Программа по дисциплине "Экономика и экология" предназначена для подготовки
| Вид материала | Программа |
- Рабочая программа по дисциплине «Экология» для специальности 130405 «Обогащение полезных, 161.55kb.
- Рабочая программа по дисциплине «экономика» Направление подготовки: юриспруденция, 1037.93kb.
- Программа дисциплины Инвестиции для направления 080100. 62 Экономика подготовки бакалавра, 578.6kb.
- Программа дисциплины «Пространственная экономика и территориальное развитие» Для направления, 524.92kb.
- Программа дисциплины Теория государства и права для направления подготовки 080100., 863.85kb.
- Программа дисциплины Основы экономической теории для направления 080100. 62 «Экономика», 413.33kb.
- Рабочая программа по дисциплине Экономика природопользования для специальности 020801, 72.69kb.
- Программа курса «Экономика и управление народным хозяйством» для поступающих в аспирантуру, 253.89kb.
- Программа дисциплины «Территориальное стратегическое планирование» для направления, 384.7kb.
- Рабочая программа по дисциплине «национальная экономика», 252.89kb.
Тема 3. Взаимодействие живых организмов
с окружающей средой и между собой
Уровни биологической организации и экология: ген, клетка, организм, популяция, сообщество. Теория эволюционного развития органического мира Ч. Дарвина, естественный и искусственный отбор. Биотические и абиотические компоненты природной среды. Формирование биосистем. Проявление свойства эмерджентности – наличие у системного целого свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также суммы других элементов.
Популяция: определение, признаки, свойства популяций. Формирование экотипа. Биоценоз: определение, формирование, развитие, функционирование. Развитие биотопа. Формулировка акад. В.Н. Сукачевым понятия биогеоценоз: структура и схема функционирования биогеоценоза. Трофические (пищевые) взаимоотношения организмов: автотрофные организмы; гетеротрофные организмы, сапрофиты, паразиты. Функционирование природной трофической цепи: продуценты, консументы 1, 2, 3-го порядка, редуценты (деструкторы).
Развитие организма как живой целостной системы. Гомеостаз – самовозобновление и поддержание постоянства внутренней среды организма. Адаптационные механизмы. Протекание химических реакций в процессе метаболизма (обмена веществ): дыхание, фотосинтез и др. онтогенез – совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований организма за весь период его жизни: размножение, дифференциация тканей, рост, развитие, старение, умирание.
Среды обитания живых организмов: водная, наземно-воздушная, почвенная. Функции живого вещества: энергетическая, деструктивная, концентрационная, средообразующая.
Накопление и передача информации в экосистеме. Роль экологических факторов – поступающих к организму сигналов. Режим функционирования живых организмов под воздействием экологических факторов (происхождение, качество, количество, время воздействия). Общая классификация экологических факторов: абиотические (физические, химические, эдафические) и биотические, природные и антропогенные. Абиотические факторы:
- солнечная активность: солнечная постоянная, общий приход радиации, альбедо, циркадные ритмы, ритмика природных и социальных явлений и их сопоставление с числами Вольфа;
- влажность воздуха: абсолютная, относительная, максимальное насыщение, дефицит влажности;
- атмосферные осадки: виды осадков, зоны земного шара по обеспеченности влагой;
- движение воздушных масс: циклоны, антициклоны, муссоны, пассаты, аномальные явления;
- атмосферное давление: постоянные области давления на Земле, суточные и сезонные колебания;
- почвенный покров: строение и состав почвенного профиля, роль гумуса, поглотительная способность почв;
- геоморфология: понятие о микро-, мезо- и макрорельефе, экспозиция и крутизна склона, высотная поясность;
- водная среда: подвижность, плотность, температурная стратификация, прозрачность, соленость, газовый состав, эвтрофирование пресноводных водоемов.
Биотические факторы. Межвидовые отношения живых организмов между собой: гомотипические и гетеротипические (хищничество, паразитизм, комменсализм, форезия, мутуализм, конкуренция, синойкия, протокооперация, нейтрализм). Почвенная биологическая миграция: педобионты, биологическая активность почв. Антропогенные факторы: загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов, добыча биологических ресурсов и полезных ископаемых и др.
Адаптация живых организмов к условиям окружающей среды. Изменчивость, наследственность и естественный отбор. Постоянно действующие периодические факторы: первичные (всегда существовавшие на Земле), вторичные (следствие изменения первичных – влажность, температура, пища). Непериодические факторы среды – могут вызывать болезни, нарушения в системах, мутации и даже смерть.
Закон Ю. Либиха. Закон минимума, его справедливость для всех живых организмов. Лимитирующие экологические факторы. Закон независимости факторов В.Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов не может быть заменен другим.
Толерантность живых организмов. Закон толерантности (лимитирующего фактора) В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяются недостатком (качественным или количественным), или, наоборот, избытком любого из ряда факторов. Понятие о предельно допустимой концентрации. Организмы стенобионтные и эврибионтные. Сравнение относительных пределов толерантности различных организмов.
Биогенные вещества как экологические факторы. Биогенные макроэлементы – вещества, необходимые организмам в большом количестве (азот, фосфор, калий, кальций, магний и др.). Биогенные микроэлементы – для организмов они нужны в небольшом количестве, но могут выступать в роли лимитирующих факторов (магний, железо, хлор, цинк, ванадий, молибден, вор, кобальт, селен, йод и др.).
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое среда обитания? Какие среды заселены живыми организмами? Что такое экологические факторы?
2. Дайте обобщенную характеристику абиотическим факторам. Приведите примеры.
3. Что понимается под биотическими факторами среды? Приведите примеры влияния биотических факторов на живые и косные системы.
4. Что понимается под влиянием жизнедеятельности одних организмов на другие? Приведите примеры различных влияний такого рода.
5. Как Вы понимаете процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды? Приведите примеры различных видов адаптации.
6. Как Вы понимаете суть законов Ю. Либиха и В. Шелфорда?
7. Что понимается под диапазоном толерантности организма? Как влияет, например, температура на жизни растений и животных?
8. Как влияет солнечная ритмика на биотические процессы? Как называются эти ритмы у животных и растений?
8. Как называются экологические группы биоты в зависимости от способа адаптации их к влажности среды? Назовите основные экологические факторы водной среды.
9. Приведите примеры влияния на живые организмы физических и химических факторов воздушной среды.
10. Что такое эдафические факторы? Назовите экологические факторы почв.
11. Что понимается под ресурсами живых существ? Классифицируйте их экологическое значение.
12. В чем суть экологической стратегии выживания?
13. В чем причина таких стихийных экологических бедствий, как «нашествие» саранчи?
14. Что понимается под биоразнообразием?
15. Почему дифференциация экологических ниш ведет к снижению конкуренции?
Тема 4. Динамика экосистем
Ареалы распространения живых организмов. Определение экологической ниши организма. Три правила формирования экологической ниши организма. Ареалы распространения человека и его фундаментальная экологическая ниша. Экологические формы живых организмов в почве, водной среде, древесине и т.д. Популяции и стации их обитания. Понятие об экосистеме (биогеоценозе). Структура экосистемы. Энергетика и продукция экосистемы: образование первичного органического вещества, трофическая цепь и сеть, приход и расход энергии в экосистеме, биологическая продуктивность экосистем.
Гомеостаз системы – подвижное равновесие. Механизмы обратных связей в экосистеме. Прямые и обратные, положительные и отрицательные связи в биоценозе. Процесс формирования гомеостатического плато в экосистеме.
Сукцессии в экосистеме. Закон сукцессионного замещения. Восстановительные (демутационные), циклические, климаксные сукцессии. Значение сцепленных факторов в сукцессии биологических видов. Закон последовательного прохождения фаз развития (по Реймерсу Н.Ф.)
Динамика популяций и ее связь с сукцессией. Количественные оценки популяций: текущая численность и плотность популяции. Баланс популяции – соотношение рождаемости и смертности. Общий закон управления для природных экосистем.
Популяции. Статические показатели популяций – состояние популяций на данный момент времени. Плотность, структурные показатели (соотношение полов, размеры особей, их возраст). Территориальное поведение организмов. Толерантность популяций к воздействующим факторам окружающей среды. Динамические показатели популяций. Рождаемость (скорость рождаемости, продукция), смертность, миграции. Продолжительность жизни: физиологическая, максимальная. Динамические и статические таблицы выживания. Виды кривых выживания. Динамика роста численности популяций. Экспоненциальный рост численности. Логистическая модель роста численности. Биологическая емкость среды. Интродуцирование новых видов организмов в другую среду обитания.
Экологические стратегии выживания. Виоленты (силовики), патиенты (выживают в неблагоприятных условиях), эксплеренты (наполняющие виды). К-стратегия или К-отбор, r-стратегия или r-отбор. Механизмы саморегуляции живых организмов. Фенотипы. Стресс-реакции. Генотипические причины саморегуляции популяций.
Биотические сообщества. Биоценоз: его формирование, определение, развитие, стрессовые факторы, выживание. Видовая структура биоценоза. Видовое разнообразие. Количественное соотношение числа видов между собой. Виды-доминанты и эдификаторы. «Второстепенные» виды. Обилие вида. Степень доминирования. Консорции – структурные объединения. Формирование экотонов и причины возникновения краевого эффекта.
Пространственная структура биоценоза. Ярусность; мозаичность. Понятие об экологической нише организма. Модель экологической ниши (Г.Е. Хатчинсона). Фундаментальная и реализованная экологическая ниша. Принцип конкурентного исключения (принцип Гаузе).
Устойчивость (гомеостаз) биоценозов зависят от: изменений в структуре сообществ, динамики видового разнообразия, изменений в трофической цепи, регуляции биоценоза и др.
Вопросы для самоконтроля
1. Какое место занимает частная популяция в биоте Земли?
2. Чем отличаются различные популяции?
3. О чем говорят динамические показатели популяций?
4. Почему рост популяций возможет то по экспоненте, то по логистической кривой? Что способно ограничить этот рост?
5. Как можно объяснить экологическую стратегию выживания?
6. Классифицируйте экологические факторы, отвечающие за регуляцию плотности популяции.
7. Предложите причины, способные вызвать саморегуляцию численности популяции.
8. Каковы отрицательные и положительные стороны возможного пересечения ареала обитания видов?
9. Что такое экотон и в чем причины краевого эффекта?
10. Что такое экологическая ниша организма? В чем причина борьбы за экологическую нишу?
11. Снижается ли напряженность конкурентной борьбы при дифференциации экологических ниш?
12. Как соотносятся экосистема и биоценоз?
13. Что такое трофическая цепь? Каково ее экологическое значение?
14. В чем состоит экологическая преемственность продуцентов и деструкторов?
15. Что такое продуктивность и уровни продуцирования экосистем?
16. Объясните экологические значение сукцессионного процесса и причин его возникновения.
17. Проанализируйте причины и суть климаксной фазы развития сообщества
18. Что отражают статические показатели популяций, а что динамические?
Часть II. Экологические проблемы компонентов природной среды
Тема 5. Экологические проблемы атмосферы и пути их решения
Характеристика основных атмосферных слоев: мощность, температура воздуха, химический состав, скорость ветров, физические процессы. Значение озонового экрана и зарождение жизни на Земле. Химизм озонового слоя атмосферы. Отрицательные воздействия на озоновый слой: стратосферная авиация и окислы азота, ядерное облако, влажная атмосфера, фреоны. Роль озонового экрана и его влияние на климат. Колебания количества озона, изучение этих процессов спутниками, моделирование и прогнозы. Суть явления «озоновая дыра»: физический смысл, причины возникновения, периодичность возникновения. Прогнозы существования озона в атмосфере.
Характеристика природных процессов в атмосфере: поглощение и рассеивание солнечной радиации; циркуляция водяного пара из-за испарения и в результате транспирации растений; циркуляция воды; взаимодействие теплового режима с влагооборотом; формирование электрического поля в высоких слоях атмосферы; образование аэроионов и фитанцидов в лесных массивах и у водопадов; удержание естественных аэрозольных примесей (почвенные частицы, вода, пыльца, споры, бактерии, космическая пыль); возникновение упругих волн в атмосфере и формирование атмосферно-оптических явлений.
Естественные загрязнители атмосферы: вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, цветение растений, задымление от стихийных пожаров и т.п.
Антропогенные процессы в атмосфере: нарушение природного баланса кислорода и углекислого газа; выбросы загрязняющих газов при работе промышленности; аэрозольное загрязнение (влияние промышленности и городской среды); загрязнение от автотранспорта; воздействие авиации и космических аппаратов на ионосферу и магнитосферу; загрязнение при сжигании топлива; загрязнения в сельскохозяйственных районах.
Активизация проявления стихийных процессов в атмосфере. Роль антропогенного фактора в изменении климата. Явление региональных изменений климата: тепловые антропогенные выбросы; орошаемые земли в пустынных районах; запыление атмосферы из-за вырубки лесов; замедление газообмена между океаном и атмосферой из-за нефтяных и других загрязнений.
Экологические последствия загрязнения атмосферы: немедленного проявления и отсроченного. Формирование смогов по лондонскому и лос-анджелесскому типам. Выхлопы от автотранспорта и особенности формирования городской атмосферы. Причины и процесс формирования кислотных дождей, последствия их деятельности, методы контроля. Проявление «парникового эффекта».
Основные направления защиты атмосферного воздуха: экологизация технологических процессов, безотходное и малоотходное производство, поиск альтернативных видов топлива, очистка газовых выбросов от вредных примесей, рассеивание газовых выбросов в атмосфере, устройство санитарно-защитных зон.
Вопросы для самоконтроля
1. Где располагается озоновый экран? Каково его значение для живых существ?
2. Какие физические и химические воздействия способны разрушать озоновый слой? Можно ли этого избежать?
3. Какова роль международного сотрудничества в охране озонового слоя? Приведите примеры.
4. Какую роль выполняет растительность и водная среда в формировании особенностей локальной атмосферы? Как их деятельность соотносится с глобальным составом атмосферы? Приведите примеры глобального влияния лесов и океана на состав атмосферы.
5. Каково соотношение природного и антропогенного вкладов в загрязнение атмосферы? Какие природные факторы вносят наиболее существенный вклад в загрязнение атмосферы? Приведите примеры из исторического прошлого.
6. Влияют ли летательные аппараты на состав и физические свойства верхних слоев атмосферы? Является ли это воздействие вредным для жизни на поверхности планеты? Почему?
7. Существуют ли современные технологии защиты атмосферы при запуске летательных аппаратов? Приведите примеры.
8. Что такое смог? Физический и химический процесс его формирования. В чем состоит отличие смогов по лондонскому и лос-анджелесскому типу? Какие меры принимают в крупных городах для защиты от смогов?
- В чем заключается суть парникового эффекта и что способно его вызвать?
Тема 6. Экологические проблемы гидросферы и пути их решения
Строение и состав гидросферы: воды пресные и соленые, воды суши и Мировой океан, наземные и подземные воды.
Природные процессы в гидросфере: накопление, сохранение и динамика вод на Земле. Гидросфера, круговорот воды и водный баланс. Круговороты воды: геокосмический, атмосферно-океанический, атмосферно-континентально-океанический, атмосферно-литосферно-биосферно-океанический.
Скорости и интенсивность влагооборота в пределах разных зон земного шара. Понятие о водном балансе Земли. Объем и относительное количество свободных вод в гидросфере. Содержание воды в атмосфере.
Характеристика поверхностных вод: Мировой океан и его влияние на формирование климата Земли, ледники, озерные воды, воды болот, речные воды. Экологическое значение различных видов вод. Подземные воды: общая характеристика, почвенная влага, виды подземных вод.
Общие запасы пресных вод на Земле. Сток и водообеспеченность различных регионов мира.
Аномальные явления в гидросфере, зарождение штормов и ураганов, моретрясения, цунами, явление Эль-Ниньо.
Антропогенные процессы в гидросфере. Экологические последствия строительства водохранилищ, их влияние на гидрологический режим вод и роль в осадконакоплении, береговые процессы. Основные загрязнители гидросферы: химические соединения, тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты, пестициды, СПАВ и т.д. Основные виды загрязнений: химическое, бактериальное, механическое, тепловое.
Промышленные сточные воды, санитарные условия спуска сточных вод, влияние на чистоту природных вод. Сельскохозяйственные стоки: загрязнение пестицидами, взвешенными частицами, органическими элементами. Коммунально-бытовые стоки: детергенты, органические вещества, синтетические поверхностно-активные вещества. Лесосплав.
Последствия загрязнения пресноводных экосистем: изменение трофического состояния (эвтрофирование), сукцессионные процессы, изменение физических, химических, гидробиологических, гидрооптических характеристик.
Последствия загрязнения морских экосистем: изменение устойчивости, эвтрофикация, «красные приливы», интоксикация и мутация гидробионтов, снижение продуктивности, загрязнение прибрежных зон.
Потенциал самоочищения водной среды. Истощение вод: сокращение запасов, уменьшение стока. Последствия истощения вод для крупных городских агломераций. Экологическая катастрофа Аральского, Каспийского и других морей.
Защита поверхностных вод от загрязнения: внедрение водооборотных технологий на производстве, полная очистка сточных вод, обеззараживание и очистка вод. Механическая очистка сточных вод: процеживание, отстаивание и фильтрация. Физико-химическая очистка: коагуляция, сорбция, флотация. Биохимическая очистка на фильтрационных пунктах и в биологических прудах, а также искусственные методы (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).
Современные технологии очистки сточных вод: электрохимический, мембранный, магнитная обработка, радиационная очистка, озонирование, внедрение селективных типов сорбентов и избирательного выделения полезных компонентов из суточных вод для вторичного использования и т.д.
Мероприятия по охране природных вод: рациональное использование, гидротехнические мероприятия, агролесомелиорация, соблюдение норм и сроков внесения удобрений на поля, установление соблюдения ПДК загрязняющих веществ, очаговая обработка пестицидами со строгим соблюдение норм и сроков внесения, замена ядохимикатов биологическими методами защиты растений, установление водоохранных зон. Бассейновое соглашение.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие составные части включает в себя Мировой океан? Как они взаимосвязаны?
2. Какие виды круговоротов воды Вам известны?
3. Из чего складывается «водный паек» планеты? Что такое водный баланс? Что способно его нарушить?
4. Какие отношения связывают Мировой океан с атмосферой? Что может препятствовать этим контактам? Как с этим бороться?
5. Какие природные и антропогенные загрязнители гидросферы Вам известны? Существует ли реальная возможность уменьшения нагрузки на гидросферы?
6. Что такое эвтрофирование водоемов? Что вызывает процесс эвтрофирования? Можно ли предотвратить или остановить этот процесс?
7. В чем состоит суть явления «красных приливов»? Опасно ли это явление для береговых и водных экосистем? Почему? Какие методы борьбы с ними существуют?
8. Какие современные методы очистки сточных вод Вам известны? Какие из них являются наиболее эффективными?
9. Какую роль играет растительность вообще и береговая растительность в частности в формировании стока и водности объектов среды? Примеры последствий вырубки лесов.
- Как связаны сельскохозяйственные технологии с загрязнением природных водных объектов? Что можно предпринять для предотвращения загрязнения водных объектов сельскохозяйственными стоками?
- Что такое истощение вод? Каковы экологические последствия этого явления?
- Опыт международного сотрудничества в охране водоемов и их водосборных бассейнов. Примеры положительных последствий такой деятельности.
Тема 7. Экологические проблемы литосферы и пути их решения
Общее представление о строении земной коры. Состав литосферы. Глобальные ритмы литосферной активности. Понятие о рельефе.
Экзогенные и эндогенные источники энергии процессов, возникающих в литосфере.
Природные процессы в литосфере: седиментация (осадконакопление), эпейрогенические движения земной коры, орогенические движения; выветривание, денудация, эоловые процессы (дефляция, аккумуляция), эрозия, нивация, образование моренных гряд, оползни, сели.
Антропогенные процессы в литосфере: разработка месторождений полезных ископаемых, проседание земной коры (откачка подземных вод, нефти и т.д.), антропогенные землетрясения, активизация геоморфологических процессов (выпас скота, жилищное и дорожное строительство и др.), прямое и косвенное воздействие. Различие между природными и антропогенными процессами: энергетический импульс, направленность, скорость протекания, цикличность, отношение к природным круговоротам.
Экологические последствия горнопромышленной деятельности. Геомеханические нарушения литосферы: деформация поверхности и массива горных пород, провалы, выемки, насыпи, застройка. Антропогенные загрязнения литосферы: загрязнение поверхности литосферы, загрязнение почв, загрязнение массива горных пород. Последствия техногенных воздействий на ландшафты. Формирование ландшафтов.
Требования по охране недр: полное геологическое изучение, рациональное и комплексное использование недр, охрана здоровья населения, сохранность заповедников, полное извлечение полезных ископаемых, охрана месторождений от затопления, загрязнений и пожаров. Влияние транспортных систем на состав литосферы.
Сельскохозяйственная деятельность. Антропогенное воздействие на почвенный слой: осушение, орошение, вырубка или насаждение лесов, применение удобрений, рекультивация земель. Естественное и искусственное плодородие почв. Факторы почвообразования: рельеф, микроклимат, микроорганизмы, горные породы, время. Скорость образования гумусового горизонта. Структура земельного фонда мира и России. Сельское хозяйство и эродирование почв. Предотвращение эрозии и борьба с ней. Применение удобрений. Методы борьбы с развеваемыми песками. Мелиорация и ведение сельского хозяйства в районе болот. Засоление почв. Последствия загрязнения почв.
Критерии и последствия опустынивания почв: деградация растительного покрова, уменьшение количества гумуса, эрозионные процессы, засоление, химическое загрязнение. Методы борьбы с опустыниванием: ограничение сельскохозяйственной деятельности и выпаса скота, специальные методы сельскохозяйственной обработки земель, агролесоводство, местное орошение и др.
Экологическая нагрузка на зональные типы ландшафтов и ее последствия: зона тундры, тайги, смешанных и широколиственных лесов, лесостепная и степная, аридные зоны.
Методы оценки состояния литосферы: геофизические, геохимические и индикационный методы. Нормативные показатели нагрузок на литосферу. Экологические критерии антропогенного воздействия на экосистему: сохранность первичного ландшафта и биотических круговоротов, плодородие, видовое разнообразие, устойчивость ландшафтов к нагрузкам.
Оценка степени антропогенных изменений ландшафтно-литологической среды. Динамические классы природных систем: стабильные, умеренно динамические, средне динамические, сильно динамические.
Определение зон экологического бедствия, риска, кризиса, катастрофы. Почвенные индикаторы зон экологической нормы, риска, кризиса и бедствия (по Виноградову): плодородие почв, содержание гумуса, содержание легкорастворимых солей и т.д.
Современные методы рекультивации земель под сельскохозяйственное использование, лесонасаждение, водоемы, жилищное и капитальное строительство. Горнотехнический и биологический этапы рекультивации земель.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие зональные типы ландшафтов являются наиболее уязвимы перед техногенным воздействием? Почему?
2. В чем заключается экологическая функция литосферы?
3. Как ландшафты различных климатических зон реагируют на сельскохозяйственное и техногенное воздействие? Существуют ли ярко выраженные примеры реакций на такие воздействия?
4. Какие процессы способны оказывать воздействие на рельеф? Какие виды антропогенной деятельности приводят к крупным изменениям на уровне мезорельефа?
5. В чем состоит потенциальная опасность добычи полезных ископаемых из недр Земли?
6. Как сельскохозяйственная деятельность способна влиять на литологическую основу? Что такое деградация почв (земель) и каковы ее причины?
7. Какова структура земельного фонда мира? Как используются наиболее плодородные земли? Какие потери несет «мировой огород» в связи с неграмотным ведением сельского хозяйства?
8. Экологический ущерб от водной и ветровой эрозии в различных природных зонах. Какие методы борьбы с этим явлением существуют?
9. Какие негативные явления наблюдаются в городах в районах функционирования подземных транспортных коммуникаций?
10. В чем состоит принципиальная разница между засолением и вторичным засолением? Каковы причины развития процесса вторичного засоления почв? Для каких регионов они наиболее характерны? Методы борьбы со вторичным засолением?
11. Мировая проблема богарного земледелия. К каким нарушениям в почвенном покрове приводит орошаемое земледелие?
- Методы оценки экологического ущерба, нанесенного литологическому фундаменту и меры по его возможному уменьшению.
- Что такое рекультивация и чем она принципиально отличается от мелиорации? На каких этапах техногенного воздействия лучше применять тот или иной метод?
Тема 8. Экологические проблемы биосферы и пути их решения
Биосфера – глобальная экосистема и одна из оболочек Земли. Состав биосферы: абиотическая и биотическая часть. Биохимические принципы биогенной миграции веществ: стремление к тотальному распространению, обеспечение живучести. Живое вещество по В.И. Вернадскому. Границы биосферы: от литосферы до озонового слоя. Биогеохимический круговорот в биосфере. Распределение солнечной энергии в пределах биосферы. Биогеохимические циклы по В.И. Вернадскому. Функции живого вещества: газовая, концентрационная, окислительная, восстановительная, биохимическая, биогеохимическая деятельность человека.
Биологическая продуктивность различных типов экосистем. Определение «биома» по Ю. Одуму. Типы наземных, пресноводных и морских биомов. Биологическая характеристика биомов различных ландшафтов.
Характеристика жизнедеятельности биоты пресноводных экосистем: местообитание, лимитирующие факторы, пищевые цепи, классификация по местообитанию.
Характеристика жизнедеятельности морской биоты: биогенные элементы, дифференциация глубин по биотическому признаку. Характеристика морских экосистем: обитаемый шельф, область апвеллинга, лиманы, океанические области, глубоководные рифтовые зоны.
Закон целостности биосферы. Равновесные и неравновесные экосистемы.
Эволюция биосферы: возникновение и развитие, основные составляющие эволюции биосферы. Эволюционные шаги биосферы по В.И. Вернадскому.
Синергетические требования эволюции: необходимость, необратимость, бифуркационность. Условия формирования новых структур: открытость, неравновесность, флуктуации.
Принцип равновесности: динамичное равновесие, стремление к устойчивому состоянию, проницаемость (открытость) системы. Соотношение эволюции и равновесия. Переход экосистем от одного устойчивого состояния к другому. Гомеостатические механизмы в отношениях человека с окружающей природной средой.
Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции. Сопряженная эволюция (коэволюция). Групповой отбор. Воздействие биоты на окружающую природную среду: постоянство химического состава атмосферы и гидросферы, включенность биоты в круговорот воды и других элементов, поглощение избытка веществ.
Антропогенное воздействие на биосферу. Загрязнение природной среды промышленными и бытовыми отходами. Особо опасные отходы: радиоактивные, диоксины и другие. Шумовое воздействие на биосферу. Биологическое загрязнение природной среды. Техногенные аварии и катастрофы.
Основные этапы воздействия человека на биосферу (по Н.Ф. Реймерсу): человек как биологический вид, сверх интенсивная охота, перевыпас скота, коренное преобразование большей части экосистемы, глобальные изменения всех экологических компонентов.
Гармонизация отношений человека с окружающей природной средой. Разработка принципа интегративного разнообразия (творческий подход к преобразованию природы).
Защита биосферы от негативных последствий: борьба с лесными пожарами, защита растений от вредителей и болезней, разведение лесополос, эффективное и рациональное использование лесных ресурсов, охрана охотничьих угодий, морских зверей и промысловых рыб. Создание особо охраняемых природных территорий. Категории особо охраняемых природных территорий: государственный биосферный заповедник, памятник природы, дендрологический парк и ботанические сады. Основные принципы природно-заповедного дела. Защита окружающей природной среды от отходов: утилизация, реутилизация, захоронение отходов и детоксикация. Защита окружающей природной среды от шумового воздействия, электромагнитных полей и излучений, противоэпидемическая защита.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие биогеохимические циклы Вам известны? Приведите примеры.
2. Перечислите функции живого вещества. Охарактеризуйте некоторые из них. Как функции живого вещества соотносятся между собой?
3. В чем Вам видится причина резкого уменьшения биоразнообразия в окружающей природной среде в настоящее время?
4. Приведите примеры функционирования наземных и водных биомов.
5. Приведите примеры равновесных и неравновесных систем. Что у них общего и чем они отличаются?
6. Что такое коэволюция? Назовите ее основные характеристики.
7. Каковы функциональные характеристики лесов в системе биосферы?
8. Какие территории относят к зонам чрезвычайной экологической опасности?
9. Является ли зона военных действий дестабилизированной в экологическом отношении? Назовите факторы ее дестабилизирующие. Возможно ли уменьшение техногенной нагрузки в таких случаях?
- Что такое «экоцид»? Когда и в связи с чем появился этот термин?
Тема 9. Экология человека
Структура и функционирование антропоэкосистем. Cоотношение естественного и общественного в жизни человека. Перспективы развития человеческого общества. Социальная среда и качество жизни. Уровень и качество жизни. Изменение качества жизни на рубеже веков. Цивилизационные и экономические разломы. Биологические условия жизни: пол, возраст, генетическая программа. Социальные условия жизни: питание, жилище, характер труда, использование свободного времени, личная гигиена.
Антропоэкосистемы. Уровни изучения антропоэкосистем: точечный, местный, глобальный. Структура антропоэкосистем. Влияние на общность людей следующих компонентов: природы, населения, хозяйства, социально-бытовых условий, загрязнение окружающей среды, уровня культуры. Процессы в антропоэкосистемах: демографическое поведение, экологическое сознание, уровень здоровья населения и влияние техногенных факторов на него, профессиональные предпочтения, уровень образования.
Выживание в меняющихся условиях. Социальность человека и человечества. Краткая история цивилизаций: открытия, изобретения, интеллектуальный прорыв. Суть антропогенного процесса. Ускорение темпов социально-технологического развития и экологической напряженности. Научно-технический прогресс: усложнение и увеличение факторов риска («броня цивилизации»). Взаимовлияние природы и человека. Влияние природных факторов риска на демографическое поведение и состояние здоровья населения. Влияние социально-экономического развития на качество здоровья. Численность населения: планетарные и демографические проблемы. Международный отказ от «национального экологического и экономического эгоизма».
Проблемы биологической адаптации человека. Географическая изменчивость. Адаптивные типы людей и влияние различных природных и социальных факторов. Изменчивость в городских популяциях. Причины, приводящие к акселерации. Динамика смертности. Депопуляция: причины, процесс, выводы.
Наследственность и окружающая среда. Критерии оценки генофонда популяций. Геном, тип, генотип, генофонд, генетическое разнообразие. Генетическая безопасность. Эколого-генетические аспекты миграции. Роль генетических факторов в ответных реакциях на воздействие внешнесредовых факторов на человека.
Факторы, влияющие на генофонд. Мутагенный процесс: типы мутаций, спонтанный уровень мутагенеза, мутагены окружающей среды, профилактика мутаций. Изоляция и дрейф генов. Миграции. Структура браков: инбридинг, аутбридинг. Естественный отбор: биологическая (дарвиновская) приспособленность, межгрупповой отбор, релаксация (ослабление) отбора и генетические последствия, спорные вопросы в концепции приспособленности человека. Генетическая безопасность.
Экология питания. Требования к питанию. Региональные различия в питании. Суточные нормы. Энергообмен. Энерготраты и стратегии их восполнения. Вегетарианство: «за» и «против». Питание в «традиционных» обществах. Социально-экономические изменения в обществе и питание. «Традиционная» и покупная пища.
Основы экологической эпидемиологии. Биологические ответы на загрязнение. Типы эколого-эпидемиологических работ. Гипотезы в экологической эпидемиологии. Состояние окружающей среды населенных пунктов. Загрязнение питьевой воды, почв. Влияние радиации, шума, электромагнитных полей, излучения и других факторов среды. Внутренняя среда жилища. Воздействие радона на организм человека и профилактика. Показатели состояния здоровья при воздействии загрязнений окружающей среды: смертность, злокачественные новообразования, репродуктивное здоровье, здоровье детей. Оценка риска влияния загрязненной окружающей среды на здоровье населения. Элементы плана ВОЗ «Здоровье для всех».
Жизненный потенциал, воспроизводство и формирование антропоэкосистем. Жизненный потенциал, бюджет жизни. Смертность и средняя продолжительность жизни. Возрастная структура населения. Рождаемость и воспроизводство населения. Демографическое поведение. Исторические типы воспроизводства населения. Принципы демографического анализа.
Образ жизни и качество жизни. Показатели среды обитания. Изучение образа жизни. Элементы уровня и качества жизни: брак, семья и разводы, воспитание детей, бюджет времени населения, доходы и бюджет семьи, питание, условия водопотребления, жилищные и коммунально-бытовые условия, миграции населения, условия труда, численность безработных, образование. Загрязнение окружающей среды и созологическое сознание. Здоровье населения, самосохранительное поведение и здоровый образ жизни. Здравоохранение. Вредные привычки. Отдых и физкультура. Социальное обеспечение и социальная помощь. Личная безопасность и проблемы преступности. Жизненный потенциал российского населения. Ожидаема продолжительность жизни в регионах России.
Изучение здоровья населения в экологии человека. Уровни общественного здоровья и факторы риска. Экономическое развитие регионов и здоровье населения. Общественное развитие и типы здоровья. Географические подтипы и локальные варианты популяционного здоровья. Типы популяционного здоровья и развитие медицины. Влияние факторов окружающей среды на репродуктивное здоровье и качество потомства. Диоксины и ПХБ и здоровье населения – эпидемиологические исследования в России. Экономический ущерб от потерь здоровья населения от загрязнения окружающей среды. Динамика общественного здоровья в России в переходный период. Опыт демэкологического исследования субъектов РФ. Моделирование, антропоэкологический прогноз.
Экология человека в сельской местности. Функции сельской местности. Виды сельскохозяйственной деятельности и системы расселения. Демографическая ситуация в сельской местности в России. Образ жизни сельского населения. Факторы отрицательного влияния. Влияние сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. Изменчивость содержания микроэлементов в органах и тканях людей в условиях пригорода. Влияние «модернизации» на здоровье аборигенов Севера России.
Урбанизация и экология горожан. Аспекты урбанизации. Особенности городской среды и социальный тип современного горожанина: условия проживания, стандарты качества городской среды. Социально-культурная идентификация и проблемы общения горожан. Загрязнение жизненной среды: отходы, автотранспорт, сточные воды, акустический дискомфорт. Городские пространства, осваиваемые горожанами. Восприятие горожанами городской среды. Информационное поле большого города. Здоровье городского населения. Проблемы безопасности городской среды: источники риска для населения крупных городов, безопасность трубопроводов, пожарная безопасность, дорожное движение, терроризм. Отношение горожан к среде своего обитания. Влияние социально-психологических стрессов на здоровье городского населения. Разрушение механизмов эколого-экономической регуляции и самообеспечения человеческих общностей в России. Обожженная химией Россия.
Проблемы безопасности в экологии человека. Фундаментальные понятия безопасности. Проблемы безопасности при стихийных бедствиях. Антропогенные катастрофы. Военная безопасность. Продовольственная безопасность. Медицинская безопасность. Миграционное давление. Экологическая безопасность. Проблемы риска: классификация источников, оценка, измерение, управление риском.
Практическая деятельность в области экологии человека. Экологическая политика в законодательной и хозяйственной деятельности. Принципы и методы экологии человека в решении практических эколого-политических проблем. Роль специалистов по экологии человека при разработке экологической политике. Формы участия антропоэкологов в анализе, оценке и ликвидации проблемных ситуаций. Разработка антропоэкологического раздела ОВОС (оценки воздействия на окружающую среду). Структура социально-экономического раздела ОВОС. Вопросы участия общественности при решении вопросов строительства. Роль специалиста антропоэколога в экологической экспертизе.
Вопросы для самоконтроля
1. Каковы рамки жизненной среды человека как биологического вида? Каким образом человек искусственно расширяет диапазон удобных для проживания природных зон? Каким бывает ответный ход природы при значительном изменении природных ландшафтов?
2. Какие механизмы адаптации к изменяющимся условиям внешней среды Вам известны? Приведите несколько примеров.
3. С чем связаны демографические волны? Какие черты присущи обществу на разных этапах демографических переходов? Почему в отсталых странах до сих пор принято традиционное производство населения?
4. Что такое ресурсообеспеченность? Приведите примеры стран с большим и малым количеством природных ресурсов. Всегда ли бедные ресурсами страны бедны экономически? Почему?
5. Какие ресурсы можно отнести к категории исчерпаемых, но возобновимых? Приведите примеры.
6. С чем бывают связаны эндемичные заболевания? Какие меры принимают местные органы зравоохранения по предупреждению и профилактике эндемичных заболеваний?
7. Что понимается под термином «качество жизни»? От чего зависит этот показатель в разных странах мира? Чем определяется качество жизни в России?
8. Что такое «экологическое мышление»? Как оно формируется?
9. Какие вопросы безопасности рассматривают в экологии человека? Что включают в себя фундаментальные понятия безопасности?
10. Что такое экологическая безопасность?
11. Какие проблемы риска вам известны? Классификация источников, оценка, измерение, управление риском.
12. Какие действия предусмотрены практической деятельностью в области экологии человека? Экологическая политика в законодательной и хозяйственной деятельности.
13. Какие принципы и методы экологии человека в решении практических эколого-политических проблем вам известны?
Часть III. Глобальные экологические проблемы
Тема 10. Экологизация научно-технического прогресса.
Международное экологическое сотрудничество.
Идеи В.И. Вернадского о биосфере и ее трансформация в ноосферу
Взаимосвязь понятий «экология» и «экономика». Экономические методы управления рациональным природопользованием. Установление экологических квот – «международное нормирование»: неравенство подходов. Биосферные критерии оптимизации деятельности. Идеи В.И. Вернадского о биосфере и ее трансформация в ноосферу: «С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты. Равновесие в миграции элементов, которые установились в течение геологических времен, нарушается разумом и деятельностью человека».
Принцип относительной замкнутости производственно-хозяйственной и социокультурной деятельности. Технологический риск и обеспечение экологической безопасности деятельности. «Когда «наука о доме» (Экология) и наука о «ведении домашнего хозяйства» (Экономика) сольются, и когда предмет Этики расширит свои границы, и включит в себя наряду с ценностями, произведенными человеком, ценности, создаваемые окружающей средой, тогда мы на самом деле сможем стать оптимистами относительно будущего человечества» (Ю. Одум).
Научно-технический прогресс и научно-техническая революция. Реальные экологические опасности техногенеза. Эффект синергизма. Закон необходимого разнообразия. Экологический кризис и естественные науки. Экологизация всех областей по Н.Ф. Реймерсу: сельское хозяйство, промышленность, транспорт, строительство, энергетические системы, урбосистемы и т.д.
Тенденция экологизации и выражение интеграционных процессов в системе естественных, технических и социальных наук. Экологизация естественных наук (экофизика, экохимия, экоматематика и т.п.). Экологизация человекознания (экологическое право, экосоциология и др.).
Осмысление экологического значения техники. Религиозные, социальные и экономические причины экологического кризиса. Переход к экологической культуре.
Переход от потребительства к этике самоограничения. Некоторые принципы экологического гуманизма. Понятие социально-природного прогресса.
Международное экологическое сотрудничество. Национальные, субрегиональные, региональные и глобальные проблемы окружающей природной среды. Конференция ООН по окружающей среде в Стокгольме (1972) – пионерный опыт разработки глобальной стратегии охраны природы и рационального природопользования. Создание программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Роль ЮНЕСКО, ВОЗ и других международных организаций в разработке и реализации природоохранной стратегии. Всемирная стратегия охраны природы (1978): идеи, динамика, итоги. Всемирная хартия природы (1982): сотрудничество, перспективы. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), Йоханнесбург 2002 (конференция «Рио+10»). Итоги «экологического двадцатилетия» в сфере международного природоохранного сотрудничества.
Работы Римского клуба «Пределы роста» и «За пределами роста». Движущая сила – экспоненциальный рост. Рост численности населения мира, Промышленный рост. Больше нищеты – больше людей – больше нищеты.
Пределы: источники и истоки. Возобновимые и невозобновимые ресурсы. Стоки и отходы. За пределами сбалансированного потребления. Динамика роста в конечном мире. Пределы и запаздывания. Выход за пределы и коллапс. Технология, рынок и выход за пределы. Расширение пределов с помощью технологий.
Переход к устойчивой системе. Преднамеренное ограничение роста. Ограничение роста и усовершенствование технологий. Устойчивое общество.
Итоги первых двух революций: сельскохозяйственной и промышленной. Поиск единомышленников. Правдивость, обучение, любовь.
Вопросы для самоконтроля
1. Существует ли связь между экономикой и экологией? В чем она состоит?
2. Что такое экологические квоты? Когда и для чего они были введены?
3. Какие опасности таит в себе процесс техногенеза?
4. Что такое экологизация? Приведите примеры экологизации в различных областях народного хозяйства.
5. Что понимается под новым веянием «этики самоограничения»? Способны ли лично Вы к самоограничению?
6. Какие международные проекты в области экологии Вам известны?
7. Что собой представляет идея В.И. Вернадского о переходе биосферы к состоянию ноосферы? Какими чертами он наделял ноосферы? Как близко подошло человечество сегодня к переходу к ноосфере?
8. Что такое «устойчивое развитие»? реально ли существование такой модели развития человечества? Какие преимущества и проблемы этого пути нас ожидают в ближайшее время?
9. Каковы были цели создания организации «Римский клуб»? над какими вопросами она работала? Какие научные труды этой организации вам известны?
10. Проанализируйте итоги первых двух революций: сельскохозяйственной и промышленной.
Тема 11. Глобальные экологические проблемы.