Анализ проблем в экологии и энергосбережении и пути их решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферативная  работа по предмету:

«Основы экологии и энергосбережения».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 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:

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

 

 

 

2. 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.