Основы экологии

Основы экологии

1. Биогеохимический круговорот (цикл) углерода. нарушение его антропогенной деятельностью

биогеохимический загрязнение антропогенный

По современным оценкам, в атмосфере содержится 6160·109 т, или 1,4·1016 моль СО2. Основное поступление двуокиси углерода в атмосферу осуществляется в процессе дыхания, горения и разложения. Напротив, основной источник кислорода - процесс фотосинтеза, который, в свою очередь, ответственен за основное поглощение СО2 (коло 66·109 т/год, или 1,5·1015 моль/год). Поскольку двуокись углерода в определенной степени растворима в воде, должен учитываться обмен с глобальным океаном. Приблизительное поглощение СО2 в системе «атмосфера - океан» составляет 7·1015 моль/год (308·109 т/год), высвобождение - 6·1015 моль/год (264·109 т/год). Время существования СО2 в атмосфере - около 2 лет, что достаточно для относительно равномерного распределения этого газа в глобальной атмосфере. В Мировом океане, наряду с присутствием в живых организмах, углерод представлен также в виде растворенного и взвешенного органического вещества и таких неорганических соединений, как СО2 и ионы НСО3-, СО32- Количество СО2 в океане в 6 раз превышает его количество в атмосфере.

Процессы, контролирующие содержание СО2 в атмосфере (растворение в океане, фотосинтез и формирование карбонатов), играют важную роль в поддержании равновесия в системе «биосфера-атмосфера-гидросфера». Для растений и микроорганизмов важнейшим является фотосинтез. Разница между затратами на общий фотосинтез и дыхание определяется как «чистая первичная продуктивность», распределение ее величин в основных экологических зонах показано в таблице.

Чистая первичная продуктивность в основных экосистемах Земли

На суше процесс фотосинтеза часто ограничен дефицитом питательных веществ, но в большей степени это ограничение определяется дефицитом воды и низкими температурами. Поэтому субтропические и тропические экосистемы вносят в глобальную продуктивность намного больший вклад, чем это можно предположить, основываясь на относительной доле их площади на поверхности Земли.

Вклад океана в глобальную продуктивность намного меньше, чем суши, несмотря на значительно большую площадь поверхности. Причина определяется большим дефицитом питательных веществ в поверхностных водах, что ограничивает процесс фотосинтеза. Продукция океанов в основном концентрируется в прибрежных водах.

Процессы синтеза и деградации органической массы в океане существенно отличается от аналогичных процессов на суше. Фитопланктон продуцирует основную часть фотосинтезированной органической массы. Сухая масса фитопланктона на три порядка меньше, чем вся глобальная биомасса суши, тогда как ежегодная продукция - только в три раза меньше. Это может быть объяснено большими скоростями жизненных циклов фитопланктона по сравнению с наземной растительностью. Современные оценки позволяют считать, что ежегодная продукция фотосинтеза в океане варьирует от 20-30·109 до 100·109 т органического углерода со средними величинами около 50-60·109 т. (Табл. №3)

Круговорот углерода в природе

Запасы углерода в биосфере и земной коре

Запасы углерода на Земле сосредоточены в основном в виде карбонатов и органических соединений, причем обе эти формы имеют биотическое происхождение. Небиотические карбонаты, например, вулканического происхождения, скорее исключение из правил. Связующим звеном между карбонатами и органическими соединениями является СО2, которая служит исходным материалом как для фотосинтеза органических веществ, так и для микробного формирования карбонатов.

Атмосферная СО2 является производной биологических, физических, химических и антропогенных процессов. Происходит обмен углерода между атмосферой, океаном, наземной биосферой.

2. Физическое (энергетическое) загрязнение окружающей среды: виды и их характеристика

Физические загрязнения, в свою очередь, подразделяются на: тепловые, шумовые, ионизирующие, электромагнитные, вибрации. Рассмотрим источники, действие этих подвидов на окружающую среду и здоровье человека. Шумовое загрязнение - превышение естественного уровня шумового фона или ненормальное изменение звуковых характеристик: периодичности, силы звука и т.п. Шумовое загрязнение приводят к повышенной утомляемости человека и животных, понижению производительности труда, физическим и нервным заболеваниям. Раздражающие шумы существуют и в природе (абиотические и биотические), однако считать загрязнением их неверно, поскольку живые организмы адаптировались к ним в процессе эволюции. Главным источником шумового загрязнения являются транспортные средства - автомобили, железнодорожные поезда и самолёты. В городах уровень шумового загрязнения в жилых районах может быть сильно увеличен за счёт неправильного городского планирования (например, расположение аэропорта в черте города). Помимо транспорта (60ч80% шумового загрязнения) другими важными источниками шумового загрязнения в городах являются промышленные предприятия, строительные и ремонтные работы, автомобильная сигнализация, собачий лай, шумные люди и т.д.С наступлением постиндустриальной эпохи всё больше и больше источников шумового загрязнения (а также электромагнитного) появляется и внутри жилища человека. Источником этого шума является бытовая и офисная техника. Более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 55ч70 дБ. Шум в определённых условиях может оказывать значительное влияние на здоровье и поведение человека. Шум может вызывать раздражение и агрессию, артериальную гипертензию (повышение артериального давления), тиннитус (шум в ушах), потерю слуха.

Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000ч5000 Гц. Хроническая подверженность шуму на уровне более 90 дБ может привести к потере слуха. При шуме на уровне более 110 дБ у человека возникает звуковое опьянение, по субъективным ощущениям аналогичное алкогольному или наркотическому. При шуме на уровне 145 дБ у человека происходит разрыв барабанных перепонок. Женщины менее устойчивы к сильному шуму, чем мужчины. Кроме того, восприимчивость к шуму зависит также от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий и т.д. Одним из самых известных случаев ущерба, наносимого шумовым загрязнением природе, является многочисленные случаи, когда дельфины и киты выбрасывались на берег, теряя ориентацию из-за громких звуков военных гидролокаторов (сонаров).

Шумовое загрязнение от какого-либо объекта можно до некоторой степени уменьшить, если на этапе разработки проекта этого объекта смоделировать с учётом различных внешних условий (например, топология и погодные условия местности) характер шумов, которые будут возникать и затем отыскать пути их устранения или хотя бы уменьшения. В настоящее время этот способ стал гораздо проще и доступнее за счёт развития электронно-вычислительной техники. Это наиболее дешёвый и рациональный способ снижения шумов, использующийся, например, при строительстве железных дорог в городских районах. Так была проведена научная экспертиза, влияния электромагнитного загрязнения (излучения) на человека. В ходе одного научного эксперимента под землей были сооружены две полностью изолированные комнаты, причем одна из комнат была защищена от магнитного поля Земли, а другая - нет. В этих комнатах на протяжении двух месяцев попеременно находились несколько сотен людей. У обитателей обеих комнат со временем появились отклонения в физиологических процессах и поведении, но люди, которые жили в комнате, изолированной от магнитного поля Земли, почти полностью потеряли ориентацию. Затем в комнате было создано электромагнитное поле, имитирующее поле Земли, и все аномальные явления у ее жильцов быстро исчезли. Очевидно, именно поле Земли определяет ход наших биологических часов. Между тем, в нынешнем столетии люди резко изменили характер электромагнитной среды. Естественное планетарное поле теперь насыщено искусственными источниками электромагнитного загрязнения. В США, например, насчитывается более 500 тысяч миль высоковольтных линий передач, свыше 10 тысяч радио- и теле станций, 35 миллионов различных электрических датчиков, 10 миллионов микроволновых печей и 250 тысяч радиотелефонов вместе с трансляционными станциями. Плотность радиоволн на поверхности Земли сегодня превосходит мощность солнечного излучения в 100 миллионов раз. Каковы же последствия подобного вторжения в природный мир?

В условиях длительного профессионального облучения с периодическим повышением предельно допустимых уровней (ПДУ) у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника. Крупнейшими источниками электромагнитных излучений являются радио- и телевизионные средства связи и обработки информации, радиолокационные и навигационные средства, лазерные системы, воздушные линии электропередач. Последствия регулярной работы с компьютером без применения защитных средств:

заболевания органов зрения (60% пользователей);

болезни сердечно - сосудистой системы (60%);

заболевания желудочно-кишечного тракта (40%);

кожные заболевания (10%);

различные опухоли.

Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для детей и беременных женщин. Установлено, что у беременных женщин, работающих на компьютерах с дисплеями на электронно-лучевых трубках, с 90-процентной вероятностью в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и в 2,5 раза чаще появляются на свет дети с врожденными пороками.

Персональные компьютеры (ПК) заняли прочное место в деятельности многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем. Это и снижение зрения, и влияние излучения на нервную и пищеварительную системы. Теперь дети предпочитают улице - игры и занятия на компьютере. Они около 60% времени проводят за компьютером, что оказывает отрицательное влияние на психологическое развитие личности ребёнка и становления личности в целом.

Вибрация (от лат. vibratio - колебаться, дрожать) в русском языке имеет синонимы: сопряжение, тряска - и относится к механическим колебаниям. Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком вибрации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота может быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях - более высокой.

Вибрациям подвержены упругие тела - здания и сооружения, шины и оборудования, грунты и фундаменты, через которые на значительные расстояния распространяются механические волны, вибрациям подвержен и сам человек, находясь вблизи работающего оборудования (через грунт и фундамент) или работающий с оборудованием (например, рядом с вибраторами для уплотнения бетона). На объект, или приемник, который подвержен вибрации, передается обычно два типа возбуждения: силовое и кинематическое. Силовое возбуждение возникает при непосредственном действии внешней силы, которая во времени может быть периодической, почти периодической, произвольной и случайной, а также импульсной (с затухающими колебаниями). Кинематическое возбуждение - это передача от источника колебаний на приемник (объект), находящийся на волновом поле.

Вибрация и ее высокий фон представляют опасность для здоровья человека в тех местах, где ощущается вибрационный фон. Источниками вибрации в окружающей среде являются транспорт, установки промышленных предприятий; в жилых зданиях и сооружениях - инженерно-технологическое оборудование. По интенсивности колебаний наибольшее воздействие оказывает на человека городской транспорт, особенно трамвай, железнодорожные составы поездов, в том числе метро мелкого заложения и открытые радиусы. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов и трамваев, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления источника амплитуда колебаний снижается. Условно звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые (низкие); акустические (слышимые); ультразвуковые (высокие).

. Особо охраняемые природные территории и объекты. Формы, задачи и статус особо охраняемых природных территорий

Одним из основополагающих элементов и условий сохранения биологического разнообразия и устойчивого развития любой страны является создание и развитие системы особо охраняемых природных территорий.

В России создание ООПТ является традиционной и весьма эффективной формой природоохранной деятельности, история которой насчитывает более 100 лет. В настоящее время сеть ООПТ с большей или меньшей полнотой охватывает все природные зоны и все регионы страны. К ним относится и Дальневосточный регион России (Административное образование Дальневосточный федеральный округ Российской Федерации). Здесь - это и обширные участки территорий Приморского и Хабаровского краев, расположенные вдоль морского побережья и прилегающих к ним районов суши и моря между 42-48 0 с.ш. и 130-140 0 в.д. Суммарная площадь всех ООПТ только в Приморском крае составляет 21319,9 (по некоторым данным 21799,9) квадратных километров, включая водоемы и морские акватории или около 13% всей его территории (в перспективе предусматривается расширение до 17%). В целях защиты ООПТ от неблагоприятных антропогенных воздействий на прилегающих к ним участках земли и водного пространства могут создаваться охранные зоны или округа с регулируемым режимом хозяйственной деятельности

С учетом особенностей режима особо охраняемых природных территорий и статуса находящихся на них природоохранных учреждений различаются следующие категории ООПТ:

) государственные природные заповедники, в том числе биосферные;

) государственные природные заказники;

) природные парки;

) национальные парки;

) памятники природы;

) дендрологические парки и ботанические сады;

) лечебно-оздоровительные местности и курорты.

Все перечисленные категории, за исключением национальных парков, представлены на территориях Приморского и Хабаровского краев.

Государственные природные заповедники являются природоохранными, научно-исследовательскими и эколого-просветительскими учреждениями федерального значения, имеющими целью сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений, генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экологических систем.

Статус государственных природных биосферных заповедников имеют государственные природные заповедники, которые входят в международную систему биосферных резерватов, осуществляющих глобальный экологический мониторинг.

На государственные природные / биосферные заповедники возлагаются следующие задачи:

а) осуществление охраны природных территорий в целях сохранения биологического разнообразия и поддержания в естественном состоянии охраняемых природных комплексов и объектов;

б) организация и проведение научных исследований, включая ведение Летописи природы; осуществление экологического мониторинга в рамках общегосударственной системы мониторинга окружающей природной среды;

в) апробирование и внедрение методов рационального природопользования, не разрушающих окружающую природную среду и не истощающих биологические ресурсы; экологическое просвещение;

г) участие в государственной экологической экспертизе проектов и схем размещения хозяйственных и иных объектов;

д) содействие в подготовке научных кадров и специалистов в области охраны окружающей природной среды.

Государственные природные заказники - это территории (акватории), имеющие особое значение для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса.

В зависимости от конкретных задач охраны окружающей природной среды и природных ресурсов государственные природные заказники могут иметь различный профиль, в том числе быть:

а) комплексными (ландшафтными) - предназначенными для сохранения и восстановления природных комплексов (природных ландшафтов);

б) биологическими (ботаническими и зоологическими) - предназначенными для сохранения и восстановления численности редких и исчезающих видов (подвидов, популяций) растений и животных, а также видов, ценных в хозяйственном, научном и культурном отношении;

в) палеонтологическими - предназначенными для сохранения мест находок и скоплений останков или окаменелых образцов ископаемых животных и растений, имеющих особое научное значение;

г) гидрологическими (болотными, озерными, речными, морскими) - предназначенными для сохранения и восстановления ценных водных объектов и экологических систем;

д) геологическими - предназначенными для сохранения ценных объектов и комплексов неживой природы (торфяников, месторождений минералов и других полезных ископаемых, примечательных форм рельефа и связанных с ним элементов ландшафта).

Природные парки являются природоохранными рекреационными учреждениями, находящимися в ведении субъектов Российской Федерации, территории (акватории) которых включают в себя природные комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность, и предназначены для использования в природоохранных, просветительских и рекреационных целях.

На природные парки возлагаются следующие задачи:

а) сохранение природной среды, природных ландшафтов;

б) создание условий для отдыха (в том числе массового) и сохранение рекреационных ресурсов;

в) разработка и внедрение эффективных методов охраны природы и поддержание экологического баланса в условиях рекреационного использования территорий природных парков.

Национальные парки являются природоохранными, эколого-просветительскими и научно-исследовательскими учреждениями, территории (акватории) которых включают в себя природные комплексы и объекты, имеющие особую экологическую, историческую и эстетическую ценность, и которые предназначены для использования в природоохранных, просветительских, научных и культурных целях и для регулируемого туризма.

На национальные парки возлагаются следующие основные задачи:

сохранение природных комплексов, уникальных и эталонных природных участков и объектов;

а) сохранение историко-культурных объектов;

б) экологическое просвещение населения;

в) создание условий для регулируемого туризма и отдыха;

г) разработка и внедрение научных методов охраны природы и экологического просвещения;

д) осуществление экологического мониторинга;

е) восстановление нарушенных природных и историко-культурныхкомплексов и объектов.

В настоящее время в Приморском крае зарезервированы территории для создания нескольких национальных парков.

Памятники природы - это уникальные, невосполнимые, ценные в экологическом, научном, культурном и эстетическом отношениях природные комплексы, а также объекты естественного и искусственного происхождения. На территориях, на которых находятся памятники природы, и в границах их охранных зон запрещается всякая деятельность, влекущая за собой нарушение сохранности памятников природы.

Дендрологические парки и ботанические сады являются природоохранными учреждениями, в задачи которых входит создание специальных коллекций растений в целях сохранения разнообразия и обогащения растительного мира, а также осуществление научной, учебной и просветительской деятельности. Территории дендрологических парков и ботанических садов предназначаются только для выполнения их прямых задач, при этом земельные участки передаются в бессрочное (постоянное) пользование дендрологическим паркам, ботаническим садам, а также научно-исследовательским или образовательным учреждениям, в ведении которых находятся дендрологические парки и ботанические сады.

На территориях дендрологических парков и ботанических садов запрещается всякая деятельность, не связанная с выполнением их задач и влекущая за собой нарушение сохранности флористических объектов.

а) экспозиционную, посещение которой разрешается в порядке, определенном дирекциями дендрологических парков или ботанических садов;

б) научно-экспериментальную, доступ в которую имеют только научные сотрудники дендрологических парков или ботанических садов, а также специалисты других научно-исследовательских учреждений;

в) административную.

Задачи, научный профиль, особенности правового положения, организационное устройство, особенности режима особой охраны конкретного дендрологического парка и ботанического сада определяются в положениях о них, утверждаемых соответствующими органами исполнительной власти, принявшими решения об образовании этих учреждений.

Лечебно-оздоровительные местности и курорты - это территории (акватории), пригодные для организации лечения и профилактики заболеваний, а также отдыха населения и обладающие природными лечебными ресурсами (минеральные воды, лечебные грязи, рапа лиманов и озер, лечебный климат, пляжи, части акваторий и внутренних морей, другие природные объекты и условия) могут быть отнесены к лечебно-оздоровительным местностям. Лечебно-оздоровительные местности и курорты выделяются в целях их рационального использования и обеспечения сохранения их природных лечебных ресурсов и оздоровительных свойств. Они могут иметь федеральное, региональное или местное значение. Освоенные и используемые в лечебно-профилактических целях территории, которые обладают природными лечебными ресурсами, а также располагают необходимыми для их эксплуатации зданиями и сооружениями, включая объекты инфраструкт-ры, являются курортами. В границах лечебно-оздоровительных местностей и курортов запрещается (ограничивается) деятельность, которая может привести к ухудшению качества и истощению природных ресурсов и объектов, обладающих лечебными свойствами. В целях сохранения природных факторов, благоприятных для организации лечения и профилактики заболеваний населения, на территориях лечебно-оздоровительных местностей и курортов организуются округа санитарной или горно-санитарной охраны.

В ХМАО выделены следующие особоохраняемые территории:

Государственные заповедники: Малая Сосьва (Березовский район, Советский район), Юганский (Сургутский район).

Государственные природные заказники: Верхне-Кондинский (Советский район, Кондинский район), Елизаровский (Ханты-Мансийский район), Васпухольский (Ханты-Мансийский район, Кондинский район).

Заказники местного значения: Сургутский (Сургутский район), Березовский (Березовский район), Унторский (Октябрьский район), Верхне-Вахский (Нижневартовский район), Кулуманский (Нижневартовский район), Сорумский (Белоярский район), Вогулка (Березовский район), Аганский (Нижневартовский район).

Памятники природы: Ханты-Мансийские холмы (Ханты-Мансийский район), Шапшинские кедровники (Ханты-Мансийский район), Большое Каюково (Сургутский район), Чеускинские кедровники (Нефтеюганский район), Система озер Ун-Новыинклор, Ай-Новыинклор (Белоярский район), Остров Смольный и Остров Овечий (Нижневартовский район), Озеро Ренге - Тур (Советский район).

Памятники истории и культуры: Барсова Гора (Сургутский район), Урочище «Зимние Совкунины» и Соровские озера (Нефтеюганский район), Озеро Аран-Тур (Советский район).

Парки: Кондинские озёра (Советский район), Нумто (Белоярский район).

Список использованных источников

1. Луканин В.Н, «Промышленно транспортная экология», М.: 2001

. Мандринина, «Загрязнение и охрана окружающей среды», Новосибирск: 2002

. Юсорин Ю.С., «Промышленность и окружающая среда», М.:2002

. Реймерс Н.Ф., Штильмарк Ф.Р. Особо охраняемые природные территории / Оформление художника Т.К. Самигулина. - М.: Мысль, 1978. - 296 с.