ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Под редакцией доктора физ.-мат. наук, чл.-корр. РЭА, профессора Л.А. Муравья
Рекомендовано Министерством образования
Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений
ПРЕДИСЛОВИЕ
Идея ноосферы, ответственности человека за судьбу биосферы, а, следовательно, и за будущее человечества, сформулированная нашим соотечественником В. И. Вернадским, родилась в качестве альтернативы воззрению на мир как на безграничную кладовую ресурсов.
Сегодня нет острой необходимости доказывать, что принцип потребительства, точнее, условия природно-материальной жизни общества, послужившие его основанием, по существу уже исчерпаны. Изменения в биосфере, являющиеся результатом активной человеческой деятельности в нынешнем столетии (повышение температуры поверхности Земли, глобальное загрязнение воды, воздуха и почвы, опустынивание планеты, загрязнение Мирового океана, разрушение озонного слоя), известны сейчас каждому человеку. Поэтому современные концепции природопользования должны базироваться на принципах гармоничной оптимизаций условий взаимодействия человека с природой.
В учебном пособии, предлагаемом студентам вузов и колледжей, детально изложены основные аспекты глобальных экологических проблем второй половины XX столетия. Специфической особенностью данного учебного пособия является то, что при изложении основ экологии существенное место отводится математическим моделям, описывающим природные процессы, поддающиеся формализации.
Учение о ноосфере включает в себя в качестве необходимого компонента вопросы безопасности жизнедеятельности. Соответственно этому учебное пособие содержит разделы, в которых тематика безопасного взаимодействия человека со средой его обитания (природная, производственная, бытовая) объединена с вопросами защиты человека от негативных факторов чрезвычайных ситуаций.
Качество окружающей среды и анализ потенциальных возможностей ее основных экологических составляющих предлагают четкую организацию мониторинга системы наблюдений и контроля за ее состоянием. При этом токсикологические аспекты всестороннего анализа окружающей среды в условиях современного экологического кризиса приобретают особую значимость.
Новацией учебного пособия являются главы «Экологический менеджмент» и «Экологический маркетинг». Здесь анализируются социоприродная система как объект экологического контроля и управления, а также проблема экологической безопасности и механизм управления ею.
Жизнь заставляет общество создать систему внешнего регулирования – систему норм прав, охраняемых силой государства. Эти вопросы подробно излагаются в главе «Экологическое право».
Авторский коллектив
Л.А. Муравей,
директор департамента МАТИ – Российского Государственного Технологического Университета им. К.Э. Циолковского, чл.-корр. РЭА, д-р физ.-мат. наук, проф. (гл. 6, 9–12)
Ю.Г. Юровицкий,
ведущий научный сотрудник Института биологии развития РАН, д-р биол. наук, проф. МАТИ (гл. 1, 6)
О.С. Шорина,
доц. кафедры промышленной экологии МАТИ, канд. биол. наук (§ 2.3, гл. 4, 5)
Л.А. Кривошеин,
доц. кафедры промышленной экологии МАТИ, канд. техн. наук (гл. 13–26)
Н.Н. Роева,
зав. сектором Института глобального климата и экологии, зав. кафедрой Московского государственного заочного института пищевой промышленности, чл.-корр. РЭА, д-р хим. наук, проф. (гл. 3, § 2.1, 2.2)
Н.Д. Эриашвили,
канд. ист. наук, проф. Московского заочного юридического института (гл. 10, 11)
В.А. Яковлев,
ректор Кубанского института международного предпринимательства и менеджмента, д-р экон. наук, проф. (гл. 6)
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
Мы не унаследовали Землю наших отцов.
Мы взяли ее в долг у наших детей.
(Из материалов ООН)
Глава 1. Основные понятия, законы и концепции
Глава 2. Мониторинг окружающей среды
Глава 3. Экотоксикология
1. Основные понятия, законы и концепции
1.1. Концепция экосистемы
Термин «экология» (от греч. «Ойкос» – дом, жилище и «логос» – наука) был предложен более 100 лет назад выдающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем.
В буквальном смысле экология – это наука об условиях существования живых организмов, их взаимодействиях между собой и окружающей средой.
Экология – также междисциплинарное системное научное направление [27, 32]. Возникнув на почве биологии, оно включает в себя концепции, технологии математики, физики, химии. Но экология и гуманитарная наука, поскольку от поведения человека, его культуры во многом зависит судьба биосферы, а вместе с ней и человеческой цивилизации.
В зависимости от специфики решаемых экологических задач существуют ее разнообразные прикладные направления: инженерная, медицинская, химическая, космическая экология, агроэкология, экология человека и т.д.
Что является предметом исследования экологии? Экология изучает организацию и функционирование живых систем более сложных, чем организм, т. е. надорганизменных систем. Эти системы получили название экологических систем или экосистем.
Экосистема – это безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии [27]. В качестве примеров можно привести лесные экосистемы, почвы, гидросферу и т.д.
Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Биосферой называют активную оболочку Земли, включающую все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты существует 3 млрд. лет, она растет и усложняется наперекор тенденциям холодной энтропийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невозможно без биосферы.
Все остальные экосистемы находятся внутри биосферы и являются ее подсистемами. Крупная региональная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности, называется биомом. Например, биом пустыни или влажного тропического леса. Гораздо меньшей системой является популяция, включающая группу особей одного вида, т. е. единого происхождения, занимающая определенный участок. Более сложной системой, чем популяция, является сообщество, которое включает все популяции, занимающие данную территорию. Таким образом, популяция, сообщество, биом, биосфера располагаются в иерархическом порядке от малых систем к крупным.
Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы на новых ступенях иерархической лестницы возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущих ступенях. Эти свойства нельзя предсказать исходя из свойств компонентов, составляющих новый уровень. Этот принцип получил название эмерджентности. Суть его: свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Например, водород и кислород, находящиеся на атомарном уровне, при соединении образуют молекулу воды, обладающую уже совершенно новыми свойствами. Другой пример. Некоторые водоросли и кишечно-полостные образуют систему коралловых рифов. Огромная продуктивность и разнообразие коралловых рифов – эмерджентные свойства, характерные только для рифового сообщества, но никак не для его компонентов, живущих в воде с низким содержанием биогенных элементов.
Деятельность организмов в экосистеме приспосабливает геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Тот факт, что химический состав атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, позволил сформулировать гипотезу Геи [49]. Согласно этой гипотезе именно живые организмы создали и поддерживают на Земле благоприятные для жизни условия. В табл. 1.1 представлен сравнительные анализ состава атмосферы Земли, Марса, Венеры, а также гипотетической атмосферы, которая имелась на Земле до появления жизни.
Скорее всего, зеленые растения и некоторые микроорганизмы сыграли основную роль в формировании земной атмосферы с ее высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа. Гипотеза Геи подчеркивает важность изучения и сохранения этих регулирующих механизмов, которые позволяют атмосфере приспосабливаться к загрязнениям, обусловленным деятельностью человека.
В состав экосистемы входят следующие компоненты:
•
неорганические вещества (С, О2, N2, P, S, СО2, Н2О и др.), которые включаются в круговороты веществ;
•
органические соединения (белки, углеводы, липиды и др.), связывающие биотическую (живую) и абиотическую (неживую) компоненты экосистемы;
•
воздушная, водная и субстратная среды, включающие климатический режим и другие физические факторы;
•
продуценты, автотрофные (самопитающиеся) организмы, в основном зеленые растения, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды;
•
консументы первого порядка (растительноядные животные) и второго порядка (хищники), гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся другими организмами;
•
редуценты или деструкторы, в основном бактерии и грибы, живущие за счет разложения тканей умерших организмов.
Под редакцией доктора физ.-мат. наук, чл.-корр. РЭА, профессора Л.А. Муравья
Рекомендовано Министерством образования
Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений
ПРЕДИСЛОВИЕ
Идея ноосферы, ответственности человека за судьбу биосферы, а, следовательно, и за будущее человечества, сформулированная нашим соотечественником В. И. Вернадским, родилась в качестве альтернативы воззрению на мир как на безграничную кладовую ресурсов.
Сегодня нет острой необходимости доказывать, что принцип потребительства, точнее, условия природно-материальной жизни общества, послужившие его основанием, по существу уже исчерпаны. Изменения в биосфере, являющиеся результатом активной человеческой деятельности в нынешнем столетии (повышение температуры поверхности Земли, глобальное загрязнение воды, воздуха и почвы, опустынивание планеты, загрязнение Мирового океана, разрушение озонного слоя), известны сейчас каждому человеку. Поэтому современные концепции природопользования должны базироваться на принципах гармоничной оптимизаций условий взаимодействия человека с природой.
В учебном пособии, предлагаемом студентам вузов и колледжей, детально изложены основные аспекты глобальных экологических проблем второй половины XX столетия. Специфической особенностью данного учебного пособия является то, что при изложении основ экологии существенное место отводится математическим моделям, описывающим природные процессы, поддающиеся формализации.
Учение о ноосфере включает в себя в качестве необходимого компонента вопросы безопасности жизнедеятельности. Соответственно этому учебное пособие содержит разделы, в которых тематика безопасного взаимодействия человека со средой его обитания (природная, производственная, бытовая) объединена с вопросами защиты человека от негативных факторов чрезвычайных ситуаций.
Качество окружающей среды и анализ потенциальных возможностей ее основных экологических составляющих предлагают четкую организацию мониторинга системы наблюдений и контроля за ее состоянием. При этом токсикологические аспекты всестороннего анализа окружающей среды в условиях современного экологического кризиса приобретают особую значимость.
Новацией учебного пособия являются главы «Экологический менеджмент» и «Экологический маркетинг». Здесь анализируются социоприродная система как объект экологического контроля и управления, а также проблема экологической безопасности и механизм управления ею.
Жизнь заставляет общество создать систему внешнего регулирования – систему норм прав, охраняемых силой государства. Эти вопросы подробно излагаются в главе «Экологическое право».
Авторский коллектив
Л.А. Муравей,
директор департамента МАТИ – Российского Государственного Технологического Университета им. К.Э. Циолковского, чл.-корр. РЭА, д-р физ.-мат. наук, проф. (гл. 6, 9–12)
Ю.Г. Юровицкий,
ведущий научный сотрудник Института биологии развития РАН, д-р биол. наук, проф. МАТИ (гл. 1, 6)
О.С. Шорина,
доц. кафедры промышленной экологии МАТИ, канд. биол. наук (§ 2.3, гл. 4, 5)
Л.А. Кривошеин,
доц. кафедры промышленной экологии МАТИ, канд. техн. наук (гл. 13–26)
Н.Н. Роева,
зав. сектором Института глобального климата и экологии, зав. кафедрой Московского государственного заочного института пищевой промышленности, чл.-корр. РЭА, д-р хим. наук, проф. (гл. 3, § 2.1, 2.2)
Н.Д. Эриашвили,
канд. ист. наук, проф. Московского заочного юридического института (гл. 10, 11)
В.А. Яковлев,
ректор Кубанского института международного предпринимательства и менеджмента, д-р экон. наук, проф. (гл. 6)
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
Мы не унаследовали Землю наших отцов.
Мы взяли ее в долг у наших детей.
(Из материалов ООН)
Глава 1. Основные понятия, законы и концепции
Глава 2. Мониторинг окружающей среды
Глава 3. Экотоксикология
1. Основные понятия, законы и концепции
1.1. Концепция экосистемы
Термин «экология» (от греч. «Ойкос» – дом, жилище и «логос» – наука) был предложен более 100 лет назад выдающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем.
В буквальном смысле экология – это наука об условиях существования живых организмов, их взаимодействиях между собой и окружающей средой.
Экология – также междисциплинарное системное научное направление [27, 32]. Возникнув на почве биологии, оно включает в себя концепции, технологии математики, физики, химии. Но экология и гуманитарная наука, поскольку от поведения человека, его культуры во многом зависит судьба биосферы, а вместе с ней и человеческой цивилизации.
В зависимости от специфики решаемых экологических задач существуют ее разнообразные прикладные направления: инженерная, медицинская, химическая, космическая экология, агроэкология, экология человека и т.д.
Что является предметом исследования экологии? Экология изучает организацию и функционирование живых систем более сложных, чем организм, т. е. надорганизменных систем. Эти системы получили название экологических систем или экосистем.
Экосистема – это безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии [27]. В качестве примеров можно привести лесные экосистемы, почвы, гидросферу и т.д.
Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Биосферой называют активную оболочку Земли, включающую все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты существует 3 млрд. лет, она растет и усложняется наперекор тенденциям холодной энтропийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невозможно без биосферы.
Все остальные экосистемы находятся внутри биосферы и являются ее подсистемами. Крупная региональная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности, называется биомом. Например, биом пустыни или влажного тропического леса. Гораздо меньшей системой является популяция, включающая группу особей одного вида, т. е. единого происхождения, занимающая определенный участок. Более сложной системой, чем популяция, является сообщество, которое включает все популяции, занимающие данную территорию. Таким образом, популяция, сообщество, биом, биосфера располагаются в иерархическом порядке от малых систем к крупным.
Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы на новых ступенях иерархической лестницы возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущих ступенях. Эти свойства нельзя предсказать исходя из свойств компонентов, составляющих новый уровень. Этот принцип получил название эмерджентности. Суть его: свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Например, водород и кислород, находящиеся на атомарном уровне, при соединении образуют молекулу воды, обладающую уже совершенно новыми свойствами. Другой пример. Некоторые водоросли и кишечно-полостные образуют систему коралловых рифов. Огромная продуктивность и разнообразие коралловых рифов – эмерджентные свойства, характерные только для рифового сообщества, но никак не для его компонентов, живущих в воде с низким содержанием биогенных элементов.
Деятельность организмов в экосистеме приспосабливает геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Тот факт, что химический состав атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, позволил сформулировать гипотезу Геи [49]. Согласно этой гипотезе именно живые организмы создали и поддерживают на Земле благоприятные для жизни условия. В табл. 1.1 представлен сравнительные анализ состава атмосферы Земли, Марса, Венеры, а также гипотетической атмосферы, которая имелась на Земле до появления жизни.
Скорее всего, зеленые растения и некоторые микроорганизмы сыграли основную роль в формировании земной атмосферы с ее высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа. Гипотеза Геи подчеркивает важность изучения и сохранения этих регулирующих механизмов, которые позволяют атмосфере приспосабливаться к загрязнениям, обусловленным деятельностью человека.
В состав экосистемы входят следующие компоненты:
•
неорганические вещества (С, О2, N2, P, S, СО2, Н2О и др.), которые включаются в круговороты веществ;
•
органические соединения (белки, углеводы, липиды и др.), связывающие биотическую (живую) и абиотическую (неживую) компоненты экосистемы;
•
воздушная, водная и субстратная среды, включающие климатический режим и другие физические факторы;
•
продуценты, автотрофные (самопитающиеся) организмы, в основном зеленые растения, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды;
•
консументы первого порядка (растительноядные животные) и второго порядка (хищники), гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся другими организмами;
•
редуценты или деструкторы, в основном бактерии и грибы, живущие за счет разложения тканей умерших организмов.
Авторы сайта не несут отвественности за данный материал и предоставляют его исключительно в ознакомительных целях