textarchive.ru

Главная > Документ


Взаимосвязь трофических и энергетических цепей

1. Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках кругооборота всех элементов. Мы видим как четко взаимодействуют растения, консументы и детритофаги, поглощая и выделяя различные вещества. Органика и кислород, образуемые при фотосинтезе в растениях, нужны консументам для питания и дыхания. А выделяемый консументами СО и минеральные вещества мочи - необходимы растениям.

2. Экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Солнечная энергия химическая потенциальная энергия растений (передаётся по пищевым цепям) теряется в виде тепла

Избыток- растения используют 0,5% от падающей на Землю

Вечная - несколько млрд. лет

Чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый его трофический уровень (99 % на энергию).

Классификация природных ресурсов.

Ресурсы - то, что извлекается из природной среды для удовлетворения потребностей 4 желаний общества. Главное назначение ресурсов – удовлетворение материальных потребностей: то есть создание материальных благ. Природные ресурсы – природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни. Природные объекты и явления – различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы.

В основу классификации положено 3 признака:

1. –по источникам происхождения

2. –по использованию в производстве

3. –по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы делятся на:

- биологические

- минеральные

- энергетические

Биологические ресурсы – все живые средообразующие компоненты биосферы (консументы, продуценты) с заключённым в них генетическим материалом. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные.

Минеральные – все пригодные для употребления вещественные составляющие биосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырьё или источники энергии. Минеральное сырьё может быть рудным и нерудным. Если эти богатства используются как топливо, (атомная энергия) и одновременно как источник энергии( для получения пара и электричества), то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетические ресурсы.

Это совокупность энергии солнца, термального источника.

Классификация по использованию в производстве:

-земельный фонд: земли, входящие по своему назначению в следующие категории

- сельскохозяйственные

- населённые пункты

- не сельскохозяйственные (промышленные)

- лесные

- особо охраняемые территории (заказники, заповедники)

-водные

-гидроэнергетические

-приливно-отливные

-ресурсы фазные (количество обитателей лесов, отмелей, используемые человеком, не нарушая экологического равновесия)

-полезные ископаемые (рудные, нерудные, энергетические)

Классификация по степени истощаемости.

    1. Неисчерпаемые (ветер, солнце)

    2. Исчерпаемые:

- возобновимые

- относительно возобновимые (почва, лесные ресурсы)

- невозобновимые

Уровень использования природных ресурсов должен быть высоким, чтобы загрязнение стало низким. Большинство загрязняющих окружающую среду вредных веществ, является постоянно неиспользованными ресурсами.

Понятия и виды природоиспользования.

Определение: Природоиспользование – процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества. Может быть рациональным и нерациональным.

Определение: Рациональное – изучение природных ресурсов, бережная эксплуатация, охрана, воспроизводство; с учётом не только настоящих, но и будущих направлений народного хозяйства и сохранение здоровья людей. Планомерное, научнообоснованное преобразование окружающей среды по мере совершенствования материального производства на основе комплексного использования невозобновляемых ресурсов в цикле: производство – потребление – вторичные ресурсы, при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов.

Определение: Рациональное природоиспользование – система взаимодействия общества и природы, построенная на основе научных законов природы и в наибольшей степени отвечающая задачам развитии производства и сохранения биосферы.

Безотходные и малоотходные производства.

Определение: Безотходная технология – практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование ресурсов и запретить загрязнения.

Это не только производственный процесс,- это понятие затрагивает конечную продукцию, которая должна характеризоваться долгим сроком службы изделий; возможностью многократного использования, простотой ремонта, лёгкостью возвращения в производственный цикл или перевода в экологически безвредную форму после выхода из строя.

Теория безотходных процессов в рамках основных законов природоиспользования базируется на 2 предпосылках:

  1. Исходные природные ресурсы должны добываться 1 раз для каждых используемых продуктов.

  2. Создаваемые продукты после использования должны легко превращаться в исходные элементы нового производства.

Схема такого процесса

Спрос – готовый продукт – сырьё

На каждый этап этой схемы требуются затраты энергии, производство которой связано с потреблением природных ресурсов незамкнутой системы. Препятствием полной замкнутости является износ материалов.

Определение: Бот – теоретический предел или предельная модель производства, которые в большинстве случаев могут быть реализованы частично, обходя, потери мот, но с развитием наукоёмких производств.

Имеется другая крайность, когда все работы связаны с охраной среды, связано с мот или бот.

Подход к оценке степени безотходности производства должен базироваться не столько на степени безотходности, сколько на степени использования природных ресурсов. Оценки производства на основе самого обычного материального баланса, т.е. отношение выхода продукции к массе поступившего сырья. Определение степени безотходности по количеству отходов, образующихся на единицу продукции. Для точного определения неотходности или токсичности отходов.

Для расчёта энергетических затрат следует рассматривать энергоёмкость продукции с учётом коэффициентов безотходности.

Загрязнение окружающей среды

Можно не сомневаться, что, загрязнения во все времена были бичом городов.

Все проблемы сводятся к тому, что человек в процессе деятельности создает отходы, которые он не уничтожает и не умеет пустить в круговорот.

Получение энергии в настоящее время – основная причина загрязнения среды.

Нефть и природный газ используются во всех сферах человеческой деятельность. Ископаемые углеводороды стоят в первом ряду источников загрязнения, поскольку при их сгорании образуется большое количество отходов.

Этимологически слово «загрязнение» означает осквернять, пачкать, марать, портить. Существует определение, которое опубликовано в 1965 году в докладе официальной комиссии Белого дома США:

«Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровня радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее сому».

Дать классификацию загрязнений – дело не легкое, так как существуют многочисленные критерии, по которым ее можно осуществить, но не одна такая классификация не будет вполне удовлетворительной.

Загрязняющие вещества можно сгруппировать по их природе – физической, химической, биологической и т.д. Можно рассматривать с медицинской точки зрения и изучать среду обитания или способ поражения человеческого организма - через пищу, при кожных контактах, при дыхании.

На деле ни один из этих подходов не обеспечивает достаточно удовлетворительного результата, так как воздействие одного и того же вещества могут быть качественно различными. Ртуть, оказавшаяся в почве, затем попадает в атмосферу и воду, вместе с пищей она проникает в организм, при дыхании – в легкие и т.д.

Ниже представлена классификация. В ней сделана попытка найти компромисс между различными точками зрения.

Классификация основных типов загрязнений и вредных веществ

Физические загрязнения

Радиоактивные элементы (излучения).

Нагрев (или тепловое загрязнение).

Шумы или низкочастотная вибрация (инфразвук).

Химические загрязнения

Газообразные производные углерода и жидкие углеводороды.

Моющие средства.

Пластмассы.

Пестициды и другие синтетические органические вещества.

Производные серы.

Производные азота.

Тяжелые металлы.

Фтористые соединения.

Твердые примеси (аэрозоли).

Органические вещества, подверженные брожению.

Биологические загрязнения

Микробиологическое отравление дыхательных и питательных путей (бактерии, вирусы).

Изменение биоценозов из-за неумелого внедрения растительных или животных видов.

Эстетический вред

Нарушение пейзажей и примечательных мест грубой урбанизацией или малопривлекательными постройками.

Строительство индустриальных центров в девственных или мало затронутых человеком биотопах.

Рассеивание, циркуляция и накопление загрязняющих веществ

в окружающей среде (биосфере)

Выброс загрязняющих веществ в окружающую среду – явление сложное, не ограничивающееся внешней стороной, а именно выливанием отходов в реку или выходом разноцветных дымов из заводских труб.

Ни одно вещество из тех, что выбрасывается человеком в биосферу, не остается на месте. В большинстве случаев они переносятся на значительные расстояния от места выброса. В результате переноса примесей в воздухе, воде, почве загрязняющие вещества постепенно рассеиваются по всей биосфере.

Но перенос и рассеивание загрязнений в биосфере обусловлено не только циркуляции атмосферы и движением воды в почвах и гидросфере. Любое соединение, загрязняющее естественную среду, может быть поглощено живыми организмами благодаря многогранным метаболическим процессам. Таким образом оно включается в трофические (пищевые) цепи, участвуют в круговороте веществ в биоценозе, оказывая вредное воздействие на многочисленные животные и растительные виды.

Эффект разбавления загрязняющих веществ в воздухе и воде, которое длительное время практиковалось для снижения вредного их влияния, оказался в конце концов ограниченным. Многочисленные исследования показали, что, с одной стороны, живые организмы ускоряют распространение токсичных веществ, увеличивая таким образом площадь зараженных областей, с другой стороны, - они накапливают эти вещества в своем организме. Так, мигрирующая рыба, отравленная в прибрежной зоне, может стать добычей другого вида, который она отравит, когда окажется в районе, удаленном от берегов.

Все живые существа обладают способностью накапливать в своем организме любые вещества, биологически слабо или совершенно не разрушающиеся. Организмы, аккумулирующие токсичные вещества, служат пищей другим животным, которые накопят их в своих тканях. Уровень накопления будет тем выше, чем меньше веществ при постоянстве остальных условий участвуют в обмене.

Постепенно происходит заражение всей пищевой цепи экосистемы, начало которому положили первичные продуценты, «выкачивающие» загрязняющие вещества, рассеянные в биотопе. Хищники и человек, находящиеся в самом пищевой цепи, оказываются обладателями наиболее высокого уровня заражения. В Японии 110 человек погибли, а многие сотни стали инвалидами из-за отравления ртутью, которая содержалась в тканях рыб в 500 000 раз больше, чем в воде залива, в которую выбрасывались ртутьсодержащие отходы химического завода. Таким образом, загрязняя окружающую среду, человек, занимающий по отношению к другим живым существам место суперхищника, сталкивается с эффектом «бумеранга».

Загрязнение атмосферы

Восходящее к заре индустриальной цивилизации атмосферное загрязнение очень сильно возросло в последнее десятилетие во всех развитых странах. Рост промышленности и увеличение числа машин сопровождаются постоянным усилением выброса в воздух дыма, токсические газы и других загрязняющих агентов.

Основные вещества, загрязняющие атмосферу, можно разбить на две группы – газы и твердые частицы. Газы составляют 90% общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ, а на долю твердых частиц приходится 10%.

В таблице представлены основные источники веществ, отравляющих воздух.

ПРИРОДА ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ

1

2

ГАЗЫ

Углекислый газ

Вулканическая деятельность

Дыхание живых организмов

Сжигание ископаемого топлива

Окись углерода

Вулканическая деятельность

Двигатели внутреннего сгорания

Органические соединения

Химическая промышленность

Сжигание отходов

Разнообразное топливо

Сернистый газ и другие производные серы

Вулканическая деятельность

Морские бризы

Бактерии

Сжигание ископаемого топлива

Производные азота

Бактерии

горение

Радиоактивные вещества

Атомные электростанции

Ядерные взрывы

ЧАСТИЦЫ

Тяжелые металлы

Минеральные соединения

Вулканическая деятельность, метеориты

Ветровая эрозия, водяная пыль

Двигатели внутреннего сгорания

Органические вещества, естественные и синтетические

Лесные пожары

Химическая промышленность

Разнообразное топливо

Сжигание отходов

Сельское хозяйство (пестициды)

Структура атмосферы

Атмосфера по вертикали делится на несколько слоев, в которых давление с высотой постепенно падает. Это тропосфера, стратосфера, мезосфера и ионосфера (или термосфера). Нас интересуют только два первых слоя наиболее низко расположенные и наиболее плотные. Они играют основную роль в глобальном загрязнении биосферы, поскольку именно в них происходит перенос загрязняющих веществ на большие расстояния от густонаселенных и индустриальных районов. Например, ДДТ обнаружен в снегах Антарктиды (в центральной ее части), на расстоянии многих тысяч километров от ближайшего населенного пункта, где могли употреблять этот инсектицид (Тасмания или юг Аргентины).

Тропосфера – самый нижний слой атмосферы. В ней сосредоточено около 8/10 всей массы атмосферного воздуха. Температура воздуха быстро понижается с высотой вплоть до тропопаузы – верхней границы тропосферы. Над полюсами высота тропопаузы 9 км., над экватором 15 км. На уровне тропопаузы температура воздуха составляет -60ºС. От тропопаузы начинается стратосфера, простирающаяся до высоты около 50 км. В этом слое температура воздуха понижается до минимального для атмосферы значения -85ºС. Хотя озон встречается на всех высотах, но именно стратосфере концентрация его наибольшая. Здесь он образует озонный экран. Максимальная плотность озона достигается на высоте около 30 км. в экваториальных районах и 18 км. – над полюсами. Озонный экран, поглощающий большую часть ультрафиолетовой солнечной радиации, сыграл главную роль в эволюции биосферы, поскольку его защитное действие предопределило заселение континентов живыми организмами.

Влияние загрязнения атмосферы на экосистемы

Особую опасность представляет истончение озонового экрана под воздействием хлорсодержащих органических веществ, поступающих в атмосферу из различных источников, и, в частности, при использовании аэрозолей (дезодорантов, лаков для волос и т.д.). Уже сейчас в результате усилившегося воздействия ультрафиолетового излучения возросло количество случаев раковых заболеваний.

Высвобождая в процессе горения разнообразного топлива громадное количество углекислого газа и повышая его содержание в атмосфере, человек способствует созданию «парникового эффекта», так как углекислый газ мешает отражению инфракрасных (тепловых) лучей от Земли обратно в Космос, что ведет к повышению температуры на ее поверхности. Результатом может стать резкое изменение всех климатических факторов, таяние вечных льдов, подъем воды в мировом океане, затопление густозаселенных побережий.

Этому процессу противостоит другой - загрязнение атмосферы сажей, пылью и другими веществами, которые задерживают проникновение как светового, так и теплового спектра солнечных лучей с такой силой, что в пору опасаться не «парникового», а «ледникового» эффекта.

Будущая эволюция климата Земли зависит от воздействия человека на атмосферу. Последнее остается двойственным, так как оно представлено, с одной стороны, нагревания нижних слоев тропосферы под влиянием выброса углекислого газа, с другой стороны, - их охлаждением под влиянием примесей, поступающих в тропосферу и стратосферу. Глобальная температура будет повышаться или понижаться в зависимости от того, чье влияние будет преобладать – углекислого газа или примесей искусственного происхождения (сажа, пыль и другие твердые взвешенные в воздухе частицы).

Большинство ученых (Митчелл, Разул, Шнейдер и д.р.) пришли к единому мнению о преобладающем влиянии примесей на глобальную температуру, начиная с 2000 года Разул и Шнейдер предсказывают даже наступление нового ледникового периода в 21 веке, если цивилизация окажется неспособной в ближайшем будущем справиться с загрязнением атмосферы.

При сгорании любого ископаемого топлива в атмосферу, кроме углекислого газа попадают оксиды серы и азота. Последние образуют в атмосфере с водяным паром растворы кислот, проливаясь на Землю в виде кислотных дождей. Они губят все экосистемы биосферы: водоемы, леса, почвы, их живое население, отражается на здоровье людей, так как вытеснение кислотой из пород различных токсичных материалов – ртути, свинца и других материалов ведет к загрязнению ими питьевой воды, повышению их уровня в рыбе, потребляемой человеком. Трудно даже приблизительно определить весь экономический и экологический ущерб от этого процесса.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Лекция 1 История и предмет экологии человека

    Лекция
    ... Лекция 1. История и предметэкологии человека Человек является частью живой ... , а средой – все природные и социальные процессы. Предметомэкологии человека является отношение человека и среды ...
  2. ЭКОЛОГИЯ Учебно-методический комплекс дисциплины

    Учебно-методический комплекс
    ... природы. Тематическое содержание курса Введение Предметэкологии, основные задачи, ее связь с другими ... экологии как науки. Экология как наука, история развития. Структура, предмет, методы современной экологии. Связь экологии ...
  3. Экология как наука на современном этапе эволюции человеческого общества Шмаль А Г

    Обзор
    ... сформулировать понятия об объекте и предметеэкологии. Исторически первыми экологическими проблемами ... экологии определить предметэкологии. С учетом сформулированного подхода к определению объекта и предмета в философском плане, предметомэкологии ...
  4. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...
  5. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...

Другие похожие документы..