Экология мегаполисов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Цели и задачи курса, его основное содержание

Охрана окружающей среды - “экология” - наука о среде обитания человека, животных и растений, о закономерностях развития живой природы во взаимодействии с человеческой деятельностью.

Человек с развитием цивилизации, вооруженный техникой, устремлённый к максимальному потреблению, стал самым опасным живым существом на планете Земля. Его деятельность является причиной уничтожения многих видов животных и растений. Он и изобретает все более разрушительные виды оружия массового поражения: химическое, бактериологическое, ядерное, тектоническое, климатическое и др. Необходимость изменения отношения человека к Природе приводит к появлению нового «экологического» стиля мышления и экологизации всей системы знаний. Сохранить наш мир, можно только изучая законы, по которым все в природе взаимосвязано. Необходимо установить, какое вмешательство человека в природу является допустимым, а какое - разрушительным. Изучением таких законов и занимается наука экология. В переводе с греческого “экология” - это наука о доме, в котором живет человечество, наука о строении и развитии планеты Земля как колыбели жизни во Вселенной.

Экология является частью гуманитарных, естественнонаучных и технических дисциплин. Она решает задачи научно-аналитического обобщения природных и техногенных проявлений геоэкологических процессов глобального и регионального масштабов, воспитания у населения нового экологического мышления и навыков противостояния техногенным авариям и катастрофам, научно-методического обеспечения учебного процесса на кафедрах и факультетах экологического профиля. Открытость и достоверность официальной информации о состоянии окружающей природной среды особенно остра.

Экология, являясь наукой о взаимосвязи между живыми организмами и средой их обитания, базируется на разных отраслях биологии (физиологии, биофизике, генетике), а также небиологических наук (географии, геологии, химии, физике) и др. Она изучает системы выше уровня одного организма, т. е. надорганизменные системы. Существует множество отраслей общей экологии: промышленная, медицинская, химическая, сельскохозяйственная, лесная, экология морей, др. Экология мегаполисов - важная часть этой науки.

С исторических времен возникновение городов, связано с водными артериями - крупными притоками, играющими роль транспортных путей, источников водоснабжения, рубежей обороны. Расстраиваясь концентрически возле этих центров, город в первую очередь занимал выгодные возвышенные места по речным террасам. Именно здесь природа создала наиболее благоприятные условия для строительства и освоения территории.

В больших городах-мегаполисах существует огромное количество проблем. В наше время одну из первых позиций в этом списке занимают экологические проблемы. Они возникают из-за слишком большой концентрации на малой территории большого числа жителей, транспорта, различных промышленных предприятий и производств. Для многих стран характерен высокий уровень урбанизации: в крупных городах с количеством жителей больше 100 тыс. человек проживает практически 50% населения. Такое распределение делает экологические проблемы мегаполисов особо актуальными.

Для всех развитых стран мира экологическая ситуация крупных городов, предмет повышенного внимания властей всех уровней, политических партий и общественных движений, широких слоев населения и средств массовой информации. Особенно - экологическая ситуация столицы - “зеркало”, в котором отражается уровень социально-экономического положения страны. Мировая практика показывает, что проблемы экологии разрешимы. По мере развития человечества, актуальность этих проблем будет непрерывно возрастать и постепенно приобретать глобальный характер.

Целью данного курса является приобретение студентами навыков:

Ш самостоятельного анализа экологических проблем городов-мегаполисов;

Ш теоретически грамотно и логически последовательно излагать рассматриваемые экологические проблемы;

Ш выделять наиболее существенные недостатки практической деятельности по охране окружающей среды городов-мегаполисов;

Ш самостоятельно формулировать проблему, ставить задачу и разрабатывать предложения в сфере экологической деятельности в городах;

Ш использовать различные методы исследования, повышающие целесообразность и обоснованность сформулированных предложений по улучшению экологической ситуации в населенных пунктах.

Изучение данного курса является одним из важных моментов подготовки специалиста-эколога, способствует углублению знаний по изучаемой дисциплине, с учетом возможности дальнейшей работы и использования приобретенных знаний на практике.

Систематическое обобщение информации о состоянии экологии и здоровья населения в городе необходимо для обоснования природоохранных программ и принятия управленческих решений. При рассмотрении проблем необходимы действия, направленные на улучшение и стабилизацию экологической обстановки. В первую очередь должна быть полная информация о состоянии дел. На основании фактов формируется перечень мероприятий, направленных на снижение антропогенной нагрузки на природу. С этой задачей позволит успешно справиться система экологического мониторинга. К сожалению, данная система не справляется с поставленными задачами в силу использования устаревших методик и оборудования.

Мегаполис - это сложный организм. Климат и географическое расположение города имеет свои природные особенности, повлиявшие на формирование его современного облика. Город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориальными комплексами, и другими городами.

Задачи экологии мегаполисов

1. Изучать взаимоотношения между организмами и окружающей городской средой.

2. Исследовать действие урбанизации среды обитания на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

3. Устанавливать зависимость между состоянием среды обитания и благополучием популяции.

4. Изучать направление отбора в популяциях.

5. Представить экологию как теоретическую основу охраны окружающей среды и рационального природопользования на территории и в окрестностях больших городов.

Экология мегаполисов исследует главные принципы организации и функции данной надорганизменной системы. Изучает определенные таксономические группы (экология растений, животных, микроорганизмов и т. д.). Ее первоочередная задача - прогнозирование изменений, выяснение закономерностей влияющих на изменение экологической обстановки, а значит и на организмы, проживающие в данной среде.

Методы экологии

ь полевые наблюдения (сбор гербариев, описание почвенных разрезов, сбор и учет насекомых, установка ловушек для животных);

ь фенологические наблюдения (за сезонными изменениями в живой природе);

ь метеорологические наблюдения;

ь изучение микроорганизмов в воде, воздухе, почвах; взятие санитарно-гигиенических проб;

ь лабораторные методы химического и физического анализа состава атмосферы, почв, водоемов;

ь математические методы обработки материалов и математическое моделирование процессов, происходящих в биогеоценозах и биосфере;

ь картографические методы (составление карт различных ландшафтных зон и карт-прогнозов).

В экологических исследованиях применяют и множество других методов.

Экологические проблемы мегаполисов, связаны с излишней плотностью населения, транспорта, а также промышленных предприятий, с малой долей озеленения городских территорий. Это приводит к загрязнению атмосферы, вызываемому мобильными и стационарными источниками, увеличению осадков, нехватке водных ресурсов, деградации почвенного покрова. Рост современных городов, увеличение их численности и территории влекут за собой множество экологических проблем. Все эти проблемы присущи и мегаполисам России.

Основные экологические проблемы крупного мегаполиса

Загрязнение атмосферы - в последнее время этот процесс стал катастрофическим. Выхлопные газы от автомобилей делают невозможным нахождение на улице в час пик. Важную роль играют загрязняющие воздух выбросы промышленных предприятий.

Загрязнение атмосферы, в свою очередь, влияет на другие виды загрязнения - воды и почвы. Загрязняется питьевая вода, во многих крупных городах ее качество нельзя признать даже удовлетворительным. Почва теряет свои плодородные способности.

Решение проблем атмосферного загрязнения напрямую связано с проблемой дорожных пробок, т.к. на автомобильные выбросы приходится 80% загрязнения. Необходимо обновление парка автомобилей, применение топлива с улучшенными экологическими характеристиками. Сокращение выбросов паров нефтепродуктов на автозаправочных станциях. Оптимизация управления дорожным движением на территории города. Увеличение пропускной способности автомобильных магистралей. Решение этой проблемы в большой степени зависит от организации дорожного движения, что в свою очередь, зависит от планирования градостроения.

Обеспечение населения питьевой водой

Здоровье людей напрямую зависит от качества питьевой воды. Причиной инфекционных заболеваний, болезней органов пищеварения и многих других - является некачественная питьевая вода. Микробное загрязнение питьевой воды представляет эпидемическую опасность. На качество питьевой воды влияют два фактора: откуда она берется и процесс водоподготовки. Научно установлен факт, что подземные воды менее подвержены загрязнению, - уровень их загрязнения «отстает» от уровня загрязнения поверхностных вод примерно на 100 лет.

Причиной загрязнения является застройка территорий водоохранных зон. Сложно обеспечить должный контроль над соблюдением водоохранного режима на протяжении сотен километров. Существенный фактор, влияющий на качество воды, это методы ее очистки.

Сейчас практикуется подготовка воды до питьевого качества на основе классической двухступенчатой схемы очистки с коагулированием, осветлением в отстойниках и на песчаных фильтрах и обеззараживанием хлорсодержащими реагентами.

При необходимости вводится обработка воды озоном, перманганатом калия, активированным углем на последнем этапе очистки применяется мембранное фильтрование. В процессе очистки воды используются химические реагенты, в том числе коагулянты, хлорсодержащие соединения, озон. У каждого из этих методов есть плюсы и минусы.

Городские промышленные и бытовые отходы. Загрязнение почв.

До эры агломераций утилизация отходов была облегчена благодаря всасывающей способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою продукцию с поля сразу к столу, обходились без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки и тому подобное скармливалось или использовалось в виде навоза как удобрение почвы для урожая будущего года. Передвижение в города привело к совершенно иной потребительской структуре.

Материалы, продукты, изделия и вещества, которые образуются в процессе деятельности человека и оказывают разрушающее воздействие на природную среду, а их использование в качестве вторичных материальных ресурсов нерентабельно по причине смешения качеств и свойств компонентов.

В массе отходов содержится большое количество опасных веществ: ртуть из батареек, фосфоро-карбонаты из флуоресцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, лакокрасочных материалов и предохранителей деревянных покрытий. Бытовые отходы характеризуются неоднородностью состава, малой плотностью и нестабильностью (способностью к загниванию). Бытовые отходы не должны накапливаться на территории микрорайона дольше, чем 1 сутки.

Немалую часть городского мусора составляют инертные твердые, промышленные токсичные (твердые, пастообразные и жидкие) отходы. Значительное количество жидких и пастообразных отходов выпускается в городскую канализацию городской водосток без необходимой и достаточной очистки, а это означает перенос вредных веществ на десятки километров от места расположения предприятий. В этой области существует опасность нарушения разрешенных способов удаления и обезвреживания отходов: сброс в канализацию, вывоз на несанкционированные территории, вывоз в неприспособленных транспортных средствах. Всё это является причиной загрязнения почв.

Еще одним источником загрязнения являются автозаправочные станции и нефтебазы. При этом имеет место интенсивное загрязнение грунтов нефтепродуктами на большую глубину. Около 40% городских почв имеют высокий уровень загрязнения. Спектр элементов, участвующих в загрязнении, достаточно широк. К элементам максимального накопления относятся серебро, цинк, вольфрам, свинец, никель, хром, висмут. Все, кроме серебра, относятся к 1 и 2 классам опасности. Участки интенсивного загрязнения почв приурочены и к промышленным зонам с металлоемкими производствами.

Утилизация отходов - является важной проблемой: передовые технологии переработки мусора имеются далеко не везде, а существующие типы мусороперерабатывающих заводов не справляются с растущим количеством отходов. В настоящее время только около 10% твердых бытовых отходов подвергается переработке и сжиганию на специальных заводах. Наиболее популярным методом решения этой проблемы остаётся захоронение. Примерно 2/3 всех отходов бытового и производственного происхождения складируют в хранилищах-свалках. Такие хранилища занимают огромные площади и являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций, а также источниками загрязнения почв и грунтовых вод.

Перспективным способом решения проблемы является переработка городских отходов. Развиваются следующие направления в переработке: органическая масса используется для получения удобрений, текстильное и бумажное сырьё используется для получения новой бумаги, металлолом направляется в переплавку и пр. Сложностью в данной методике переработки является сортировка мусора и разработка технологических процессов вторичного использования материалов.

Виды утилизации отходов: складирование; сжигание; компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные вещества); пиролиз.

Экономическая целесообразность переработки отходов зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и затрат на переработку. Деятельность по переработке отходов затрудняется из-за того, что существует мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. Но не учитывается, что переработка, по сравнению с захоронением и сжиганием, наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме того, он позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость площадей для захоронения мусора растет из-за ужесточения норм, а печи слишком дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти.

Таблица 1 Поступление веществ (в млн. т/год) в город с населением

1 млн. человек

Название вещества	Количество
Чистая вода	470,0
Воздух	50,2
Минерально-строительное сырье	10,0
Уголь	3,8
Сырая нефть	3,6
Сырье черной металлургии	3,5
Природный газ	1,7
Жидкое топливо	1,6
Горно-химическое сырье	1,5
Сырье цветной металлургии	1,2
Техническое растительное сырье	1,0
Сырье пищевой промышленности, готовые продукты питания	1,0
Энергохимическое сырье	0,22

экология мегаполис загрязнение экосистема

Как видно из сказанного выше масштабы загрязнения окружающей среды городскими отходами таковы, что острота проблемы нарастает с каждым днём. К сожалению, данные вопросы на сегодняшний день не решены. При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:

1. Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.

2. Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.

3. Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.

4. Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным риском для окружающей среды и здоровья человека.

Рассмотрев основные факторы, формирующие экологию мегаполисов, выделим еще одну проблему, относящуюся к экологии человека. Выше указаны детали, составляющие окружающую среду городов. Этот факт требует заострить внимание на характеристике производственной и жилой экологии.

Важнейшим компонентом городской территории являются зеленые массивы (городские леса, парки, сады и луга) и населяющие их насекомые, птицы и животные. Растительность, как средовосстанавливающая система, обеспечивает комфортность условий проживания людей в городе, регулирует (в определенных пределах) газовый состав воздуха и степень его загрязненности, климатические характеристики городских территорий, снижает влияние шумового фактора и является источником эстетического восприятия.

Развитие озеленения в городах является одним из важнейших экологических факторов. Зеленые насаждения очищают атмосферу, кондиционируют воздух, понижают уровень шумов, тормозят неблагоприятные ветровые режимы. Кроме того, зелень в городах благотворно влияет на эмоциональное состояние человека. При этом зеленые насаждения должны быть максимально приближены к месту жительства человека, только в этом случае возможен максимально позитивный экологический эффект. В данном случае предпочтительным является развитие вертикального озеленения.

Однако «зеленое» строительство сопряжено с немалыми трудностями как технического, так и экономического характера. В техническом отношении зеленое строительство затруднено захламленностью территории новостроек и захоронением в почве отходов строительства. Во втором случае - проще и дешевле асфальтировать дворовую территорию, чем озеленять ее. Однако именно озеленение городских территорий относится к числу основных экологических мероприятий в мегаполисах.

Создание комфортных условий в замкнутых пространствах и прежде всего очищенного воздуха и минимального уровня шумов значительно снижает отрицательное влияние городской среды на здоровье человека. Существует масса факторов, влияющих на качество самой жилой среды. К ним относятся газовые кухни, повышающие загазованность, сухость воздуха (при наличии центрального отопления), большое количество аллергенов -- в коврах, мягкой мебели, в теплоизолирующих материалах, недостаток естественного освещения из-за плотности застроек и т.п. Все это сказывается на здоровье горожан. В первую очередь страдает иммунная система.

В условиях дефицита свободных территорий игнорируется сложная экологическая обстановка города. Утрачиваются резервируемые под озеленение участки земли, исчезают в плане города проектируемые зеленые “клинья”. Без соответствующей подготовки и согласования растут территории городских свалок и уменьшаются поля фильтрации. Засыпаются многочисленные овраги и речки, служащие естественными дренажами. Возводимые в этих местах свайные фундаменты служат своеобразными подземными плотинами на пути грунтового потока. Всё это создает предпосылки для экологических аварий и катастроф.

Экологические проблемы существенно отличаются от экономических - эффективность их решения достаточно сложно оценить. Экологические проблемы дают о себе знать, когда решать их практически поздно. Экономический кризис затрагивает кошелек, а экологический кризис - жизнь и здоровье каждого. Пример тому - летние пожары - экологическая катастрофа оборачивается общей бедой.

Экологическая проблема может считаться таковой, если она официально признана, т.е. нормативно закреплена в соответствующем документе. Основным нормативным документом, в котором экологические проблемы сформулированы и определены основные пути их решения, является Федеральная целевая программа (ФЦП). В программе обозначено содержание проблемы и обоснование необходимости ее решения программными методами, намечены этапы ее реализации.

ФЦП является не просто нормативным документом, под эти программы отпускаются значительные средства из федерального бюджета. В соответствии с ФЦП принимаются региональные программы. Например, на реализацию ФЦП «Охрана лесов от пожаров» на 1999 - 2005 гг. с 1999 по 2001 гг. было отпущено 11 млн. долларов США, притом, что стоимость обводнения 1 гектара торфяников - 2 млн. рублей. Таким образом, решение экологических проблем государство берет на себя, но за наши деньги, поскольку все мы являемся налогоплательщиками.

Главными задачами экологической политики города являются следующие: снижение загрязнения атмосферного воздуха; развитие водохозяйственного комплекса, охрана и восстановление водных объектов; переработка и утилизация отходов. Проблемы атмосферного загрязнения, водоснабжения и утилизации отходов характерны для всех мегаполисов.

Пока еще есть места на свете, которые не затронули данные проблемы и можно отправиться в путешествие, туда, где есть белоснежные песчаные пляжи и чистое, ласковое море, живые леса и горы. А вдоволь отдохнув, вернуться домой, и с новыми силами, жить под девизом: чисто не там где убирают, а там где не сорят…

2. Основные термины и определения

Экосистема - основное понятие в экологии. Под экосистемой понимают любую систему, состоящую из живых существ и среды их обитания, которые объединены в единое функциональное целое. В экосистеме осуществляется круговорот веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции. Обычно выделяют:

Микроэкосистемы - например, небольшой водоем, которые существуют, пока в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ.

Мезоэкосистемы - например, река.

Макроэкосистемы - например, океан.

Биосфера - глобальная экосистема - все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

Более крупные экосистемы при этом включают в себя экосистемы меньшего ранга.

Экосистема (биогеоценоз) - союз живой (биотоп) и неживой (экотон) природы, любой биогеоценоз потенциально бессмертен, так как все время получает энергию от деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. А также экосистемы без растительного звена, заканчивая свое существование, высвобождают в процессе разложения субстрата всю содержащуюся в нем энергию. Биогеоценозы и экосистемы различаются по временному фактору.

Биоценоз - объединение множества видов, представленных не отдельными особями, а популяциями или их частями, включает в себя:

Биотоп - взаимосвязанные организмы разных видов.

Экотон - среда обитания.

Экология города (урбоэкология) - город сравним с единым сложно устроенным организмом, активно обменивающимся веществом и энергией с окружающими его природными, сельскохозяйственными территориальными комплексами и другими городами.

Популяция - это обособленная часть вида, занимающая какое-то определенное пространство и способная к саморегулированию.

Видовая структура экосистем - под ней понимают количество видов, которые образуют экосистему, и соотношение их численностей.

Трофическая структура экосистем - цепи питания. Каждая экосистема включает в себя несколько трофических (пищевых) уровней. Первый - растения. Второй - животные. Последний - микроорганизмы и грибы.

Стабильность и устойчивость экосистем - в экологии часто рассматриваются как синонимы, и под ними понимают способность экосистем сохранять собственную структуру и функциональные свойства при действии внешних факторов.

Упругая система (экосистема) - та, которая способна воспринимать существенные воздействия, значительно не изменяя своей структуры и свойств. Обладает способностью естественного развития и прежде всего самовосстановления в течение 1 - 2 поколений .

Сообщество - совокупность взаимосвязанных организмов различных видов.

Фитоценоз - растительное сообщество.

Зооценоз - сообщество животных организмов или микробов.

Микробоценоз - сообщество микробов.

Системность экологии - состоит в том, что эта наука изучает системы, их звенья и члены, находящиеся в тесной взаимозависимости и взаимосвязи.

Среда обитания - природные тела и явления, находящиеся в прямых и косвенных взаимоотношениях с организмом (организмами).

Факторы - отдельные элементы среды.

Окружающая среда - среда, измененная человеком.

Природная среда (окружающая природа) - это среда, измененная в малой степени, или не измененная человеком.

Местообитание - среда жизни организма или вида, в которой проходит весь цикл его развития.

Влияние среды на организмы оценивают через экологические факторы.

Экологические факторы - любой элемент или условие среды, оказывающие влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ, на которые организм реагирует приспособительными реакциями.

Антропогенные факторы - это формы человеческой деятельности, оказавшие прямое влияние на организмы (промысел) или косвенное - на местообитание (загрязнение среды), приведшие к изменениям или утрате организмами тех или иных качеств и свойств, характерных для естественных экосистем.

Абиотические факторы - все свойства неживой природы - климатические, атмосферные, почвенные, температура, свет, радиоактивное излучение, давление и влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности, прямо или косвенно влияющие на живые организмы.

Биотические факторы - формы взаимодействия живых существ: межвидовые, внутривидовые и т.д.; иерархические, демографические, социальные. Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций.

Фитогенные - со стороны растений.

Зоогенные - со стороны животных и т. п.

Среды жизни и адаптации к ним организмов

Адаптация - способность организмов приспосабливаться к изменениям окружающей среды:

Морфологическая - изменение форм тела.

Физиологическая - изменение высвобождения воды из жиров, белков и углеводов.

Поведенческая - выбор основного расположения в пространстве.

Физическая - регулирование теплоотдачи.

Химическая - сохранение постоянной температуры тела.

Средообразующие факторы - это те, которые обусловливают свойства сред.

Лимитирующие факторы - присущие среде свойства, ограничивающие жизнедеятельность организмов. Человек способен управлять (путём расширения или сужения) границами этих факторов.

Среда жизни - на Земле условно выделяют четыре среды: почвенную, водную, наземно-воздушную и среду организмов (одни организмы становятся средой для других).

Водная среда - самая однородная среди других: почти не изменяется в пространстве, в ней нет четких границ между экосистемами. Характеризуется высокой плотностью (океанические воды - 1,3 г/см³, пресные - близки к единице). Давление изменяется в зависимости от глубины. Лимитирующие факторы - кислород и свет.

Проблема загрязнения или качественного истощения вод.

Эвтрофикация вод - различное загрязнение вод.

Показатели качества и химический состав вод - это содержание растворенных веществ. Наиболее часто встречаются: кальций, натрий, хлор, калий. Выделяют следующие категории вод: пресные, солоноватые, слабосоленые, соленые и очень соленые, рассолы. Вода рассматривается в зависимости от целей ее использования: питьевая, техническая и др. Кроме химических, при оценке качества питьевой воды используются бактериологические и органолептические (запах, цветность, мутность, привкус) критерии.

Биологическое потребление кислорода (БПК) - важный показатель качества вод.

Проблема загрязнения водоисточников актуальна для всей водохозяйственной системы, а в крупных городах стоит особенно остро.

Сточные воды после очистки на станциях биологической очистки часто не соответствуют требованиям для сброса в водоем по содержанию органических веществ (по БПК), аммонийному азоту, нефтепродуктов и тяжелых металлов.

Пути охраны водных ресурсов - внедрение новых технологических процессов, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где сточные воды не сбрасываются, а используются многократно.

Наземно-воздушная среда - наиболее сложная по свойствам и по разнообразию в пространстве. Характерны: низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры, высокая подвижность. Лимитирующие факторы - недостаток или избыток влаги и тепла.

Атмосфера - сложная система, состоящая из воздуха, паров воды и химических примесей. Регулятор метеорологического режима и условие для физико-химических и биологических процессов в биосфере. Баланс отдельных её компонентов влияет на тепловой, водный, радиационный режимы, способность к самоочищению.

Парниковый эффект - возможное повышение глобальной температуры на Земле в результате изменения теплового баланса парниковыми газами.

Проблема озона в атмосфере имеет два аспекта: разрушение его в верхних слоях (озоновый экран) и повышение концентрации в околоземном пространстве.

Загрязнения наземно-воздушной среды. Изначально это природное загрязнение - различная пыль: минеральная (продукты выветривания и разрушения горных пород), органическая (аэропланктон - бактерии, вирусы, пыльца растений) и космическая (частицы, попадающие в атмосферу из космоса). Во-вторых, это искусственные загрязнения - промышленные, транспортные и бытовые выбросы в атмосферу (пыль цементных заводов, сажа, различные газы, радиоактивное загрязнение, пестициды). В последнее время все более значительным внешним фактором, изменяющим наземно-воздушую среду обитания, становится антропогенный фактор.

Метеорологические условия в целом способствуют эффективному рассеиванию и разбавлению концентрации вредных веществ, попадающих в атмосферу от источников загрязнения, и выносу их за пределы города. В отдельные периоды наблюдается обстановка с неблагоприятными метеорологическими условиями (НМУ), когда выбрасываемые вредные вещества накапливаются в нижнем слое атмосферы, формируя смог.

Смог - результат комплексного действия разных загрязнителей. Ранее под ним понимали смесь пылевых частиц и капель тумана. Сейчас термин имеет более широкое значение. Смог бывает «классический» (смесь токсичных туманов, возникающих при незначительной облачности) и «фотохимический» (смесь едких газов и аэрозолей, которая образуется без тумана в результате фотохимических реакций). Наиболее опасен лондонский и лос-анджелесский смог. Он поглощает до 25 % солнечного излучения и 80 % ультрафиолетовых лучей, от этого страдает городское население.

Пылевые загрязнения являются также продуктом городской среды. Воздух среднего города имеет концентрацию пыли в 150 раз большую, чем воздух над океаном, и в 15 раз, чем воздух в сельской местности.

Почвенная среда - по свойствам близка с водной и наземно-воздушной средами. Многие организмы здесь - гидробионты, они живут в поровых скоплениях свободной воды. Лимитирующие факторы: недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги.

Состояние растительности. Под влиянием техногенных факторов в зеленой массе растительности уменьшается содержание хлорофилла. Ткани растения изменяют цвет на желтый, охристый, растение поражает хлороз. Более сильное поражение вызывает некроз тканей. Степень поражения зеленых насаждений существенно отличается в разных районах.

Масштабы воздействия человека на среду и биосферу - человек почти полностью уничтожил некоторые ландшафты в пределах природных зон: исчезли, например, такие крупные экосистемы как степи. Площадь, занятая лесами, уменьшилась в настоящее время с 75 до 25 %, оставшаяся в большей или меньшей степени несут следы человеческой деятельности. Сложность современной экологической ситуации связана также с тем, что человечество не в состоянии отказаться от достижений технического прогресса и от использования природных ресурсов.

Агроценоз - это совершенно чуждое естественным условиям сообщество, которое живёт только при условии непрерывного вмешательства человека. Агроценозы, поселения, города, производственные комплексы и т. д.

Природно-территориальный комплекс (ПТК) - крупные экосистемы, выделяемые по установленным географическим критериям. Если в системе закономерно соединяются различные природные компоненты, ее рассматривают как ландшафт.

Суточный тип динамики - связан с изменениями в фотосинтезе и испарении воды растениями, с поведением животных.

Периодически повторяющаяся динамика - циклические изменения, или флуктуации (колебания) в развитии экосистем.

Направленная динамика - поступательное развитие экосистем.

Сукцессия - смена биоценозов и экосистем в целом.

Первичная сукцессия - развитие происходит на безжизненном субстрате (заброшенные песчаные карьеры). Часто причиной являются антропогенные воздействия, которые ведут к упрощению экосистем, дигрессиям.

Вторичные сукцессии отличаются от первичных тем, что начинаются не с нулевых значений, а возникают на месте разрушенных или нарушенных экосистем (после вырубок лесов, пожаров). Основное отличие этих сукцессий: - протекают быстрее первичных, так как начинаются с промежуточных стадий (трав, кустарников) на фоне более богатых почв.

Гомеостаз - относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций системы.

Биотический потенциал - возможное потомство от одной пары особей при осуществлении способности организмов к биологически определенному размножению. Биотический потенциал тем выше, чем ниже уровень организации организмов.

Миграции - фактор гомеостаза, проявляющийся в двух видах: 1) массовый исход особей из популяции при явлениях перенаселенности; 2) постепенный уход некоторой части особей в другие популяции.

Социальная и прикладная экология изучает измененные человеком экосистемы (природно-антропогенные) или искусственно созданные объекты.

Социальная и прикладная экология - рассматривает и анализирует вопросы и проблемы, связанные с человеческой деятельностью, особенно с того периода, когда человек стал действовать как мощная геологическая сила.

Различают экосистемы четырех типов:

1) транзитные - превалирует однонаправленный поток вещества;

2) элювиальные - вынос веществ преобладает над привносом;

3) субтранзитные - привнос и вынос веществ и энергии в которых сбалансированы;

4) аккумулятивные - преобладает привнос веществ над его выносом;

Общая экологии - ориентирована на человека, его среду обитания.

Холизматический - принцип целостного анализа природных явлений с многочисленными связями и взаимозависимостями.

Редукционный - подход для решения задач с ясно заданными параметрами.

Внутреннее динамическое равновесие - энергия, информация и динамические качества природных систем и их иерархия взаимосвязаны так, что любое изменение одного из показателей вызывает перемены во всех явлениях.

Природные цепные реакции - ряд природных явлений, каждое из которых приводит к изменению других явлений. Их вероятность усиливается под влиянием антропогенных факторов, при любом жестком вмешательстве в природные процессы.

Правило десяти процентов - распространено на природопользование из общей экологии: из экосистем нельзя единовременно изымать более 10% возобновимого ресурса.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязнения - количество загрязнителя, не оказывающее на человека и его потомство отрицательного воздействия.

Факторы регулирования численности популяции - человек снял или частично разрушил почти все природные механизмы популяционного гомеостаза по отношению к своей популяции. Абиотические факторы практически не сказываются на его численности.

Ноогенез - время развития биосферы, связанное с деятельностью человека.

Отчужденность человека от природы - действия человека с целью подчинения природы своим целям, следствие антропогенного вмешательства- нарушение временного фактора в развитии биосферных процессов.

Круговорот углерода - содержащийся в атмосфере углерод в процессе фотосинтеза вводится в органическое вещество растений, а далее - в цепи питания. Нарушение циклов углерода связано с высвобождением его из геологических структур, в результате деятельности человека и изменения площадей растительных сообществ

Круговорот азота - главным источником этого элемента является атмосфера, откуда в почву, а потом в растительные организмы азот попадает в результате превращения в усвояемое соединение - нитраты. Отрицательные последствия нарушения круговорота азота - загрязнение оксидами, аммиаком, другими соединениями атмосферного воздуха и вод, накопление нитратов в пищевых продуктах.

Круговорот серы - сера является одним из самых агрессивных и общераспространенных загрязнителей среды. Нарушения круговорота серы связаны со сжиганием органических веществ, переработкой серосодержащих руд. Сера поступает в атмосферу в виде токсичных соединений, диоксидов.

Круговорот фосфора - после многократного потребления фосфора организмами на суше и в водной среде он выводится в донные осадки. Возвращение фосфора с организмами океана не компенсирует его потребности на суше. Негативным следствием нарушения круговорота фосфора является попадание его в водные экосистемы с минеральными удобрениями и моющими синтетическими средствами.

Проблема кислых осадков

Двуокись серы - загрязнитель, обусловливающий появление кислых осадков. Соединяясь с парами воды, сернистый ангидрид превращается в раствор серной кислоты. Также из двуокиси углерода и окислов азота образуются азотная и угольная кислоты. Вместе с органическими кислотами и другими соединениями они образуют раствор с кислой реакцией (кислотные осадки).

Кризис - одно из негативных состояний среды, природы или биосферы. Ему предшествуют и после него следуют другие состояния, экологические ситуации.

Экологический кризис - изменения биосферы или ее частей на большом пространстве, которые сопровождаются изменением среды и систем в целом и переходом в новое качество. Современный экологический кризис - главная особенность современного экологического кризиса - его глобальный характер.

Преобразованная природная среда - «вторая природа», иначе среда квазиприродная (от лат. quasi - «как будто»). Она неспособна к самоподдержанию в течение продолжительного времени.

Созданная человеком среда - «третья природа», артеприродная среда (от лат. arte - «искусственный»). Без человеческого вмешательства обречена на разрушение. В ее границах резко нарушены круговороты веществ. Для такой среды характерны накопления отходов и загрязнения.

Антропогенный кризис - результат антиприродной деятельности человека. Обычно сопровождается уменьшением численности народонаселения, его миграцией, социальными потрясениями.

Социальная среда - включает в себя взаимоотношения между людьми, психологический климат, здравоохранение, общекультурные ценности и т. п.

Демография - наука, изучающая население, в частности его структуру, динамику и воспроизводство (рождаемость, продолжительность жизни, смертность).

Демография экологическая - исследует взаимосвязи демографических процессов и среды обитания человека.

Общий коэффициент рождаемости (ОКР) - это среднее число детей, родившихся за год на одну тысячу человек населения.

Средний коэффициент рождаемости (СКР) - это среднее число детей, которых рожает одна женщина в течение своей жизни.

Общий коэффициент смертности (ОКС) - это среднее число умерших за год людей на одну тысячу человек населения.

Естественный прирост населения - показывает разность между ОКР и ОКС. Для того чтобы показать естественный прирост, в процентах результат делится на 10.

Демографический переход - характеристика периода роста численности населения в отдельной стране или в мире, который обусловлен высокой рождаемостью при одновременном значительном снижении смертности, прежде всего детской.

Демографический потенциал - это показатель увеличения численности населения, не учитывающий сокращение рождаемости до уровня простой воспроизводимости.

Демографический взрыв - резкое увеличение роста народонаселения, которое обусловлено понижением смертности, прежде всего детской, при сохранении одновременно высокой рождаемости.

Прирост населения - для достижения первого миллиарда численности населения потребовалось больше 2 млн. лет, прирост каждого последующего миллиарда требовал все меньше времени: второй - 100 лет, третий - 30, четвертый - 15, а пятый - только 12 лет. Некоторые взгляды на решение проблемы:

Демографический утопизм - заселение космоса, Мирового океана и т. п.

Демографический финализм - рост населения приведет к исчерпанию ресурсов и загрязнению окружающей среды, проблема решится через гибель части человечества.

Демографический фатализм - проблемы решатся сами собой благодаря механизмам биологического саморегулирования.

Природные ресурсы - природные объекты, используемые человеком для создания материальных благ.

Классификации ресурсов - природные, материальные (транспортные средства, промышленные объекты, строения), трудовые.

Загрязнение среды - привнесение в нее несвойственных веществ или увеличение концентрации уже имеющихся (химических, физических, биологических) выше естественного уровня, приводящее к отрицательным последствиям.

Классификация загрязнений

По происхождению: естественное и искусственное. По источникам: промышленное, сельскохозяйственное, транспортное, точечное (труба предприятия), объектное (предприятие), рассеянное (сельскохозяйственное поле, экосистема), трансгрессивное (распространившееся из других регионов). По масштабам воздействия: глобальное, региональное, местное. По элементам среды: атмосферы, гидросферы, почв. По месту действия: сельской среды, городской среды, внутри промышленных предприятий и др. По характеру действия: химическое, физическое, тепловое, шумовое электромагнитное. По периодичности действия: первичное, вторичное. По степени стойкости: устойчивое, стойкое, неустойчивое

Параметры загрязнения. 1) По объему поступления в среду. 2) По агрессивности (ядовитости). 3) По степени загрязнения.

Биологические меры борьбы с нежелательными видами организмов

Беспестицидные технологии - резкое снижение использования минеральных удобрений, стимуляторов роста и т. п. в сельском хозяйстве.

Биомасса - масса живых организмов или отдельных компонентов, содержащаяся на единице площади или объема экосистем.

Продуктивность - скорость образования биомассы.

Климатические и метеорологические функции лесов - используются для защиты почв, дорог, посевов, населенных пунктов и т. п. Благодаря их кислородопроизводной деятельности снижается концентрация углекислого газа, очищается атмосфера.

Водоохранные функции лесов - положительное воздействие лесов на качество вод связывают с процессом их фильтрации через почвенно-грунтовую толщу, а также водоочищающей способностью растений.

Специфические проблемы лесов - функция очистки среды, которую выполняют леса, ведет к их повреждению, снижению устойчивости и гибели. Гибель лесов от атмосферных загрязнений относится к числу главных экологических проблем современности.

Особо охраняемые объекты или территории - это участки биосферы, полностью или частично исключенные из хозяйственного использования. К категориям охраняемых территорий в России относятся заповедники, заказники, национальные парки, биосферные заповедники, особо ценные объекты.

Экологический мониторинг - слежение за объектами или явлениями, наблюдение и прогноз состояния среды, оценка изменений природы от различных факторов.

Растения - индикаторы загрязняющих веществ: лишайники, мхи - тяжелые металлы; слива, фасоль обыкновенная - диоксид серы; ель, люцерна - фтористый водород; береза бородавчатая, земляника - аммиак; подсолнечник, конский каштан - сероводород; шпинат, горох - фотохимический смог; соя, недотрога обыкновенная - углеводороды.

Экологические проблемы городов и поселений - быстрый рост городов и численности городского населения относят к числу наиболее значительных явлений определяющих характерные экологические проблемы. Города - это творения человека, адаптация к которым связана со значительными издержками для здоровья людей.

Энергетика - отрасль производства, которая развивается необычайно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях демографического взрыва удваивается за 40--50 лет, то производство и потребление энергии суммарно увеличивается в два раза через каждые 12--15 лет, в том числе и в расчете на душу населения.

Техногенные воздействия - факторы инструментального вмешательства людей, приводящие к деградации растительности, почвы, водных ресурсов, атмосферного воздуха. К этим факторам относятся: тепловое загрязнение, шумовые, вибрационные и электромагнитные поля и, наконец, радиоактивное загрязнение территории и объектов природного комплекса города.

Тепловое загрязнение - данные анализа тепловых аномалий, выявленных путём инфракрасной тепловой аэросъемки показывают, что области с положительными высоко- и среднеконтрастными тепловыми аномалиями (повышение температуры над фоном более 10 градусов Цельсия) связаны с промышленными объектами и интенсивными тепловыми утечками из подземных водонесущих коммуникаций.

Тепловые аномалии сосредоточены в основном на территориях и в окрестностях промпредприятий.

Электромагнитное излучение - связано с развитием сетей радио и телевидения, новых видов радиосвязи и радиолокации. Размещение всех новых передающих радиотехнических средств должно проходить экспертизу с целью выполнения действующих нормативных актов и санитарно-гигиенических нормативов.

Шумы. Основные источники шума в городе: а) транспорт (наземный, железнодорожный и в отдельных районах авиационный); б) промышленные предприятия и иные объекты, имеющие шумящее оборудование; в) встроенно-пристроенные в жилых домах предприятия торговли, мастерские и т.д.; г) объекты инженерного оборудования жилых домов (насосные, центральные тепловые пункты, электрощитовые, лифты и т.д.).

В зонах акустического дискомфорта находится большинство жителей города. Повышенный шумовой фон приводит к головным болям, бессоннице, повреждению органов слуха, нервным расстройствам, сужению кровеносных сосудов и увеличению артериального давления. Он также вызывает или усиливает стрессовые явления, стимулирует агрессивность, ведет к сокращению продолжительности жизни.

Вибрация - следующий фактор, негативно влияющий на окружающую среду в городе. Источники вибрации - линии метрополитена мелкого заложения, трамвайные линии, железнодорожные и автотранспортные магистрали. Основную проблему представляет метрополитен, поскольку при строительстве отдельных участков не всегда в полном объеме выполняются требования виброзащиты.

Города и проблемы катастроф - мегаполисы зачастую сами провоцируют катастрофические явления из-за сильного влияния на природную среду. Чем ниже социально-экономический и технический уровень развития городов, тем вероятность гибели людей при катастрофах больше. Одной из главных причин этого являются катастрофы, вызванные техногенными явлениями.

Зоны экологического кризиса - территории, на которые деятельность человека оказала глубокие необратимые изменения, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экосистем, деградацию флоры и фауны.