Раздел 3. Экологические основы безопасности в окружающей среде.

Раздел 3. Экологические основы безопасности в окружающей среде.

Тема 1. Учение о биосфере. Основные понятия экологии: среда обитания, экологические факторы и их классификация; понятие об ограничивающих факторах; экологическая валентность. Особенности человека, как биологического вида, имеющего всесветное распространение. Круговорот веществ в биосфере. Человек как звено в экологической цепи. Понятие об экологической пирамиде.

Человек является частью природной системы биосферы, с которой тесно связана его жизнедеятельность.

Биосфера — это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами. Представление о широком влиянии жизни на природные процессы было сформулировано В.В. Докучаевым, который показал зависимость процессов почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния растительных и животных организмов. В.И. Вернадский разработал учение о биосфере, как о глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических процессов определяется живым веществом.

В.И. Вернадский определил биосферу, как тер­модинамическую оболочку с температурой от +50°С до — 50°С и давлением около 1 атм. Эти условия составляют границы жизни для большинства организмов, Все живые организмы образуют биомассу планеты и составляют около 0,01% массы земной коры, но, несмотря на незначительную общую биомассу живых организмов, их деятельностью обусловлен химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, формирование почвенного слоя и горных пород в литосфере.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов и осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Химические вещества циркулируют между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органические вещества, которые другими живыми существами (гетеротрофами и деструкторами) разрушаются с тем, чтобы продукты этого разрушения были использованы для новых органических синтезов.

Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере, литосфере.

Литосфера — земная кора, внешняя твердая обо­лочка земного шара, образованная осадочными и базальтовыми породами. Основная масса организ­мов, обитающих в литосфере, сосредоточена в по­чвенном слое, глубина которого не превышает не­скольких метров.

Гидросфера — водная оболочка Земли, состав­ленная мировым океаном, который занимает при­мерно 70,8% поверхности земного шара. В гидро­сферу биосфера проникает практически на всю глу­бину мирового океана.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли, со­стоящая из смеси газов, в которой преобладают кислород и азот. В ат­мосфере различают: тропосферу — примыкающий к поверхности Земли нижний слой атмосферы вы­сотой около 15 км, в который входят взвешенные в воздухе водяные пары; стратосферу — слой над тропосферой, высотой около 100 км; в стратосфе­ре под действием жесткого УФ-излучения солнца из молекулярного кислорода образуется атомарный кислород, который затем превращается в озон и образует озоновый слой, задерживающий косми­ческие и УФ-лучи, губительно действующие на живые организмы.

Основные понятия экологии: среда обитания, экологические факторы и их классификация; понятие об ограничивающих факторах; экологическая валентность.

Экология — это наука, изучающая закономер­ности взаимодействия организмов и среды их оби­тания, законы развития и существования биогеоценозов, как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках био­сферы.

Экологические закономерности проявляются на уровне особи, популяции особей, биоценоза, биогео­ценоза. Предметом экологии, таким образом, являются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях обитания (аутоэкология), рождаемость, смертность, миграции, внутривидо­вые отношения, межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ (синэкология).

Одним из важнейших понятий экологии являет­ся среда обитания. Среда — это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.

Экологический фактор — это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального раз­вития. Все экологические факторы условно делят­ся на биотические, абиотические и антропогенные. Биотические факторы — это все возможные влия­ния, которые испытывает живой организм со сто­роны окружающих его живых существ. Абиоти­ческие — это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т. д.). Антропоген­ные — это факторы, связанные с воздействием че­ловека на природную среду.

Биогеоценоз — это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, жи­вотных, микроорганизмов, находящееся в постоян­ном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литос­феры. Биогеоценоз состоит из биотической (биоце­ноз) части и абиотической (экотоп), которые связа­ны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему.

Основной функцией биогеоценоза является обес­печение круговорота веществ и потоков энергии.

Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом. Любой биоценоз представляет собой самоподдерживающуюся саморегулирующуюся со­вокупность живых организмов, состоящую из определенного комплекса видов, в которой осуществ­ляется круговорот веществ и энергии. Организмы в биоценозе образуют сообщества, которые отлича­ются тесной зависимостью друг от друга, чаще все­го на основе пищевых связей, как средства получе­ния энергии для жизни.

В основе пищевых (трофических) связей лежит наличие двух основных типов питания. Аутотрофы извлекают необходимые для жизни химичес­кие вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество. Гетеротрофы излагают органическое ве­щество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим обеспечивается круговорот веществ, который воз­ник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия Солнца трансформируется в другие формы энергии — химическую, механическую, теп­ловую. Определенная часть энергии Солнца рассеи­вается в виде тепла. Деятельность и взаимоотноше­ния всех живых существ в природе основываются на односторонне направленном потоке энергии и круговороте веществ.

Сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания, состоящей из на­бора неорганических веществ (биотоп) составляют экосистему. Биогеоценоз является элементарной природной экосистемой. Совокупность всех экосис­тем Земли называется биосферой.

В структуре любого биогеоценоза различают сле­дующие обязательные компоненты: 1) абиотичес­кие вещества среды; 2) аутотрофные организмы — продуценты биотических органических веществ; 3) гетеротрофные организмы — консументы (по­требители) готовых органических веществ перво­го и следующих порядков (растительноядные и пло­тоядные животные); 4) детритоядные организмы — деструкторы, разрушающие органическое вещество до простых минеральных соединений (микроорганизмы).

Первичной ареной развития живого вещества на Земле была протобиосфера, охватывающая повер­хностные слои гидросферы, часть литосферы. В ходе эволюции поверхность Земли приобрела главные черты своего современного биогеохимическою об­лика, древняя протобиосфера постепенно сменилась современной биосферой.

Толерантность или экологическая валентность – это степень, в которой организмы способны переносить колебания факторов. Например, человек выдерживает колебания температуры от -70 до +60С. Это будет пределами его толерантности в отношении температуры.

Рис. 3.1 Зависимость действия экологического фактора

Виды с широкой экологические валентностью обозначаются приставкой «эври-»:

- эврибионты (имеют широкий спектр местообитаний), например, серая крыса;

- эврифаги (имеют широкий пищевой спектр), например, бурый медведь;

- эвритермные (устойчивы к изменению температуры), например, карась.

Виды с узкой экологической валентностью обозначаются приставкой «стено-»:

- стенобионты (имеют узкие пределы распространения), например, панда;

- стенофаги (питаются только определенной пищей), например, коала;

- стенотермные (выживают при определенной температуре), например, форель.

Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Распространение вида ограничивают лимитирующие факторы.

Рис. 3.2 Экологическая пирамида

Тема 2 Понятие об адаптации и акклиматизации; адаптивные типы людей; роль акклиматизации в сохранении здоровья и работоспособности человека; понятие о едином интегральном критерии качества среды обитания. Особенности антропоэкологических систем как среды обитания человека

Адаптивный тип представляет собой норму био­логической реакции на преобладающие условия оби­тания, обусловливающую наилучшую приспособлен­ность к окружающей среде. Различают: адаптивный тип умеренного пояса, арктический адаптивный тип, тропический адаптивный тип, горный адаптивный тип.

Большая часть населения умеренного пояса про­живает в промышленно развитых странах с боль­шой долей городского населения, выявление биологических механизмов адаптации у них затруднено.

Арктическому типу свойственно сильное разви­тие костно-мышечного аппарата, большие разме­ры грудной клетки, высокий уровень гемоглобина, большое пространство, занимаемое костным моз­гом, повышенная способность окислять жиры, ус­тойчивые процессы обмена в условиях переохлаж­дения. Имеют особенности процессы терморегуля­ции.

У местных жителей сильно падает температура тела, но обмен веществ почти не меняется, а у при­шлого населения температура кожи не падает, но появляется сильная дрожь, т, к. усиливается обмен веществ и увеличивается потеря тепла через кожу.

Тропический регион отличается экстремальны­ми количествами тепла и влаги, поэтому тропичес­кий адаптивный тип формировался под влиянием жаркого климата, рациона с низким содержанием животного белка, большого разнообразия экологи­ческих условий от района к району.

Здесь наблюда­ется наибольшее разнообразие групп населения в расовом, этническом и экономическом отношени­ях. Именно здесь живут самые низкорослые и са­мые высокорослые племена.

К характерным при­знакам тропического типа относятся удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, умень­шенный объем грудной клетки, большое количество потовых желез, низкий обмен веществ и т. д.

В высокогорье низкое атмосферное давление, хо­лод, однообразие пищи. У горного адаптивного типа повышен основной обмен, увеличено количеств эритроцитов, количество гемоглобина, расширена грудная клетка.

В любом случае, в различных зонах земного шара формировались человеческие популяции, генофонды которых соответствуют местным условиям лучше, чем генофонд вида в целом. Наличие различных адап­тивных типов свидетельствует о значительной эко­логической изменчивости человека, которая послу­жила причиной всесветного распространения людей.

Рис. 3.3 Принципиальная схема использования экобиозащитной техники

В тех случаях, когда возможности экобиозащитной техники коллективного пользования ограничены и не обеспечивают ПДК, ПДУ вредных факторов в зоне пребывания людей, используют средства индивидуальной защиты и средства коллективной защиты работающих от действия вредных факторов должны удовлетворять следующим требованиям:

- быть достаточно прочными, простыми в изготовлении и применении;

- исключать возможность травмирования;

- не мешать при работе, техническом обслуживании, ремонте;

- иметь надёжную фиксацию в заданном положении.

Особый интерес представляют средства защиты от опасных зон. Конструкция защитных устройств должна быть такой, чтобы при отказе его отдельных элементов действие других не прекращалось.

Средства защиты не должны снижать производительность труда, ухудшать условия наблюдения за технологическим процессом.

Раздел 3. Экологические основы безопасности в окружающей среде.

Тема 1. Учение о биосфере. Основные понятия экологии: среда обитания, экологические факторы и их классификация; понятие об ограничивающих факторах; экологическая валентность. Особенности человека, как биологического вида, имеющего всесветное распространение. Круговорот веществ в биосфере. Человек как звено в экологической цепи. Понятие об экологической пирамиде.

Человек является частью природной системы биосферы, с которой тесно связана его жизнедеятельность.

Биосфера — это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами. Представление о широком влиянии жизни на природные процессы было сформулировано В.В. Докучаевым, который показал зависимость процессов почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния растительных и животных организмов. В.И. Вернадский разработал учение о биосфере, как о глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических процессов определяется живым веществом.

В.И. Вернадский определил биосферу, как тер­модинамическую оболочку с температурой от +50°С до — 50°С и давлением около 1 атм. Эти условия составляют границы жизни для большинства организмов, Все живые организмы образуют биомассу планеты и составляют около 0,01% массы земной коры, но, несмотря на незначительную общую биомассу живых организмов, их деятельностью обусловлен химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, формирование почвенного слоя и горных пород в литосфере.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов и осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Химические вещества циркулируют между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органические вещества, которые другими живыми существами (гетеротрофами и деструкторами) разрушаются с тем, чтобы продукты этого разрушения были использованы для новых органических синтезов.

Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере, литосфере.

Литосфера — земная кора, внешняя твердая обо­лочка земного шара, образованная осадочными и базальтовыми породами. Основная масса организ­мов, обитающих в литосфере, сосредоточена в по­чвенном слое, глубина которого не превышает не­скольких метров.

Гидросфера — водная оболочка Земли, состав­ленная мировым океаном, который занимает при­мерно 70,8% поверхности земного шара. В гидро­сферу биосфера проникает практически на всю глу­бину мирового океана.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли, со­стоящая из смеси газов, в которой преобладают кислород и азот. В ат­мосфере различают: тропосферу — примыкающий к поверхности Земли нижний слой атмосферы вы­сотой около 15 км, в который входят взвешенные в воздухе водяные пары; стратосферу — слой над тропосферой, высотой около 100 км; в стратосфе­ре под действием жесткого УФ-излучения солнца из молекулярного кислорода образуется атомарный кислород, который затем превращается в озон и образует озоновый слой, задерживающий косми­ческие и УФ-лучи, губительно действующие на живые организмы.

Основные понятия экологии: среда обитания, экологические факторы и их классификация; понятие об ограничивающих факторах; экологическая валентность.

Экология — это наука, изучающая закономер­ности взаимодействия организмов и среды их оби­тания, законы развития и существования биогеоценозов, как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках био­сферы.

Экологические закономерности проявляются на уровне особи, популяции особей, биоценоза, биогео­ценоза. Предметом экологии, таким образом, являются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях обитания (аутоэкология), рождаемость, смертность, миграции, внутривидо­вые отношения, межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ (синэкология).

Одним из важнейших понятий экологии являет­ся среда обитания. Среда — это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.

Экологический фактор — это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального раз­вития. Все экологические факторы условно делят­ся на биотические, абиотические и антропогенные. Биотические факторы — это все возможные влия­ния, которые испытывает живой организм со сто­роны окружающих его живых существ. Абиоти­ческие — это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т. д.). Антропоген­ные — это факторы, связанные с воздействием че­ловека на природную среду.

Биогеоценоз — это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, жи­вотных, микроорганизмов, находящееся в постоян­ном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литос­феры. Биогеоценоз состоит из биотической (биоце­ноз) части и абиотической (экотоп), которые связа­ны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему.

Основной функцией биогеоценоза является обес­печение круговорота веществ и потоков энергии.

Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом. Любой биоценоз представляет собой самоподдерживающуюся саморегулирующуюся со­вокупность живых организмов, состоящую из определенного комплекса видов, в которой осуществ­ляется круговорот веществ и энергии. Организмы в биоценозе образуют сообщества, которые отлича­ются тесной зависимостью друг от друга, чаще все­го на основе пищевых связей, как средства получе­ния энергии для жизни.

В основе пищевых (трофических) связей лежит наличие двух основных типов питания. Аутотрофы извлекают необходимые для жизни химичес­кие вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество. Гетеротрофы излагают органическое ве­щество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим обеспечивается круговорот веществ, который воз­ник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия Солнца трансформируется в другие формы энергии — химическую, механическую, теп­ловую. Определенная часть энергии Солнца рассеи­вается в виде тепла. Деятельность и взаимоотноше­ния всех живых существ в природе основываются на односторонне направленном потоке энергии и круговороте веществ.

Сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания, состоящей из на­бора неорганических веществ (биотоп) составляют экосистему. Биогеоценоз является элементарной природной экосистемой. Совокупность всех экосис­тем Земли называется биосферой.

В структуре любого биогеоценоза различают сле­дующие обязательные компоненты: 1) абиотичес­кие вещества среды; 2) аутотрофные организмы — продуценты биотических органических веществ; 3) гетеротрофные организмы — консументы (по­требители) готовых органических веществ перво­го и следующих порядков (растительноядные и пло­тоядные животные); 4) детритоядные организмы — деструкторы, разрушающие органическое вещество до простых минеральных соединений (микроорганизмы).

Первичной ареной развития живого вещества на Земле была протобиосфера, охватывающая повер­хностные слои гидросферы, часть литосферы. В ходе эволюции поверхность Земли приобрела главные черты своего современного биогеохимическою об­лика, древняя протобиосфера постепенно сменилась современной биосферой.

Толерантность или экологическая валентность – это степень, в которой организмы способны переносить колебания факторов. Например, человек выдерживает колебания температуры от -70 до +60С. Это будет пределами его толерантности в отношении температуры.

Рис. 3.1 Зависимость действия экологического фактора

Виды с широкой экологические валентностью обозначаются приставкой «эври-»:

- эврибионты (имеют широкий спектр местообитаний), например, серая крыса;

- эврифаги (имеют широкий пищевой спектр), например, бурый медведь;

- эвритермные (устойчивы к изменению температуры), например, карась.

Виды с узкой экологической валентностью обозначаются приставкой «стено-»:

- стенобионты (имеют узкие пределы распространения), например, панда;

- стенофаги (питаются только определенной пищей), например, коала;

- стенотермные (выживают при определенной температуре), например, форель.

Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Распространение вида ограничивают лимитирующие факторы.