Контрольная работа по "Инженерной экологии"

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

 

 

по дисциплине: «Инженерная экология»

 

 

ВОПРОСЫ

 

1. Понятие экосистемы. Структура экосистемы.
2. Экологический процесс как проявление противоречия во взаимоотношениях общества и природы
3. Экологические функции геосфер

 

 

 

 

1. Понятие экосистемы. Структура экосистемы.

 

Биосфера, в свою очередь, распадается на ряд частных экосистем. Этот термин был введен в экологию английским геоботаником А.Тенсли в 1935 г. Экосистемой называют любое сообщество живых организмов и его среду обитания, объединенные в единое функциональное целое. Размеры экосистем могут меняться в широких пределах — от стебля растения или ствола дерева до органических сообществ гигантских размеров. К глобальной экосистеме относится сама биосфера.

Важнейшим понятием в экосистеме считается биогеоценоз — единый взаимообусловленный природный комплекс, представляющий собой совокупность растений, животных и микроорганизмов с соответствующим участком земной поверхности — биотопом. Следовательно, биогеоценоз — это совокупность биотических и абиотических факторов, т. е. биоценоза и биотопа.

По сути понятия «экосистема» и «биогеоценоз» являются синонимами. Термином «экосистема» широко пользуются американские [ученые, а «биогеоценоз» — европейские, в том числе и российские [ исследователи. Литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера с вхо- [дящими в них биогеоценозами составляют природную среду или [природные оболочки. Но кроме природных существует и расширяйся искусственная или антропогенная (техногенная) оболочка. Тех- Ьяосфера — это созданная деятельностью человека среда обитания, являющаяся частно биосферы. К техносфере относятся все хозяйственные объекты — природно-технические, геотехнические, ин- [дкенерно-геологические, технические системы и функционирующие ш них технологические процессы. Хозяйственными объектами или ^хозяйственными системами являются промышленность, сельское [хозяйство, строительная индустрия, жилищно-коммунальное хозяйство.

| ГТод воздействием хозяйственной деятельности человека тех- Е носфера развивается и в результате разумных целенаправленных [ действий человека заставляет биосферу переходить в качественно новое состояние — ноосферу (от греч. «ноос» — разум, «сфера» — ' шар), или сферу разума. Понятие «ноосфера» было введено в науку французским математиком и философом Э.Леруа в 1927 г. и широко использовалось французским биологом П.Тейяром де Шарденом начиная с 1930 г. Особенно широко пользовался этим термином В. И. Вернадский, который первым глубоко обосновал переход биосферы в ноосферу. Ноосфера представлена Вернадским как особая оболочка Земли, к которой должно прийти разумное развитие человечества и в пределах которой проявляется позитивная хозяйственная деятельность человеческого общества. Ноосфера отражает духовную жизнь общества и, по мнению ряда ученых, представляет собой вторую составную часть (после техносферы) — социосферу. Социосфера, или антропосфера (от греч. «антропос» — человек, «сфера» — шар), — это сфера Земли и Ближнего Космоса, которая в наибольшей степени прямо или косвенно видоизменена деятельностью человека.

Пространство, в котором  взаимопроникают и взаимодействуют  литосфера, гидросфера и атмосфера, носит название географической оболочки. Ей присуща целостность, обусловленная непрерывным обменом веществом и энергией между ее составными частями. В пределах географической оболочки происходит круговорот вещества, создающий многократные повторения одних и тех же процессов и явлений, обусловливающий их высокую суммарную эффективность и обеспечивающий непрерывность развития. Эта оболочка является открытой системой, получающей поток энергии в виде солнечного излучения и частично за счет геофизических процессов, протекающих в недрах Земли. Она формируется не только в результате взаимодействия перечисленных выше геосфер, но и главным образом за счет деятельности организмов и под воздействием солнечной энергии.

В 80-е годы XX в. в геологическую  науку было введено понятие «геологическая среда», которая, по мнению ряда ученых, представляет собой часть географической оболочки. Она соответствует самой верхней части земной коры и выступает как минеральная основа биосферы. Автор этого термина Е.М.Сергеев (1979) и его последователи под геологической средой понимают верхнюю часть литосферы, находящуюся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, которая, в свою очередь, и определяет эту деятельность. Верхней границей геологической среды в таком понимании является поверхность рельефа, характерная для конкретной территории

 

2.Экологический процесс как  проявление противоречия во взаимоотношениях  общества и природы

 

Увеличивающееся использование человеком богатств экосферы сформировало противоречие между постоянно растущим воздействием общества на экосферу и ограниченными размерами Земли и ее ресурсов. Это важнейшее обстоятельство ставит на повестку дня проблему выживания человечества. Отсюда на данном этапе вытекает неизбежность глобального экологического кризиса. Часть специалистов считает, что кризис уже наступил, потому что возникает дефицит природных ресурсов (в широком смысле этого слова) и имеются многочисленные свидетельства нарушения устойчивости (гомеостазиса) экосферы. Имеется также много примеров глубоких изменений геосфер Земли и ландшафтов планеты. Таким образом, можно полагать, что кризис уже наступил. На этот счет нет единой точки зрения. Другие специалисты возражают, полагая, что человечество найдет пути не допустить кризиса, хотя и согласны, что причины кризиса объективно существуют.

Человек значительно, и по большей части бессознательно, преобразовал Землю в результате своей хозяйственной деятельности. В особенности большие изменения произошли и происходят в последние десятилетия, причем они охватывают как природную, так и общественную сферы. К наиболее существенным, общепланетарным изменениям следует отнести:

•Трансформацию  ландшафтов Земли;

•Изменения  глобальных биогеохимических циклов вещества; •Изменения особенностей и режима геосфер; •Сокращение биологического разнообразия.

Эти изменения столь значительны, что  для их обозначения в научной и политической литературе на английском языке возник и стал общепринятым и общепонятным специальный термин Global Change, что может быть переведено как глобальные изменения. Более детальный анализ этих процессов выполнен в соответствующих главах учебника.

Итак, основные особенности взаимодействия человека и природы заключаются  в следующем:

• Существование и развитие человечества основано на постоянном использовании природных ресурсов экосферы (биологических, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее пространства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологических "услуг").
• В процессе своей деятельности человечество во все большей степени влияет на системы жизнеобеспечения Земли, такие как глобальный круговорот воды вместе с природной самоочищающей способностью водоемов, атмосферу с ее постоянным химическим составом и способностью поглощать загрязнения, механизм образования первичной биологической продукции посредством фотосинтеза как основы питания всех живых существ, включая человека, и др.
• В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, продолжилось в литосфере, и, наконец, в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу. Интенсивность и глубина взаимодействия постоянно усиливаются. В особенности резко это взаимодействие увеличивалось в последние десятилетия XX века.
• Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам, когда потребности человека превышали имеющиеся в данный момент ресурсы или когда выбросы продуктов деятельности человека в окружающую среду превышали ее самоочищающую способность. Такие частные, или локальные геоэкологические кризисы - неизбежная особенность сис-

темы взаимоотношений природы  и человеческого общества. Разрешение кризисов приводит к частичному преобразованию геосфер Земли и, следовательно, экосферы. При этом по мере развития общества и возникновения геоэкологических кризисов происходит постепенное и, по-видимому, необратимое накопление антропогенных преобразований экосферы.

- Ресурсы и размеры экосферы, как и мощность систем ее жизнеобеспечения, ограничены. В то же время, потребности человечества пока непрерывно нарастают. Отсюда вытекает очевидная неизбежность глобального геоэкологического кризиса, связанного с противоречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека. Пока нет общепринятого мнения по поводу того, наступил этот кризис, или еще нет. Однако ясно, что глобальный геоэкологический кризис, когда бы он ни наступил, - одна из самых серьезных, а возможно, и наисерьезнейшая проблема из стоящих перед человечеством

 

3.Экологические функции геосфер

 

До настоящего времени  отсутствуют четко сформулированные представления о предмете и содержании понятия «экологические функции». Под  экологическими функциями следует  понимать знание каждой геосферы в сохранении и эволюции экосистем в дом, особо при этом вычленяя их роль в эволюции человеческо- общества и в жизнедеятельности человека. К числу экологических функций педосферы, со- сно Г.Д.Добровольскому и Е.Д.Никитину (1986), относятся: сохранение жизненного пространства; роль педосферы как источника элементов питания; значение почв в функции аккумуляции веществ, поступающих соседних сред;санитарная роль в качестве буферного защитного экрана. ■ В табл. 4. 1 показаны глобальные экологические функции почв. Важнейшая экологическая функция педосферы заключается в охранении и повышении почвенного плодородия. Для решения юй функции разрабатывается комплекс мер по рациональному спользованию всех существующих почвенных ресурсов. Исследо- ния в области экологических функций почв дали принципиально новое и в то же время более глубокое понимание функций почв биосфере и одновременно поставили в качестве самостоятель- ой крупной задачи всесторонний экологический анализ как са- ~ой биосферы, так и входящих в ее состав других геосфер, в частости атмосферы, гидросферы и литосферы. Работы в данном на- равлении и оригинальный подход показали, что выявленное разнообразие экологических функций педосферы может бьггь использовано для экологофункционального анализа других геосфер — биосферы, атмосферы, гидросферы и литосферы. Экологические функции атмосферы заключаются в обеспечении условий:

жизнедеятельности организмов; функционирования гидросферы, литосферы  и почвы; формирования климата;возникновения экстремальных явлений и стихийных бедствий; развития человечества.

Экологические функции атмосферы  показаны на рис.1. Наряду с экологическими атмосфера обладает и геологическими функциями. Геологическая роль атмосферы заключается в том, что ее строение, элементарный состав, состояние и взаимодействие с литосферой, почвенным покровом, гидросферой, равно как и протекающие в ней процессы, определяются скоростями и масштабностью воздействия на поверхностную часть литосферы физико-химических факторов, которые определяют интенсивность и скорость воздействия агентов вывет ривания, эрозии, транспортировки и аккумуляции осадочного материала.

 

Таблица .1

Глобалыше экологические функции почв (педосферы)

Педосферы
литосфериые	гидросфера ые	атмосферные	общебиосферные
Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы	Трансформация поверхностных  вод в фунтовые	Поглощение и отражение  солнечной радиации	Среда обитания, аккумулятор  и источник вещества и энергии для организмов суши
Источник вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых		Регулирование илагооборота атмосферы	Связующее звенобиологического и геологическогокруговоротов, планетарнаямембрана
Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие част литосферы	Участие в формировании речного стока	Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступаю- щих в атмосферу
	Фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений	Поглощение и удержание  некоторых газов от ухода в космическое пространство	Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы
Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального развития	СорбционныЙ, защищающий от загрязнения барьер акваторий	Регулирование газового режима атмосферы	Фактор биологической эволюции

Атмосфера — важный источник веществ для формирования почв, горных пород и полезных ископаемых. Среди химических элементов главнейшими являются кислород и углерод, который в атмосфере находится в форме диоксида, а также молекулярный азот и взвешенные аэрозольные частицы. Атмосфера не только является преобразователем солнечной энергии, но и одновременно служит источником строительного материала оксидов углерода и частично аэрозолей для живых организмов.

Вместе с тем интенсивная  хозяйственная деятельность во многом видоизменила экологические функции воздушной оболочки и вызвала деградационные изменения.

Экологические функции Мирового океана, по Б.С.Залогину и К. С. Кузьминской (1997), вытекают из его взаимодействия с атмосферой и верхней частью литосферы, которое приводит к широкому газообмену, способствует возникновению климата и погодных условий, обусловливает распределение температуры, солености и плотности Мирового океана, вызывает поверхностную и глубинную гидродинамику. Все это играет ведущую роль в распределении биоты и обусловливает жизнедеятельность организмов, транспортировку и аккумуляцию вещества.

Геологическая роль гидросферы состоит в том, что она как  один из главнейших экзогенных факторов преобразует земную поверхность, участвует в формировании рельефа, переносит во взвешенном и растворенном состоянии вещества и химические соединения и участвует в аккумуляции осадочного материала.

Экологические функции мантии и земной коры выражаются в тех изменениях, которые они вносили в геологическом прошлом и продолжают вносить в настоящее время в форме отраженных процессов, происходивших в глубоких недрах. Это так называемое газовое дыхание Земли, т.е. выделение газовых эмана- ций, влияющих на здоровье людей, это различные вулканические извержения и глубоко- и мелкофокусные землетрясения. Но кроме того, они являются источниками конвективных потоков вещества, так называемых плюмов, благодаря которым осуществляется перемещение как отдельных блоков, так и огромных литосфе^ных плит.

Экологические функции приповерхностной части литосферы вместе с геологической ролью атмосферы и гидросферы в планетарном виде определяются их ролью в жизнедеятельности и эволюции органического мира, главным образом человеческой популяции. Приоритет человеческой популяции в глобальной экосистеме обусловлен ее активным воздействием на среду обитания. Именно в таком аспекте и качестве литосфера ранее никогда не изучалась в рамках традиционной биоэкологии, экологической географии, экологии ландшафтов и экологического почвоведения. Специфика экологической геологии по сравнению с другими разделами геоэкологии заключается в том, что она акцентирует внимание на исследованиях, обеспечивающих условия обитания человеческой популяции, а также разрабатывает меры по сохранению благоприятных условий жизнедеятельности.