Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Уральский Государственный Лесотехнический Университет

Заочный факультет

Специальность 241000 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии».

РЕФЕРАТ

По теме: «Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия»

Екатеринбург 2013

Содержание

Введение

1. Экологические системы

2. Восстановление нарушенных экосистем

3. Понятие экологического равновесия

4. Принцип естественного равновесия

5. Охрана окружающей среды

6. Создание заповедных природных территорий

Заключение

Введение

При нынешнем уровне потребления природных ресурсов в мире к середине нынешнего века глобальным экосистемам планеты грозит гибель, предупреждает Всемирный фонд дикой природы (WWF).

Человек довольно интенсивно использует природу для собственных нужд, тем самым нарушая ее целостность. В результате хозяйственной деятельности человека, многие ценные виды животных и растений исчезли. Нанесение непоправимого ущерба флоре и фауне происходит как путем непосредственного истребления некоторых видов, так и посредством нарушения их местообитания.

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами, и смещение его в одну сторону, скажем, уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживает общее равновесие в природе.

Естественных природных экосистем на Земле осталось крайне мало. Перед человечеством стоит нелегкая задача: восстановление природных экосистем и поддержание их гомеостатического состояния. Необходимо применять какие-либо меры охраны природных сообществ. Сегодня эти задачи решаются несколькими способами, как в отдельных государствах, так и во всем мире.

1. Экологические системы

Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Примеры экологических систем: водохранилище, лес, море и т.д.

Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Самая крупная природная экосистема на Земле - биосфера.

Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалом - круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце. Общая схема потока энергии и различных веществ в экосистеме представлена на рисунке 1. Биологическая и физическая сферы, представленные органическими и неорганическими соединениями, в совокупности образуют экосистему. Растения синтезируют органические соединения, используя энергию солнечного света и питательные вещества из почвы. Эти соединения служат строительным материалом, из которого растения образуют свои ткани, и источником энергии, необходимой им для поддержания своих функций.

Рисунок 1

Для высвобождения запасенной химической энергии растения разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты (двуокись углерода, воду, нитраты, фосфаты и т.п.), завершая тем самым круговорот питательных веществ.

2. Восстановление нарушенных экосистем

Восстановление нарушенных экосистем - комплекс вопросов, связанных с нежелательными последствиями деятельности человека и объединяемых общей задачей - вернуть нарушенные части ландшафта в сферу культурно-хозяйственного использования, т.е. восстановить их исходное или близкое к исходному состоянию, или создать новый тип экосистемы, отвечающий определенным требованиям. Примером могут служить следующие проблемы:

1. Рекультивация нарушенных и выведенных из хозяйственного использования земельных угодий - торфоразработок, терриконов, отвалов при поверхностных разработках полезных ископаемых, строительных площадок, наносов при обогатительных процессах и т.д. Создание на их месте лесов, парков, сельскохозяйственных угодий и т.д. Интенсификация почвообразовательного процесса и создание экосистем или агроценозов, структура которых наиболее отвечает данным условиям и задачам восстановительных работ.

2. Восстановление пастбищ, выведенных из сферы нормальной эксплуатации перевыпасом (вопросы оптимальной нагрузки на пастбища, оптимальной структуры стада и наиболее рациональной структуры выпасания).

3. Восстановление эродированного почвенного покрова.

4. Восстановление плодородия истощенных почв.

5. Восстановление продуктивных типов леса на месте интенсивных рубок.

6. Восстановление продуктивности и других благоприятных для человека свойств водоемов, нарушенных под влиянием антропогенных факторов, в частности устранение причин «культурного эвтрофирования вод» и восстановление озер и водохранилищ, подвергшихся эвтрофированию с ликвидацией избыточного «цветения» воды и других неблагоприятных последствий перегрузки водоемов биогенными элементами.

3. Понятие экологического равновесия

В процессе взаимодействия с развивающимся человеческим обществом природная - среда должна бесконечно длительное время сохранять (а в ряде случаев и улучшать) основные ее характеристики, обусловливающие ход наиболее важных естественных процессов на Земле -- достаточную фотосинтезирующую активность автотрофных растений, воспроизводство в необходимых масштабах всех своих компонентов, сохранение многообразия жизни на планете, способность к самоочищению и дальнейшей эволюции. Все эти качества природной среды могут быть обеспечены лишь при одном важнейшем условии -- сила, частота и продолжительность прямых связей в системе «общество -- природа» должны соответствовать тем же показателям обратных связей или реакций природной среды на антропогенное давление, а это означает, что взаимодействие человеческого общества и природной среды должно происходить в условиях динамического гомеостаза, равновесного состояния.

Развитие человеческого обществ неизбежно ведет к изменению природной среды. Вместе с тем антропогенные изменения не должны носить характер катастроф, ведущих к новым экологическим кризисам. Они должны быть постепенными, обеспечивать правильное распределение и силу антропогенных нагрузок и необходимые условия адаптации к ним, человека и природной среды. Такое состояние динамического гомеостаза в биосфере (в отличие от естественного равновесия) назовем динамическим экологическим равновесием и примем в качестве главного критерия достижения экологической цели регионального расселения и районной планировки.

Абсолютного естественного равновесия на Земле не было и до появления человека. В условиях подобного равновесия была бы невозможна и сама эволюция биосферы. Однако природа развивается миллиарды лет и происходящее в ней изменения для человека практически незаметны. Находящиеся в естественном равновесии экосистемы и биогеоценозы в процессе своей эволюции проходят целый ряд стадий, которым присуща смена экологических характеристик (продуктивности, породного и видового состава и т.д.), в том числе и определенная степень устойчивости к внешним воздействиям. Противоположным этому состоянию является нарушение динамического гомеостаза, которое означает нанесение ущерба, выходящего за пределы определенного допустимого уровня совокупности всех внешних условий и влияний, оказывающих воздействие на жизнь и развитие человека, на человеческое поведение и, следовательно, на общество.

Замещение видов в сукцессиях обусловлено тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций. Этот процесс продолжается по тех пор, пока достигается равновесие между биотическими и абиотическими компонентами. Подобная терминальная стабилизация экосистемы называется климаксом. Так, в случае вторичной сукцессии заброшенное поле через 1--2 года зарастает травой, далее в течение 15--20 лет оно бывает покрыто злаками и кустарником, затем 60--70 лет на нем растет сосновый лес и затем развивается устойчивый климаксовый широколиственный или смешанный лес. Точно так же на вырубках, где ранее были хвойные леса, сначала появляется кустарниковая растительность, затем лиственные породы (преимущественно береза и осина), сменяющиеся снова хвойными деревьями, и наконец, лесное сообщество переходит в климаксовое состояние. Климаксовые системы обладают наибольшей биомассой, но и самой низкой продуктивностью. Поэтому хозяйственное развитие экосистем, трансформация биогеоценозов в агро- и урбоценозы происходит в сторону постоянного повышения продуктивности последних, что исключает достижение экосистемой фазы климакса, т.е. многократно снижает ее устойчивость, пластичность и резистентность. Вследствие невозможности отказа от интенсивного хозяйственного использования агро- и урбоценозов сохранение многообразия и компонентного баланса природной среды, а следовательно и экологического равновесия, все в большей степени начинает зависеть от территориальных, в том числе архитектурно-планировочных методов, обеспечивающих достаточное разнообразие биогеоценоза и антропогенных ценозов в пределах крупных экосистем.

4. Принцип естественного равновесия

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами, и смещение его в одну сторону, скажем, уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживает общее равновесие в природе.

Равновесие в живой природе не статично, как равновесие кристалла, а динамично, представляя движение вокруг точки устойчивости. Если эта точка не меняется, то такое состояние называется гомеостазом («гомео» - тот же, «стасис» - состояние). Гомеостаз - механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает нормальную жизнь. Кровяное давление, частота пульса, температура тела - все это обусловлено гомеостатическими механизмами, которые работают настолько хорошо, что мы обычно их не замечаем. В пределах «гомеостатического плато» действует отрицательная обратная связь, за пределами его - положительная обратная связь, и система гибнет.

Согласно принципу равновесия любая естественная система с проходящим через нее потоком энергии склонна развиваться в сторону устойчивого состояния. Гомеостаз, существующий в природе, осуществляется автоматически за счет механизмов обратной связи. Новые системы обычно подвержены резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми системами, компоненты которых имели возможность приспособиться друг к другу. Подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода эволюционного приспособления. Например, имеет место временная отсрочка в реакциях популяции, под которой понимается время, необходимое для того, чтобы в неблагоприятных условиях, связанных с перенаселением, начали изменяться рождаемость и смертность.

Естественное равновесие означает, что экосистема сохраняет свое стабильное состояние и некоторые параметры неизменными, несмотря на воздействия на нее. Система проницаема, в нее что-то постоянно входит и выходит, т.е. это такое устойчивое состояние экосистемы, при котором поступление вещества и энергии равно их выходу.

В качестве примера действия гомеостатических механизмов рассмотрим динамику популяций. Популяция стабильна, если сохраняет свой размер постоянным. Стремление к восстановлению величины популяции, соответствующей состоянию равновесия, осуществляется за счет регуляции, которая, в конечном счете, есть функция экосистемы, частью которой является популяция.

Имеются два механизма стабилизации плотности популяции при ее величинах, лежащих ниже уровня насыщения:

1) территориальное поведение в виде внутривидовой конкуренции;

2) групповое поведение, выражающееся, например, в «порядке клевания», «половом доминировании» и т.п.

В какой-то мере эти механизмы действуют и в человеческом обществе.

Регулирование экосистемы может быть физическим и биологическим. Флуктуации (любое колебание или любое периодическое изменение) численности происходят под влиянием внешних (например, климатических) и внутренних факторов. Факторы, влияние которых находится в прямой зависимости от плотности популяции, предотвращают перенаселение и способствуют установлению устойчивого равновесия. Это преимущественно биотические (конкуренция, паразиты, патогенные влияния и т.п.), а не климатические факторы.

Одни экологи объясняют изменения численности популяций тем, что в условиях перенаселенности возникает стресс, который влияет на репродуктивный потенциал и устойчивость к заболеваниям и другим воздействиям. Комплекс таких изменений нередко вызывает стремительное падение плотности популяции - «адаптационный синдром», препятствующий слишком сильным флуктуациям, которые могли бы нарушить функционирование экосистемы и угрожать выживанию вида. Другие экологи объясняют изменения численности популяций истощением ресурсов и уменьшением количества пищи и ее питательной ценности.

Изучение динамики численности популяций выявило так называемые «всплески» плотности с уменьшающейся во времени амплитудой, которые должны наблюдаться, по мнению экологов, и в человеческих популяциях, если регуляция их численности осуществляется только вследствие «самоперенаселения» (т.е. если отсутствует «внешнее» регулирование, например планирование семьи). Это особенно опасно, когда растет общее население Земли и человек, как обычно, не задумывается о будущем, а действует на основе ситуации в данный момент. В то же время популяция человека является единственной, для которой установлена положительная корреляция между плотностью популяции и скоростью роста.

Известна и такая зависимость: флуктуации плотности популяций сильнее выражены в относительно простых экосистемах, в которых в сообщество включено мало популяций. Человек уменьшает видовое разнообразие биосферы и, стало быть, если эта зависимость относится к нему, способствует увеличению флуктуаций своей численности. Это вызывает опасения, что экологическая катастрофа может быть для человека более сильной, чем для любого другого вида.

Ю. Одум предлагает следующий принцип: «Чем выше уровень организации и зрелости сообщества и чем стабильнее условия, тем меньше амплитуда флуктуаций плотности со временем». Это можно рассматривать и как призыв к человечеству сознательно регулировать свою численность.

Кривые роста популяций показывают, что рост внезапно останавливается, когда популяция исчерпывает свои ресурсы (пища, жизненное пространство), резко меняются климатические условия и т.д. После того как внешний предел окажется достигнутым, плотность популяции может либо некоторое время оставаться на данном уровне, либо сразу же резко падает. Причем по мере увеличения плотности популяции усиливается действие неблагоприятных факторов (сопротивление среды).

Популяции имеют тенденцию эволюционировать таким образом, чтобы достигнуть состояния саморегуляции. При этом естественный отбор действует в направлении максимального повышения качества среды обитания особи и уменьшает вероятность гибели популяции. У человека отсутствует такая естественная регуляция, потому что не действует в человеческом обществе, по крайней мере в таком объеме, естественный отбор, и он должен создавать искусственную регуляцию.

Изменяя экосистемы, человек нарушает региональное равновесие в природе, экосистемы становятся неустойчивыми, не способными к самоподдержанию и саморегуляции и перестают обеспечивать человеку нормальный газообмен, очистку вод, круговороты питательных веществ. Человек очень медленно учится быть «предусмотрительным хищником». На него уже не действуют биологические механизмы регуляции, но он еще не научился сознательно регулировать свою численность и количество потребляемых им ресурсов. Этот зазор между ослаблением биологических механизмов и недостаточным ростом сознания и является, по мнению многих экологов, основной причиной экологического кризиса.

5. Охрана окружающей среды

В нашей стране действует Федеральный закон, который определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности.

В соответствие с этим законом природа нашей страны должна сохранятся в естественном состоянии. Объектами охраны и являются естественные экологические системы.

Естественная экологическая система - объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией.

Главная задача охраны природы - охрана генофонда - совокупности генов, которые имеются у всех особей популяций. Изменение генофонда происходит за счет мутаций, вызванных естественными факторами и факторами антропогенного происхождения. Уничтожение, истребление отдельных видов популяции обедняет генофонд планеты, который в настоящее время насчитывает около 1,3 млн. видов только животных.

В настоящее время ясно, что для сохранения видового разнообразия необходимы: полная охрана ландшафтов как комплексов экосистем; частичная охрана природных объектов при возможно полном сохранении целостности или облика ландшафта; создание и поддержание оптимального антропогенного ландшафта.

6. Создание заповедных природных территорий

Современный природно-заповедный фонд нашей страны образуют: государственные природоохранные заповедники, государственные природные заказники; национальные и природные парки; памятники природы; дендрологические парки и ботанические сады; иные особо охраняемые территории и природные объекты, имеющие ценное значение.

Режим особо охраняемых природных территорий в нашей стране наряду с Федеральным законом "Об охране окружающей среды" от 10.01.2002 N 7-ФЗ устанавливается Федеральными законами от 14.03.95 г. №33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» и от 23.02.1995 №26-ФЗ "О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах». Особо охраняемые природные территории могут иметь международное, федеральное, региональное или местное значение.

Заповедники - высшая форма охраны природных ландшафтов. Участки суши и водных пространств, изъятые в установленном порядке из какого бы то ни было хозяйственного использования и надлежащим образом охраняемые. В заповедниках подлежат охране все присущие его территории или акватории природные тела и взаимосвязи между ними. Охраняется природно-территориальный комплекс в целом, ландшафт со всеми его компонентами.

Основное назначение заповедников - служить эталонами природы, быть местом познания хода естественных, не нарушенных человеком процессов, свойственных ландшафтам определенного географического региона.

Биосферный заповедник - охраняемая территория (заповедник, национальный парк и др.), на которой защита наиболее представительных для данной зоны природных комплексов сочетается с научными исследованиями, долговременным мониторингом среды и образованием в области охраны природы. Создание биосферных заповедников в России (с 1973) связано с программой «Человек и биосфера». К 1994 в мире было создано около 300 биосферных заповедников; в России - 18.

На настоящее время в России действует 102 государственных природных заповедника общей площадью около 37,1 млн. га, что составляет 2,17% от территории России, во всех природных зонах от полярных пустынь до субтропиков в 70 субъектах Российской Федерации.

Национальные парки - это участки территории (акватории), выделенные для сохранения природы в эстетических, оздоровительных, научных, культурных и просветительских целях. В большинстве стран мира национальные парки являются основной формой охраны ландшафтов.

Для России это сравнительно новая форма ООПТ. Первые национальные парки появились в СССР в 1970-х годах в республиках Прибалтики. В классическом понимании национальный парк имеет функциональное зонирование территории. На территории национального парка выделяются заповедное ядро, по режиму соответствующее природному заповеднику, рекреационную и буферную зоны, в которых разрешается хозяйственная деятельность различной интенсивности (туризм и иные формы рекреации).

На практике в ряде случаев роль заповедного ядра играет прилегающий к национальному парку природный заповедник (например, Баргузинский заповедник, прилегающий к Забайкальскому национальному парку).

В 2001 г. первый из российских национальных паков - "Водлозерский" получил статус биосферного резервата. Необходимо отметить, что статус национального парка ближе к международному пониманию биосферного резервата, чем статус заповедника, который "в чистом виде" может являться только заповедным ядром биосферного резервата, в котором по определению осуществляется ограниченная хозяйственная деятельность и должны присутствовать нарушенные экосистемы. В 2002 г. биосферными резерватами стали также национальные парки "Смоленское поозерье" и "Угра", позже - еще 2 национальных парка.

Долгое время национальные парки находились в большинстве своем в подчинении лесных ведомств и регионов. В 2000 г. с упразднением федерального лесного ведомства все национальные парки были переподчинены Департаменту особо охраняемых природных территорий и объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Благодаря этому формы деятельности и отчетности национальных парков приняли единые формы, хотя процесс формирования единой программы деятельности национальных парков находится в стадии становления. В России на настоящий момент действует 39 национальных парков в 37 субъектах РФ общей площадью около 7,74 млн. га. Что составляет 0,45% от площади территории страны.

Заказники. В России кроме «абсолютной» охраны территории широко распространен неполный режим охраны в заказниках. Заказники - это участки территории или акватории, на которых в течение ряда лет или постоянно в определенные сезоны или круглогодично охраняются отдельные виды животных, растений или часть природного комплекса. Хозяйственное использование остальных природных ресурсов разрешается в такой форме, которая не наносит ущерба охраняемому объекту или комплексу.

Заказники разнообразны по своим целям. Они создаются для восстановления или увеличения численности охотничье-промысловых животных (охотничьи заказники), создания благоприятной обстановки для птиц во время гнездования, линьки, миграций и зимовок (орнитологические), охраны мест нереста рыб, нагула молоди или мест их зимних скоплений, сохранения особо ценных лесных рощ, отдельных участков ландшафта, имеющих большое эстетическое, культурное или историческое значение (ландшафтные заказники).

Заказник - довольно своеобразная форма ООПТ, предусматривающая довольно широкие пределы регламентации хозяйственного и иного использования территории - от полного запрета хозяйственной деятельности до охраны лишь отдельных компонентов природной среды; а также собственности земель (с изъятием у собственника и без изъятия) и подчинения (регионального всех уровней и федерального). Единого государственного органа, осуществляющего управление заказниками федерального значения, нет. Большая часть заказников напрямую или опосредованно подчинена Департаменту охраны и рационального использования охотничьих ресурсов Министерства Сельского хозяйства России, 11 заказников подчинены Департаменту особо охраняемых природных территорий и объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации; из них 8 находятся под управлением заповедников, например, заказник "Елогуйский" - под управлением Центрально-сибирского биосферного заповедника. Некоторые заказники не имеют собственной администрации и штата, и находятся под управлением специально созданных региональных ведомств. При этом непосредственная охрана территории заказника возлагается на региональные подразделения охотнадзора, рыбнадзора и др. экологический природа заповедный

Большинство заказников федерального значения являются комплексными (экосистемными), то есть в них разрешена лишь хозяйственная деятельность, не связанная с серьезными нарушениями природных комплексов. Как правило, в заказниках федерального значения запрещены промысловые охота и рыболовство. Значительная часть заказников осуществляет охрану особо ценных водно-болотных угодий, внесенных в списки Рамсарской конвенции (заказники "Кабанский", "Пуринский" и др.). В настоящее время в России действуют 70 заказников федерального значения общей площадью около 14,3 млн. га в 45 субъектах РФ, что составляет 0,84% площади от территории страны. Всего же государственных заказников всех уровней около 3000 [5].

Памятники природы - это отдельные невосполнимые природные объекты, имеющие научное, историческое и культурно-эстетическое значение, например пещеры, гейзеры, палеонтологические объекты, отдельные вековые деревья.

Памятники природы - уникальные, невосполнимые, ценные в экологическом, научном, культурном и эстетическом отношении природные комплексы, а также объекты естественного и искусственного происхождения и заказники, эта категория особо охраняемых природных территорий наиболее распространена на региональном уровне. По состоянию на 31 декабря 2007 г. 27 памятников природы федерального значения занимали площадь 34,3 тыс. га. Памятники природы располагались на территориях 1 республики и 12 областей.

Государственный контроль за функционированием памятников природы федерального значения осуществляют территориальные органы Росприроднадзора.

Памятники природы могут иметь федеральное, региональное или местное значение в зависимости от природоохранной, эстетической и иной ценности охраняемых природных комплексов и объектов.

Наиболее распространены памятники природы на региональном уровне, памятников природы федерального значения - всего 39 общей площадью 28,0 тыс. га, регионального значения - более 9 тыс. общей площадью 4, 15 млн. га.

Государственный контроль за функционированием памятников природы федерального и регионального значения осуществляют территориальные органы МПР России.

Режим особой охраны памятников природы подразумевает запрещение всякой хозяйственной и иной деятельности, которая может нарушить сохранность объекта.

Обязательства по обеспечению охраны памятника природы обычно принимают на себя собственники, владельцы, пользователи и арендаторы земель, на которых находится данный памятник природы.

Объявление природных комплексов и объектов памятниками природы, а территорий, занятых ими, - территориями памятника природы допускается с изъятием занимаемых ими земельных участков у собственников, владельцев и пользователей этих участков.

Заключение

Естественная экологическая система - это объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией. В естественной экосистеме постоянно поддерживается равновесие. Любое извлечение ресурса из системы ведет к нарушению этого равновесия. Человек постоянно внедряется в природные экосистемы, вызывая этим гибель некоторых видов и изменение экосистемы в целом. Восстановление экосистемы в прежнее состояние - явление крайне редкое в природе.

В настоящее время человечество ведет активную природоохранную деятельность. Она заключается в следующем: создание заповедных территорий, с отсутствием или ограничением доступа человека к природным богатствам; создание Красных и Зеленых Книг, куда вписываются виды и территории, подлежащие охране и восстановлению. Благодаря этим мерам, сохранены и восстановлены многие природные богатства. Таким образом, можно говорить, что работа по сохранению и восстановлению природных экосистем ведется довольно успешно.

Размещено на Allbest.ru