Введение в экологию. Обзор современных экологических проблем

История экологии, как науки.

До середины ХХ века слово “экология” было мало кому известно, кроме учёных-биологов, причём экология считалась обычно только разделом биологии - зоологии и ботаники, посвящённым исследованиям взаимоотношений живых организмов друг с другом и с неживой природой, как средой их обитания. В дальнейшем экология постепенно начала выходить за рамки классической биологии и включать в себя элементы многих других наук. Однако лишь во второй половине ХХ века люди начали понимать истинную роль экологии для человеческого общества, для здоровья, жизни и благосостояния каждого человека. Экологические идеи всё больше и больше овладевали умами учёных, политиков, государственных деятелей и просто граждан различных стран. В результате так называемого “демографического взрыва” в ХХ веке население нашей планеты за сто лет выросло в четыре раза (от 1,5 до 6 млрд. человек, средний прирост в день составил около 123 тыс., в месяц -37,5 млн, в год - 45 млн. чел., несмотря на войны, голод и эпидемии) . Взрывной рост народонаселения сопровождался растущим загрязнением природной среды, истощением живых и неживых природных ресурсов, и эти проблемы выдвинулись на передний план дальнейшего развития человеческого общества , наряду с проблемами политическими, экономическими и социальными, а в регионах экологических катастроф стали самыми главными проблемами жизни людей.

В нашей стране экологическая наука, так же как генетика или кибернетика,по идеологическим причинам долгое время отставала от её развития в других странах,хотя именно в России нашим крупным учёным академиком В.И.Вернадским были разработаны основы учения о биосфере и ноосфере Земли, а академиком С.И.Вавиловым впервые выполнены оригинальные исследования в области генетики. В первые послевоенные годы в академической биологической науке Советского Союза новые направления развития науки долгое время подавлялись псевдоакадемиком Т.Д.Лысенко, возглавлявшим биологию в Академии Наук, а прогрессивные учёные преследовались властями.

Лишь в 60-е годы и у нас в стране биология подолжила развитие в русле мировой науки. В последние десятилетия в связи с надвигающимся экологическим кризисом у общества возникла потребность в широком развитии экологического образования, формировании экологизированного менталитета у населения, политиков и руководителей всех уровней, в подготовке высоко квалифицированных специалистов - экологов, которых и в мире, и в нашей стране явно недостаточно недостаточно.

Термин “экология” был впервые употреблён немецким учёным Эрнстом Геккелем в 1866 году (oicos - дом, местообитание).

Чаще всего экологии, как науке в широком понимании, дают следующее определение:

“Экология - это наука, изучающая взаимоотношения живых организмов, включая человека, между собой и с окружающей средой.”

В современном понимании экология шире, чем обычная наука, это важнейший аспект жизни людей и состояния человеческого общества. Экология тесно связана со многими науками и направлениями человеческой деятельности биологией (зоологией и ботаникой),палеонтологией,генетикой,географией,геологией,океанологией,климатологией,физикой,химией,математикой,архитектурой,юриспруденцией,экономикой и политикой. Что касается биологии и генетики, то экология изучает организменные и надорганизменные формы существования живой материи: гены(1)-клетки(2)-ткани(3)-органы(4)-организмы(5)-популяции(6)-сообщества (7)-биосфера(8) - от пятого до восьмого уровня.

Экологию принято подразделять на отдельные разделы по следующим принципам:

1.По уровням организации био- и экосистем.

-аутэкология;

- демэкология;

-синэкология.

2.По группам живых организмов.

-экология животных;

-экология растений;

-экология грибов;

-экология микроорганизмов.

3.По основным геосферам (экология гидросферы,литосферы,почв,атмосферы,глобальная экология);

4.По основным местообитаниям,или биотопам (экология тундр и арктических пустынь, лесов, степей, пустынь, гор, островов, ландшафтная экология);

5.По отношению к человеку и его деятельности.

5.1.Экология антропогенного загрязнения природной среды.

5.1.1. Экология радиационного загрязнения.

5.1.2. Экология химического загрязнения.

5.1.3. Экология биологического загрязнения.

5.2. Экология человека.

5.2.1. Экология и медицина.

5.2.2. Экология и культура.

5.2.3. Экология и право.

5.2.4. Экология и образование.

5.2.5. Экология и политика.

5.2.6. Экология мегаполисов и городов.

5.2.7. Экология и экономика.

5.3. Экология и природные ресурсы.

5.3.1.Экология и живые, в том числе пищевые ресурсы.

5.3.2.Экология и минеральные ресурсы.

5.3.3.Экология и энергетические ресурсы.

Можно с уверенностью сказать, что в последние десятилетия особое значение придаётся тем проблемам экологии, которые связаны с человеком и его деятельностью на планете. Этих проблем много, но можно выделить три основные. Первая - это проблема “демографического взрыва”, вторая - загрязнение окружающей среды и третья - проблема истощения природных ресурсов в результате антропогенных причин. Позднее мы будем подробно рассматривать эти проблемы, сейчас же остановимся на их главных особенностях.

Народонаселение нашей планеты за последние 2 тысячелетия росло следующим образом (млрд. чел.):

Таблица 1 Рост народонаселения планеты в 0-2000 гг н.э.

. Темпы прироста в развитых и развивающихся странах значительно различаются. Если в 1950 году население развитых стран составляло 32,1 % всего населения планеты, а население развивающихся стран - 67,9% , то по прогнозу демографической ситуации в 2025 году доля населения развивающихся стран вырастет до 84%,а доля населения развитых упадёт до 15,8%,при этом общая численность населения планеты возрастёт до 8,6 млрд. человек, из которых жители развивающихся стран Азии составят 4,9 млрд. чел., Африки-1,6 и Латинской Америки -0,8 млрд. чел., а жители развитых стран -1,3 млрд. чел. Наиболее высокие темпы прироста населения прогнозируются по Африке - 706 % за 75 лет, Латинской Америке - 461 % и Азии - 358%,а в развитых странах - лишь 163%.

Согласно теории демографического перехода Фрэнка Ноутстойна (1945 г.) рост народонаселения имеет 3 основные стадии:

1 стадия. Высокая рождаемость и смертность среди населения.

2 стадия. При высокой рождаемости происходит резкое снижение уровня смертности в связи с развитием здравоохранения и экономики, происходит резкий рост численности населения.

3 стадия. Наблюдается снижение рождаемости в связи с новыми целями и задачами цивилизованного общества.

Если развитые страны уже перешли в третью стадию, то развивающиеся находятся на переходе из второй в третью.

Эксперты ООН по демографии полагают, что снижение рождаемости в “третьем мире” произойдёт после 2000 года, а к 2100 году население Земли стабилизируется на уровне около 11 млрд. чел. Однако другие учёные считают, что этот прогноз не учитывает географии “демографического взрыва”,особенно высоких темпов роста народонаселения стран Африки (Кении, Нигерии и др.). Так, например, к середине ХХ1 века население Германии уменьшится по сравнению с современным, а население Нигерии вырастет от 100 до 532 млн. чел., то есть в некоторых странах “демографический переход” Ноутстойна будет блокирован.

Таким образом, демографический взрыв продолжается, и это приводит вследствие развития промышленности, сельского хозяйства, транспорта и энергетики, урбанизации общества, к интенсивному загрязнению природной среды и истощению природных ресурсов и, как следствие, к росту заболеваемости и сокращению продолжительности жизни людей.

Демографический взрыв повлёк за собой скачок в развитии промышленности, сельского хозяйства, энергетики и транспорта, что незамедлительно негативно сказалось на состоянии природной среды. Произошла также взрывная урбанизация - большая часть населения нашей планеты сосредоточилась в мегаполисах и крупных городах, таких как Шанхай, Мехико, Токио, Калькутта и т.д. Сейчас ,например, в Латинской Америке уже 65% населения живут в крупных городах, а 50% промышленных предприятий Мексики сосредоточены только в Мехико. Этот мегаполис ежегодно увеличивает своё население на 1 млн. человек. Выбросы в атмосферу в США, например, составляют 150 млн.т в год,в странах СНГ - 115 млн.т.В 104 городах бывшего СССР не менее 1 раза в год было 10-кратное превышение ПДК загрязняющих веществ, в 68 городах - 15-кратное. В угольно-металлургических центрах России -Магнитогорске, Новокузнецке, Мариуполе ежегодно выбрасывается более 1 тонны загрязняющих веществ в расчёте на душу населения. Чрезвычайно загрязнены воды таких морей, как Средиземное, Чёрное, Балтийское, Мексиканский залив. Только река По сбрасывает в Средиземное море отходы 200 тыс. предприятий северной Италии, выносит с полей 800 тыс.т азота и 320 тыс.т фосфора. Жак Ив Кусто называл Средиземное море “морем без надежды”,так как оно отделено от океана узким (всего 14 км) Гибралтарским проливом, а от Красного моря Суэцким каналом. Среди водоёмов планеты наиболее загрязнены сегодня: Великие Озёра, Бостонская гавань, Мексиканский залив, атолл Муруроа, залив Гуанабаро (Рио-де-Жанейро), Ирландское море, Северное море, Балтийское море, Ладожское озеро, Каспийское и Средиземное моря.. Например, в Северное море ежегодно сбрасывается 11 тыс.т свинца,28 тыс.т цинка, 950 т мышьяка, 335 т кадмия, 75 т ртути,150 тыс.т нефти, 20 тыс.т мусора, а из рек поступает 100 тыс.т фосфатов и 1,5 млн.т азотных соединений.. В 1990 г шведские экологи провели исследования и составили карту экологического загрязнения Балтийского моря, в результате было установлено, что меньше всего загрязнена северная часть моря и более всего - южная, в частности зоны Санкт-Петербурга и Гданьска.

В развитых странах тратятся огромные деньги на охрану природной среды от загрязнения, например, в Германии -30 млрд.т в год, в США только на восстановление от загрязнения Великих Озёр - 16-20 млн. долларов. В Японии организованы 1700 центров для постоянного контроля состояния среды.

Используемые в сельском хозяйстве пестициды на 70% являются мутагенными,

то есть влияют на негативно генофонд животных(включая человека) и растений. Кстати,в Таджикистане при выращивании монокультуры-хлопка вносят 50-60 кг пестицилдов на га, при норме по СНГ -2 кг. Каждая тонна разлитой в воде нефти покрывает пространство 12 кв. км. ,а общее количество выбрасываемой нефти и нефтепродуктов в год составляет 6 млн.т.Всего в мире ежегодно выбрасывается в природную среду 100 млн.т загрязняющих веществ.

Проблема “озоновых дыр”в результате загрязнения атмосферы также является весьма актуальной. С 1975 года каждой весной над Антарктидой образуются “озоновые дыры” (снижение содержания на 50 % озона - О₃ ).Позднее такие дыры были замечены и на севере планеты (снижение содержания озона на 10%).Свободное проникновение ультрафиолетовых лучей Солнца в зоне таких “дыр” приводят к вспышкам рака кожи, глазных заболеваний, снижения иммунитета. Другие последствия - это снижение урожайности сельскохозяйственных культур на 30%,уменьшение продукции планктона в водоёмах. Главная причина - это выделение в атмосферу фреонов, используемых в качестве хладагентов при производстве холодильников. Годовое производство фреонов сейчас достигло 1,8 млн.т. В настоящее время производство фреонов возрастает в таких странах как Китай и Индия, не подписавших международные соглашения о приостановлении производства хладагентов, поэтому озоновая проблема по прежнему актуальна.

Особое место в проблемах экологии занимает проблема потепления климата планеты в результате накопления в атмосфере так называемых “парниковых газов”,в основном - углекислого газа. Последствия этого процесса могут принести катастрофические последствия, в частности затопление ряда территорий, уже в середине ХХ1 века.

3.Проблемы истощения природных ресурсов.

Вода. Сегодня на планете чистой воды лишены 1,5 млрд. чел, то есть четверть всего населения. Запасы чистой пресной воды постоянно уменьшаются. Так, уровень уникального озера Севан на территории Армении уже упал на 18 м в результате грубых ошибок планирования строительства. В Ладожское озеро ежегодно сбрасывается 5 млн т загрязняющих веществ, то есть вдвое больше, чем в озеро Байкал, на состояние которого негативно воздействует

Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат. В результате низкой культуры земледелия и недостаточной принципиальности некоторых учёных в период “партийной науки”произошло усыхание Аральского моря и разрушение его экосистемы (его теперь иногда называют Аральской пустыней - Аралкум). Таких примеров можно привести много.

Лес. Ежегодно на планете выгорает до 20 млн. га только в джунглях. В 1987 г сгорело 8 млн.га амазонского леса - “лёгких планеты”.В некоторых регионах население вызывает искусственные пожары для использования земли под посевы. После 2-3 урожаев в таких местах остаётся лишь пустошь. В некоторых развивающихся странах лес остаётся основным видом топлива. Например, в Аддис-Абебе топят эвкалиптами. За сто лет площадь лесов в Африке сократилась вдвое, а в отдельных африканских странах - в 5-10 раз. Площадь лесов в Эфиопии составляла 40% территории, сейчас - лишь 5%.50 лет назад в Гане было 30 тыс.кв.км. лесов, сейчас - лишь 6 тыс. кв.км.40 лет назад в Индии леса занимали 22% территории, сейчас - 10%.Ежегодно там сжигается 40 млн. т древесины. Наблюдения из космоса показывают, что в Сибири на месте вырубок происходит заболачивание местности.

Почва. Ежегодно в мире опустынивается 6-11 млн. га земли. Общая площадь используемых земель уже уменьшилась с 4,5 до 2,5 млрд. га. Площадь антропогенных пустынь на планете оценивается в более чем 13 млн. кв.км. Только одна Сахара разрослась за 60 лет на 700 тыс. кв.км. (70 млн.га).Ежегодно Сахара расширяется на 1,5-10 км, ежедневно - на 5-30 м. 3 тыс. лет до н.э. на месте Сахары была саванна с развитой речной системой, затем произошло её высыхание. Вред почвенному покрову наносят также следующие виды эрозий: водная эрозия (ею охвачены 12% площади Африки, только в Уганде за сезон смывается 20-40 т почвенного покрова с га),эрозия под влиянием чрезмерной плотности скота и перевыпаса и эрозия в результате сведения лесов. Под воздействием эрозий различных типов почвы в Африке к концу ХХ века сократятся на 20%,произойдёт дальнейшее опустынивание, так же ,как и в Латинской Америке, южной Азии, Казахстане и Поволжье.

Животный и растительный мир. Антропогенные изменения в экосистемах и неконтролируемая охота на диких животных привели к значительным изменениям в животном мире на планете. Например, поголовье африканских слонов ещё в 1979 году составляло 1300 тыс., в 1989 г - 600 тыс., а сейчас сократилось до 300-400 тыс. 20 лет назад в Африке было 60 тыс. носорогов, сейчас - 2 тыс.(один рог стоит несколько десяков тысяч долларов США).Сохранилось лишь около 100 особей суматранского носорога. С 1966 г ведётся “Красная книга” исчезающих видов, в которую занесены, например, лемуры, орангутанг, горилла, японский и белый журавль, кондор, коморский варан, некоторые виды морских черепах. Заповедными, запрещёнными для охоты и промысла территориями охвачены лишь 2% площади планеты, а необходимо для сохранения живой природы - более 30%.Исчезают и растения там, где погибают или трансформируются экосистемы. В среднем, каждый исчезнувший вид растений уносит с собой более 5 видов беспозвоночных животных.

Продовольственная проблема. Растущему населению планеты пищевых ресурсов всё больше и больше не хватает. Только в Китае в Х1Х веке умерли от голода 100 млн. человек, в Индии за последние 50 лет - около 20 млн. человек. Однако “полюсом голода” является Африка - в 80-90 годы ХХ века здесь голодало 150 млн. человек (Буркина-Фасо, Гвинея-Бисау, Нигер, Центрально-Африканская Республика, Эфиопия, Сомали, Бенин, Чад, Гамбия, Гана, Гвинея, Мали, Мавритания, Сенегал, Того, Уганда, Танзания, Мозамбик, Ангола, Ботсвана).

По данным ФАО ООН сейчас на планете “голодающих” более 500 млн.чел., по данным Международного банка реконструкции и развития - 1 млрд.чел.

Нормальное питание (по калорийности - 2200-2500 ккал в сутки, и составу пищи) получают лишь 35% населения планеты. Ещё 15% получают норму по калорийности, но неудовлетворительную по составу. У 20% населения в пище недостаёт белков животного происхождения, у 10% - калорийность менее 1700 ккал, причём положение в Чёрной Африке и на Индостане постоянно ухудшается.

Проблема продовольственных ресурсов является и экологической и экономико-социальной.

Проблема энергетических ресурсов. Органическое топливо.

В последнее время всё чаще говорят об энергетическом кризисе на планете. По оценкам учёных разведанных запасов органического топлива (угля, нефти и газа) хватит относительно ненадолго (нефти- на 35 лет, газа на 50 лет, всё менее используемого и экологически “грязного” угля - на 425 лет). С другой стороны среднегодовые темпы энергопотребления на планете падают, есть ещё много неразведанных запасов органического топлива, в том числе на дне морей и океанов. Тем не менее с экологических позиций человечеству уже сейчас выгоднее переходить на использование экологически более чистых и относительно неисчерпаемых источников энергии, таких как ядерная, солнечная, ветровая и др.

Сегодня главный источник энергии - нефть (от 30 до 60% в разных странах).

“Нефтяной кризис” начался в 1973 году, когда страны Ближнего Востока, добывающие 37% мировой добычи нефти, неожиданно резко подняли цены на нефть. Деятельность нефтедобывающих стран координируется международной организацией ОПЕК, созданной ещё в 1960 году и включающей такие страны как Алжир, Габон, Ливия, Нигерия, ОАЭ, Саудовская Аравия, Индонезия, Ирак, Иран, Кувейт, Катар, а из центральноамериканских стран -Венесуэла и Эквадор. С 1973 по 1981 год цены на нефть выросли в 5 раз, одновременно арабские “нефтяные короли” - шейхи стали придерживать добычу нефти (например, в Саудовской Аравии - в 4 раза). Это вынудило нефтепотребляющие страны развивать энергосберегающую экономику (например, в государственных организациях ФРГ температура воздуха в учреждениях не должна превышать 18^о С, в автомобилестроении начали преобладать малые экономичные модели, в домостроении - стёкла, покрытые теплосберегающим составом. .США начали осваивать новый нефтеносный район на Аляске, строить нефтепровод через Канаду. В 1973-1988 гг разрабатывались нефтегазовые месторождения в Северном море. Франция развивает атомную энергетику (сейчас её доля там составляет 70%),Япония снизила энергопотребление на 50%,Бразилия развила производство спирта из сахарного тростника и использует смесь спирта с бензином в качестве топлива. Доля нефти в мировом энергопотреблении начала падать c 41% в 1980 г до 33% в 1990 г.

Что касается СССР, то скачок цен на нефть в 1976-1981 гг принёс нашей стране прибыль в 136 млрд. долларов. Однако СССР в тот период продавал нефть по 70 руб. за тонну (за 10% среднемировой стоимости).

Россия является одной из важнейших нефтедобывающих стран-импортёров нефти. Однако нефтяной Север России наносит существенный вред природной среде и малым народам, живущим на Севере. Газо- и нефтепроводы пресекают традиционные пути оленьих кочёвок (например, газопровод Мессояха - Норильск).экономический кризис в России сказался и на уровне нефтедобычи: в настоящее время он упал до уровня 1975-1976 гг. Россия постепенно может превратиться из страны-экспортёра нефти в страну -импортёра.

По американскому прогнозу мировые разведанные ресурсы нефти- истощатся уже к 2060 году.

Гидроэнергетика.

Наибольшее развитие гидроэнергетика получила в СССР и тех странах, где СССР строил гидроэлектростанции. Однако опыт строительства гигантских ГЭС в СССР вряд ли можно считать положительным. Последствиями этого стало зарегулирование стока крупных рек, снижение запасов ценных видов проходных рыб, создание обширных малопродуктивных водохранилищ на месте прежних плодородных земель и т.д.

Ядерная энергетика.

Ядерная энергетика сегодня в мире развивается по пути новых безопасных, но дорогостоящих технологических решений, доступных экономически развитым странам, Другие альтернативные возобновлякмые источники энергии.

Сюда относится, прежде всего, гелио-, ветроэнергетика и гидротермальная

энергетика. Гелиоэнергетика получила развитие в Калифорнии (США), а также в Испании, Италии, Израиле, Австралии и Японии (развитых странах тропического пояса).Ветроэнергетика хорошо развивается в Дании, в штате Калифорния (США), а также в Индии , Китае, Греции, Нидерландах и Швеции. Гидротермальные электростанции сегодня есть в таких странах, как США, Мексика, Италия и Япония, их общая мощность составляет 6 млн. квт. Сегодня в США альтернативные источники энергии обеспечивают 13% всех потребностей страны, в 2000 г эта доля достигнет 15-19% и будет продолжать расти, пока альтернативные экологически чистые источники энергии не вытеснят экологически грязные традиционные. За ними - будущее.

Дата добавления: 2014-09-10; просмотров: 527; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!