выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при колебании уровней экологических факторов.
Таким образом, организм не может изменить параметры экологических факторов и должен менять свою структуру или поведение. Различают следующие виды адаптаций:
–морфологические – изменение строения тела;
–физиологические – изменение строения внутренних органов (пр.: организм верблюда способен синтезировать воду при помощи окисления накопленного жира);
–поведенческие – изменение поведения (пр.: перелеты птиц – стремятся избежать экстремальных условий).
Иногда адаптации различных видов в сходных условиях приводят к одинаковым структурам (природа выбирает одно, наиболее перспективное направление). Пр.: пустынные растения – кактусы, молочаи – имеют одинаковые приспособления для выживания в пустыне. Группа видов, имеющая сходные приспособительные структуры для обитания в одинаковых условиях, называется жизненной формой. Внешне жизненные формы характеризуются схожестью строения тела и поведенческих признаков.
23. Экологическая валентность (пластичность). Организмы различа-
ются своей способностью к адаптации: одни адаптируются легко и быстро,
другие медленно и с трудом. Способность вида адаптироваться к экологическим факторам называется экологической валентностью, или пластичностью вида. Чем выше пластичность, тем легче происходит адаптация. Примеры узкого приспособления к своим биотопам – кактусы (приспособление к нехватке воды), кувшинки (к жизни в воде) и т.д. Существуют виды, способные жить в очень разных условиях, например одуванчик. Пластичность тесно связана с диапазонами толерантности: чем выше пластичность, тем шире пределы толерантности (пр.: воробей более пластичный вид, чем журавль).
24. Экологическая ниша организма.
Растения и животные могут обитать только там, где условия подходят для них. Каждый организм имеет свое место обитания – место, где он живет или где его обычно можно найти. В экологии существует более емкое понятие – экологическая ниша, включающее в себя не только физическое место, занимаемое организмом, но и его роль в сообществе, а также степень его адаптации к внешним факторам, т.е. положение относительно абиотических условий существования (температуры, давления и т.п.). Совокупность параметров всех факторов среды, при которых возможно существование данного вида, называется экологической нишей.
Для каждого вида существует свой набор оптимальных параметров экологических факторов, а значит, и своя экологическая ниша. Кроме того,
различают фундаментальную и реализованную ниши. Фундаментальная – та, которую вид мог бы занимать в отсутствии врагов, реализованная – имеющая место в действительности, всегда меньше фундаментальной.
Лекция 3. Прикладные аспекты экологии. Охрана окружающей природной среды
25. Природные ресурсы и их классификация.
Природные ресурсы – это запасы природных богатств, используемых человеком, т.е. средства существования людей, которые не созданы их трудом, но находятся в природе.
Ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы бывают возобновимыми, относительно возобновимыми и невозобновимыми.
Неисчерпаемыми являются космические, климатические, водные и воздушные ресурсы (но качественно – изменяются). Космические ресурсы
– солнечная радиация, энергия приливов и отливов; климатические – атмосферный воздух, энергия ветра, атмосферные осадки; водные – запасы воды на Земле.
Исчерпаемые ресурсы делятся на классы, в зависимости от возможности их восстановления и от скорости восстановления. Восстанавливаются ресурсы с разной скоростью: животные – несколько лет, леса – 60-80 лет, почва – тысячелетия. Возобновимые ресурсы – растительный, животный мир, некоторые минеральные ресурсы (например, соли). Но темпы расходов должны соответствовать темпам их возобновления, иначе ресурсы становятся невозобновимыми. Относительно возобновимые – почва – рыхлый поверхностный слой суши, способный давать урожай, создается очень медленно при участии климата и живых организмов). Сантиметровый слой почвы образуется несколько столетий, а разрушается за несколько лет или даже дней. Невозобновимые – совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем потребляются (полезные ископаемые).
Кроме того, ресурсы можно классифицировать на заменимые (уголь, дрова для отопления) и незаменимые (кислород для дыхания).
Охрана природных ресурсов состоит в бережном рациональном использовании, меньшем потреблении, поиске заменителей.
26. Принципы рационального природопользования. Безотходные технологии.
При переходе от биосферы к ноосфере важным этапом является разработка и внедрение в жизнь принципов рационального природопользования. Человеку необходимо научиться так регулировать свою хозяйственную деятельность, чтобы удовлетворение его потребностей не шло вразрез с интересами окружающей среды. Следует рационально организовать систему управления природопользованием.
Существует две основные задачи, стоящие перед современными производителями, а именно: 1) сократить добычу и вовлечение в производство новых ресурсов; ввести строгий учет ресурсов + создание ресурсо- и энергосберегающих технологий); 2) с максимальной выгодой сократить количество отходов (создание безотходных технологий).
1) Первая задача состоит в уменьшении потребления природных ресурсов. На решение первой задачи направлена разработанная в нашей стране система кадастров, являющаяся основной формой учета управления природопользованием. Кадастр – это совокупность данных о качественном и количественном состоянии природных ресурсов с их эколого- социально-экономической оценкой. Т.е. в кадастре сведены все данные о количестве и местонахождении природных ресурсов, их качестве, дана оценка экологического состояния объектов и определены параметры потребления. В настоящее время действуют следующие основные кадастры: земельный, лесной, водный, запасов полезных ископаемых и др. Система кадастров предназначена для согласования показателей учета и потребления различных природных ресурсов. Система кадастров позволит разумно регулировать потребление ресурсов с учетом их строгой экономии. С целью экономии природных ресурсов в промышленные процессы внедряются ресурсо- и энергосберегающие технологии. Ресурсосберегающие технологии – это технологии с минимальным расходом материалов и энергии на всех этапах производства. Кроме экономии вещества, необходимо экономить энергоресурсы. Для этого в производстве необходимо выбирать наименее энергоемкие технологические схемы, в быту – применять технику с низкой энергоемкостью, а также повышать теплоизоляцию зданий, что позволит сократить затраты энергии на обогрев жилья.
2) Вторая задача – уменьшение количества отходов. В настоящее время лишь 2–5 % сырьевых материалов переходит в продукцию, а 95–98 % превращается в отходы. Человечество в основном работает на производство отходов, при этом происходит интенсивное загрязнение окружающей среды. Полное использование отходов возможно путем создания безотходных технологий – замкнутых технологических процессов. Основой безотходных производств является цикличность вещественноэнергетических потоков. Все сырье вовлечено в следующий цикл:
сырьевые ресурсы производство потребление вторичные ресурсы. Такая схема напоминает малый круговорот веществ.
Безотходные производства должны быть организованы таким образом, чтобы отходы не образовывались. Для этого следует разделить технологические процессы на две части: производящую основную продукцию и преобразующую отходы, причем между этими частями необходимо устойчивое равновесие. При этом образующиеся неперерабатываемые остатки должны расщепляться на элементы, которые могут быть возвращены в окружающую среду без нарушения биогеохимических круговоротов.
Безотходные технологии являются определенной идеальной системой, к которой следует стремиться. Создание полностью безотходных производств – длительный процесс, требующий решения многих задач. Сначала требуется перейти к малоотходным технологиям (современные малоотходные безотходные).
Под малоотходным понимается такой способ производства, когда вредное воздействие на окружающую среду не превышает допустимого уровня, и только небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на нейтрализацию и длительное хранение. При создании малоотходных производств важное место отводится системе обезвреживания и хранения отходов. Для создания безотходных и малоотходных производств требуется объединить существующие мелкие предприятия в крупные производственные комплексы, где отходы одних производств служат сырьем для других.
Переход на безотходные технологии предполагает решение энергетических проблем. Наиболее рациональный путь для этого – переход к альтернативной энергетике. Традиционные источники энергии – уголь, нефть, газ – представляют собой невозобновляемое сырье. При этом вокруг существуют возобновляемые энергетические ресурсы. Основными альтернативными источниками энергии являются:
–гелиоэнергетика – основана на использовании энергии Солнца. На Землю падает огромное количество солнечной энергии, в 15 тыс. раз превышающее ежегодное мировое потребление энергии. Основными установками получения солнечной энергии являются гелиоэлектростанции для производства тепла и электроэнергии, солнечные батареи и элементы для производства электроэнергии, солнечные коллекторы для теплоснабжения зданий. Но солнечную энергию сложно запасать и передавать на большие расстояния без потерь;
–ветровая энергетика – ветер заключает в себе механическую энергию, которая может быть использована на ветроэлектрических станциях для выработки электроэнергии. Такие станции являются рентабельными в районах с постоянными ветрами. В настоящее время
большое количество ветровых установок работает в США, Дании, Голландии, Германии. Но этот вид энергии порождает некоторые проблемы: создает ультразвуковое излучение, телевизионные помехи, отрицательно влияет на птиц;
–гидроэнергетика – основана на энергии волн приливов и отливов, океанских течений. Для этого строятся приливные и ветровые электростанции;
–геотермальная энергия – может быть использована в областях современного вулканизма, где горячие подземные воды поднимаются к поверхности и выходят в виде термальных источников. При этом строятся следующие установки: геотермальные электростанции, геотермальные установки (использующие энергию подземных вод), тепловые насосы;
–биоэнергетика – основана на использовании биологического сырья: биогаза, образующегося при разложении растительных и животных отходов без доступа воздуха, мусоросжигающих установок и т.д. Образующийся газ может быть использован в домах для обогрева и приготовления пищи.
27. Загрязнение окружающей среды. Классификация загрязнений.
Загрязнение – это внесение в среду новых, не характерных для нее агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде (Пр.: 1– пестициды, 2 – превышение уровня CO2).
Загрязнения делятся на природные (вызванные естественными процессами – космическая пыль, продукты выветривания горных пород, вулканизация, жизнедеятельность растений, животных, выброс нефти из подводных месторождений) и антропогенные (возникающие в результате деятельности людей – бытовые и промышленные отходы, пылевые, выхлопы автомобилей, промышленные выбросы, радиоактивные загрязнения).
По типу загрязнителей антропогенные загрязнители делятся на следующие группы:
–механические – агенты, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий;
–химические – изменение естественных химических свойств среды. Загрязнители могут быть разрушающимися в ходе биологических процессов (вовлекающиеся в естественный круговорот – NO2, CO2) и неразрушающимися (невовлекающимися – пестициды (ДДТ), моющие средства). Наиболее опасны вторые, т.к. способны накапливаться в среде обитания. Многие загрязнения (стойкие ядовитые вещества) могут передаваться по трофическим цепям, а также накапливаться в организмах животных. Так, содержание яда ДДТ в телах хищных и рыбоядных птиц в 500 тыс. раз превышало содержание его в воде или почве. Особенно