“ основи екології та безпеки товарів народного споживання”

для студентів

Спеціальність: 5.03051001 «Товарознавство та комерційна діяльність»

5.03051001.02 «Товарознавство в митній справі»

Одеса – 2011

РОЗГЛЯНУТО:

Циклова комісія хімічних дисциплін Одеського технічного коледжу одеська національна академія харчових технологій.

ВИКОНАВЕЦЬ: Янчук Л.В., викладач коледжу

Методичний посібник розроблений для виконання самостійних робіт з предмету «Основи екології та безпеки товарів народного споживання» для студентів спеціальностей 5.03051001 «Товарознавство та комерційна діяльність», 5.03051001.02 «Товарознавство в митній справі». У даному посібнику розглядаються такі розділи: вступ; історія розвитку та становлення екології; кругообіг речовин в біосфері; стан та охорона тваринного та рослинного світу; альтернативні джерела видобування енергії; маловідхідних та безвідхідних технологій; ризик в екології; утилізація відходів; класифікація аварій атомних станцій; прилади контролю у радіології; антропогенні та природні екологічні катастрофи; шляхи виживання людства; завдання інженерної екології; принципи інженерної екології; зв`язок інженерної екології з іншими науками; інженерно-ергономічні вимоги до системи "людина-машина середовище"; інженерно-екологічний підхід до будівництва споруд; безпека харчових продуктів; вимоги до харчових продуктів при їх митному оформленні; ЗАКОН УКРАЇНИ «Про якість та безпеку харчових продуктів і продовольчої сировини»; маркування продуктів, які містять генетично модифіковані організми; вимоги до етикетування харчових продуктів. Також до даних розділів входять: питання для самоперевірки і закріплення теоретичного матеріалу, завдання для розміркування, теми для рефератів та доповідей. Що надає можливість більш поглиблено вивчити даний курс предмету.

Розроблена для допомоги викладачам та студентам

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Заст. директора з НР

___________В.І.Уманська

“___“___________2011 р.

Методичні вказівки

для самостійного вивчення теоретичного матеріалу

з предмету:

“ ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ТОВАРІВ НАРОДНОГО СПОЖИВАННЯ”

для студентів

Спеціальність: 5.03051001 «Товарознавство та комерційна діяльність»

5.03051001.02 «Товарознавство в митній справі»

Автор: Янчук Л.В.

РОЗГЛЯНУТО ТА СХВАЛЕНО

предметною комісією

хімічних дисциплін

протокол №________

від “___“___________ 2011 р.

Голова комісії _____________ Швець Л.І.

Одеса - 2011

ЗМІСТ

Вступ.	4
1. Історія розвитку та становлення екології. Кругообіг речовин в біосфері.	5
2. Стан та охорона тваринного та рослинного світу. Альтернативні джерела видобування енергії.	26
3. Маловідхідних та безвідхідних технологій. Ризик в екології. Утилізація відходів.	35
4. Класифікація аварій атомних станцій. Прилади контролю у радіології. Антропогенні та природні екологічні катастрофи. Шляхи виживання людства. 5. Інженерні методи захисту довкілля. 6. Безпека харчових продуктів	43 51 69
Рекомендована література.	87

В С Т У П

Методичні вказівки призначені допомогти студентам, вивчаючим курс “Основи екології та безпеки товарів народного споживання” в самостійній підготовці. Для вивчення матеріалу студентам необхідно вміти застосовувати добуті знання з біології, загальної хімії, географії для розв’язування практичних, професійно-орієнтованих завдань. При цьому застосовується як груповий, так і індивідуальний підходи (відповідно до рівня знань, здібностей та інтересів кожного студента в межах однієї спеціальності). Тому кожна тема містить обсяг матеріалу від відносно простих (навчальних) до складних, які вимагають поглибленого вивчення спеціальних розділів з професійно орієнтованим змістом.

Дана методична розробка представляє собою допоміжний матеріал для більш легкого та чіткого засвоєння тем, які винесені на самостійне засвоєння, з предмету “Основи екології та безпеки товарів народного споживання” для студентів спеціальностей «Товарознавство та комерційна діяльність», «Товарознавство в митній справі».

У даній методичній розробці значна увага приділяється питанням факторіальної екології, вченню про біосферу, проблемам антропогенного забруднення навколишнього природного середовища та його охорони, екологійчній безпеці як основи сталого розвитку. Також розглядаються найновіші підходи до вирішення тих чи інших теоретичних та практичних проблем екології. Найважливіша перевага методички полягає в тому, що її зміст вибудовано логічно, чітко і послідовно, так, що наступні теми спираються на попередні та розвивають їх зміст далі.

Кожна тема починається з плану викладу, що повинен знати і вміти студент після вивчення матеріалу даної теми. Крім того, в кінці кожної теми подаються завдання для розміркування, питання для самоперевірки і закріплення теоретичного матеріалу, теми для рефератів, доповідей.

В кінці методички міститься список навчальної літератури з екології.

Тема 1. «Історія розвитку та становлення екології. Кругообіг речовин в біосфері».

План:

1. Історія розвитку та ставлення екології.

Основні закони екології.
Об’єкти й методи досліджень в екології.
Класифікацію екологічних факторів та їх дія на живі істоти.
Антропогенні забруднення навколишнього середовища.
Переродження сучасної біосфери.
Взаємодія кругообігів речовин в біосфері.
Кругообіг вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору, води.

Повинні знати: історію становлення екології як науки, основні закони екології, об’єкти й методи досліджень в екології, класифікацію екологічних факторів, антропогенні фактори, біогеохімічні цикли важливих хімічних елементів в біосфері.

Повинні вміти: охарактеризувати структурні підрозділи загальної екології, пояснити суть основних екологічних понять, розрізняти ресурси та умови існування живих організмів і знати основні їх види, пояснити в чому полягає концентраційна функція живих організмів.

1. Історія розвитку та ставлення екології.

Як і всі інші біологічні науки, екологія розвивалася безперервно, але нерівномірно. Як і більшість наук, екологія має свою передісторію. Праці древньогрецьких філософів-природознавців Гіппократа, Арістотеля, Теофраста Еразійського містять відомості екологічного змісту. Звичайно вони не називаються відомостями екологічними, оскільки сам термін «екологія» є нещодавнього походження. Отже, в історії екології, як і біології, можна виділити певні періоди розвитку, які в часовому відрізку нерівноцінні.

І. Описовий етап: тривав досить довго, включає палеоліт, мезоліт і неоліт. Це період накопичення інформації про багатство тваринного та рослинного світу на нашій планеті, період відкриття нових континентів, кругосвітніх подорожей. Основним джерелом енергії тоді була мускульна сила людини, яка повністю залежала від природи.

ІІ. Етап розвитку – систематики, який пов’язується з іменами таких відомих вчених, як К. Лінней та О. Гумбольдт. Важливим етапом становлення екології як науки стала поява у 1859 р. книги Ч.Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору або збереження обраних порід у боротьбі за життя». У своїй праці Дарвін чітко вказав на роль навколишнього середовища у природному доборі, як одного з основних рушійних сил еволюції. Вперше сам термін «екологія» згадується у праці Ернста Геккеля «Загальна морфологія організмів» у 1866 р. і «Природнича історія світотворення» (1868), де вчений вперше спробував дати визначення суті цього терміна.

ІІІ. Етап розвитку теоретичних засад екології розпочався з другої половини ХІХ ст., хоч як самостійна наука екологія сформувалась та набула наукового визначення лише на початку ХХ ст.. У 30-х роках сформувалась нова галузь екології – популяційна екологія, основоположником якої є англійський вчений Ч.Елтон. У 1935 р. А.Тенслі висунув поняття екосистема. З початку 40-х рр. в екології виник принципово новий підхід у дослідженнях. У 1942 р. В.Сукачев обґрунтував уявлення про біогеоценоз. Живі організми почали вивчатися у їх відношенні до сукупності абіотичних факторів, з урахуванням закономірностей, що лежать в основі зв’язку всього угрупування й навколишнього середовища – кругообігу речовин та перетворення енергії.

Отже, за короткий період з середини ХІХ ст. до 60-х рр. ХХ ст. екологія як наука зайняла своє місце серед інших природничих наук, було сформульовано основні теоретичні засади науки про взаємозв’язки живих організмів з навколишнім середовищем та між собою. Слід відмітити, що стрімкий розвиток екології зумовлений значними досягненнями інших фундаментальних наук, таких, як фізика, хімія, математика. Зв’язок з цими науками настільки щільний, що подекуди напрямки екології (утилізація, промислова екологія тощо) приймають за екологію в цілому.

ІV. Друга половина ХХ ст. продемонструвала, що більшість екологічних проблем виникає завдяки людині. Синтез нових речовин, які відсутні в природі, призвів до глобальної проблеми накопичення полімерних матеріалів, до цього часу реальних механізмів утилізації цих матеріалів не розроблено.

Екологія за останні десять років стала настільки популярною, що рідко які періодичні видання та засоби масової інформації не публікують «екологічні» матеріали. Нерідко екологічні проблеми є складовою політики, і використовуються в різних напрямках.

2. Основні закони екології.

Екологія, як і інші науки, базується на загальнонаукових, кібернетичних, біологічних, геологічних, географічних, фізико-хімічних законах. Кращому осмисленню екології як науки допоможе навіть простий перелік законів, суміжних з екологією наукових дисциплін.

Закон біогенної міграції атомів (або закон Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів. Цей закон має важливе практичне й теоретичне значення. Розуміння всіх хімічних процесів, що відбуваються в геосферах, неможливе без урахування дії біогенних факторів, зокрема – еволюційних. За допомогою цього закону можна свідомо й активно запобігати розвитку таких негативних явищ, керувати біогеохімічними процесами, використовуючи «м’які» екологічні методи.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії дуже тісно пов’язані між собою, так що будь-яка зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні. Наслідки дії цього закону виявляються в тому, що після будь-яких змін елементів природного середовища (речовинного складу, енергії, інформації, швидкості природних процесів тощо) обов’язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Слід зазначити, що незначна зміна одного показника може спричинити сильні відхилення в інших і в усій екосистемі. Цей закон один з найголовніших у природокористуванні.

Закон генетичної різноманітності: все живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності. Цей закон має важливе значення в природокористуванні, особливо в сфері біотехнології (генна інженерія, біопрепарати), коли не завжди можна передбачити результат нововведень під час вирощування нових мікрокультур через виникаючі мутації або поширення дії нових біопрепаратів не на ті види організмів, на які вони розраховувалися.

Закон історичної необоротності: розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку однонапрямлений. Повторюються лише окремі елементи соціальних відносин (рабство) або типи хазяйнування.

Закон константності (сформульований В.Вернадським): кількість живої речовини біосфери (за певний геологічний час) є величина постійна. Цей закон тісно пов’язаний з законом внутрішньої динамічної рівноваги. За законом константності будь-яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче призводить до такої ж за обсягом зміни речовини в іншому регіоні, тільки із зворотним знаком. Наслідком цього закону є правило обов’язкового заповнення екологічних ніш.

Закон кореляції (сформульований Ж.Кюв’є): в організмі як цілісній системі всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями. Зміна однієї частини неминуче викликає зміни в інших.

Закон максимізації енергії (сформульований Г. і Ю. Одумами та доповнений М.Реймерсом): у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації й використовує максимальну їх кількість найефективніше. Максимізація – це підвищення шансів на виживання.

Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадського – Бауера): будь-яка біологічна та «біонедосконала» система з біотою, що перебуває в стані «стійкої не рівноваги» (динамічно рухливої рівноваги з довкіллям), збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище. Разом з іншими фундаментальними положеннями закон максимуму біогенної енергії є основою розробки стратегії природокористування.

Закон мінімуму (сформульований Ю.Лібіхом): стійкість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб. Якщо кількість і якість екологічних факторів близькі до необхідного організму мінімуму, він виживає, якщо менші за цей мінімум, організм гине, екосистема руйнується.

Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні. Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати безконечні складові частини.

Закон однонаправленості потоку енергії: енергія, яку одержує екосистема й яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їх біомасою необоротно передається консументами першого, другого, третього та інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні в результаті процесів, які супроводжують дихання.

Закон оптимальності: ніяка система не може звужуватися або розширюватися до безконечності. Цей закон допомагає знайти оптимальні з точки зору продуктивності розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин. Ігнорування закону – створення величезних площ монокультур, вирівнювання ландшафту масовими забудовами тощо – призвело до неприродного одноманіття на великих територіях і викликало порушення в функціонуванні екосистем, екологічні кризи.

Закон піраміди енергій (сформульований Р.Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10% енергії. за цим законом можна виконувати розрахунки земельних площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством й іншими ресурсами.

Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі. З нього випливає інший закон – сукупної дії екологічних факторів. Цей закон часто ігнорується, хоча має велике значення.

Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних й інформаційних можливостей навколишнього середовища.

Закон зменшення енерговіддачі в природокористування: у процесі одержання з природних систем корисної продукції з часом (у історичному аспекті) на її виготовлення в середньому витрачається дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину). Збільшення енергетичних витрат не може відбуватися безконечно. Його можна й слід розраховувати, плануючи свої стосунки з природою з метою їх гармонізації.

Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчерліха – Тінемана – Баулє): обсяг урожаю залежить не від окремого, нехай навіть лімітуючого фактора, а від усієї сукупності екологічних факторів одночасно. Закон має силу за певних умов – коли вплив монотонний і максимально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається.

Закон толерантності (закон Шелфорда): лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до даного фактора. Відповідно до закону будь-який надлишок речовини чи енергії в екосистемі стає її ворогом, забруднювачем.

Закон ґрунтостомлення (зменшення родючості): поступове зниження природної родючості ґрунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур (в результаті накопичення токсичних речовин, що виділяються рослинами, залишків пестицидів й мінеральних добрив).

Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований В. Вернадським): уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить й іншій її частині, тільки, звичайно, різною мірою. Різниця полягає лише в стійкості видів до дії того чи іншого агента.

Закон екологічної кореляції: в екосистемі, як і в будь-якій іншій, всі види живої речовини й абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають одне одному. Випадіння однієї частини системи (виду) неминуче призводить до вимикання пов’язаних з нею інших частин екосистеми й функціональних змін.

Науковій громадськості широко відомі також чотири закони екології американського вченого Б.Коммонера: все пов’язане з усім, все мусить кудись діватися, природа «знає» краще, ніщо не минається даремно (за все треба платити).

Слід згадати також важливі екологічні закони, сформульовані у працях відомого американського еколога Д.Чіраса у 1991 – 1993 рр.. Він підкреслює, що природа існує вічно (з точки зору людини) і опирається деградації завдяки дії чотирьох екологічних законів:

- рециклічності або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

- постійного відновлення ресурсів;

- консервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те (й у такій кількості), що їм необхідно, не більше й не менше);

- популяційного контролю (природа не допускає «вибухового» росту популяцій, регулюючи кількісний склад того чи іншого виду шляхом створення відповідних умов для його існування й розмноження).

3. Об’єкти й методи досліджень в екології.

Сучасні екологічні дослідження мають бути науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки людства в природному середовищі, раціонального природокористування, охорони та відновлення довкілля. Найважливішим висновком екологічних досліджень повинно бути визначення екологічної ємності територій, що повністю залежить від стану їх екосистем.

Об’єктами екології або її галузевих підрозділів залежно від рівня досліджень є екологічні системи чи елементи екосистем.

Головний предмет досліджень – вивчення особливостей та розвитку взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями різних рангів, екосистемами й неживою компонентою екосистем, а також дослідження впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

В універсальній екології підпорядковані два великі блоки екологічних досліджень: теоретична та практична екологія. Ці блоки поділяються на цілий ряд розділів і підрозділів, що мають галузеве спрямування або структурну підпорядкованість. У теоретичну екологію входить: екологія живих організмів (із підрозділами екологія людини, екологія мікросвіту, екологія рослин та екологія тварин), а практична екологія об’єднує три розділи:

- науки про охорону та раціональне використання природних ресурсів;

- науки про соціально-економічні фактори впливу на довкілля;

- науки про техногенні фактори забруднення довкілля.

Екологію живих організмів багато дослідників називають біоекологією, до неї додані нові напрямки, як: біоекомоніторинг, теорія заповідної справи, теорія штучних екосистем, основи біоіндикації, екотоксикологія та ін.

Науку про охорону та раціональне використання природних ресурсів найчастіше називають геоекологією. Основними її елементами є ландшафтна екологія, економіка природокористування та охорона довкілля, екологія атмосфери, гідросфери та літосфери.

Наука про соціально-економічні фактори впливу на довкілля об’єднує такі важливі нові підрозділи, як: екологічна освіта, екологічне право, урбоекологія, екологія народонаселення, екологічний менеджмент, екологічний маркетинг, національна та міжнародна екополітика.

Науку про техногенні фактори забруднення довкілля називають техноекологією, вона об’єднує такі важливі підрозділи, як: екологія енергетики (АЕС, ТЕС, ГЕС, нетрадиційні джерела енергії), екологія промисловості (хімічна, металургійна, паливна, електрична, лісогосподарська, машинобудівельна та будматеріали), агроекологія (меліоративна, агрохімічна, екологія тваринництва), екологія транспорту, військової справи, екологічна експертиза, космічна екологія, техномоніторинг.

Завдяки широкому арсеналу методів екології відбувається тісний зв’язок екології з іншими науками. Згідно з Ю.А. Злобіним (1998), методи екології можна розділити на три основні групи:

Методи збору інформації. Класичні методи дослідження стану екологічних об’єктів (включають у себе всі методи, які застосовують природничі науки), що спрямовані на накопичення фактичного матеріалу про складові компоненти досліджуваної ділянки екосистеми, біосфери.

Методи обробки отриманої інформації. Ця група методів спрямована на узагальнення отриманої інформації шляхом систематизації певних параметрів складових компонентів досліджуваної ділянки екосистеми. Сучасна обчислювальна техніка дає можливість обробляти велику кількість фактичного матеріалу, що, в свою чергу, робить великий фактичний матеріал більш доступним для узагальнення. Слід відмітити, що при певних екологічних дослідженнях статистична обробка є необхідною умовою достовірності отриманих результатів.

Методи інтерпретації отриманих результатів. Методи моделювання. Важливим етапом будь-яких екологічних досліджень є здатність аналізу отриманих результатів, побудова певної моделі стану екосистеми. Такий підхід дає змогу прогнозувати зміни, які можуть відбуватися на досліджуваній ділянці під впливом певних екологічних факторів або під впливом діяльності людини. На основі абстрагування результатів досліджень можна робити словесні описи екосистем (вербальні моделі), побудувати схеми взаємозв’язків компонентів (графічні моделі), робити спробу опису екосистеми за допомогою математичних формул (математичні моделі).

Класифікацію екологічних факторів та їх дія на живі істоти.

Екологічний фактор – будь-який фактор середовища, що здатен в тій чи іншій мірі, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.

Усі класифікації екологічних факторів, поряд з певними відмінностями між собою, мають певну єдність в тому, що сукупність фізичних та хімічних параметрів середовища творять кліматичні умови існування живих організмів.

Екологічні фактори можуть бути об’єднані за природою їхнього походження або залежно від їх динаміки та дії на організм. За характером походження розрізняють: абіотичні, біотичні та антропогенні фактори.

Абіотичні фактори – зумовлюються дією неживої природи і поділяються на кліматичні (температура, освітлення земної поверхні, вологість, вітер, кислотність, солоність, опади тощо), орографічні (рельєф, нахил схилу, експозиція) та геологічні.

Розглянемо ці фактори більш детально, а також проаналізуємо реакції організму на дію того чи іншого кліматичного фактору.

Енергія сонця. Сонце є єдиним джерелом енергії на нашій планеті. Світло, у всіх його проявах, необхідне для життя. Розглядаючи ці аспекти, слід відзначити, що вони залежні від інтенсивності світла, довжини хвилі, кольору та фотоперіоду. Всі ці властивості світла залежать від кута падіння сонячних променів на земну поверхню. Освітлення земної поверхні виражена у тих системах, де ярусність рослинного покриву, а також топографія земної поверхні зумовлює адаптацію живих організмів. Отже, організми можна розділити на світлолюбові та тіньовитривалі. Аналіз параметрів освітлення є основою до впровадження нових сільськогосподарських культур, сортів. Дія освітленості як фактору поширюється як на сушу, так і на водні екосистеми (колір, редукція органів зору тощо). У цьому випадку слід враховувати, що водне середовище значно відрізняється від повітряного насамперед за своїми фізичними властивостями. Світло набагато важче проникає через товщу води, чим зумовлене зосередження живих організмів переважно у верхніх шарах води.

Температура. Кожен окремий організм пристосований до конкретних температурних умов і може існувати тільки в певних межах, до яких пристосовані його метаболізм та структура. Живий організм здатний регулювати температуру в певних межах, але різкі перепади температурного режиму можуть призвести до розладу функціонування організму, а інколи навіть до загибелі. У живих організмів є цілий ряд пристосувань, які дають їм змогу втримувати температуру в певних межах. До таких слід віднести: потовиділення, товщина жирового відкладу, густина шерсті (зимою – густіша, літом – рідша), аптерії та птерилії у птахів, діапауза комах, циклічність розвитку рослин.

Вологість. Вода необхідна для життя і нерідко виступає лімітуючим фактором в наземних екосистемах. Слід відмітити, що вода є єдиним розчинником на нашій планеті, завдяки воді відбувається транспорт речовин із навколишньої, неживої природи до живих організмів. Всі живі організми використовують насамперед прісну воду, хоч значна їх кількість використовує води Світового океану як середовище існування. Повітря має сильну висушувальну дію, тому у рослин та тварин спостерігається велика кількість цікавих пристосувань щодо зниження випаровування. Одночасно живим організмам доводиться підтримувати певний оптимальний режим втрати пароподібної вологи, оскільки випаровування – це найефективніший спосіб самоохолодження організму в умовах високої температури повітря. У тварин для такого охолодження за допомогою випаровування служать потові залози (у собаки їх на тілі немає, тому в спекотний час доводиться висовувати язика), а в рослин вода випаровується через чисельні продихи на листках. Джерелами поступлення води на поверхню суші є – дощ, сніг, град, роса.

Залежно від здатності утримувати вологу або витримувати без води, рослини поділяють на:

ксерофіти – які здатні довший час витримувати без води;
мезофіти – із середньою витривалістю;
гідрофіти – які не можуть витримувати без води і вода для них є основним лімітуючим фактором.

Газовий склад атмосфери та тиск. В атмосфері проходять постійна циркуляція повітряних мас, енергією для якої є Сонце. Результатом циркуляції є перерозподіл водяної пари. Важливою атмосферною зміною є тиск, який зменшується з висотою. Дія тиску має відносно невелике значення для сухопутних організмів, так як під час підйому на висоту 5000 метрів над рівнем моря тиск складає 50% від норми. Високогірні організми відчувають нестачу кисню, і, як наслідок, у них підвищений вміст еритроцитів та гемоглобіну у крові. Значення тиску як лімітуючого фактору більше виявляється у глибоководних організмів, де, високий тиск поряд із низькою температурою та недостатністю світла є необхідністю. При цьому у живих організмів, що населяють глибоководні ділянки, існує цілий ряд пристосувань, що дозволяють їм витримувати підвищений тиск. Це, насамперед, окостеніння покривів тіла і утворення панцирів.

Біотичні фактори – зумовлюються дією живої природи одних організмів на інші, включаючи всі взаємовідносини між ними.

У природному середовищі на кожний організм або групу організмів діють не тільки абіотичні чинники. Але і живі істоти, які є невід’ємною частиною середовища проживання і відносяться до категорії біотичних чинників. Їх дія на організми може бути як прямою (харчування тварин, запилення комахами, паразитування одних організмів на інших), так і непрямою (зміна абіотичних чинників середовища).

Біотичні чинники, які впливають на рослинні організми як первинні продуценти органічної речовини, класифікують на зоогенні і фітогенні.

Форми біотичних відносин:

- Конкуренція – такий тип міжвидових і внутрішньовидових взаємовідносин, за якого популяція або особини у боротьбі за харчування, місце проживання і інші необхідні для життя умови, діють один на одного від’ємно. Виділяють: внутрішньовидову → міжвидову → пряму → непряму конкуренцію.

- Хижацтво – відносини між хижаком і жертвою. Хижаки – це тварини або рослини, які ловлять і поїдають один одного як об’єкт харчування. По суті, хижаками є консументи всіх порядків, як травоїдні, так і ті, котрі споживають тварину їжу.

- Паразитизм – форма біотичних зв’язків організмів різних видів, за якої один живе за рахунок іншого, знаходячись у середині або на поверхні його тіла.

- Аменсалізм – форма біотичної взаємодії двох видів, за якої один з них чинить шкоду іншому і не отримує при цьому відчутної користі для себе (деревні рослини і трав’яниста рослинність під їх кронами).

- Симбіоз (мутуалізм) – представляє собою тривале, нероздільне і взаємовигідне співжиття двох або більше видів організмів (мікориза деяких грибів і коренів дерев).

- Коменсалізм – тип біотичних взаємовідносин між двома видами – коменсалами, коли діяльність одного з них постачає харчування або притулок (коменсалу). (Рибка-прилипало пересувається на великі відстані, прилипаючи до акул).

- Алелопатія (антибіоз) – хімічний взаємовплив одних видів рослин на інші за допомогою продуктів метаболізму (ефірних масел, фітонцидів).

Сюди можна віднести «цвітіння води» за участю синьо-зелених водоростей, явище «червоного моря» - виділення гігантськими скупченнями мікроорганізмів токсичних речовин, які викликають загибель риби.

Антропогенні фактори – вплив на живу природу життєдіяльності людини, що зумовлюють у її компонентів (абіотичних і біотичних) суттєві відгуки (реакції).

Вони можуть бути фізичними, хімічними, кліматичними, біотичними, а за характером зв’язків – вітальними і сигнальними. За часом дії – постійними і періодичними, ледве помітними і катастрофічними. Будучи за характером впливу екзогенними вони діють на ендогенні фактори і, завдяки їм, «зсередини» - на екосистему або на її компоненти.

Вплив людини на природу може бути як свідомим, так і стихійним, випадковим. Проте нерідко вплив людини на природу має небажаний характер. До випадкових належать впливи, які є наслідком діяльності людини, але не були наперед передбачені або заплановані: випадкове завезення насіння бур’янів і тварин, випас худоби, розорювання земель тощо.

Антропогенні забруднення навколишнього середовища.

Особливої шкоди природі завдають урбогенні та техногенні процеси, які часто діють сумісно. Основними джерелами антропогенних забруднень є: ТЕС, АЕС, ГЕС, сотні тисяч котельних; металургійна, хімічна, нафтопереробна, цементна, целюлозно-паперова, військова промисловості; екстенсивне, перехімізоване сільськогосподарське виробництво; автотранспорт, морський транспорт, річний транспорт, залізничний транспорт, повітряний транспорт; гірниче виробництво.

До основних антропогенних забруднювачів довкілля, крім шкідливих речовин, що викидаються промисловими підприємствами, пестицидів і мінеральних добрив, що застосовуються в сільському господарстві, забруднень від усіх видів транспорту, належать також різні шуми від виробництв, транспорту, іонізуюче випромінювання, вібрації, світло-теплові впливи.

Найпоширенішими шкідливими газовими забруднювачами є сірчаний і сірчистий ангідриди, окиси азоту, бензпірен, аміак, сполуки хлору, фтору, сірководень, вуглеводні, окиси вуглецю. Серед твердих часток промислових димів найпоширеніші – частки вугілля, золи, сульфатів та сульфідів металів (заліза, свинцю, міді, цинку тощо), кремнезему, хлоридів, сполук кальцію, натрію, фосфору. У димах містяться також пари основних кислот, ртуті, феноли.

Всі антропогенні забруднення поділяють на дві великі групи – матеріальні й енергетичні. До матеріальних належать: атмосферні забруднення (газоподібні, пароподібні, тверді, у вигляді туману й змішані), стічні води (оборотні, умовно чисті й забруднені, зі значним перевищенням концентрації шкідливих речовин), тверді відходи (токсичні та нетоксичні). До енергетичних належать: теплові викиди, шуми, вібрації, ультразвук й інфразвук, електромагнітні поля, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове випромінювання, іонізація, електромагнітне випромінювання.

Класифікують забруднювачі за типом походження: механічні, хімічні, фізичні та біологічні.

Механічне забруднення – це різні тверді частки та предмети (викинуті як непридатні, спрацьовані, вилучені з вжитку) на поверхні землі, в грунті, воді, повітрі, Космосі – від диму та пилу до уламків машин у кар’єрах і частин космічних апаратів і супутників у стратосфері й іоносфері.

Хімічне забруднення – тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи й сполуки штучного походження, які надходять у біосферу, порушуючи встановлені природою процеси кругообігу речовини й енергії.

Біологічне забруднення – різні організми, що з’явилися завдяки життєдіяльності людства – бактеріологічна зброя, нові віруси (збудники СНІДу, хвороби легіонерів, епідемій інших хвороб), а також катастрофічні розмноження рослин чи тварин, переселених з одного середовища в інше людиною навмисне чи випадково.

Фізичні забруднення – це зміни теплових, електричних, радіаційних, світлових полів у природному середовищі, шуми, вібрації, гравітаційні сили, спричинені людиною.

Переродження сучасної біосфери.

Бурхливий розвиток індустріальної діяльності людини почав вказувати дію на клімат Землі, її озоновий шар. Ми все більше починаємо не просто усвідомлювати, що таке “парниковий ефект” про який писали вчені минулі роки, але і відчувати його на собі: то один, то інший регіон планети зазнає незвичайні засухи, швидке поширення пустель, а за ним масовий голод.

Взагалі, наша планета неодноразово підпадала під кліматичні зміни. Це відбувалося не тільки в глибокій давнині, а також вже в нашому тисячоріччі. Періоди потепління чергувалися з періодами похолодання (“малими Ледніковими періодами”). Тому серед вчених сучасності не існує єдиної думки, щодо клімату нашої планети.

В умовах розвитку біосфери круговорот речовин у природі направляється спільною дією біологічних, геохімічних і геофізичних факторів. У сучасну епоху на природні умови всієї планети впливає діяльність людини. Під її впливом почали зміняться хімічний склад, фізичний стан атмосфери. Тому тепер природно говорити і про антропогенні фактори порушення і зміни раніше нормальних біогеохімічних циклів. Сталі в процесі еволюції здорові біохімічні цикли носять майже круговий, замкнутий характер. Завдяки цьому підтримується відома сталість і динамічна рівновага складу, кількості і концентрація введених у кругообіг компонентів, а також генетична і фізіологічна пристосованість, “гармонійність” організмів і навколишньої біосфери.

Найважливіші характеристики стану біосфери – це об’єм біомаси, кількість вуглецю і зв’язаної в біомасі (на поверхні та у ґрунті) енергії, річний приріст і кількість мінеральних речовин, укладених у біомасі.

Серед мігрантів біосфери виділяються рухливі і пасивні. До групи активних “мандрівників” варто віднести хлор, сірку, бор, бром, фтор, а до “ледачих” – кремній, калій, фосфор, мідь, нікель і, особливо, алюміній і залізо.

7. Взаємодія кругообігів речовин в біосфері.

Сонячна енергія на Землі викликає два кругообіги речовин:

- великий, чи геологічний, що найбільш яскраво виявляється в круговороті води і циркуляції атмосфери. Цей кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування – близько 4 млрд.років.

- малий, чи біологічний.

Обидва кругообіги взаємозалежні і представляють єдиний процес. Біологічний круговорот речовин, втягуючи у свої численні орбіти відстале середовище, забезпечує відтворення живої речовини і впливає на вигляд біосфери.

Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин та призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біогеохімічні цикли становлять собою циклічні переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору та ін.. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агросфери, і вивчення їх стало важливою задачею екології.

Інтенсивність кругообігу речовин в будь-якому біогеохімічному циклі є найважливішою характеристикою. У зоні тайги інтенсивність біологічного кругообігу зростає, а в зоні широколистих лісів стає ще більшим.

8. Кругообіг вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору, води.

Кругообіг вуглецю відбувається фактично між живою речовиною та двоокисом вуглецю. У процесі фотосинтезу, здійснюваного рослинами, двоокисом вуглецю вуглекислий газ і вода за допомогою енергії сонячного світла перетворюються на різні органічні сполуки. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на СО₂, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років.

Кругообіг кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях в атмосфері, літосфері і гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину то на воду, то на молекулярний кисень.

Кругообіг азоту, фосфору, сірки. Діяльність людини прискорює кругообіг цих елементів. Головна причина прискорення – використання фосфору в добривах, що призводить до еутрифікації – надудобрення. При еутрифікації відбувається бурхливе розмноження водоростей – «цвітіння» води. Це призводить до зменшення кількості розчиненого у воді кисню. Продукти обміну водоростей знищують рибу та інші організми. Сформовані екосистеми при цьому руйнуються. Індустрія і двигуни внутрішнього згорання викидають в атмосферу щорічно багато нітратів і сульфатів. Потрапляючи на землю разом з опадами, вони засвоюються рослинами.

Кругообіг води. Вода покриває ¾ поверхні Землі. За 1 хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд. води. Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у грунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела, насоси тощо. Щорічно для створення первинної продукції біосфери використовують при фотосинтезі 1% води, що потрапляє у вигляді опадів.

Питання для самоперевірки і закріплення теоретичного матеріалу

Що таке жива речовина?
У чому полягає роль біогеохімічних функцій живого в організованості біосфери?
Чим принципово відрізняється тлумачення біосфери та ноосфери в працях В.І. Вернадського?

4. Коли виникла біосфера Землі?

5. Що Ви знаєте про життя і діяльність В.І. Вернадського вплив на розвиток екології?

6. Які речовини входять до складу біосфери?

7. Значення абіотичних факторів в існуванні екосистем, які Ви знаєте за власними спостереженнями у природі.

8. У чому полягає різниця понять «екосистема» та «біогеоценоз»?

9. Якими критеріями визначається екологічна ємність середовища?

10. Назвіть основні абіотичні чинники.

Що таке кліматичний чинник?
Які типи біотичних чинників Ви знаєте?
Назвіть основні форми біотичних відносин.
Які підрозділи екології Ви знаєте?
Назвіть основні екологічні поняття.
В чому суть основних екологічних законів?

17.Які джерела антропогенного забруднення довкілля Вам відомі?

18. Як вливає антропогенна діяльність на атмосферне повітря?

19. Як вливає антропогенна діяльність на водну оболонку планети?

20. Які кругообіги в біосфері Вам знайомі? Охарактеризуйте їх.

21. Визначте роль кругообігів речовин та енергії в біосфері.

22. Основні екологічні закони.

23. Вплив абіотичних факторів на здоров’я людини.

24. Загальні уявлення про біосферу.

Завдання для розміркування

Назвіть види виробництва, що потребують першочергової екологічної конверсії.
Визначить ступінь відповідальності вчених за соціальні та моральні наслідки наукових відкриттів.
Розкрийте структуру сучасної екології.
Наведіть приклади відомих Вам великих і малих екологічних катастроф та назвіть їх можливі причини.
Наведіть приклади великих наукових відкриттів, впровадження яких може суттєво вплинути на біосферу в цілому.
Наведіть приклади впливу кліматичних чинників та поглинаючої здатності поверхні на організми.
Охарактеризуйте абіотичні чинники, які визначають вертикальну поясність гірських біоценозів Карпат, Кримських гір.
Який з чинників життя зелених рослин (температура, світло, вода, кисень, елементи живлення) найчастіше знижує врожай культурних рослин у південних областях України, де дуже родючі ґрунти?
Дайте характеристику пристосування рослинності до різних кліматичних умов на території Земної кулі і Україні.
Наведіть приклади антропогенного впливу на середовище.
Наведіть докази цілісності біосфери.
Охарактеризуйте рівень замкненості біогеохімічних циклів. Чи всі вони замкнені?
Як відбувається кругообіг макроелементів в біосфері (на прикладах конкретних елементів)?
Як Ви ставитесь до тези: «Турбота про природу – це турбота про людину?»
Охарактеризуйте роль харчових ланцюгів у розвитку основних форм біотичних відносин.
Наведіть приклади (позитивні і негативні) антропогенного впливу на довкілля.

Теми для рефератів, доповідей

Антропогенні забруднення: радіоактивне забруднення, шум, вібрація, електромагнітне забруднення, забруднення шкідливими газами та твердими речовинами.
Переродження сучасної біосфери.
Зв’язок екології з іншими природничими науками.
екологія як теоретична основа заходів з охорони природи і природокористування.
Головні фактори клімату.
Фактори водного середовища.
Особливості едафічного фактору.
Біотичні фактори і явище коакцій.
Причини стабільної чисельності популяції рослин та тварин у природних екосистемах.
Методи біологічної боротьби зі шкідниками сільського господарства.
Популяція як об’єкт використання, моніторингу та управління.
Типи взаємовідносин між популяціями.
Ґрунтовий біоценоз та функції окремих груп організмів в його існуванні.
Біоценоз як природна система.
Властивості біоценозів.
Структура біогеоценозу.
Принципи стійкості екосистем.
Жива речовина.
Розподіл життя у біосфері.
Енергетичний баланс біосфери
Проблема «шкідливих» та «корисних» видів живих організмів в біосфері.

Тема 2. «Стан та охорона тваринного та рослинного світу. Альтернативні джерела видобування енергії.»

План:

Стан рослинного світу у біосфері.
Стан тваринного світу у біосфері.
Природоохоронні функції лісів.
Методи охорони рослинного та тваринного світу.
Альтернативні джерела видобування енергії.

5.1. Енергія вітру.

5.2. Енергія океану.

5.3. Геотермальна енергія Землі.

5.4. Сонячна енергія.

Повинні знати: значення рослинного та тваринного світу у біосфері, чим корисні болота для людини, чим відрізняються низинні та верхові болота, ознаки характерні для птахів та хижаків, альтернативні джерела видобування енергії.

Повинні вміти: назвати основні лісові райони України та описати їхні особливості, пояснити причини високої видової різноманітності екосистем тропічних дощових лісів, відрізняти альтернативні джерела енергії, перерахувати прямі та опосередковані фактори вимирання видів рослин та тварин.

Стан рослинного світу у біосфері.

Ще в давні часи греки казали про те, що лікує природа, а не лікар. Природа дає можливість зберегти здоров’я, відновити фізичні та душевні сили людини. В цьому відношенні контакти людини з природою не мають рівних по силі дії на психіку людини.

Значення рослинного світу у біосфері було екологічного важливим протягом усіх геологічних періодів її еволюції. Поява на землі рослинності, яка вміщує хлорофіл мала вирішальне значення для утворення біосфери. Тільки завдяки хлорофілу рослини набули здатності вловлювати енергію сонячного проміння, використовувати її для фотосинтезу, в процесі якого з існування та розвитку всієї різноманітності рослинного та тваринного світу, та мікроорганізмів.

Виділяють наступні функції рослинного світу у біосфері: космічну, газову, грунтотворчу, економічну, екологічну, суспільно-корисну.

Космічна функція зелених рослин полягає в тому, що вони трансформуючи променеву енергію сонця, є сполучною енергетичною ланкою між Космосом та Землею.

Газова функція зелених мала вирішальне екологічне значення для зміни фізичного стану земної оболонки й одночасно для покращення життєвих умов на суходолі, в атмосфері, гідросфері.

Незамінна у біосфері грунтотворча функція рослин, зокрема для лісових формацій. Ґрунтовий покрив є загально планетарним акумулятором органічної речовини й унікальним екраном, що затримує найважливіші хімічні елементи, запобігаючи їх вилуговуванню.

Основне економічне значення рослинного світу полягає у продуктові харчової, кормової та технічної сировини.

Опосередковане екологічне та суспільно-корисне значення рослинного світу полягає в його потенційній здатності підтримання екологічно-збалансованого стану природних і окультурених ландшафтів, оптимізації життєвих умов суспільства.

В останні роки ліси зазнають інтенсивного техногенного та антропогенного впливу, тільки протягом 90-х років загинуло від промислових викидів 90 млн. га лісу. Крім того, близько 9% видів дерев у світі загрожує зникнення.

Внаслідок нераціонального використання та інтенсивного рекреаційного навантаження відбувається різке виснаження природних запасів найбільш цінних видів, а окремі види вже включено до списків зникаючих видів.

2. Стан тваринного світу у біосфері.

За видовим складом тваринний світ у кілька разів перевищує рослинний. У світі зараз описано понад 1,5 млн. видів фауни. Тварини сприяють утворенню ґрунту, запиленню, поширенню рослин, розкладу органічних залишків і трупів. Дикий кабан щороку “перетворює” до 4 га. землі, комахи запилюють до 80% всіх квіткових рослин. Велике господарське значення мають бджоли, шовкопряди.

В наш час основними причинами збіднення генофонду тваринного світу є техногенні зміни в природному середовищі – хімічне і фізичне забруднення, меліорація заболочених угідь, неправильне ведення сільського та лісового господарства. А також браконьєрство, знищення з метою захисту сільськогосподарських та промислових об’єктів (серед таких тварин – хижі птахи).

3. Природоохоронні функції лісів.

Ліс – надзвичайно важлива складова частина біосфери:

- це один із основних поглиначів вуглекислого газу й виробників кисню, постачальник дуже цінних матеріалів (деревини, сировини для хімічної промисловості, продуктів харчування тощо), поглинач пилових і газових забруднень атмосфери, захисник поверхні Землі від водної ерозії та суховіїв;

- це середовище життя багатьох звірів, птахів, комах;

- ліс має величезне оздоровче значення, оскільки деякі дерева – біла береза, сосна, ялиця та інші – продукують особливі леткі речовини – фітонциди, які вбивають хвороботворні мікроби й роблять повітря цілющим;

- і, нарешті, ліс діє на людину заспокійливо, сприяє пробудженню в неї творчої наснаги, добрих, піднесених почуттів.

Якщо попитатись виразити значення лісу в кількісних параметрах. То можна привести такі дані: 1 гектар лісу очищує від пилу та шкодливих домішок 16 млн.м³ повітря в рік. Доросле дерево виробляє а добу 180 літрів кисню, а доросла людина потребує його в кількості 360 літрів, якщо він нічого на робить, та 700-800 літрів, коли працює.

Найбільшим видовим складом виділяються ліси. Вони охоплюють на Поліссі 2%, в лісостепу – 14%, Карпатах-40%, Криму –10%.

4. Методи охорони рослинного та тваринного світу.

З 1979 р. в усьому світі з ініціативи ЮНЕСКО виконується міжнародна програма “Людина і біосфер” – здійснення в усіх регіонах планети комплексних багаторічних досліджень впливу людства на біосферу й зворотної дії змінених біосферних процесів на здоров’я людини. На сьогодні понад 90 країн розпочали виконання програм, створивши національні комітети, які організують відповідні екологічні дослідження. Ця програма – міждисциплінарна, для її здійснення залучені кращі вчені всіх галузей, зокрема соціальних та гуманітарних наук. Велика увага приділяється вивченню водних екосистем, проблемам землекористування й долі лісів, заповідній справі, питанням демографії та урбанізації тощо.

Blog

“ основи екології та безпеки товарів народного споживання”

Содержание

“ ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ТОВАРІВ НАРОДНОГО СПОЖИВАННЯ”

“ ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ТОВАРІВ НАРОДНОГО СПОЖИВАННЯ”