«Информатика»
| Вид материала | Конспект |
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Информатика» Направление №230100 «Информатика, 91.73kb.
- Темы рефератов по курсу «Информатика», 10.55kb.
- Программа дисциплины Иностранный язык профессионального общения для направлений 080700., 259.96kb.
- Рабочая программа дисциплины: «Информатика с методикой преподавания» Для специальности:, 495.05kb.
- Рабочая программа «Основы микроэлектроники» для специальностей «Информатика и английский, 501.86kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине б в дв. 01- цифровая обработка сигналов, 603.86kb.
- «Информатика», 1976.18kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине педагогика направление подготовки, 1570.07kb.
- Программа пропедевтического курса «Информатика в играх и задачах», 125.46kb.
- Рабочая программа дисциплины для студентов магистратуры, обучающихся по направлению, 120.54kb.
 | Министерство образования и науки Украины Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля Рубежанский филиал Химико-технологический факультет Кафедра ТВМС |
ЭКОЛОГИЯ
Конспект лекций
2007
Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 7.080201 «Информатика», 8.090220 «Оборудование химических производств и предприятий строительных материалов»/ Составитель Рубан Э.В., г. Рубежное - 2007. - 101 с.
Рассмотрено на заседании кафедры ТВМС
Протокол №____от”___”_______2006 г.
Зав. кафедрой ТВМС__________Кудюков Ю.П.
Одобрено методическим советом филиала
Протокол №____от”_____”________2006 г.
Пред. метод. совета____________Тимошин А.С.
Содержание
1 Екологічні проблеми України та ії регіонів.
1.1 Екологія, як наука, її взаємозв’язок з іншими природничими науками.
1.2 Структура сучасної екології та значення екології для формування світогляду сучасного спеціаліста, людини, громадянина.
1.3 Предмет та методи екології.
1.4 Глобальні проблеми екології.
1.5 Задачі інженерної екології.
1.6 Екологічні проблеми України та її регіонів.
1.7 Основи екологічного законодавства України. Закон „Про охорону навколишнього середовища”.
1.7.1 Основні принципи охорони навколишнього середовища.
1.7.2 Управління та контроль в галузі охорони навколишнього середовища
1.7.3 Екологічний моніторинг. Види моніторингу.
1.7.4 Екологічна експертиза.
1.7.5 Економічний механізм охорони навколишнього середовища.
2 Основи теоретичної екології
2.1 Визначення екосистем.
2.1.1 Структура екосистем: енергетична, речовинна, інформаційна, просторова, динамічна.
2.1.2 Передача енергії в екосистемі.
2.1.3 Трофічні ланцюги та сітки,
2.1.4 Трофічні рівні.
2.1.5 Екологічні піраміди.
2.1.6 Продукція та продуктивність екосистем.
2.2 Екологічні чинники, їх класифікація.
2.2.1 Загальні принципи дії екологічних чинників.
2.2.2 Адаптація живих організмів до екологічних чинників.
2.2.3 Закон толерантності.
2.2.4 Лімітуючий чинник.
2.3 Поняття про екологічну нішу.
2.3.1 Фундаментальна та реалізована ніша.
2.4 Біоценози.
2.4 1 Видова структура біоценозів.
2.4.2 Структура біоценозів.
2.4.3 Динамика і розвиток екосистем.
2.4.4 Сукцесія.
2.4.4.1 Види сукцесій.
2.5 Інформаційна структура екосистем.
2.6 Механізми саморегулювання в природних системах.
2.6.1 Позитивний та негативний зворотний зв'язок у природних екосистемах.
2.7 Сучасна концепція біосфери.
2.7.1 Будова біосфери та її межі.
2.7.2 Поняття про живу речовину біосфери.
2.7.3 Біогеохімічні кругообіги речовин.
2.7.4 Етапи еволюції біосфери.
2.8 Основні типи екосистем світу.
2.8.1 Екосистеми суші.
2.8.2 Прісноводні та морські екосистеми
3 Прикладні аспекти екології.
3.1 Техногенний впив на біосферу.
3.1.2 Забруднення навколишнього середовища.
3.1.3 Види забруднень.
3.1.4 Джерела забруднення.
3.1.5 Ареал забруднення.
3.2 Самоочищення біосфери.
3.3 Асиміляційний потенціал біосфери.
3.4 Техногенний вплив на атмосферу.
3.4.1 Основні аерополютанти та їх джерела.
3.4.2 Вертикальне та горизонтальне переміщення забруднень.
3.4.3 Наслідки забруднень атмосфери.
3.5 Техногенний вплив на гідросферу.
3.5.1 Водні ресурси та їх значення.
3.5.2 Забруднення гідросфери.
3.5.3 Самоочищення водоймищ від вуглеводних забруднень.
3.5.4 Екологічні наслідки забруднень природних вод.
3.6 Забруднення літосфери та їх наслідки.
3.6.1 Джерела та масштаби забруднення літосфери.
4 Стратегія і тактика збереження та стабільного розвитку життя на Землі.
4.1 Поняття про якість природного середовища.
4.2 Екологічні ситуації та їх класифікація.
4.3 Поняття про екологічну небезпеку.
4.3.1 Екологічна небезпека та екологічний ризик.
4.3.2 Визначення категорії небезпечності підприємств.
4.3.3 Моніторинг довкілля.
4.4 Контроль та управління якістю атмосферного повітря.
4.4.1 Розрахунок ГДВ шкідливих речовин в атмосферу.
4.5 Контроль якості води.
4.5.1 Визначення вмісту шкідливих речовин в стічних водах.
4.5.2 Загальні та локальні засоби очистки стічних вод.
4.6 Оцінка забруднення земель та ґрунтів.
4.6.1 Побутові та промислові відходи.
4.6.2 Полігони знешкодження та утилізації промислових та побутових відходів.
4.6.3 Засоби санітарного знешкодження та утилізації твердих побутових та промислових відходів.
4.7 Загальні принципи охорони довкілля.
4.7.1 Організація служб охорони навколишнього середовища.
4.7.2 Природоохоронна діяльність підприємств.
4.7.3 Екологічна паспортизація підприємств.
4.7.4 Інженерно-екологічна експертиза проектів підприємств.
4.8 Економічний механізм охорони навколишнього середовища.
4.8.1 Види екологічних збитків та їх визначення.
4.8.2 Організація системи фінансування природоохоронних заходів.
4.9 Природокористування. Види природокористування.
4.9.1 Класифікація природних ресурсів.
4.9.2 Ресурсний цикл як техногенний кругообіг речовини.
4.9.3 Екологізація виробництва.
4.9.4 Екологічне значення маловідходних технологій.
4.10 Міжнародне співробітництво в галузі екології.
4.11 Концепція сталого розвитку.
Введение
Невозможно себе представить ни один вид человеческой деятельности, прямо или косвенно не связанный с воздействием на окружающую природную среду. Научно-технический прогресс и связанные с ним преобразования привели к большим изменениям в мире: создан мощный промышленный и аграрный потенциал, бурно развиваются все виды энергетики, транспорта, связи.
Вместе с тем резко ухудшилось состояние природной среды, возникла реальная угроза истощения природных ресурсов и нарушения глобальных биосферных динамических равновесий. В этих условиях природоохранные задачи объективно становятся приоритетными по отношению ко всем остальным, а специалисты любого профиля обязаны не только стремиться к профессиональному совершенству, но и владеть определенными знаниями в области экологии, позволяющими им оценить свою деятельность с экологических позиций.
Специалист в любой сфере деятельности должен обладать экологическими знаниями, понимать сущность современных проблем взаимодействия общества и природы, разбираться в причинной обусловленности возможных негативных воздействий хозяйственной деятельности на окружающую среду, уметь квалифицированно оценить характер, направленность и последствия влияния конкретной деятельности человека на природную среду, увязывая решение производственных задач с соблюдением соответствующих природоохранных требований, вырабатывать и осуществлять научно обоснованные решения экологических проблем. Отсюда велика роль подготовки экологических кадров, экологического образования и воспитания населения страны.
Однако в рамках ограниченного учебного времени «новичку» крайне трудно сориентироваться в «безбрежном океане» экологической информации. Чтобы помочь студентам рационально организовать и оптимизировать работу над учебным материалом, составлен данный конспект лекций.
^ Тема 1 Экологические проблемы Украины и ее регионов.
Лекция 1 Экология как наука
1.1 Определение экологии
Экология – (с греческого – «учение о доме») наука, изучающая все сложные взаимоотношения и взаимосвязи в природе или наука о взаимоотношении между организмами и их средой обитания.
Впервые термин экология был предложен немецким ботаником Геккелем в 1866 году и получил широкое распространение. В начале экология существовала как отрасль биологии. Самостоятельной наукой она стала на рубеже 19-20 веков. В 1910 году на 3-м съезде ботаников было принято решение о выделении общей экологии как самостоятельной науки. Изначально существовала резкая грань между экологией животных и растений. Со временем на основании общих закономерностей и принципов, была создана основа общей экологии. Но уже в конце 20 века содержание экологии несколько расширилось и значительно изменилось ее место в системе наук. Экология стала наукой изучающей структуру и функцию природы в целом, наукой о биосфере, наукой изучающей взаимосвязи всего живого на нашей планете между собой и с окружающей средой. Т.е. экология стала междисциплинарной наукой исследующей многокомпонентные и сложные многоуровневые системы в природе и обществе.
^ Современная экология - это самостоятельная естественная наука, изучающая экосистемы различного уровня.
Экологию можно разделить на две части – теоретическую и прикладную.
Теоретическая экология изучает общие закономерности организации жизни в экосистемах и биосфере на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека.
^ Общая экология – изучает законы формирования структуры функционирования, развития и гибели природных экосистем, определяет влияние отдельных систем или подсистем на целостные качества биокостного сообщества. Выделяют 5 разделов общей экологии:
1 Аутэкология (Шреттер 1896) – факториальная экология, раздел общей экологии, изучающий взаимосвязи представителей вида с окружающей средой, определяет границу устойчивости вида и определяет его отношение к различным экологическим факторам.
2 Демэкология (Швердтфегер, 1963) – экология популяций, изучающая их взаимодействие с другими популяциями, их динамику и колебания численности.
3 Синэкология (Шреттер 1902) – экология сообществ, которая изучает отношения между особями разных видов сообщества, а так же между ними и окружающей средой.
4 Биоценология - изучает конкретные биогеоценозы, в которых взаимодействует биоценозы и абиотическая среда.
5 Биосферология – глобальная экология изучает биосферу и закономерности ее эволюции.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов фундаментальной (теоретической) экологии. Прикладная экология - большой комплекс дисциплин, связанных с разными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Все основные аспекты науки об окружающей среде реализуются в прикладной экологии. Она формирует экологические критерии экономики, исследует механизмы антропогенных воздействий на природу, окружающую человека среду, следит за качеством этой среды, обосновывает нормативы неистощительного использования природных ресурсов, осуществляет экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, контролирует экологическое соответствие различных планов и проектов, разрабатывает технические средства охраны окружающей среды и восстановления нарушенных человеком природных систем. Понятие экологического здесь чаще всего означает соответствие требованиям к нормальной среде существования человека и природных систем
В связи с расширением человеческой деятельности и усилением ее негативного воздействия на природу в последние десятилетия активно развиваются разные направления в сфере прикладной экологии: техноэкология, геоэкология и социоэкология. Одним из направлений прикладной экологии является инженерная экология, которая занимается изучением и разработкой инженерных норм и средств, отвечающих требованиям производства в строительстве, добывающей и перерабатывающей промышленности, в энергетике, на транспорте. А также изучает влияние экологических факторов и различных живых организмов на инженерные объекты.
Дальнейшее развитие и расширение экологического знания потребовало привлечение арсенала целого ряда смежных наук. По-прежнему для экологических исследований широко используются методы и подходы различных направлений биологии, генетики, физиологии, биофизики. Экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая и международное право), психологией и педагогикой и т. п.
^ 1.2 Структура современной экологии и значение экологии для формирования мировоззрения современного специалиста, человека, гражданина
Прикладная экология - большой комплекс дисциплин, связанных с разными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеческим обществом и природой.
Одним из направлений прикладной экологии является инженерная экология, которая занимается изучением и разработкой инженерных норм и средств, отвечающих требованиям производства в строительстве, добывающей и перерабатывающей промышленности, в энергетике, на транспорте. А также изучает влияние экологических факторов и различных живых организмов на инженерные объекты. Дальнейшее развитие и расширение экологического знания потребовало привлечение арсенала целого ряда смежных наук. По-прежнему для экологических исследований широко используются методы и подходы различных направлений биологии, генетики, физиологии, биофизики. Экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая и международное право), психологией и педагогикой и т. п.
Невозможно себе представить ни один вид человеческой деятельности, прямо или косвенно не связанный с воздействием на окружающую природную среду. Научно-технический прогресс и связанные с ним преобразования привели к большим изменениям в мире: создан мощный промышленный и аграрный потенциал, бурно развиваются все виды энергетики, транспорта, связи. Вместе с тем резко ухудшилось состояние природной среды, возникла реальная угроза истощения природных ресурсов и нарушения глобальных биосферных динамических равновесий. В этих условиях природоохранные задачи объективно становятся приоритетными по отношению ко всем остальным, а специалисты любого профиля обязаны не только стремиться к профессиональному совершенству, но и владеть определенными знаниями в области экологии, позволяющими им оценить свою деятельность с экологических позиций.
Специалист в любой сфере деятельности должен обладать экологическими знаниями, понимать сущность современных проблем взаимодействия общества и природы, разбираться в причинной обусловленности возможных негативных воздействий хозяйственной деятельности на окружающую среду, уметь квалифицированно оценить характер, направленность и последствия влияния конкретной деятельности человека на природную среду, увязывая решение производственных задач с соблюдением соответствующих природоохранных требований, вырабатывать и осуществлять научно обоснованные решения экологических проблем. Отсюда велика роль подготовки экологических кадров, экологического образования и воспитания населения страны.
Перед угрозой всемирной экологической катастрофы человечество, наконец, постигло, что оно существует и развивается за счет природы. Поэтому от природы нужно не беспредельно брать, а тесно с нею сосуществовать, постоянно беспокоясь об ее восстановлении и самовоспроизводству с целью обеспечения существующего устойчивого динамического биологического и экологического равновесия. Вся деятельность человечества может быть направлена на развитие гармонического сосуществования с Матерью-Природой. Для всех инженеров, занятых профессиональной деятельностью, Всемирная федерация инженерных организаций разработала Кодекс экологической этики. Семь заповедей, которые входят в этот кодекс, должны стать своеобразной «клятвой Гиппократа» для инженеров, которые берутся за активное овладение родительского Дома — планеты Земля:
1. В полной мере, используя свои способности, проявляйте смелость духа, энтузиазм и самоотверженность в достижении высочайших технических результатов, которые будут оказывать содействие развитию человечества.
2. Достигайте конечной цели вашей работы при по возможности меньшем потреблении сырья и энергии с минимумом отходов и любых загрязнений.
3. Особое внимание уделяйте осмыслению следствий ваших предложений и действий: умышленных и случайных, текущих и долгосрочных, учитывая при этом их влияние на здоровье людей, соблюдения социальной справедливости и принятой системы ценностей.
4. Тщательно изучайте окружающую среду, на которую направлено воздействие; анализируйте все изменения, которые могут возникнуть в экосистемах, выбирайте оптимальные с эколого-экономической точки зрения решения.
5. Оказывайте содействие применению мер по восстановлению и, если возможно, улучшению состояния окружающей среды. Включайте эти мероприятия в ваши разработки.
6. Отвергайте любые предложения, которые наносят ущерб природе, принимайте лучшие социальные и политические решения.
7. Помните, что принципы взаимозависимости экосистем, сохранение ресурсов и взаимной гармонии служит основой нашего дальнейшего существования, они — граница, которую переступать нельзя.
^ 1.2 Предмет и методы экологии
Предметом экологии является изучение условий и закономерностей существования, формирования и функционирования экосистем, взаимосвязь живых организмов и неживых компонентов, а также характер влияния природных и антропогенных факторов на функционирование экосистем и биосферы в целом.
Объектом экологии является экосистема и ее элементы в зависимости от уровня исследований.
Важнейшие общие задачи современной экологии в ее широком понимании сводятся к следующим.
1. Раскрытие места и роли человека, цивилизации, техносферы в существовании экосферы планеты Земля с позиций экологических законов. Нахождение и уточнение естественнонаучных критериев, определяющих экологическую совместимость человека и биосферы и количественные пределы развития техносферы.
2. Экологизация сознания людей: формирование новой идеологии и методологии гуманистического экоцентризма, направленной на переход к экологически ориентированной постиндустриальной цивилизации, на экологизацию экономики, производства, политики, образования.
3. Всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов; определение порога выносливости живой природы планеты - биосферы по отношению к антропогенной нагрузке, т.е. к тем помехам и утратам - изъятию биологических ресурсов, загрязнению среды, изменениям климата, которые наносятся человеческой деятельностью, и выяснение степени обратимости этих изменений.
4. Разработка прогнозов изменений биосферы и состояния окружающей человека среды при разных сценариях экономического и социального развития человечества. Выработка критериев оптимизации - выбора наиболее согласованного с экологическим императивом и экологически ориентированного социально-экономического развития общества.
5. Оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государства.
Экология использует широкий набор методов исследования. Разнообразие исследовательских и прикладных задач влечет за собой и разнообразие применяемых в экологии методов. Их можно объединить в несколько групп.
Системный подход пронизывает большинство экологических исследований, так как любой объект экологии представляет собой систему или часть системы в силу всеобщей связи элементов живой природы.
Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. К ним относятся метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености и химического состава воды; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.
К этой же группе методов следует отнести мониторинг - периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством среды. Большое практическое значение имеет регистрация состава и количества вредных примесей в воде, воздухе, почве, растениях в зонах антропогенного загрязнения, а также исследования переноса загрязнителей в разных средах.
Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии и другие средства вплоть до аэрокосмической регистрации численности стад, скоплений рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей.
Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. В их число входят различные, подчас сложные и длительные наблюдения в природе. Методы этой категории важны также при определении устойчивости экосистем и изучении адаптации — приспособлений растений, животных и человека к различным условиям среды.
Методы изучения взаимоотношений между организмами во многовидовых сообществах составляют важную часть системной экологии. Здесь также важны натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения.
Методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. Существуют близкие к реальным процессам математические модели техногенных эмиссий, распространения загрязнителей в атмосфере, самоочищения реки.
В последние годы благодаря мощным компьютерам нового поколения и новым средствам программирования появилась возможность численного решения ряда сложных системных экологических задач.
Методы прикладной экологии быстро развиваются. Ее важными средствами становятся:
- создание геоинформационных систем (ГИС-технологий) и банков экологической информации, относящихся к различным регионам, территориям, ландшафтам, агросистемам, промышленным центрам, городам;
- комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки;
- методы инженерно-экологических изысканий, необходимых для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;
- методы экологически ориентированного проектирования хозяйственных и гражданских объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия;
- методы снижения коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий;
методы оценки влияния техногенных загрязнений и деградации окружающей среды на здоровье людей;
- методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг; экологическая аттестация и паспортизация хозяйственных объектов, предприятий, природно-производственных комплексов, территорий; экологическая экспертиза; оценка ожидаемых воздействий проектируемых и строящихся объектов на окружающую среду.