Охрана водных объектов

Содержание

1. Характеристика  бактерий и сине-зеленных водорослей их экологическая роль

Сине-зеленые водоросли (Cyanophyta), дробянки, точнее, фикохромовые дробянки (Schizophyceae), слизевые водоросли (Myxophyceae) - сколько различных названий получила от исследователей эта группа древнейших автотрофных растений.

Страсти не утихли и до сих пор. Немало таких ученых, которые  готовы исключить сине-зеленых из числа водорослей, а некоторые - вообще из царства растений. И не так, «с легкой руки», а с полной уверенностью, что они делают это на серьезной научной основе. «Виноваты» в такой судьбе сине-зеленые водоросли сами.

Крайне своеобразное строение клеток, колоний и нитей, интересная биология, большой филогенетический возраст - все эти признаки отдельно и вместе взятые дают основу для множества трактовок систематики этой группы организмов.

Нет сомнений в том, что  сине-зеленые водоросли - старейшая группа среди автотрофных организмов и среди организмов вообще. Остатки подобных им организмов найдены среди строматолитов (известковые образования с бугорчатой поверхностью и концентрически слоистым внутренним строением из докембрийских отложений), возраст которых составлял около трех миллиардов лет. Химический анализ обнаружил в этих остатках продукты разложения хлорофилла. Второе серьезное доказательство древности сине-зеленых водорослей - строение их клеток.

Вместе с бактериями они объединены в одну группу под  названием доядерных организмов (Procaryota). Разные систематики по-разному оценивают ранг этой группы - от класса до самостоятельного царства организмов, в зависимости от того, какое значение они придают отдельным признакам или уровню клеточного строения. В систематике сине-зеленых водорослей еще много неясного, большие разногласия возникают на каждом уровне их исследования.

Сине-зеленые водоросли  встречаются во всевозможных и почти  невозможных для существования  местообитаниях, по всем континентам  и водоемам Земли.

Строение клеток. По форме вегетативных клеток сине-зеленые водоросли можно разделить на две основные группы:

) виды с более или  менее шаровидными клетками (шаровидные, широкоэллипсоидные, груше- и яйцевидные);

2) виды с клетками, сильно вытянутыми (или сжатыми) в одном направлении (удлиненно-эллипсоидные, веретеновидные, цилиндрические — от короткоцилиндрических и бочонковидных до удлиненно-цилиндрических). Клетки живут отдельно, а иногда соединяются в колонии или образуют нити (последние также могут жить отдельно или образовывать дерновинки или студенистые колонии).

Бактерии играют важную роль на Земле. Они принимают самое  активное участие в круговороте  веществ в природе. Все органические соединения и значительная часть  неорганических подвергаются с помощью  бактерий существенным изменениям. Эта их роль в природе имеет глобальное значение. Появившись на Земле раньше всех организмов (более 3,5 млрд лет назад), они создали живую оболочку Земли и продолжают активно перерабатывать живое и мертвое органическое вещество, вовлекая продукты своего обмена в круговорот веществ. Круговорот веществ в природе является основой существования жизни на Земле.

Распад всех растительных и животных остатков и образование  перегноя и гумуса тоже производится в основном бактериями. Бактерии – мощный биотический фактор в природе.

Огромное значение имеет  почвообразовательная работа бактерий. Первая почва на нашей планете  была создана бактериями. Однако и  в наше время состояние и качество почвы зависят от функционирования почвенных бактерий. Особенно важны для плодородия почвы так называемыеазотфиксирующие клубеньковые бактерии-симбионтыбобовых растений. Они насыщают почву ценными азотными соединениями.

Бактерии очищают грязные  сточные воды, расщепляя органические вещества и превращая их в безвредные неорганические. Это свойство бактерий широко используется в работе очистных сооружений.

Во многих случаях  бактерии могут быть и вредны для  человека. Так, сапротрофные бактерии портят пищевые продукты. Чтобы уберечь  продукты от порчи, их подвергают специальной обработке (кипячение, стерилизация, замораживание, высушивание, химическая очистка и т. д.). Если этого не делать, могут произойти пищевые отравления.

Среди бактерий имеется  многоболезнетворных (патогенных) видов, вызывающих заболевания у людей, животных или растений. Тяжелое заболевание брюшной тиф вызывает бактерия сальмонелла, дизентерию – бактерия шигелла. Болезнетворные бактерии разносятся по воздуху с капельками слюны больного человека при чихании, кашле и даже при обычном разговоре (дифтерия, коклюш). Некоторые болезнетворные бактерии очень устойчивы к высыханию и долго сохраняются в пыли(туберкулезная палочка). В пыли и почве живут бактерии рода клостридиум – возбудители газовой гангрены и столбняка. Некоторые бактериальные заболевания передаются при физическом контакте с больным человеком (венерические болезни, проказа). Часто болезнетворные бактерии передаются человеку с помощью так называемых переносчиков. Например, мухи, ползая по нечистотам, собирают на своих лапках тысячи болезнетворных бактерий, а затем оставляют их на продуктах, потребляемых человеком.

Клетки имеют довольно толстые стенки. В сущности, протопласт окружен здесь четырьмя оболочковыми слоями: двухслойная клеточная оболочка покрыта сверху внешней волнистой  мембраной, а между протопластом и оболочкой находится еще и внутренняя клеточная мембрана. В образовании поперечной перегородки между клетками в нитях участвуют только внутренний слой оболочки и внутренняя мембрана; внешняя мембрана и внешний слой оболочки туда не заходят.

2. Строение  работа сердца человека и влияние  на неё вредных привычек

Сердце - один из самых важных органов человека. Оно является своеобразным живым «мотором», обеспечивающим кровоснабжение всех тканей тела. А кровь доставляет питательные продукты и кислород клеткам нашего организма и удаляет из них углекислоту и другие вредные вещества.

Сердце представляет собой мышечный мешок величиной  с кулак. Оно разделяется мышечной перегородкой на две половины - правую и левую. В каждой из них есть два отдела: верхний называется предсердием, а нижний - желудочком. Таким образом, сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков.

Правая и левая половины сердца не сообщаются между собой, а  в перегородках между предсердиями и желудочками есть соединяющие  их отверстия, каждое из этих отверстий снабжено клапанами, имеющими форму створок. Со стороны желудочков тянутся сухожильные нити, которые дают возможность створкам клапанов открываться только в одну сторону. Поэтому и кровь передвигается через полости сердца в одном направлении.

Сердечная мышца ритмично сокращается и расслабляется  в среднем около 70 раз в минуту, причем мышечные стенки предсердий расслабляются  во время сокращения желудочков и  сокращаются, когда желудочки расслаблены.

Наиболее мощные мышечные волокна расположены в стенках левого желудочка: при каждом его сокращении около 60 - 70 миллиметров (кубических сантиметров) крови выбрасывается в крупный кровеносный сосуд - аорту, откуда кровь расходится по более мелким сосудам (артериям) во все участки нашего тела - большой круг кровообращения. В то же время правый желудочек выталкивает кровь в легочную артерию, по которой идет кровь в легкие - малый круг кровообращения.

Кровь не может возвратиться обратно в желудочки, когда мышечные стенки желудочков расслаблены, так как в начале аорты и легочной артерии имеются клапаны, открывающиеся только по ходу тока крови. Когда стенки желудочков сокращаются, стенки предсердий расслаблены и в правое предсердие поступает кровь из больших вен, принимающих ее со всего тела, а в левое предсердие поступает кровь из легочных вен. Когда желудочки расслаблены, предсердия сокращаются и проталкивают в желудочки кровь, которая потом не возвращается обратно в предсердия, так как клапаны захлопываются и плотно закрывают отверстия между предсердиями и желудочками.

Сокращения сердечной  мышцы регулируются центральной  нервной системой, от которой к  сердцу идут блуждающий и симпатический  нервы. Кроме того, сердечная мышца  в отличие от других мышц обладает способностью к автоматической работе, что обеспечивается специальными нервными узлами и их разветвлениями в сердце.

Большое значение для  полноценной работы сердечной мышцы  имеет питание кровью самого сердца, которое осуществляется с помощью  отходящих непосредственно от аорты  венечных артерий.

При нормальной работе сердца и кровеносных сосудов кровь  двигается по артериям не только потому, что выталкивается желудочками  сердца, но и благодаря волнообразно распространяющимся сокращениям мышечных волокон, расположенных в стенках  артерий.

К клеткам нашего организма кровь поступает по сети мельчайших кровеносных сосудов - капилляров; здесь она отдает тканям питательные вещества, кислород и забирает у них углекислоту и продукты распада. Затем кровь по венам направляется к сердцу.

Лучшему продвижению крови по венам способствуют так называемые внесердечные факторы кровообращения, прежде всего глубокое дыхание и работа скелетной мускулатуры.

Известно, что внутри грудной клетки существует отрицательное давление, т. е. меньшее, чем атмосферное. При  вдохе это отрицательное давление повышается, т. е. разница между давлением внутри грудной клетки и атмосферным становится еще больше. Поэтому при вдохе усиливается приток крови в большую полую вену, несущую кровь непосредственно в сердце. И чем глубже вдох, тем больше приток крови.

Кроме того, при вдохе опускается диафрагма - так называется мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. Опускающаяся диафрагма повышает давление в брюшной полости и как бы выдавливает кровь из вен брюшной полости в ту же большую полую вену.

Очень благоприятно влияют на ток  крови в венах сокращения скелетной  мускулатуры при различных движениях. При этом вены сжимаются и венозная кровь передвигается по направлению  к сердцу, так как движению крови  в обратном направлении препятствуют находящиеся в венах клапаны. Эти клапаны имеют форму карманов и пропускают кровь только по направлению к сердцу.

Наше сердце выполняет огромную работу, и сердечная мышца, несмотря на свою небольшую величину, является самой мощной в организме человека.

3. Ресурсы биосферы  природные ресурсы их классификация  по принципу исчерпаемости

Существуют различные подходы  к изучению и классификации природных  ресурсов. Экологический подход базируется на понятии «интегральный ресурс» (по Ремерсу). Интегральный ресурс включает все природные, трудовые и материальные ресурсы. Естественные ресурсы (природные блага) включают:

• энергетические ресурсы;

• газо-атмосферные ресурсы;

• водные ресурсы;

• почвенно-геологические ресурсы;

• ресурсы продуцентов (растительность);

• ресурсы консументов (животный мир);

• ресурсы редуцентов (микроорганизмы).

Каждый из перечисленных типов  ресурсов имеет более подробное  деление. Так, энергетические ресурсы  делятся:

• на солнечную радиацию;

• космические лучи;

• энергию морских  приливов и отливов, океанических течений;

• геотермальную энергию;

• потенциальную и  кинетическую энергию воздуха, воды (льда) и горных пород (в том числе  энергию давления и разности давлений, сейсмоэнергию и т.п.);

• атмосферное электричество;

• земной магнетизм;

• энергию естественного  атомного распада и спонтанных химических реакций;

• биоэнергию;

• термально-энергетические, радиационные и электромагнитные загрязнения;

• нефть, природный газ, уголь, сланцы, торф, энергию искусственного атомного распада и ядерного синтеза.

Понятие «комплексная ресурсная  группа» включает:

• климатические ресурсы;

• рекреационные ресурсы;

• антропоэкологические ресурсы;

• познавательно-информационные природные ресурсы;

• ресурсы пространства и времени.

Существует классификация природных ресурсов по естественно-типологическому и хозяйственному принципу, которая ориентирована, в основном, на их хозяйственное использование.

 В данном случае  к природным ресурсам относятся  находящиеся в природе средства  существования людей, не созданные  их трудом (вода, почва, растения, животные, минералы). На схеме показано, что вода и атмосферный воздух  неисчерпаемы только количественно, а качественно - исчерпаемы.

Энергетические ресурсы, в зависимости от источника энергии, могут быть отнесены к возобновимым (энергия солнца, фотосинтеза, гидроэнергия, энергия приливов, волн, ветровая, геотермальная, энергия процессов испарения  и выпадения осадков и т.д.) и невозобновимым (газ, нефть, уголь, торф, сланцы, ядерное топливо и т.д.).

По данным Всемирного фонда защиты природы за 25 лет (1970—1995) люди уничтожили более 30% природных  ресурсов планеты. И давление глобального  потребления на окружающую среду продолжает увеличиваться, поскольку люди все больше используют такие ресурсы Земли как рыбу, растения, древесину, воду, выбрасывают в атмосферу углекислый газ и другие загрязнители. Мировая добыча основных видов минерального сырья за последние 25 лет превысила ее объем за предыдущие 100 лет, что привело к возникновению сложных экологических проблем.

Наша страна всегда занимала одно из первых мест в мире по разведанным  запасам и добыче целого ряда полезных ископаемых. На территории бывшего  СССР сосредоточены, примерно, 50% мировых прогнозных угольных ресурсов. Разведанные запасы железных руд составляют, примерно, 40% мировых запасов, а марганцевых - свыше 75%. В целом на территории бывшего СССР разведаны более 20 тысяч месторождений полезных ископаемых.

Национальное богатство  России оценивается почти в 400 трлн долларов (расчеты Госкомстата и  РАН по разным методикам дают разброс  от 340 до 380 трлн долларов). В национальное богатство входят все накопленные  ресурсы экономики - как возобновляемые, так и невозобновляемые. Доля последних природных ресурсов достигает 80 - 85% от всего национального богатства, но только 10 - 12% приходятся на производственный капитал.

4. Основные направления инженерной защиты окружающей среды

Главная причина загрязнения  биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья, которые приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости защиты всех природных сфер.

В России в связи со спадом промышленного производства в 90-х гг. XX в. отмечается некоторое сокращение антропогенной нагрузки на окружающую природную среду. Однако одновременно прослеживается и снижение как капитальных вложений в объекты природоохранного назначения, так и текущих затрат. По некоторым оценкам, тот поток загрязнений, который сегодня принимает наша природа, превосходит ассимиляционный потенциал экосистем в наиболее развитых и заселенных районах России, поэтому экологическая ситуация в них не улучшается. Состояние экологической безопасности России вызывает тревогу. Экологическая ситуация в России становится препятствием на пути устойчивого социально-экономического развития страны.

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 соответствии с определением Комиссии ООН в 1984 г. безотходная  технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребитель - вторичные ресурсы, в результате чего любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. К тому же безотходная технология - это такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным следует считать термин «малоотходная технология», так как абсолютно «безотходная технология» в принципе невозможна, ибо противоречит второму началу термодинамики, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов. Малоотходной называют технологию, и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.

Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, или рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат при выплавке его из бокситов и экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса при одновременном снижении выбросов фтористых соединений в атмосферу на 35 кг.

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.

Начальным этапом этих комплексных  мероприятий, направленных на создание безотходных и малоотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования. Оборотное водоснабжение — это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод после их очистки и обработки при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водные объекты. Замкнутый цикл водопользования - это система промышленного водоснабжения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водные объекты.

Одним из важнейших направлений  в области создания безотходных  и малоотходных производств является переход на новые экологические  технологии с заменой водоемких  процессов безводными или маловодными.

Прогрессивность новых  технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшились по сравнению с ранее действующими водопотребление и количество сточных вод, а также их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем. 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 (опад листьев, соломы и др.);создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Список литературы

1. Черников В.А. и др. Агроэкология. М.: Колос, 2000. – 536 с.

2. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К. Основы экологии и охраны окружающей среды. - М.: «Колос», 1996.

3. Вахненко Д.В., Гарнизоненко Т.С., Колесников С.И. Биология с основами экологии: Учебник для вузов. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2003. – 512 с.

4. Бродский А.К. Краткий курс по общей экологии. Уч. пособие. - СПб., 1999.

5. Грин. Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. В 3-х т. Пер. с англ. / Под ред. Сопера Р. - М.: Мир, 1993.

6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Учебник. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2001.

7. Лысов П.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии. Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2007. – 655 с.

8. Одум Ю. Экология в 2-х т./Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.

9. Пехов А.П. Биология с основами экологии: Учебник. СПб.: Издательство «Лань», 2005. – 688 с.

10. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. – 367 с.

11. Розанов С.И. Общая экология. - СПб.: Лань, 2003.

12. Сельскохозяйственная экология. Уч. пособие / Под ред. Уразаева М.А. -М.: Колос, 2000.

13. Тарасов А. О. Экология и охрана природы: Учебное пособие. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. – 248 с.

14. Тупикин Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности. М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 384 с.

15. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.

16. Цветкова Л. И. и др. Экология. М.: Изд-во АСВ, СПб.: Химиздат, 2001. – 552 с.

17. Экология: Учебник для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. 2-е изд. -М.: Дрофа, 2003.