.

Следует также учитывать использование кислорода для процесса горения И других видов антропогенной деятельности. Предполагается, что в обозримой перспективе ежегодное суммарное потребление кислорода достигнет 210…230 млрд. т. Между тем ежегодное продуцирование этого газа всей фитосферой составляет 240 млрд. т.

Круговорот фосфора

Кларк этого элемента в земной коре равен 0,093 %, что в несколько десятков раз больше кларка азота. Однако в отличие от последнего фосфор не играет роли одного из главных элементов оболочек Земли. Тем не менее геохимический цикл фосфора включает разнообразные пути миграции в земной коре, интенсивный биологический круговорот и миграцию в гидросфере. Фосфор — один из главных органогенных элементов. Его органические соединения играют важную роль в процессах жизнедеятельности всех растений и животных, входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков, фосфолипидов мембран, являются основой биоэнергетических процессов. Фосфор концентрируется живым веществом, где его содержание почти в 10 раз выше, чем в земной коре. На суше протекает интенсивный круговорот фосфора в системе почва—растения—животные—почва.

Круговорот серы

В биосфере сформировался достаточно развитый процесс циклических преобразований серы и ее соединений. Выделяются резервные фонды этого элемента в почве и отложениях (довольно обширные), а также в атмосфере (небольшие). В обменном фонде серы основная роль принадлежит специализированным микроорганизмам, одни виды которых выполняют реакцию окисления, другие — восстановления. На круговоротах азота и серы все больше сказывается промышленное загрязнение воздуха. Сжигание ископаемого топлива существенно увеличивает поступление в атмосферу (и. разумеется, содержание в ней) летучих окислов азота (NО и NО2,) и серы (SO2), особенно в городах. Нынешняя концентрация этих ингредиентов уже становится опасной для биотических компонентов экосистем.

46. Одной из наиболее острых  экологических проблем в настоящее  время является загрязнение окружающей природной среды отходами. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения  атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (производственные).

Бытовые отходы могут находиться как в твердом, так и в жидком и реже – в газообразном состояниях. Твердые бытовые отходы (ТБО) – совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся  в бытовых условиях. Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные – выбросами различных газов.

Промышленные (производственные) отходы (ОП) – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т. д.), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т. д.) и газообразные (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.). Промышленные отходы, так же как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образует угольная промышленность, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.

Экологические  кризисные ситуации, периодически возникающие в различных точках планеты, во многих случаях

обусловлены негативным воздействием так  называемых опасных отходов. Под опасными отходами  понимают отходы, содержащие  в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность, пожароопасность и т. д.) и присутствует в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды.

В России к опасным отходам относят около 10 % от всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т. д.

Класс токсичности  отходов определяют согласно  Классификатору токсичных промышленных отходов.  Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь – это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества.

Радиоактивные отходы (РАО) – твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.

Огромное количество небольших захоронений радиоактивных отходов (иногда забытых) рассеяно по всему миру. Так, только в США их выявлено несколько десятков тысяч, из которых многие являются активными источниками радиоактивного излучения.

Помимо жидких и твердых радиоактивных отходов, на АЭС  и объектах Минатома возможны и газообразные выбросы, содержащие радиоактивные аэрозоли, летучие соединения радиоактивных изотопов или сами радиоактивные изотопы.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Установлено, что диоксины образуются также при обезвреживании воды хлорированием, в местах хлорного производства, в особенности при производстве пестицидов.

Серьезную экологическую опасность для человека и биоты представляют также отходы, содержащие пестициды, бенз(а)пирен и другие токсиканты. Кроме того, следует учитывать, что  за последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в круговорот совершенно новые, весьма токсичные вещества, экологические последствия от использования которых еще не изучены.

47. Наземные экосистемы.

Наземные экосистемы играют особую роль в жизни человека, поскольку урожай в них можно получать на всех трофических уровнях в отличие от водных сообществ, где используется только верхняя часть экологической пирамиды. Следовательно, особенности двух типов экосистем необходимо учитывать при эксплуатации природных ресурсов. В экосистемах суши продуценты (автотрофный компонент) представляют собой крупные организмы, у которых от года к году происходит накопление биомассы. Например, прирост деревьев в лесу, рост трав за сезон вегетации, созревание семян и плодов (накопление надземной биомассы) или разрастание корневой системы травянистых растений на лугах и в степях (накопление подземной биомассы). Накопленную биомассу можно изъять и в виде урожая. Между крайними типами экосистем существует множество переходных вариантов, тесно связанных друг с другом. Различные экосистемы взаимодействуют, образуя сложную структуру биосферы. Между экосистемами происходит обмен живыми организмами и их зачатками (личинками, спорами, семенами и т. п.). Благодаря подвижности воздуха и воды, перепадов (градиента) температуры, диффузии газов происходит расселение растений, животных и микроорганизмов. Птицы и насекомые перемещаются во время сезон¬ных перелетов — так же, как другие животные во время кочевок. Вещество перемещается в виде твердых и жидких частиц. Часто минеральные элементы сдуваются ветром и смываются водой с горных пород. Обмен энергией происходит как в виде тепла, так и в виде энергии химических связей (т. е. органических соединений). По отношению к межбиоценотическим связям можно выделить три основные группы экосистем суши: 1. стабильные сообщества, расположенные на равнинных междуречьях, в которых вынос веществ в другие экосистемы и получение их со стороны незначительны; 2. мало теряющие, но много получающие биоценозы, расположенные на низких уровнях рельефа, где накапливаются большие запасы органического вещества; 3. много теряющие, но мало получающие экосистемы на крутых склонах. Так образуется цепь экосистем, перераспределяющая вещество и энергию в биосфере.

В каждой наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп, или экотоп – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент – сообщество, или биоценоз – совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию (или часть популяции) данного вида в экосистеме. Биоценоз очень трудно рассматривать отдельно от биотопа, поэтому вводят такое понятие, как биогеоценоз (биотоп+биоценоз). Биогеоценоз — элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем. Этот термин ввел В.Н.Сукачев.

Пресноводные экосистемы.

Пресные воды на поверхности континентов экосистем образуют реки, озера, болота.

Некоторые водоемы могут переходить из одного состояния в другое. В связи с этим пресноводные местообитания подразделяются на:

— лентические экосистемы — озера и пруды — стоячие воды;

— лотические экосистемы — родники, ручьи, реки — текучие воды;

— заболоченные участки, с колеблющимся уровнем по сезонам и годам — марши и болота.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы для человека имеют непреходящее значение вследствие следующих особенностей: 1) пресные воды — практически единственный источник для бытовых и промышленных нужд; 2) пресноводные экосистемы представляют собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов; 3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды.

Лимитирующие факторы водной среды — температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни в водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная — от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30—40 м в чистых горных озерах. Течение — также важный лимитирующий фактор в лотйческих экосистемах — влияет на распространение организмов и содержание газов и солей.

Важнейшим лимитирующим фактором в водных экосистемах является концентрация кислорода, чего нельзя сказать о концентрации диоксида углерода, но который часто бывает даже в избытке за счет антропогенного влияния, лимитируя в «максимуме». Лимитирующими из биогенных солей обычно бывают нитраты и фосфаты, иногда ощущается недостаток кальция и некоторых других элементов.

На численности и расселении водных организмов, в особенности рыб, сказывается пространственное разделение пресных водоемов: в разных водоемах одни и те же экологические ниши занимают рыбы разных видов.

Весьма существенна разница в концентрации солей у гид-робионта и в окружающей водной среде, приводящая к осмотическим явлениям на границе «организм — вода». В зависимости от различий в концентрации солей в рыбе и воде, жидкость в рыбе может быть гипертонична или гипотонич-на (повышающая или понижающая давление в теле рыбы), и то и другое ведет к гибели животного. Это главная причина, почему пресноводные рыбы не могут жить в море, а морские — в реке или пресном озере. Но есть рыбы, способные жить в обеих средах (лосось и др.), потому что у этих животных есть специальные механизмы осмотической регуляции.

Пищевые цепи в водоемах хорошо развиты и представлены организмами всех трофических уровней. Продуценты представлены автотрофами: фото и хемосинтезирующими микроорганизмами и водными растениями. Консументы — полным набором от растительноядных и хищников различных порядков до паразитов, и т. д. И, наконец, редуценты (сапротрофы) отличаются значительным разнообразием, которое связано с природой субстрата.

Водные организмы с экологических позиций можно классифицировать и по местообитанию в водоеме. Бентос — организмы, прикрепленные к дну, живущие в илистых осадках и просто покоящиеся на дне. Перифитон — животные и растения, прикрепленные к листьям и стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Планктон — организмы плавающие, зоопланктон даже активно может перемещаться сам, но в целом они перемещаются с помощью течения. Нектон — свободно перемещающиеся в воде организмы — рыбы, амфибии и т. д. Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема (рис. 7.6). Литоральная зона — толща воды, где солнечный свет доходит до дна. Лимническая зона — толща воды до глубины, куда проникает всего 1 % от солнечного света и где затухает фотосинтез. Эвфотической зоной называют

всю освещенную толщу воды в литоральной и лим-нической зонах. Профундалъная зона — дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет.

В проточных водоемах последние три зоны не выражены, хотя их элементы встречаются. Перекаты — мелководные участки с быстрым течением; дно без ила, преимущественно прикрепленные формы перифитона и бентоса. Плесы — участки глубоководные, течение медленное, на дне мягкий илистый субстрат и роющие животные.

Приведенные выше классификации имеют важное значение в определении экологического положения того или иного организма в сообществах.

Морские экосистемы.

Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. В отличие от суши и пресных вод — она непрерывна. Глубина океана огромна. Жизнь в океане — во всех его уголках, но наиболее она богата вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для передвижения животных являются температура, соленость, глубина.

Благодаря постоянно действующим ветрам — пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений (Гольфстрим — теплое, Калифорнийское — холодное, и др.), что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.

Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллинг — это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами. Там, где нет этого подъема, биогенные элементы из погрузившихся органических остатков на длительное время теряются в донных отложениях. Высокопродуктивны и богаты биогенами, за счет привноса их с суши, воды эстуариев. Ю. Одум (1975) называетзто явление аутвеллингом

В прибрежной зоне весьма велика роль приливов, вызванных притяжением Луны и Солнца. Они обусловливают заметную периодичность в жизни сообществ («биологические часы»).

Средняя соленость океана 35 г/л. Около 25% в ней приходится на долю хлористого натрия, остальные соли — кальция, магния и калия (сульфаты, карбонаты, бромиды и др.), десятки других элементов составляют менее 1 %.

Для морских водоемов характерна устойчивая щелочная среда: рН=8,2, но соотношение солей и сама соленость изменяются. В воде солоноватых заливов устьев рек прибрежной зоны, в целом снижаясь, величина солености значительно колеблется по сезонам года. Поэтому организмы в прибрежной зоне эвригалинны, в то время как в открытом океане — стено-галинны.

Биогенные элементы — важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. К тому же время пребывания их в воде вне организмов намного короче, чем натрия, магния и др. Биогенные элементы быстро перехватываются организмами, попадая в их трофические цепи, практически не достигнув гетеротрофной зоны (биологический круговорот). Значит, низкая концентрация биогенных элементов еще не говорит об их всеобщем дефиците.

Зоны океана , глубина , соленость

Главным фактором, который дифференцирует морскую биоту, является глубина моря .

Материковый шельф резко сменяется материковым склоном, плавно переходящим в материковое подножие, которое опускается ниже к ровному ложу океана — абиссальной равнине. Этим морфологическим частям океана примерно соответствуют следующие зоны: неритическая — шельфу (в пределах которой есть литораль, соответствующая приливно-отлив-ной зоне), батиальная — материковому склону и его подножию; абиссальная — области океанических глубин от 2000 до 5000 м. Абиссальная область разрезается глубокими впадинами и ущельями, глубина которых более 6000 м. Область открытого океана за пределами шельфа называют океанической. Так же, как и в пресноводных лентических экосистемах, все

население океана делится планктон, нектон, бентос. Планктон и нектон, т. е. все, что живет в открытых водах, образует так называемую пелагическую зону.

Самая верхняя часть океана, куда проникает свет и где создается первичная продукция, называется эвфотической. Ее мощность в открытом океане доходит до 200 м, а в прибрежной части — не более 30 м. По сравнению с километровыми глубинами это зона достаточно тонкая и отделяется компенсационной зоной от значительно большей водной толщи, вплоть до самого дна — афотической зоны.

Биотические сообщества каждой из указанных зон, кроме эвфотической, разделяются на бентосные и пелагические. В них к первичным консументам относятся зоопланктон, насекомых в море экологически заменяют ракообразные. Подавляющее число крупных животных — хищники. Для моря характерна очень важная группа животных, которую называют сессиль-ными (прикрепленными). Их нет в пресноводных системах. Многие из них напоминают растения и отсюда их названия, например, морские лилии. Здесь широко развиты мутуализм и комменсализм. Все животные бентоса в своем жизненном цикле проходят пелагическую стадию в виде личинок.

48. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества

Леса раньше других компонентов среды испытали отрицательное влияние деятельности человека. Деградация лесов служит одним из проявлений глобальных изменений, происходящих на Земле, которые начались с появлением земледелия и скотоводства.

Воздействия человека на леса и вообще на весь растительный мир может быть прямым и косвенным. К прямому воздействию относятся:

1) сплошная вырубка лесов

2) лесные пожары и выжигание лесов

3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вблизи карьеров, промышленных комплексов)

4) усиливающийся пресс туризма.

Косвенное воздействие- это изменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды , применения пестицидов и минеральных удобрений. Определенное значение имеет также проникновение в растительные сообщества чуждых видов растений (интродуцентов), занос вредных организмов (возбудителей болезни).

Весьма негативное влияние на лесные экосистемы оказывают атмосферные загрязнения диоксидом серы, азота. В последние десятилетия значительным фактором деградации лесов становится радиоактивное загрязнение. Помимо лесов возросшего негативное воздействие человека сказывается и в отношении остального растительного сообщества (грибы, водоросли, лишайники, мохообразные и др.)

Масштабные антропогенные воздействия на лесные ресурсы приводят к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно- биосферном, так и на популяционно-видовом уровнях.

На территориях лишенных лесного покрова, возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и селевые потоки, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т.д.

Еще одно негативное экологическое последствие сведение лесов- изменение альбедо земной поверхности. Альбедо (лат. белизна)-это величина, показывающая ту долю (в %) солнечной энергии, которую способна отразить земная поверхность.

Из косвенных воздействий человека на биотические сообщества важное значение имеют загрязнение их промышленными выбросами. Различные токсиканты, и в первую очередь диоксиды серы, оксиды азота и углерода, озон, тяжелые металлы, негативно влияют на хвойные и широколиственные деревья, кустарники, полевые культуры и травы, мхи и лишайники, фруктовые и овощные культуры и цветы. Они отрицательно действуют на ассимиляционные функции растений, органы дыхания животных, резко нарушают метаболизм и приводят к различным заболеваниям.

Крайне отрицательно на жизнедеятельности растений сказывается автомобильные выхлопные газы, содержащие 60% всех вредных веществ в городском воздухе, и среди них такие токсичные, как оксиды углерода, альдегиды, неразложившиеся углеводороды топлива, соединение свинца. Например, под их воздействием у дуба, липы, вяза сокращается число и размер листьев, продолжительность их жизни, уменьшается размер и плотность устьиц, общее содержание хлорофилла уменьшается в полтора- два раза.

На популяционно- видовом уровне негативное воздействие человека на биотические сообщества проявляется в утрате биологического разнообразия, в сокращении численности и исчезновении отдельных видов сосудистых растений приводит к разрыву эволюционно сложившихся пищевых сетей и к дестабилизации экологической системы, что проявляется в ее разрушении и обеднении.

Нарушение среды обитания, вследствие вырубки и выжигания лесов, распашки степей, осушения болот, зарегулирование стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий, коренным образом меняют условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании. Разрушение местообитаний признается главной причиной исчезновения видов или сокращения их численности.

Под чрезмерным добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяций (охота), так и любое другое изъятие животных и растений из природной среды для различных целей (пищевых, хозяйственных, медицинских и др.)

В России отмечается заметное снижение численности ряда охотничьих видов животных, что связано с возросшей их незаконной добычей вследствие нынешней социально-экономической ситуации. Чрезмерная добыча с целью получения высокой прибыли- главная причина сокращения видов и численности крупных млекопитающих (слонов, носорогов и др.) в Африки Азии: из-за искателей слоновой кости ежегодно гибнет 60 тыс. слонов. В невообразимых масштабах уничтожаются в мелкие животные: объем международной торговли дикими птицами превышает 7 млн. экземпляров, большая часть которых погибают либо в дороге, либо вскоре после прибытия. до весьма низкого уровня упала численность многих видов промысловых рыб.

Третий по важности причиной сокращения численности и исчезновения видов животных является интродукция (акклиматизация) чуждых видов. Многочисленные случаи вымирания аборигенных (коренных) видов или их угнетения из-за влияния на них завезенных видов животных или растений. К вселению новых видов в сложившиеся экосистемы следует подходить с особой осторожностью. Пожалуй, лишь в обеденные антропогенные экосистемы с множеством пустующих экологических ниш возможно введение новых видов для сбалансирования экологической системы.

Другие причины снижения численности и исчезновения видов животных: прямое уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (хищные птицы, суслики, ластоногие и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т.д.); загрязнение среды пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, другими токсикантами.

49. В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:

  • живое;
  • биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке);
  • косное (абиотическое, образованное вне жизни);
  • биокосное (возникшее на стыке живого и неживого; к биокосному, по Вернадскому, относится почва);
  • вещество в стадии радиоактивного распада;
  • рассеянные атомы;

вещество космического происхождения.

Вернадский был сторонником гипотезы панспермии. Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определённой структурой, симметрией и диссиметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но по неясным причинам отказался от этой трактовки и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени.

Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы.

Основные предпосылки возникновения ноосферы:

  • расселение Homosapiens по всей поверхности планеты и его победа в соревновании с другими биологическими видами;
  • развитие всепланетных систем связи, создание единой для человечества информационной системы;
  • открытие таких новых источников энергии как атомная, после чего деятельность человека становится важной геологической силой;
  • победа демократий и доступ к управлению широких народных масс;
  • всё более широкое вовлечение людей в занятия наукой, что также делает человечество геологической силой.

50. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность. В общем виде загрязненность — это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосф-еру в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагопри-ятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать из-менение их численности и биомассы, рождаемости, смерт-ности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняю-щие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соот-ношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространст-венная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание — над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естествен-ных причин — извержения вулканов, землетрясений, ка-тастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное за-грязнение — результат деятельности человека.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосхо-дит мощность естественных. Так, природные источни-ки окиси азота выбрасывают 30 млн т азота в год, а антропогенные — 35-50 млн т; двуокиси серы, соот-ветственно, около 30 млн т и более 150 млн т. В резуль-тате деятельности человека свинца попадает в биосфе-ру почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хо-зяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углеро-да, серы, азота, тяжелые металлы, различные органичес-кие вещества, искусственно созданные материалы, радио-активные элементы и многое другое.

Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и возду-хом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, зна-чительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные за-грязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие силь-ным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрица-тельное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняю-щего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и пре-дельно допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Предельно допустимый сброс (ПДС) — это масса за-грязняющего вещества, выбрасываемого отдельнымиис-точниками за единицу времени, превышение которой при-водит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека. Предельно допус-тимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказы-вает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывает-ся не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом. Степановских А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды, М., 2003, с.198

Специальные службы мониторинга (наблюдения) окру-жающей среды осуществляют контроль за соблюдением ус-тановленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических про-изводств, атомных электростанций и других промышлен-ных объектов. Службы мониторинга имеют право приме-нять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некото-рых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX вт-екало 60, то сейчас более 100 — почти всю таблицу Менде-леева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд т руды, топлива, минеральных удобрений.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, мине-ральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа — через 50 лет, угля — через 200. Аналогичная ситуация сло-жилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 500-600 лет, железа — 250 лет, цинка — 25 лет, свин-ца — 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным об-разом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

51.Биологически относится к классу млекопитающих, отряду приматов, семейству человекообразных обезьян, роду Homo (человек), виду Homosapiens (Человек разумный), подвиду Homosapienssapiens (Человек разумный). Неправда ли, многим представителям данного подвида такое название очень льстит. Следовательно, человеку свойствен весь обширный комплекс биологических реакций при взаимодействии со средой. Биосоциальная природа человека, о которой так много говорят, гораздо в большей степени био-, чем социальная. Вдобавок, социальная организация, близкая человеческой, существует у большинства видов обезьян. У них тоже есть иерархическая структура, средства и способы коммуникации, взаимовыручка, разнообразные способы надувательства соплеменников и прочие атрибуты социальной жизни. Организация же сообществ муравьев и пчел впечатляет своей упорядоченностью и целесообразностью.

Биологическая природа человека проявляется не только в обмене веществ и энергии, в стремлении сохранить жизнь и продолжить ее посредством размножения, но в обширном спектре рефлекторных поведенческих реакций, направленных, как и в случае с любой белочкой, на оптимальное приспособление к условиям среды обитания.

Популяция человека, т. е. популяция особого вида — Homosapiens, обладает теми же характиристиками, что и популяция животных, но характер и форма их проявлений значительно отличаются вследствие действия таких факторов, как искусственная среда, социально-экономические условия и другие, называемых единым термином — социум.
Все люди на Земле образуют популяционную систему — человечество. Рост этой популяции ограничен доступными природными ресурсами и условиями жизни, социально-экономическими и генетическими механизмами (Реймерс, 1994). Человек, зная уже достаточно о значении этих ограничивающих факторов, пока еще мало придает им значение, хотя социально-экономические факторы уже в известной степени выступают как регулирующие. О том, что человечество плохо осознает предел своей «толерантности» относительно этих ограничивающих факторов, свидетельствует практически «безудержный рост населения, т. е. численности популяции.
Но если действительно поведение человека разумно, тогда он, по Ю. Одуму (1975), должен: 1) изучать и понять форму собственного популяционного роста; 2) определить количественно оптимальные размеры и конфигурацию населения в связи с емкостью данной области; 3) быть готовым к принятию «культурной регуляции» там, где «естественная регуляция» недейственна.

52. Под загрязнением водоемовпонимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.

Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в 1995 г. в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, было сброшено сточных вод на 21 % больше, чем в 1994 г.

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц, и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.

Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности. Плотность выпадения, например, аммонийного азота на европейской территории России оценивается в среднем 0,3 т/км2, а серы от 0,25 до 2,0 т/км2.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчеркивают многие ученые, круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды будут неэффективными.

53. В самом общем виде, применительно к человеку, «ресурсы — это нечто, извлекаемое из природной среды Земли для удовлетворения своих потребностей и желаний» (Миллер, т. 1, 1993). Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, являясь лимитирующим фактором, например, эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение — удовлетворять материальные потребности, т. е. создание материальных благ.
Итак, природные (естественные) ресурсы — это природные объекты и явления, которые человек испбльзует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.
Природные объекты и явления — это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, — черпают живые энергетические ресурсы непосредственно из окружающей среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию мож-I но рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например большая часть пищевых ресурсов.
Человек, благодаря своим все возрастающим материальным потребностям, не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, т. е. около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли и определяют ресурсную экологическую функцию метосферы (Трофимов, Зилинг, 2002). Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь, а-люмйний и др.) и неметаллическое сырье (глина, песок, минеральные удобрения и др.), а также лесная продукция (строительный лес, для производства целлюлозы и бумаги, и т. д.) и
многое другое.
Иными словами, природные ресурсы, используемые чело-1веком, многообразны, многообразны их назначение, происхождение, способы использования и т. п. Это требует определенной их систематизации

54. К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:
1) возможное потепление климата («парниковый эффект»);
2) нарушение озонового слоя;
3) выпадение кислотных дождей.

Глобальное потепление — парниковый эффект.

Глобальное потепление (Global warming) — это процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Изменение климата на Земле происходит как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные. Среди основных внешних воздействий — изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности, вулканические выбросы и парниковый эффект (следствие выброса в атмосферу парниковых газов).

Автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения вместе выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн углекислого газа и других парниковых газов в год.
Несмотря на такие ужасающие цифры антропогенного воздействия, причина повышения температуры на Земле является спорной. А некоторые ученые утверждают, что данные о потеплении неубедительны и что прогнозы, основанные на компьютерном моделировании, не имеют ничего общего с реальностью.

Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. 
возможное потепление климата (<<парниковый эффект») 
Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов — диоксида углерода (С02), метана (СН), хлорфторуглеродов (фреолов), озона (Оз), оксидов азота и др. 
Парниковые газы, и в первую очередь С02, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами,

действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с дpyгoй почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей. 
В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т условного топлива) концентрация С02 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в бьту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1-1,5 % в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, вьщеление крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно). 
Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих парниковый эффект является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 п. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 ос выше, чем в 1950-1980 П.Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она повысится на 1,3 ос по сравнению с 195001980 П. В докладе, подготовленном под эгидой ООН родной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле станет выше на 2-4 СО. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5-2,0 м к концу ХХI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетних мерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям. 
Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия (Вронский, 1993; Парниковый эффект … , 1989). Повышение концентрации С02 в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также увеличение увлажнения климата могут, по их мнению, привести к росту продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.). 
По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдаемое в последнее столетие потепление климата на 0,3-0,6 ос могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов. 
В связи с этими данными академик К. Я. Кондратьев (1993) считает, что нет никаких оснований для одностороннего увлеечения стереотипом «парникового потепления и выдвижения задачи по сокращению выбросов парниковых газов как центральной в проблеме предотвращения нежелательных изменений глобального климата. 
По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы, а следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безопасности. Человек, используя мощность порядка 10 ТВт, разрушил или сильно нарушил на 60% суши нормальное функционирование. естественных сообществ организмов (Данилов — Данильян, Горшков и др., 1995). В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их масса, которая ранее затрачивалась битой на стабилизацию климатических условий. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкост биосферы становится важнейшим источником повышенного выброса — в атмосферу диоксида углерода и других парниковых газов. 
На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На Конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правительствами большинства стран мира подписан Киотский протокол — международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов в 2008-2012 гг. Цель протокола — ~ течение 5 лет создать новый экономический механизм снижения выбросов — торговлю квотами и проекты COBM~THOГO осуществления. Торговля квотами заключается в том, что страны, подписавшие протокол, могут перераспределять между собой (например, перепродавать) разрешенные им в течение определенного срока объемы выбросов. К 2012 г. предусматривается снизить выброс основных типов газов, вызывающих парниковый эффект, на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 г. 
Протокол уже ратифицирован 124 государствами, а после ратификации его РОССИЙСКОЙ Федерацией (в 2005 г.) автоматически вступил в силу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли. 

Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды. — кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота. которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты (рис. 13.3). В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6) .. В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди (,: кислотностью рН = 3,5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе рН=2,3.

Рис. 13.3. Кислотные дожди: их причина и вредное влияние (Окружающая среда 1993)Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха — виновников подкисления атмосферной влаги — 802 и NO х составляют ежегодно более 255 млн т (1994 г.). На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем.Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека . Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса -. вот печальные последствия индустриализации планеты» На картинке: 1) Сера содержится в угле и нефти, сгорает с образованием so2 2) so2 и no2, no3 выбрасывается в атмосферу ТЭС и

промышленными предприятиями

3) часть so2 и  no2, no3 реагируют с кислородом и влагой атмосферы, образуя соответственно серную и азотную кислоты

4) Серная и азотная кислоты оказывают агрессивное воздействие на кирпичные и бетонные строения. Повреждаются растения.

5) … и проникают в почву. Повышение кислотности почвы нарушает в ней биологическое равновесие. Вода открытых водоемов закисляется. Рыба гибнет.Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием•процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы — свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. Например, возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для усвоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др.) проявляется еще в большей степени. 
Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих веществ, включающей кислотные дожди, озон, токсичные металлы и др. Так, например, гибнут хвойные горные леса в Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны. 
Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит К еще более выраженной их деградации как природных экосистем. 
Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и на юге Финляндии (табл. 13.4). Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно раЗВ}lТЫХ странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпадают именно на их территории (рис. 13.4). Наиболее уязвимы в этих странах озера, так как коренные породы, слагающие их ложе, обычно представлены гранитом — гнейсами и гранитами, 
Закисление озер в мире (по данным ХХ век: последние 10 лет , 1992)

Закисление озер опасно не только для популяций различных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочисленных видов водорослей и других его обитателей. Озера становятся практически безжизненными. 
В нашей стране площадь значительно зачисления от выпадения кислотных осадков достигает нeсколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи зачисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдаеттся вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и в Якутии.

55. Главная цель создаваемых сельхозсистем – рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека – источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая — чистой продукции автотрофов.

Обобщая все уже сказанное об агроэкосистемах подчеркнем следующие их основные отличия от природных (таблица 2).В агроэкосистемах резко снижено разнообразие видов:

снижение видов культивируемых растений снижает и видимое разнообразие животного населения биоценоза;

видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным;

культурные пастбища (с посевом трав) по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйственные поля.

Виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволюционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее использование вредителями, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные трофические цепи. Всячески пресекаются человеком.

Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов – это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека.

Таблица 2

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем.

Природные экосистемыАгроэкосистемы
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции.Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы.
Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией.Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения и животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы.
Продуктивность определяется приспособленными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ.Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей.
Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. «Потребление» происходит почти одновременно с «производством».Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время.

Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Индустриально – городские системы

Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов и развития общества. Рост численности населения и его плотности – характерная черта городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10гг.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14 млн. человек.

Плотность населения в городах, особенно крупных составляет от несколько тысяч до нескольких десятков тысяч человек на 1 квадратный км. Как известно, на человека не распространяется действие факторов, зависящих от плотности популяции, подавляющих размножение животных: интенсивность роста населения ими автоматически не снижается. Но объективно высокая плотность ведет к ухудшению здоровья, к появлению специфических болезней, связанных, например, с загрязнением среды, делает обстановку эпидемилогически опасной в случае вольного или невольного нарушения санитарных норм.

Особенно интенсивно протекают процессы урбанизации в развивающихся странах, о чем красноречиво свидетельствуют вышеприведенные показатели роста численности городов в ближайшие годы.

Человек сам создает эти сложные урбанистические системы, преследуя благую цель – улучшить условия жизни, и не только просто «оградившись» от литерующих факторов, но и создав для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки к нарушению природных экосистем.

Урбанистические системы

Урбанистическая система (урбосистема) – «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем».

По мере развития города в нем все более дифференцируют его функциональные зоны – это промышленная, селитебная, лесопарковая.

Природные зоны – это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной). Она является основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны – это территория сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения.

Лесопарковая – это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массивного отдыха, спорта, развлечения. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки – древесные насаждения в городе, занимающие достаточно обширные территории и тоже служащие горожанам для отдыха. В отличие от естественных лесов и даже лесопарков городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулируемыми системами.

Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные в специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами (территориями, участками).

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, заправки, гаражи, станции обслуживания, железные дороги со своей сложной инфраструктурой, а в том числе подземные – метрополитен; аэродромы с комплексом обслуживания и др.).

Транспортные системы пересекают все функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду (урбосреду).

Среда, окружающая человека в этих условиях, — это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно ее можно делить на собственную природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей – здания, асфальт дорог, искусственное освещение т.д., т.е. до искусственной среды).

В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа – это часть техносферы, т.е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

помимо наземной части ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и его литогенная основа, т.е. поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой. Геологическая среда – это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственной деятельность человека (рис.2).

Рис.2. Взаимодействие технической системы с внешними средствами ПТС ТС Геологическаясреда Окружающая среда ТС ЗВ(ТС – техническая система; ПТС – природно-техническая система; ЗВ – зона воздействия (влияния) технической системы на геологическую среду.) На городских территориях, в урбоэкосистемах, можно выделить группу систем, отражающую всю сложность взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой, которые называют природно-техническими системами (рис.2). Они теснейшим образом связаны с антропогенными ландшафтами, с их геологическим строением и рельефом. Таким образом, урбосистемы – это сосредоточение населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Существование урбосистем зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком. Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации вовлекаемых в оборот природных

ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ и потока энергии в природных экосистемах.

И, наконец, именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда, которые угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека – индикатор качества этой среды.

Рис. 12.1. Классификация целенаправленных антропогенных воздействий на биосферуАнализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире, и в частности в России, так или иначе связаны с загрязнением окружающей среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т.д.). Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера  выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ, рассмотренного нами во втором разделе.
Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы

Основные виды антропогенных воздействий на биосферу

в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.
Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота — земледельческая культура — промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.
Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:
— упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
— концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
— рост числа ядовитых отходов от химических производств;
— введение в экосистему новых видов;
— появление генетических изменений в организмах растений
и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия (Котлов, 1978). Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.
Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными (рис. 12.1, по Е. М. Сергееву, В. Т. Трофимову, 1985).

57. Вопрос о антропогенном воздействии на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением (воздействием на) атмосферы.

Охрана атмосферного воздуха — ключевая проблема оздоровления окружающей среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды — пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

58. В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий, стран и т. п., но и для всего человечества.

Это объясняется тем, что человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями, но, в отличие от других организмов, эти связи приняли такие масштабы и формы, что это может привести (и уже приводит!) к практически полному вовлечению живого покрова планеты (биосферы) в жизнеобеспечение современного общества, поставив человечество на грань экологической катастрофы.

Человек, благодаря данному ему природой разуму, стремится обеспечить себе «комфортные» условия среды, быть независимым от ее физических факторов, например, от климата,от нехватки пищи, избавиться от вредных для него животных и растений (но совсем не «вредных» для остального живого мира!) и т. п. Поэтому человек, прежде всего, отличается от других видов тем, что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т.е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле культурную среду благодаря передаче из поколения в поколение своего трудового и духовного опыта. Но, как отмечал К. Маркс, «культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно… оставляет после себя пустыню».

Остановить стихийное развитие событий помогут лишь знания о том, как ими управлять, и в случае с экологией, эти знания должны «овладеть массами», по крайней мере большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей, начиная со школьной скамьи и заканчивая вузом.

Экологические знания необходимы каждому человеку, чтобы сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, для чего надо построить прекрасные города, развить настолько совершенные производительные силы, которые смогли бы обеспечить гармонию человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу, и тем более, если идут.войны, что, к сожалению, имеет место. Как справедливо отметил американский эколог Б. Коммонер в начале 70-х гг., «поиски истоков любой проблемы, связанной с окружающей средой, приводят к неоспоримой истине, что коренная причина кризиса заключена не в том, как люди взаимодействуют с природой, а в том, как они взаимодействуют друг с другом… и что, наконец, миру между людьми и природой должен предшествовать мир между людьми».

Таким образом, экологические знания позволяют осознать всю пагубность войны и распрей между людьми, ведь за этим кроется не просто гибель людей и даже цивилизаций: это приведет к всеобщей экологической катастрофе, к гибели всего человечества. Значит, важнейшее из экологических условий выживания человека и всего живого — это мирная жизнь на Земле. Именно к этому должен и будет стремиться экологически образованный человек.

Но было бы несправедливо строить всю экологию «вокруг» только человека. Да и собственно экология, как мы уже показали выше, возникла для решения задач изучения взаимодействия всего живого с неживой природой и организмов между собой. Человек — такой же организм, и изоляция его от животных и растений дикой природы существенно сказывается на его здоровье. Домашние животные и растения не могут полностью заменить дикую природу. Изменение, а тем более уничтожение природной среды влечет за собой пагубные последствия для жизни человека. Экологические знания позволяют ему убедиться в этом и принимать правильное решение с целью охраны природы, в том числе и на бытовом уровне. Они позволяют ему понять, что человек и природа — единое целое и представления о возможности господства над природой довольно призрачны и примитивны.

Экологически образованный человек не допустит «стихийного» отношения к окружающей его среде жизни. Он будет бороться против экологического варварства, а если в нашей стране таких людей станет большинство, то они обеспечат нормальную жизнь своим потомкам, решительно став на защиту дикой природы от алчного наступления «дикой» цивилизации, преобразуя и совершенствуя саму цивилизацию, находя наилучшие, «экологически чистые» варианты взаимоотношения природы и общества.

Отсюда следует, что в настоящее время остановить нарушение экологических законов можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать прежде всего через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров-строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д. Настоящий учебник и предназначен для широкого круга студентов, обучающихся в основном по техническим направлениям и специальностям вузов. По замыслу авторов, он должен дать основные представления

59. Любая экосистема постоянно находится в состоянии динамики (изменений), вызванной как изменением факторов среды, то есть внешними возмущениями, так и внутренними процессами. При этом удобно различать циклическую динамику и поступательную. К разряду циклической динамики можно отнести:

1) суточную динамику, связанную с изменением активности растений и животных в течение суток: изменения в фотосинтезе, транспирации (испарение воды с поверхности листьев), у животных это смена периодов активности и сна и т.п.;

2) сезонную динамику (смена периодов вегетации и покоя), связанную с сезонными колебаниями: смена времен года, периодов дождей и засухи, муссонная периодичность и т.п.;

3) многолетнюю цикличность, вызванную, например, периодичностью солнечной активности (период порядка 10-11 лет), или же какими-то другими колебаниями с многолетним периодом, например, цикл Эль-Ниньо, который приводит к усилению ураганов, обрушивающихся на Южную Америку с периодичностью 5-7 лет, и т.п.

Особого внимания заслуживает поступательная динамика экосистем, или развитие. Обычно развитие сопровождается последовательным рядом изменений видовой и трофической структур экосистемы, всей ее организации, что позволяет даже говорить о последовательной смене экосистем, поэтому данный процесс называется сукцессией (от латинского слова сукцессио — преемственность, наследование). В зависимости от причин сукцессии различают экзодинамические (от греческого слова эксо — снаружи) сукцессии, вызванные внешними по отношению к данной экосистеме факторами, и эндодинамические (от греческого слова эндон — внутри) сукцессии, вызванные внутренними механизмами экосистемы (в теории управления различают вынужденную и свободную составляющие динамического процесса, которые соответствуют двум видам сукцессии экосистем).

Экзодинамические сукцессии могут быть вызваны изменениями климата, понижением уровня грунтовых вод, подъемом уровня мирового океана и т.п. Такие смены могут длиться столетиями и тысячелетиями. Они связаны в основном с действием механизмов адаптации экосистемы к факторам внешней среды, которые в свою очередь базируются на механизмах адаптации живых организмов экосистемы.

Эндодинамические сукцессии приводятся в действие особыми законами, механизмы которых до сих пор во многом непонятны. Известно, что на любом, даже абсолютно безжизненном, субстрате типа песчаных дюн или затвердевшей лавы, рано или поздно расцветает жизнь. При этом формы жизни, точнее, типы сообществ, в данном пространстве последовательно сменяют друг друга, постепенно усложняясь и увеличивая видовое разнообразие, формируя так называемый сукцессионный ряд, состоящий из последовательных стадий, отмечающих смену одного сообщества другим. Сукцессионный ряд заканчивается стадией зрелости, на которой экосистема изменяется очень мало. Экосистемы на этой стадии называются климаксными (от греческого слова климакс — лестница).

Продолжительность сукцессии от зарождения экосистемы до стадии климакса может составлять до сотен и даже до тысяч лет. Столь длительная продолжительность связана в основном с необходимостью накопления питательного вещества в субстрате. Изначально на безжизненном субстрате поселяются так называемые пионерные виды, типа лишайников и корковых водорослей. За 5-10 лет они несколько обогащают субстрат питательными веществами, формируя зачатки почвы. Затем на этих еще совсем бедных почвах поселяются травы, еще более обогащая почву. Лет через 15 от начала сукцессии на когда-то безжизненном пространстве поселяются первые кустарники, которые постепенно вытесняются лиственными светолюбивыми деревьями, чаще всего березой и осиной, которые характеризуются быстрым ростом. К 50-летнему возрасту в молодом лиственном лесу выделяются наиболее сильные деревья, которые затеняют более слабую поросль, которая погибает, давая возможность поселиться под пологом лиственного леса поросли ели. Ель более теневынослива, под защитой лиственных деревьев она постепенно догоняет их в росте, отвоевывая у них жизненное пространство. Где-то к 70 годам экосистема достигает стадии смешанного елово-лиственного леса. Лиственные деревья к тому времени успевают состариться, и постепенно ель выходит на первый ярус, затеняя и изреживая всю лиственную растительность. К 90 годам данная экосистема достигает стадии климакса, для которой характерно практически полное отсутствие лиственных деревьев, ель становится доминирующим видом — эдификатором, формируя особым образом всю жизнь населяющего данную экосистему сообщества.

Это типичный пример сукцессии, характерный для южной тайги. Как ни странно, в одном и том же регионе практически все сукцессии развиваются по довольно похожим сценариям и заканчиваются в итоге одним и тем же климаксом. Конечно, в зависимости от конкретных особенностей среды возможны некоторые вариации общего сценария, но они не принципиальны. Таким образом, каждый достаточно крупный регион характеризуется своей программой развития экосистем и своим особым климаксом, который в данном смысле называется моноклимаксом. Это еще один аргумент в пользу биополевого механизма координации жизни в биосфере — каждый регион планеты развивается в соответствии с характерной для него программой и имеет свою характерную структуру, призванную обеспечить определенную функцию, закрепленную за данным регионом в едином организме биосферы (или планеты).

В зависимости от исходных условий принято различать первичные сукцессии, которые начинаются на абсолютно безжизненных субстратах, например, на дюнах, и вторичные сукцессии, начинающиеся с более благоприятных стартовых условий, например, после пожара, вырубки леса или на заброшенном поле. Вторичные сукцессии могут начинаться с более поздних пионерных видов, например, с трав или кустарников. Так например, сукцессии на заброшенных полях начинаются с однолетних трав, бывших ранее сорняками. Затем они сменяются многолетними травами, кустарниками и деревьями. Ввиду большего исходного плодородия почвы такие сукцессии достигают климакса гораздо быстрее, чем в случаях первичной сукцессии. В последнее время для биосферы характерны именно вторичные сукцессии, что связано главным образом с деятельностью человека.

Вмешательство человека в природу ведет зачастую также к явлениям дигрессии (от латинского слова дигрессион – отклонение), когда климакс экосистемы (устойчивое равновесное состояние) достигается на более ранних стадиях сукцессии, вследствие чего экосистемы значительно упрощаются. В отличие от моноклимакса эта стадия называется катаценозом (от греческого слова ката – вниз, против). Типичным примером является пастбищная дигрессия, когда вместо леса, на данном пространстве формируется обширная луговая экосистема.

Следует различать автотрофные и гетеротрофные сукцессии. Автотрофные сукцессии- это сукцессии, в которых центральным звеном является растительность (фитоценоз). Динамика гетеротрофов целиком подчинена динамике автотрофов — смена животных сообществ зависит от смены растительных сообществ. Автотрофные сукцессии могут длиться теоретически вечно, так как они постоянно подпитываются энергией Солнца.

В гетеротрофных сукцессиях участвуют только животные (гетеротрофы, консументы). В этот процесс могут быть также вовлечены и мертвые растения, например, поваленные деревья, пни и т.п., которые являются, как правило, источником энергии для гетеротрофной сукцессии. Примером такой сукцессии может служить разрушение поваленного дерева. Первыми на мертвом или ослабленном дереве поселяются насекомые-короеды, которые повреждают кору, давая возможность проникнуть в места повреждений спорам грибов. Грибы-пионеры размягчают древесину, окрашивая ее в разные цвета. Это облегчает появление следующей волны насекомых, которые питаются уже древесиной (ксилофаги). В поврежденной ими древесине развиваются грибы-деструкторы, способствующие появлению мягкой гнили. Затем их сменяют грибы-гумификаторы, превращающие гнилую древесину в гумус. На всех стадиях гетеротрофной сукцессии также идет соответствующая смена видов микроорганизмов. В конечном итоге все органическое вещество разлагается до конечных продуктов: минеральных веществ и углекислого газа. Аналогичные процессы идут и при разложении трупов животных, а также в экскрементах животных, в лесной подстилке, в загрязненных водах и т.д.

60.  В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессии), и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние: 1) аллогенные (внешние) факторы — геологические и климатические; 2) автогенные (внутренние) процессы, обусловленные только живым компонентом. Благодаря действию и взаимодействию этих факторов сформировалось биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на биосферном уровнях. Основа устойчивости биосферы (экосферы) — разнообразие составляющих ее экосистем.

Данные космохимии метеоритов и астероидов свидетельствуют о том, что образование органических соединений в Солнечной системе на ранних стадиях ее развития было типичным и массовым явлением (Войткевич, Вронский, 1996).

Простейшие анаэробы, из которых состояли первые на Земле экосистемы, образовались из этих органических веществ и, возможно, других, синтезируемых под действием мощного ультрафиолетового излучения. Тогда еще не было кислорода в атмосфере и, следовательно, озонового слоя, который сейчас является преградой для этого излучения.

Указанные выше простейшие анаэробы (дрожжеподобные) возникли более 3,5 млрд лет назад, жизнь в это время в бескислородной атмосфере могла существовать только под защитой от ультрафиолетового излучения слоем воды. Питались эти простейшие биофильными веществами, которые содержались в избытке в горячих источниках мелких водоемов. Питательные же органические вещества для этих простейших создал космический синтез.

Таким образом, древнейшая биосфера возникла в гидросфере, существовала в ее пределах и носила гетеротрофный характер. Но закон «всюдности жизни» диктовал свои условия и размножающиеся организмы осуществляли экспансию в различные области обитания. Экспансия и «давление» отбора, обусловленные еще и скудностью пищи, в конечном итоге привели к возникновению фотосинтеза около 3,5 млрд лет назад (см. табл. 8.1).

Первыми автотрофами стали прокариоты — синезеленые водоросли и, возможно, цианобактерии. Затем 1,5—2 млрд лет тому назад появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства г-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофцых водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд лет назад.

В начале кембрийского периода, примерно 600 млн лет назад, содержание кислорода в атмосфере достигло 0,6%, а затем произошел еще один эволюционный взрыв — появились новые формы жизни — губки, кораллы, *1ерви, моллюски. Уже к середине палеозоя содержание кислорода впервые стало близко к современному, и к этому времени жизнь не только заполнила все моря, но и вышла на сушу. Растительный покров, достаточное количество кислорода и питательных веществ в дальнейшем привели к возникновению таких крупных животных, как динозавры, млекопитающие и, наконец, человек. Но, несмотря на обилие автотрофов, в конце палеозоя, примерно 300 млн лет назад, содержание кислорода в атмосфере упало до 5 % от современного уровня и повысилось содержание углекислого газа. Это привело к изменению климата, снижению интенсивности процессов размножения и, как следствие, к бурному накоплению массы отмерших органических веществ, что создало запасы ископаемого топлива (каменный уголь, нефть). Затем содержание кислорода стало снова повышаться и с середины мелового периода, примерно 100 млн лет назад, отношение 02/С02 близко к современному, хотя и испытывало колебания в определенных пределах.

Такое состояние легко изменить. Например, человек, создав избыток С02, может сделать это неустойчивое равновесие еще более нестабильным.

Из истории развития атмосферы ясно, что человек абсолютно зависим от других организмов, населяющих среду, в которой он обитает. Только от их жизнедеятельности и от их разнообразия зависит стабильность атмосферы и, следовательно, биосферы.

Ю. Одум (1975) считает, что «с экологической точки зрения эволюцию биосферы, по-видимому, можно сравнить с гетеротрофной сукцессией, за которой последовал автотрофный режим». Но до сих пор, несмотря на 4 млрд лет эволюции, таксономический состав систем еще не стабилизировался. Биоразнообразие экосферы продолжает совершенствоваться за счет большого резерва в эволюции сообществ. На этом уровне ведущая роль принадлежит сопряженной эволюции и групповому отбору.

Сопряженная эволюция, или коэволюция, рассмотренная нами на внутри- и межвидовом уровнях, отличается тем, что при ней обмен генетической информацией минимален. На уровне сообществ можно рассматривать селективные воздействия между группами организмов, находящихся в экологическом взаимодействии: растения и растительноядные животные, крупные организмы и мелкие симбионты, паразит — хозяин, хищник — жертва и т. д. Особенно интересна сопряженность эволюции растений и насекомых фитофагов. Она приводит к тому, что растения синтезируют побочные вещества, совершенно ненужные для их роста и развития, но необходимые для защиты от насекомых-фитофагов.

Эта способность растений, видимо, развивает у них устойчивость к инсектицидам. В естественных условиях растения и фитофаги, которые тоже приспосабливаются к их защите, эволюционируют вместе. Здесь работает «генетическая обратная связь», которая ведет к высокому разнообразию растений (например, в тропиках), к гомеостазу популяций и сообществ внутри экосистемы.

Групповой отбор — это естественный отбор в группах организмов, но не обязательно связанных тесными мутуалисти-ческими связями. Это весьма сложное и во многом спорное явление. Но в первом приближении он представляет собой подобие отбора генотипов в популяции, но вымирают не отдельные генотипы, а целые популяции и, с другой стороны, получают развитие новые популяции, для которых эти условия более благоприятны.

Групповой отбор тоже увеличивает разнообразие и устойчивость сообществ.

Сопряженная эволюция и групповой отбор повышают биоразнообразие экосистем, устанавливают определенные взаимоотношения между ними как между наземными, так и водными, и даже между обоими типами. Все это в целом ведет к повышению устойчивости биосферы как глобальной экосистемы.

Ноосфера  — высшая стадия развития биосферы. Это «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития»

Почему возникло понятие «ноосфера»? Оно появилось в связи с оценкой роли человека в эволюции биосферы. Непреходящая ценность учения В. И. Вернадского о ноосфере именно в том, что он выявил геологическую роль жизни, живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы и всего разнообразия живых существ в ней. Среди этих существ он выделил человека как мощную геологическую силу. Эта сила способна оказывать влияние на ход биогеохимических и других процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве (пока «ближний» Космос). Вся эта среда (ноосфера) весьма существенно изменяется человеком благодаря его труду. Он способен перестроить ее согласно своим представлениям и потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая складывалась в течение всей геологической истории Земли.

В. И. Вернадский писал, что становление ноосферы «есть не случайное явление на нашей планете», «создание свободного разума», «человеческого гения», а «природное явление, резко материально проявляющееся в своих следствиях в окружающей человека среде» (Размышления натуралиста о ноосфере, 1975). Иными словами, ноосфера — окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом.

Человек, по мнению В. И. Вернадского, является частью биосферы, ее «определенной функцией». Подчеркивая тесную связь человека и природы, он допускал, что предпосылки возникновения человеческого разума имели место еще во времена животных, предшественников Homo sapiens, и проявление его началось миллионы лет назад, в конце третичного периода. Но как новая геологическая сила смог проявить себя только человек.

Воздействие человеческого общества как единого целого на природу по своему характеру резко отличается от воздействий других форм живого вещества. В. И. Вернадский писал: «Раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и создания цивилизованных форм жизни», что и изменило «вечный бег геохимических циклов»

Биосфера и ноосфера

Эти гениальные мысли В. И. Вернадского позволили ряду ученых допустить в дальнейшем и такой ход событий в эволюции биосферы, как коэволюцию между человеческим обществом и природной средой, в результате чего и возникнет ноосфера, но это будет происходить благодаря «новым формам действия живого вещества на обмен атомов живого вещества с косной материей». Он считал, что «геологически мы переживаем сейчас выделение в биосфере царства разума, меняющего коренным образом и ее облик, и ее строение, — ноосферы».

Анализируя представления В. И. Вернадского о ноосфере, Э. В. Гирусов (1986) высказал мнение, что ломка развития человеческой деятельности должна идти не вопреки, а в унисон с организованностью биосферы, ибо человечество, образуя ноосферу, всеми своими корнями связано с биосферой. Ноосфера — естественное и необходимое следствие человеческих усилий. Это преобразованная людьми биосфера соответственно познанным и практически освоенным законам ее строения и развития. Рассматривая такое развитие биосферы в ноосферу с позиций системного подхода, можно заключить, что ноосфера — это новое состояние некоторой глобальной суперсистемы как совокупности трех мощных подсистем: «человек», «производство» и «природа», как трех взаимосвязанных элементов при активной роли подсистемы «человек» (Прудников, 1990).

Становление ноосферы, по В. И. Вернадскому, — процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и природы, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо: они вышли уже за . пределы биосферы Земли, в Космос и глубины литосферы (сверхглубокая Кольская скважина). По мнению многих ученых — ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы. «Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего», — утверждал В. И. Вернадский.