Материал: Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия

Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия

Федеральное агентство по образованию

Уральский Государственный Лесотехнический Университет

Заочный факультет

Специальность 241000 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии».

РЕФЕРАТ

По теме: «Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия»

Екатеринбург 2013

Содержание

Введение

1.      Экологические системы

2.      Восстановление нарушенных экосистем

.        Понятие экологического равновесия

.        Принцип естественного равновесия

.        Охрана окружающей среды

.        Создание заповедных природных территорий

Заключение

Введение

При нынешнем уровне потребления природных ресурсов в мире к середине нынешнего века глобальным экосистемам планеты грозит гибель, предупреждает Всемирный фонд дикой природы (WWF).

Человек довольно интенсивно использует природу для собственных нужд, тем самым нарушая ее целостность. В результате хозяйственной деятельности человека, многие ценные виды животных и растений исчезли. Нанесение непоправимого ущерба флоре и фауне происходит как путем непосредственного истребления некоторых видов, так и посредством нарушения их местообитания.

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами, и смещение его в одну сторону, скажем, уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживает общее равновесие в природе.

1. Экологические системы

Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Примеры экологических систем: водохранилище, лес, море и т.д.

Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Самая крупная природная экосистема на Земле - биосфера.

Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалом - круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце. Общая схема потока энергии и различных веществ в экосистеме представлена на рисунке 1. Биологическая и физическая сферы, представленные органическими и неорганическими соединениями, в совокупности образуют экосистему. Растения синтезируют органические соединения, используя энергию солнечного света и питательные вещества из почвы. Эти соединения служат строительным материалом, из которого растения образуют свои ткани, и источником энергии, необходимой им для поддержания своих функций.

Рисунок 1

Для высвобождения запасенной химической энергии растения разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты (двуокись углерода, воду, нитраты, фосфаты и т.п.), завершая тем самым круговорот питательных веществ.

. Восстановление нарушенных экосистем

Восстановление нарушенных экосистем - комплекс вопросов, связанных с нежелательными последствиями деятельности человека и объединяемых общей задачей - вернуть нарушенные части ландшафта в сферу культурно-хозяйственного использования, т.е. восстановить их исходное или близкое к исходному состоянию, или создать новый тип экосистемы, отвечающий определенным требованиям. Примером могут служить следующие проблемы:

. Рекультивация нарушенных и выведенных из хозяйственного использования земельных угодий - торфоразработок, терриконов, отвалов при поверхностных разработках полезных ископаемых, строительных площадок, наносов при обогатительных процессах и т.д. Создание на их месте лесов, парков, сельскохозяйственных угодий и т.д. Интенсификация почвообразовательного процесса и создание экосистем или агроценозов, структура которых наиболее отвечает данным условиям и задачам восстановительных работ.

. Восстановление пастбищ, выведенных из сферы нормальной эксплуатации перевыпасом (вопросы оптимальной нагрузки на пастбища, оптимальной структуры стада и наиболее рациональной структуры выпасания).

. Восстановление эродированного почвенного покрова.

. Восстановление плодородия истощенных почв.

. Восстановление продуктивных типов леса на месте интенсивных рубок.

. Восстановление продуктивности и других благоприятных для человека свойств водоемов, нарушенных под влиянием антропогенных факторов, в частности устранение причин «культурного эвтрофирования вод» и восстановление озер и водохранилищ, подвергшихся эвтрофированию с ликвидацией избыточного «цветения» воды и других неблагоприятных последствий перегрузки водоемов биогенными элементами.

. Понятие экологического равновесия

В процессе взаимодействия с развивающимся человеческим обществом природная - среда должна бесконечно длительное время сохранять (а в ряде случаев и улучшать) основные ее характеристики, обусловливающие ход наиболее важных естественных процессов на Земле - достаточную фотосинтезирующую активность автотрофных растений, воспроизводство в необходимых масштабах всех своих компонентов, сохранение многообразия жизни на планете, способность к самоочищению и дальнейшей эволюции. Все эти качества природной среды могут быть обеспечены лишь при одном важнейшем условии - сила, частота и продолжительность прямых связей в системе «общество - природа» должны соответствовать тем же показателям обратных связей или реакций природной среды на антропогенное давление, а это означает, что взаимодействие человеческого общества и природной среды должно происходить в условиях динамического гомеостаза, равновесного состояния.

Развитие человеческого обществ неизбежно ведет к изменению природной среды. Вместе с тем антропогенные изменения не должны носить характер катастроф, ведущих к новым экологическим кризисам. Они должны быть постепенными, обеспечивать правильное распределение и силу антропогенных нагрузок и необходимые условия адаптации к ним, человека и природной среды. Такое состояние динамического гомеостаза в биосфере (в отличие от естественного равновесия) назовем динамическим экологическим равновесием и примем в качестве главного критерия достижения экологической цели регионального расселения и районной планировки.

Абсолютного естественного равновесия на Земле не было и до появления человека. В условиях подобного равновесия была бы невозможна и сама эволюция биосферы. Однако природа развивается миллиарды лет и происходящее в ней изменения для человека практически незаметны. Находящиеся в естественном равновесии экосистемы и биогеоценозы в процессе своей эволюции проходят целый ряд стадий, которым присуща смена экологических характеристик (продуктивности, породного и видового состава и т.д.), в том числе и определенная степень устойчивости к внешним воздействиям. Противоположным этому состоянию является нарушение динамического гомеостаза, которое означает нанесение ущерба, выходящего за пределы определенного допустимого уровня совокупности всех внешних условий и влияний, оказывающих воздействие на жизнь и развитие человека, на человеческое поведение и, следовательно, на общество.

. Принцип естественного равновесия

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами, и смещение его в одну сторону, скажем, уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживает общее равновесие в природе.

Равновесие в живой природе не статично, как равновесие кристалла, а динамично, представляя движение вокруг точки устойчивости. Если эта точка не меняется, то такое состояние называется гомеостазом («гомео» - тот же, «стасис» - состояние). Гомеостаз - механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает нормальную жизнь. Кровяное давление, частота пульса, температура тела - все это обусловлено гомеостатическими механизмами, которые работают настолько хорошо, что мы обычно их не замечаем. В пределах «гомеостатического плато» действует отрицательная обратная связь, за пределами его - положительная обратная связь, и система гибнет.

Согласно принципу равновесия любая естественная система с проходящим через нее потоком энергии склонна развиваться в сторону устойчивого состояния. Гомеостаз, существующий в природе, осуществляется автоматически за счет механизмов обратной связи. Новые системы обычно подвержены резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми системами, компоненты которых имели возможность приспособиться друг к другу. Подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода эволюционного приспособления. Например, имеет место временная отсрочка в реакциях популяции, под которой понимается время, необходимое для того, чтобы в неблагоприятных условиях, связанных с перенаселением, начали изменяться рождаемость и смертность.

Естественное равновесие означает, что экосистема сохраняет свое стабильное состояние и некоторые параметры неизменными, несмотря на воздействия на нее. Система проницаема, в нее что-то постоянно входит и выходит, т.е. это такое устойчивое состояние экосистемы, при котором поступление вещества и энергии равно их выходу.

В качестве примера действия гомеостатических механизмов рассмотрим динамику популяций. Популяция стабильна, если сохраняет свой размер постоянным. Стремление к восстановлению величины популяции, соответствующей состоянию равновесия, осуществляется за счет регуляции, которая, в конечном счете, есть функция экосистемы, частью которой является популяция.

Имеются два механизма стабилизации плотности популяции при ее величинах, лежащих ниже уровня насыщения:

) территориальное поведение в виде внутривидовой конкуренции;

) групповое поведение, выражающееся, например, в «порядке клевания», «половом доминировании» и т.п.

В какой-то мере эти механизмы действуют и в человеческом обществе.

Регулирование экосистемы может быть физическим и биологическим. Флуктуации (любое колебание или любое периодическое изменение) численности происходят под влиянием внешних (например, климатических) и внутренних факторов. Факторы, влияние которых находится в прямой зависимости от плотности популяции, предотвращают перенаселение и способствуют установлению устойчивого равновесия. Это преимущественно биотические (конкуренция, паразиты, патогенные влияния и т.п.), а не климатические факторы.

Одни экологи объясняют изменения численности популяций тем, что в условиях перенаселенности возникает стресс, который влияет на репродуктивный потенциал и устойчивость к заболеваниям и другим воздействиям. Комплекс таких изменений нередко вызывает стремительное падение плотности популяции - «адаптационный синдром», препятствующий слишком сильным флуктуациям, которые могли бы нарушить функционирование экосистемы и угрожать выживанию вида. Другие экологи объясняют изменения численности популяций истощением ресурсов и уменьшением количества пищи и ее питательной ценности.

Изучение динамики численности популяций выявило так называемые «всплески» плотности с уменьшающейся во времени амплитудой, которые должны наблюдаться, по мнению экологов, и в человеческих популяциях, если регуляция их численности осуществляется только вследствие «самоперенаселения» (т.е. если отсутствует «внешнее» регулирование, например планирование семьи). Это особенно опасно, когда растет общее население Земли и человек, как обычно, не задумывается о будущем, а действует на основе ситуации в данный момент. В то же время популяция человека является единственной, для которой установлена положительная корреляция между плотностью популяции и скоростью роста.

Известна и такая зависимость: флуктуации плотности популяций сильнее выражены в относительно простых экосистемах, в которых в сообщество включено мало популяций. Человек уменьшает видовое разнообразие биосферы и, стало быть, если эта зависимость относится к нему, способствует увеличению флуктуаций своей численности. Это вызывает опасения, что экологическая катастрофа может быть для человека более сильной, чем для любого другого вида.

Ю. Одум предлагает следующий принцип: «Чем выше уровень организации и зрелости сообщества и чем стабильнее условия, тем меньше амплитуда флуктуаций плотности со временем». Это можно рассматривать и как призыв к человечеству сознательно регулировать свою численность.

Кривые роста популяций показывают, что рост внезапно останавливается, когда популяция исчерпывает свои ресурсы (пища, жизненное пространство), резко меняются климатические условия и т.д. После того как внешний предел окажется достигнутым, плотность популяции может либо некоторое время оставаться на данном уровне, либо сразу же резко падает. Причем по мере увеличения плотности популяции усиливается действие неблагоприятных факторов (сопротивление среды).

Популяции имеют тенденцию эволюционировать таким образом, чтобы достигнуть состояния саморегуляции. При этом естественный отбор действует в направлении максимального повышения качества среды обитания особи и уменьшает вероятность гибели популяции. У человека отсутствует такая естественная регуляция, потому что не действует в человеческом обществе, по крайней мере в таком объеме, естественный отбор, и он должен создавать искусственную регуляцию.

Изменяя экосистемы, человек нарушает региональное равновесие в природе, экосистемы становятся неустойчивыми, не способными к самоподдержанию и саморегуляции и перестают обеспечивать человеку нормальный газообмен, очистку вод, круговороты питательных веществ. Человек очень медленно учится быть «предусмотрительным хищником». На него уже не действуют биологические механизмы регуляции, но он еще не научился сознательно регулировать свою численность и количество потребляемых им ресурсов. Этот зазор между ослаблением биологических механизмов и недостаточным ростом сознания и является, по мнению многих экологов, основной причиной экологического кризиса.

. Охрана окружающей среды

В нашей стране действует Федеральный закон, который определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности.

Естественная экологическая система - объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией.

Главная задача охраны природы - охрана генофонда - совокупности генов, которые имеются у всех особей популяций. Изменение генофонда происходит за счет мутаций, вызванных естественными факторами и факторами антропогенного происхождения. Уничтожение, истребление отдельных видов популяции обедняет генофонд планеты, который в настоящее время насчитывает около 1,3 млн. видов только животных.