Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Анализ проблем в экологии и энергосбережении и пути их решения

Реферативная работа по предмету:

«Основы экологии и энергосбережения».

Содержание:

Экология. Предметы и задачи.
Экосистемы. Трофические уровни.
Закон Линдмана.
Биосфера. Учение В. И. Вернадского.
Ресурсы, их значение и наличие в Беларуси.
Законодательные акты по сохранению и рациональному использованию ресурсов.
Список литературы.

Экология. Предмет и задачи.

Термин «экология» предложен в 1869 г. Э. Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого «ойкос» - дом, «логос» - наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.

В современном понимании экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с этим появились в последние годы понятия «географическая экология», «химическая экология», «математическая экология», «космическая экология», и «экология человека».

На настоящий момент при накопленном значительном экспериментальном и теоретическом материале экологию необходимо рассматривать как комплексное научное направление, которое обобщает, синтезирует данные естественных и социальных наук о природной среде и взаимодействии ее с человеком и человеческим обществом. Такое широкое толкование предмета экологии позволяет применять для научных обобщений широкие возможности и методологии научного поиска многих научных направлений, что весьма важно в современных условиях, но в то же время является источником околонаучного использования самой экологии.

Общая экология, которая иногда именуется глобальной экологией, мегаэкологией, панэкологией, являет собой научное направление, рассматривающее определенную и необходимую для живого организма или фактора среды (в рассмотрении это так называемый центральный объект или объект изучения) совокупность природных и социальных явлений, предметов, организмов, оказывающих на них большое воздействие. Это достаточно громоздкое определение, тем не менее, позволяет в рамках общей экологии не ограничиваться интересами лишь живых организмов, но и анализировать "интересы" неживой составляющей среды, подвергающейся воздействию живого организма. Некоторые специалисты при трактовке предмета общей экологии считают, что им является изучение взаимоотношений и закономерностей на надорганизменном уровне организации, т. е. характерных как для прокариот, грибов и растений, так и для животных, в том числе и для человека как представителя царства животных. Несмотря на некоторые разночтения в подходе, общая экология являет собой науку о принципах взаимоотношений между "живым" и "неживым" на Земле.

Аутэкология (аутоэкология) представляет собой раздел экологии, который изучает особенности реагирования и взаимодействия видов живых организмов с факторами окружающей среды. В настоящее время из аутэкологии в качестве самостоятельной научной дисциплины выделилась популяционная экология, предметом научных исследований которой является популяция живых организмов, существующих в определенных условиях среды и под влиянием которых она развивается и видоизменяется.

Синэкология - это раздел экологической науки, который изучает закономерности развития и существования сообществ живых организмов (биоценозов) в конкретных изменяющихся условиях среды обитания. В последние годы активно развивается такая отрасль экологии, как биогеоценология. Активизация научных поисков в рамках этого направления связана с выявленными значительными влияниями биогеоценотических факторов на особенности развития человеческих сообществ.

В последние годы особое место в развитии экологических наук отводится геоэкологии, которая играет значительную роль в антропогенных воздействиях, в активизации негативных экзогенных геологических процессов, в деградации ландшафтов, в нарушениях биогенных циклов. Но это, на наш взгляд, не самое главное в геоэкологии, так как геологическая составляющая природной среды, среды обитания человека, да и всей биоты весьма значительна. Для этого достаточно упомянуть о роли геохимических и биогеохимических процессов в формировании земной коры, в выделении гидросферы, в создании современного состава атмосферы. Серьезному изучению в настоящее время подвергается проблема функционирования общности "динамическая геологическая экосистема - строительная система".

В последнее время широкое распространение получили различные вариации прикладной экологии, здесь и промышленная (инженерная), рекреационная, сельскохозяйственная, строительная и ряд других.

Задачи экологии как учебной дисциплины гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий специалист неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.

Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия могут быть следующие:

Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.
Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.
Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.
Создание систем переработки отходов промышленности.

Экосистема и трофические уровни.

Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 году.

Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Совокупность живых организмов биотического компонента называется сообществом. Исследование экосистем включает, в частности, выяснение и описание тесных взаимосвязей, существующих между сообществом и абиотическим компонентом.

Биотический компонент полезно подразделить на автотрофные и гетеротрофные организмы. Таким образом, все живые организмы попадут в одну из двух групп. Автотрофы синтезируют необходимые им органические вещества из простых неорганических и делают, за исключением хемотрофных бактерий, с помощью фотосинтеза, используя свет как источник энергии. Гетеротрофы нуждаются в источнике органического вещества и (за исключением некоторых бактерий) используют химическую энергию, содержащуюся в потребляемой пище. Гетеротрофы в своем существовании зависят от автотрофов, и понимание этой зависимости необходимо для понимания экосистем.

Неживой, или абиотический, компонент экосистемы в основном включает 1) почву или воду и 2) климат. Почва и вода содержат смесь неорганических и органических веществ. Свойства почвы зависят от материнской породы, на которой она лежит, и из которой частично образуется. В понятие климата входят такие параметры, как освещенность температура и влажность, в большой степени определяющий видовой состав организмов, успешно развивающихся в данной экосистеме. Для водных экосистем очень существенна также степень солености.

Трофические уровни.

Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов – каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено – трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Первичные продуценты.

Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли – часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

Первичные консументы.

Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих – это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов – ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) – питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с него начинаются почти все пищевые цепи.

К первичным консументам относятся также паразиты растений (грибы, растения и животные).

Консументы второго и третьего порядка.

Вторичные консументы питаются травоядными; таким образом, это уже плотоядные животные, так же как и третичные консументы, поедающие консументов второго порядка. Консументы второго и третьего порядка могут быть хищниками и охотиться, схватывать и убивать свою жертву, могут питаться падалью или быть паразитами. В последнем случае они по величине меньше своих хозяев. Пищевые цепи паразитов необычны по ряду параметров. В типичных пищевых цепях хищников плотоядные животные оказываются крупнее на каждом следующем трофическом уровне:

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук →

→ землеройка → сова

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица

В типичных пищевых цепях, включающих паразитов, последние становятся меньше по размерам на каждом следующем уровне.

Редуценты и детритофаги (детритные пищевые цепи).

Существуют два главных типа пищевых цепей – пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные и третий – хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлазу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа – цепь, цепь, начинающаяся с детрита:

Детрит → детритофаг → хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд → Ястреб-перепелятник

Мертвое животное → Личинки падальных мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

ЗАКОН ЛИНДЕМАНА

Закон, открытый Линдеманом (1942), согласно которому только часть (10%) энергии, поступившей на определенный трофич. уровень биоценоза, передается организмам, находящимся на более высоких трофич. уровнях. Напр., количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (трофический уровень V), составляет около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Это объясняет ограниченное количество (5 — 6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от рассматриваемого биоценоза.

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии. По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.

Биосфера. Учение В.И.Вернадского.

Характеристика и состав биосферы.

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:

автотрофное – построение организма за счет использования веществ неорганической природы;
гетеротрофное – строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;
миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев:

тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем состредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;
стратосфера;
ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.

Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2(21%), CO2 (0,03%).

Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

Учение о биосфере, сформированное русским ученым В.И.Вернадским и уходящее своими корнями к Жану Ламарку (Жан Батист Пьер Антуан де Моне), В.В.Докучаеву и Эдуарду Зюссу, определяет биосферу - как «наружная оболочка Земли, область распространения жизни» [1].

В современном представлении биосфера – это специфическая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены совместной деятельностью живых организмов в прошедшее и настоящее время [2].

Вернадский стал первым исследовать жизнь как единое целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям, участвуя в их изменении. И он первым из ученых понял, что мы всецело принадлежим биосфере - и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования.

Биосфера состоит из:

живого вещества;
биогенного вещества, то есть органо-минеральных или органических продуктов, созданных живым веществом (каменный уголь, торф, гумус и т.д.);
биокосного вещества, созданного живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы и пр.).

Учение В.И.Вернадского о биосфере характеризуется следующими аксиомами биосферы:

живое только из живого, иначе говоря, живое вещество порождено живым веществом;
любые модели развития биосферы должны в качестве результата выдавать современное состояние биосферы;
современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох;
в среднем химический состав живого вещества и земной коры постоянен во времени;
в среднем количество живого вещества постоянно во времени;
источником жизнедеятельности живой материи является энергия Солнца, геотермальные источники, вулканическое тепло и др.;
основную роль в усвоении и перераспределении энергии Солнца играют зеленые растения посредством - фотосинтеза, - дыхания, - роста, - отмирания;
жизнь на земле - геологический фактор;
живое вещество биосферы и косное вещество окружающей среды связаны биохимической энергией.

Следует обратить внимание на пятую аксиому. Она представляет собой некоторую форму закона сохранения биомассы. Из него следует, что каждый новый вид появляется лишь на фоне отмирания некоторых до этого существовавших. Причем скорость уменьшения численности отмирающих видов выше, чем скорость увеличения численности развивающихся видов.

Биосферу в соответствии с законом незаменимости (биосферы) нельзя заменить ничем иным, т.к. она для всех существующих ныне видов на Земле единственная среда обитания. Шаг за шагом, исследуя геохимические и биогеохимические процессы, Вернадский подходит к коренным проблемам энергетики и термодинамики взаимодействия живого и костного вещества планеты и далее, углубляясь в биологическую роль человечества, сознания, трудовой деятельности, обращается к естественно - историческим закономерностям социально - экономического развития общества. Рост населения, качественный скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, и особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы. Возникли антропоценозы (от греческого anthropos - человек, koinos - общий, общность) - сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность - определяющей состояние всей системы. В.И.Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловили переход биосферы в новое состояние - ноосферу.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

заселение человеком всей планеты;
резкое преобразование средств связи и обмена между странами;
усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;
начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере;
расширение границ биосферы и выход в космос;
открытие новых источников энергии;
равенство людей всех рас и религий;
увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;
свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;
продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;
разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения;
исключение войн из жизни общества.

Природные ресурсы Республики Беларусь

Природные ресурсы или природно-ресурсный потенциал – в широком смысле – это та часть природных условий и природных ресурсов, которая реально может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при данных научно-технических и социально-экономических возможностях общества без нарушения природного равновесия. В более узком экономическом понятии – это доступная при данных технологиях и социально-экономических отношениях совокупность природных ресурсов.

Ограниченность ресурсов Земли становится в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем человеческой цивилизации. Поэтому одним из важнейших моментов современности можно считать решение задач по рациональному управлению природными ресурсами. Выполнение этого требует не только обширных и глубоких знаний закономерностей и механизмов функционирования экологическим систем, но и целенаправленного формирования определенного нравственного фундамента общества, осознания людьми своего единства с Природой, необходимости перестройки системы общественного производства и потребления.

Речь в данном случае идет о формировании такой стратегии развития человеческого общества, которая позволяет гармонично сочетать его потребности с возможностями сохранения нормального функционирования биосферы. Это означает не только широкое распространение производственных технологий сбережения ресурсов, но и изменение характера потребностей людей.

Проводимая государственная экологическая политика предусматривает последовательное проведение структурной перестройки производственной сферы, совершенствование технологического уровня производства, ориентирующегося на ресурсосбережение, применение малоотходных и безотходных технологий, сокращение объемов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в природную среду, утилизацию и переработку отходов, ликвидацию негативных последствий хозяйственной деятельности на окружающую среду.

В настоящее время мы живем в обществе, которое называют обществом одноразового потребления. Для него характерно нерациональное, расточительное использование природных ресурсов. Для сохранения человеческой цивилизации необходимо построить природосберегающее общество, основой которого должно стать разумное использование природных ресурсов.

Анализ проблем в экологии и энергосбережении и пути их решения 📙 Реферат → 🆔 24037