Контрольная работа по "Экологии". 207

Содержание:

1. Биосфера, ее оболочки – литосфера, гидросфера, атмосфера. Учение о биосфере В.И. Вернадского. Роль биосферы. Понятие о ноосфере – новом состоянии биосферы.

Биосфера, ее структура.

Средой  обитания всех живых организмов Земли, в том числе человека, является биосфера.

Биосфера – это все живое вещество Земли и область его распространения. Биосфера представляет собой оболочку вокруг Земли, включающую все живые  организмы, обитающие на планете. В  состав биосферы входит и та часть  вещества Земли, которая находится  в непрерывном обмене с этими  организмами.

Биосферой называется та часть  земного шара, в пределах которой  существует жизнь. Однако такое определение порождает ряд вопросов и требует уточнений. Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах, можно найти в нем споры бактерий и грибов. Но этот «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже на поверхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишком сухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом. Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии. В настоящее время живой организм может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы, находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные места обитания можно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временно заброшенные в космос.

У Земли существует три внешние (атмосфера, гидросфера, литосфера) и  одна внутренняя (мантия) геосфера.

Атмосфера (от греческого "atmos" - пар) - это мощная простирающаяся на огромную высоту - около 20 тыс.км над поверхностью планеты - и граничащая с космическим пространством. Через атмосферу происходит обмен веществом и энергией между землей и космосом. Атмосфера представляет собой сложную неоднородную структуру и состоит из нескольких слоев.

Тропосфера - нижний слой атмосферы, примыкающий к поверхности земли. Мощность тропосферы составляет 8-10 км в полярных областях и 16-18 км у экватора. В этом слое сосредоточено около 80% всех газов, находящихся в атмосфере.

В тропосфере происходят вертикальные и  горизонтальные перемещения воздушных  масс, обуславливающих круговорот воды и многих других веществ, теплообмен, перенос загрязнителей. Этот слой атмосферы  изучен наиболее полно. Именно в нем  могут существовать живые организмы  земли.

Стратосфера расположена над тропосферой  на высоте 18-55 км. В стратосфере на высоте около 30-40 км расположен озоновый слой - зона с высоким содержанием трехатомного кислорода - озона (О3). Озон образуется из кислорода под воздействием космического излучения.

Озоновый слой вокруг земли поглощает  практически все солнечное коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов, Кроме того, озон задерживает также инфракрасное (тепловое) излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.

Мезосфера - следующий слой атмосферы, расположенный  на высоте 55-80 км от уровня моря. В мезосфере происходит резкое понижение температуры с высотой.

Термосфера, расположенная выше 80 км над уровнем моря, характеризуется постоянным повышением температуры. В верхней части термосферы температура достигает 1000К. Термосферу часто называют еще ионосферой, так как в ней находится большое количество ионов. Эти ионы обладают способностью задерживать космическое излучение, образуя "северное сияние".

Экзосфера - расположенный над термосферой  верхний слой атмосферы, граничащий с околоземным космическим пространством.

Вся газовая оболочка - атмосфера - это "одеяло" земли, предохраняющее ее от губительного космического излучения, резких перепадов  температур и от падения крупных  метеоритов. Если бы вокруг земли не существовало атмосферы, то температуры  у поверхности планеты днем превышало  бы +1000С, а ночью опускалась ниже -1000С.

Гидросфера - водная оболочка земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную гидросферы. Большая часть водного запаса расположена на поверхности земли.

Поверхностная гидросфера включает в себя все поверхностные  воды земли: океаны, моря, озера, реки, болота, ледники и т. д. Эта часть гидросферы занимает 70,8% поверхности земли.

Подземная гидросфера включает воды, находящиеся  в верхней части земной коры.

Более 98% всех водных запасов земли составляют соленые воды океанов, морей и  т. д. Общий объем пресных вод не превышает 2% от общего объема гидросферы. Причем большая часть пресных вод сосредоточена в виде льда у полюсов планеты. Таким образом, хотя общий запас воды на земле  значителен, запасы пресной воды очень  малы.

Вся гидросфера земли в большей степени  влияет на формирование климата планеты. Вода обладает способностью медленно нагреваться и медленно остывать, поэтому мировой океан служит аккумулятором тепловой энергии  Солнца.

Гидросфера  влияет на многие атмосферные процессы: нагревание и охлаждение воздушных  масс, насыщение воздуха водяными парами и др.

Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли или земная кора. Толщина литосферы составляет от 6-8 км (под дном океана) до 80 км (в горных системах). Именно литосфера является основным источником природных ресурсов для человека.

Земная  кора сложена горными породами, среди  которых выделяют магматические, осадочные  и метаморфические.

Магматические горные породы возникли в результате кристаллизации расплавов в недрах Земли и на поверхности. К ним  относятся базальты, граниты и  др.

Осадочные горные породы образуются в результате процессов переотложения продуктов  разрушения и выветривания различных  горных пород, при выпадении осадка из природных вод, в результате жизнедеятельности некоторых живых организмов. К осадочнымпородамотносятся  известняки, доломит, кальцит, пески, глины  и т. д.

Метаморфические горные породы образовались в результате преобразования в недрах Земли различных  горных пород под воздействием высоких  давления и температуры. К ним  относятся слюда, полевой шпат и  др.

Доля  различных горных пород  в земной коре неодинакова: более 70% приходится на магматические горные породы, около 17% - на метаморфические и чуть больше 12% - на осадочные.

Ниже литосферы расположена мантия - внутренняя геосфера земли. Условной границей между  мантией и литосферой (земной корой) служит так называемая "поверхность  Мохоровичича", названная так в честь обнаружившего ее югославского геолога А.Мохоровичича. Вблизи этой границы, лежащей на глубине около  50 км от поверхности Земли, происходит резкое увеличение скорости сейсмических волн, возникающих при землетрясениях и распространяющихся в породах Земли. Мантия, лежащая ниже границы Мохоровичича, имеет толщину около 2900 км и состоит в основном из оксидов кремния железа и магния. Материи мантии характеризуются большой однородностью (гомогенностью). Согласно современным представлениям, вещество мантии представляет собой аморфную стеклообразную массу.

Мантия  окружает  тяжелое ядро, вес которого составляет 34% от всего веса Земли. Радиус ядра оценивается в 3500 км. Из всех планет солнечной системы только Земля и Венера имеют такие тяжелые ядра.

Учение В. И. Вернадского  о биосфере

По современным представлениям, биосфера - это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в XX в. Исключительная значимость его учения В. И. Вернадского о биосфере во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитие экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

Учение В. И. Вернадского  о биосфере - это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (т. е. все живые организмы), биогенное (уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании Живое не участвует, например магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяние атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой.

Сущность учения В. И. Вернадского  заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам В. И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Венцом творчества В. И. Вернадского  стало учение о ноосфере, т. е. сфере  разума.

В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Роль биосферы (живого вещества) на Земле

- Захват и создание запасов солнечной энергии в процессе фотосинтеза

- Создание органического вещества и его перенос по планете

- Концентрация химических элементов

- Отложение органического вещества на длительный период (известняки, мел, каменный уголь, нефть, и так далее)

- Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы)

- Создание почвы и ее плодородного слоя

- Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остатков)

Переход биосферы в ноосферу: прогноз и реальность

Вернадский, анализируя геологическую  историю Земли, утверждает, что наблюдается  переход биосферы в новое состояние  – в ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в настоящем (мы входим в неё), а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский писал о геологической деятельности человека, он ещё не употреблял понятий «ноосфера» и даже «биосфера». О формировании на Земле ноосферы он наиболее подробно писал в незавершённой работе «Научная мысль как планетное явление», но преимущественно с точки зрения истории науки.

Сам Вернадский, замечая  нежелательные, разрушительные последствия  хозяйствования человека на Земле, считал их некоторыми издержками. Он верил в человеческий разум, гуманизм научной деятельности, торжество добра и красоты. Что-то он гениально предвидел, в чём-то, возможно, он ошибался. Ноосферу следует принимать как символ веры, как идеал разумного человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений. Надо в неё верить, надеяться на её пришествие, предпринимать соответствующие меры.

2. Основные направления  инженерной экологической защиты  окружающей среды от промышленного  загрязнения.

Основные направления инженерной экологической защиты от загрязнения и других видов антроогенных воздействий - внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы.

Технологические процессы, в которых  в полной мере учитываются все  взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.

Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам и в первую очередь закону круговорота веществ.

Другой путь, например, создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов. Достаточно отметить, что ежегодное накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 12-15 млрд. т твердых отходов, около 160 млрд. т жидких и свыше 100 млн. т газообразных отходов.

Малоотходная и безотходная  технологии и их роль в защите среды  обитания

Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства - создание малоотходной и безотходной технологии.

Основные направления  инженерной защиты окружающей природной  среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий  - внедрение ресурсосберегающих, безотходных и малоотходных технологий, биотехнологий, технологий утилизации и детоксикации отходов. Однако главное направление заключается в экологизации производства, при которой обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называются экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

В комплекс мероприятий по сокращению количества вредных отходов  и уменьшению их воздействия на окружающую природную среду входят:

• разработка бессточных и водооборотных технологических систем;
• разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
• создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
• создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

В последние годы все больший  интерес проявляется к биотехническим процессам, основанным на создании необходимых  для человека продуктов, явлений  и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология может рассматриваться  как разработка и создание биологических  объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

• обработка твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
• биологическая (биохимическая) очистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
• микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
• компостирование (биологическое окисление) отходов растительности (опадение листьев, соломы и др.);
• создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха. 
  

3. Современное  экологическое состояние территории  России. Зоны экологических бедствий.

Охарактеризуем основные кризисные направления развития экологической ситуации в России.

Хозяйственная деятельность человека. Человечество является частью биосферы, продуктом её эволюции. Однако взаимоотношения человека и природных  сообществ никогда не были безоблачными. С момента изготовления первого примитивного орудия человек уже не довольствует предметами, созданными природой, а начинает изготовлять, вводить в свой обиход предметы, вещества и т.д., которые находятся за пределами естественного биологического круговорота. Возникновение цивилизации есть следствие возникновения сферы надбиологических потребностей и материальных технологий. Охотничья деятельность древнего человека, несомненно, ускорила вымирание многих крупных травоядных животных. В охотничьих целях поджигание растительности способствовало опустыниванию территорий. Вместе с тем воздействие племён охотников и собирателей на сообщества обычно не было значительным. Человек начал менять и разрушать целые сообщества с переходом к скотоводству и земледелию. В ходе развития земледелия неправильная распашка приводила к потере плодородного слоя, который уносился водой или ветром, а избыточное орошение вызывало засоление почв. Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание». На территории РФ опустыниванию подвержены Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжается ухудшаться

Развитие технологий и  достижение индустриальных цивилизаций  создало стойкий миф о господстве человека над силами природы. Критическую ситуацию в начале XXI столетия образуют следующие негативные тенденции:

1. Потребление ресурсов  в РФ на столько превысило  темпы их естественного воспроизводства, что истощение природных богатств стало оказывать заметное влияние на их использование, на национальную и мировую экономику и привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы.

2. Отходы, побочные продукты  производства и быта загрязняют  биосферу, вызывают деформации экологических систем, нарушают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человека.

Если не будут приняты  срочные меры, в ближайшее десятилетие  можно ожидать нарушения и гибели многих сообществ, ухудшения среды обитания в целом.

По результатам мониторинга  загрязнения природной среды (см. выше), состояния природных ресурсов и состояния здоровья населения проводится оценка экологической обстановки в каждом конкретном регионе. В законе «Об охране окружающей природной среды» (декабрь 1991 г.) даны понятия зоны чрезвычайной экологической ситуации и зоны экологического бедствия.

В России к зонам экологического бедствия относятся Красноярский край (Норильск), Средний Урал (Нижний Тагил), Челябинск, Магнитогорск, Новокузнецк. Липецк, Череповец. В этих городах загрязнение окружающей среды обусловлено колоссальной эмиссией ксенобиотиков металлургическими заводами. По показателям загрязнения воздуха автотранспортом первое место принадлежит Москве, за которой следуют Санкт-Петербург. Краснодар. Омск. Среди загрязнителей в этих городах ведущие места принадлежат С02, оксидам азота, сернистому газу, бенз(а)пирену, свинцу. Чапаевск стал своеобразным диоксиновым центром. Нефтегазовые промышленные комплексы Западной Сибири, Уфы сбрасывают в биосферу и отходы нефтеперегонки, и продукты их сгорания. Трагедия века - взрыв на Чернобыльской АЭС в 1986 г., повлиявший на здоровье и судьбу более 15 000 000 человек Белоруссии, Украины, России. Выводы, полученные при изучении последствий чернобыльской аварии, могут быть экстраполированы на территории Челябинска, Мурманска, Новой Земли, Семипалатинска и т.д.

Так, для оценки состояния  территории по выявлению зон экологического бедствия или чрезвычайных экологических ситуаций Минприроды России от 30 ноября 1992 г. утвердило «критерии для выявления зон чрезвычайной экологической обстановки и зон экологического бедствия».

По предварительным подсчетам, в пределах России наиболее неблагоприятные экологические ситуации (острые и очень острые) в последние годы отмечались на площади 2,5 млн км² (15% всей территории). А если брать с учетом деградированных пастбищ, то эта величина может достигать 18-20%. Общая численность городского населения, проживающего в экологически неблагополучных районах, составляет около 20%.

Список использованных источников:

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М., 2000. 608 с.

2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов н/Д, 2003. 576 с

3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., 2003. 622 с.

4. Никитин Д.П., Новиков  Ю.В. Окружающая Среда и человек. - М., 1986. 311 с.

5. Реймерс Н.Ф. Экология. Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. М., 1994. 590 с.