Глава 1. введение в экологию

ОБЩая

И ПРИКЛАДНая ЭКОЛОГИя

Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

А.А. Музалевский, А.И. Потапов, В.Л. Филиппов

ОБЩая

И ПРИКЛАДНая ЭКОЛОГИя

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Издательство СЗТУ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 574

ББК57.026

Музалевский, А.А. Общая и прикладная экология: учебное пособие /

А.А. Музалевский, А.И. Потапов, В.Л. Филиппов. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. – 580 с.

Данное учебное пособие подготовлено для студентов всех специальностей СЗТУ в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта РФ. Может также использоваться специалистами экологических организаций и служб предприятий, а также при переподготовке и повышении квалификации специалистов в области экологии.

В учебном пособии рассмотрены основные положения общей и прикладной экологии. Значительное внимание уделяется таким направлениям общей экологии, как аутоэкология (факторальная экология), экология популяций (демэкология), экология сообществ (синэкология), экологические системы.

В разделах, посвященных прикладной экологии, приведены основные элементы и организационная структура экологического мониторинга и контроля, методы оценки техногенного воздействия на окружающую среду, а также методы оценки состояния и качества компонентов природной среды. Освещены основные принципы современных подходов к управлению природоохранной деятельностью, международного сотрудничества в области охраны окружающей среды, основы российского и международного экологического законодательства.

Под общей научной редакцией А.И. Потапова, засл. деят. науки РФ, лауреата Государственной премии РФ, д-ра техн. наук, проф.

Рецензенты:

О.Н. Русак, засл. деят. науки и техники РФ, лауреат Государственной премии РФ, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой БЖД Лесотехнической Академии, Санкт-Петербург,

Л.Н. Блинов, засл. химик РФ, д-р хим. наук, зав. кафедрой общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

ISBN

Ó Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2007

Ó Музалевский А.А., Потапов А.И, Филиппов В.Л., 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

		Стр.
	Предисловие
Глава 1.	ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ
1.1.	Предмет экологии
1.2.	Экология в системе естественных наук
1.3.	Основные разделы экологии
1.4.	Экология, природопользование и охрана окружающей среды
1.5.	Методы экологии
1.6.	Экология человека
1.7.	Экология как мировоззрение
1.8.	Экология и будущее человечества
1.9.	Главные проблемы и задачи экологии
1.10.	Охрана природы и перспективы рационального природопользования
1.11.	Пути и способы преодоления социально-экологических проблем
1.12.	Четыре наиболее общих закона экологии
Глава 2.	БИОСФЕРА
2.1.	Структура и границы биосферы
2.2.	Общее строение планеты
2.3.	Атмосфера
2.4.	Гидросфера
2.5.	Мировой океан
2.6.	Подземные воды
2.7.	Поверхностные воды
2.8.	Природные ресурсы
2.9.	Литосфера
2.10.	Вещественный состав земной коры
2.11.	Учение о почве
Глава 3.	УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
3.1.	Идеи В.И. Вернадского о биосфере
3.2.	Эволюция биосферы
3.3.	Основные даты жизни и деятельности В.И. Вернадского
3.4.	Функции живого вещества
3.5.	Механизмы устойчивости биосферы
3.6.	Динамика популяций
3.7.	Жизненные стратегии
3.8.	Реализации экологических ниш
3.9.	Сукцессии сообществ
3.10.	Принцип экологической эквивалентности
3.11.	Биологическая стабилизация окружающей среды
3.12.	Роль фотосинтеза в природе
Глава 4.	РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В БИОСФЕРЕ И ВЫБОР КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ
4.1.	Кризис цивилизации
4.2.	Масштабы экологического кризиса
4.3.	Демографический взрыв
4.4.	Человек - разрушитель и созидатель
4.5.	Человек в биосфере
4.6.	Экологические кризисы и катастрофы
4.7.	Современный экологический кризис
4.8.	Человек должен стать ''Человеком разумным''
4.9.	Две концепции развития человеческой цивилизации
4.10.	Выбор концепции развития
4.11.	Мыслить глобально - действовать локально, учитывая законы биосферы
Глава 5.	АУТОЭКОЛОГИЯ (ФАКТОРАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ)
5.1.	Основные термины и их определения
5.2.	Экологические ниши
5.3.	Абиотические факторы
5.4.	Биотические факторы
5.5.	Антропогенные факторы
5.6.	Круговорот веществ в природе
Глава 6.	ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ (ДЕМЭКОЛОГИЯ)
6.1.	Понятие популяции
6.2.	Свойства популяций
6.3.	Популяционные законы
6.4.	Структуры популяций
6.5.	Динамика популяций
6.6.	Колебания численности популяций
6.7.	Факторы динамики численности популяций
6.8.	Пространственное размещение популяций
Глава 7.	ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ)
7.1.	Биогеоценология - экология сообществ
7.2.	Трофическая структура биогеоценозов
7.3.	Экологические пирамиды
7.4.	Пирамида биомасс
7.5.	Пирамида энергий
7.6.	Закономерности трофического оборота в биоценозе
7.7.	Видовая структура биоценозов
7.8.	Взаимоотношения между организмами
7.9.	Влияние абиотических факторов среды
7.10.	Пространственная структура биоценозов
7.11.	Экологические ниши видов в сообществах
7.12.	Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование
7.13.	Биоразнообразие
Глава 8.	ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
8.1.	Определение экосистемы
8.2.	Образование и развитие экосистем
8.3.	Структура экосистем
8.4.	Свойства и функции экосистем
8.5.	Продуктивность экосистем
8.6.	Динамика экосистем
8.7.	Гомеостаз и ритмичные изменения в экосистемах
8.8.	Сукцессия
8.9.	Энергия в экосистемах
8.10.	Жизнь как термодинамический процесс
8.11.	Закономерности географического распространения экосистем
8.12.	Живое вещество в экологических системах
8.13.	Круговорот веществ в природе и эволюция экосистем
8.14.	Экологические и физиологические ритмы в природе
8.15.	Основные экологические законы
Глава 9.	АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
9.1.	Антропогенное воздействие на биосферу
9.2.	Загрязнение окружающей среды
9.3.	Классификация видов воздействия на природу
9.4.	Качество атмосферы и особенности ее загрязнения
9.5.	Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу
9.6.	Кислотные дожди
9.7.	Загрязнение атмосферы биологическими примесями
9.8.	Загрязнение природных вод
9.9.	Загрязнение Мирового океана
9.10.	Загрязнение и истощение материковых вод
9.11.	Загрязнение почвы
9.12.	Влияние человека на растительный и животный мир
9.13.	Радиоактивное загрязнение биосферы
9.14.	Твердые и опасные отходы
9.15.	Виды техногенных ресурсных циклов (ТРЦ)
Глава 10.	МОНИТОРИНГ И КОНТРОЛЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
10.1.	Определение и виды мониторинга
10.2.	Ранжирование и классификация видов мониторинга. Вертикальная шкала
10.3.	Региональный (геосистемный) мониторинг
10.4.	Национальный мониторинг
10.5.	Локальный (территориальный, местный) мониторинг
10.6.	Классификация и ранжирование видов мониторинга. Горизонтальная шкала
10.7.	Экологический мониторинг
10.8.	Экологический контроль
10.9.	Общественный экологический контроль
10.10.	Качество атмосферного воздуха
10.11.	Мониторинг состояния атмосферного воздуха
10.12.	Мониторинг выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
10.13.	Программа развития автоматизированной системы управления качеством воздуха Санкт-Петербурга
10.14.	Нормирование загрязнения атмосферного воздуха
Глава 11.	ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
11.1.	Экологическое состояние окружающей среды и ее влияние на здоровье человека
11.2.	Основные экологические факторы, влияющие на состояние здоровья человека
11.3.	Влияние звуков на человека
11.4.	Погода и самочувствие человека
11.5.	Питание и здоровье человека
11.6.	Ландшафт как фактор здоровья
11.7.	Проблемы адаптации человека к окружающей среде
11.8.	Нормирование антропогенных воздействий и нагрузок
11.9.	Влияние вредных воздействий на окружающую среду и здоровье человека
11.10.	Факторы риска для здоровья человека, связанные с загрязнением окружающей среды
Глава 12.	МЕТОДЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ И КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
12.1.	Методы оценки компонентов природной среды
12.2.	Санитарно-гигиенические показатели
12.3.	Экологические критерии
12.4.	Оценка степени изменений природной среды вследствие антропогенных воздействий
12.5.	Нормирование и контроль загрязнения почв
12.6.	Оценка опасности загрязнения почв
12.7.	Методология индикаторов и индексов. Европейско-американский подход
12.8.	Новые взгляды на проблему индикаторов и индексов
12.9.	Классификация индикаторов. Простые, обобщенные (агрегированные), интегральные и комплексные индикаторы
12.10.	Индексы и индексы качества
12.11.	Оценка качества отдельного компонента окружающей среды на основе индикаторов, индексов и риска и формы ее представления
12.12.	Индикаторы устойчивого развития для Санкт-Петербурга
12.13.	Устойчивое развитие и проблема индикаторов и индексов
Глава 13.	СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ
13.1.	Общий взгляд на проблему управления в сфере природопользования, охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности
13.2.	Административные методы управления природоохранной деятельностью
13.3.	Экономические методы управления природоохранной деятельностью
13.4.	Рыночные методы управления природоохранной деятельностью
13.5.	Принятие решений и управление
13.6.	Микроэкономический анализ различных методов управления природоохранной деятельностью
13.7.	Система управления качеством окружающей среды урбанизированных территорий
13.8.	Государственное и рыночное управление в рекреационной сфере
13.9.	Экологический риск
13.10.	Управление рисками в природоохранной деятельности
Глава 14.	МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
14.1.	Введение
14.2.	Международное сотрудничество
14.3.	Принципы сотрудничества
14.4.	Объекты международного сотрудничества
14.5.	Международно-правовые принципы
14.6.	Международные организации и конференции
14.7.	Неправительственные международные организации
14.8.	Участие России в международном сотрудничестве
14.9.	Межгосударственное сотрудничество РФ
14.10.	Общественные организации в области охраны окружающей среды
14.11.	Всемирный фонд охраны дикой природы (WWF)
14.12.	Международные конвенции и соглашения, посвященные проблемам охраны окружающей природной среды
14.13.	Прочие конференции и соглашения
Глава 15.	ОСНОВЫ РОССИЙСКОГО И МЕЖДУНАРОДНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА
15.1.	Состояние экологического законодательства в России
15.2.	Этапы развития экологического законодательства в России
15.3.	Объекты экологического права
15.4.	Экологическая ответственность
	ЛИТЕРАТУРА

ПРЕДИСЛОВИЕ

С момента возникновения человеческой цивилизации происходит непрерывное взаимодействие человека с окружающей средой. Рост численности населения мира при опережающем возрастании его потребностей, неуклонное использование ресурсов Земли, внедрение новых технологий и расширение производства и потребления электроэнергии, рост промышленности, транспорта, антропогенное преобразование ландшафтов, усложнение и расширение межнациональных хозяйственных связей – эти и многие другие факторы привели к мощной нагрузке на компоненты природной среды.

В XX в., и в особенности, в его второй половине, антропогенная нагрузка экспоненциально нарастала, став одним из важнейших факторов развития и существования современного общества. Глобальный масштаб использования природных ресурсов и развития антропогенных процессов носит широкоаспектный и многовариантный характер.

Возник новый круг задач междисциплинарного характера, для которого не существовало опыта решения. В частности, возникли задачи взаимодействия геосфер Земли на различных иерархических уровнях - от планетарного до локального.

Объективное возникновение нового междисциплинарного направления привело к необходимости открытия новой специальности в университетском образовании – экологии в новом расширенном толковании. Именно по этой причине создано учебно-методическое обеспечение, написаны учебники и пособия. Однако, как правило, они содержат не все разделы обязательной программы и зачастую демонстрируют собственное видение автором (авторами) тех проблем, которые освещаются в данном издании.

Настоящее учебное пособие призвано в какой-то степени ликвидировать этот недостаток и наиболее полно и объективно осветить основные биологические аспекты проблемы и в то же время охватить главные направления прикладной экологии в их современном понимании.

Именно поэтому учебное пособие состоит из двух частей. Первая из них посвящена разделу, получившему название «Общая экология». Этот раздел коррелирует с той частью экологии, которая изучается в классическом образовательном курсе биологов. Вторая часть посвящена проблемам природопользования, охраны окружающей среды и обеспечению экологической безопасности. Эта часть и составляет то, что обычно называют «Прикладной экологией».

При работе над учебным пособием авторы пытались решить весьма сложную задачу: сохраняя краткость изложения, максимально полно представить имеющийся к настоящему времени материал по всем заявленным направлениям. Авторы опирались на уже вышедшие учебники и учебные пособия по экологии, на отечественные и зарубежные научные издания и публикации, на собственные научные разработки и уже вышедшие книги. Кроме того, были использованы обширные материалы, представленные в Интернете, в законах РФ, в нормативных документах, посвященных природопользованию и охране окружающей среды.

Обязанности среди авторов распределялись следующим образом. Главы 1-4, 8, 14 написаны профессором Музалевским А.А. Главы 5-7, 9, 12, 13 совместно профессором Музалевским А.А. и профессором Потаповым А.И. Главы 11 и 15 написаны совместно профессорами Потаповым А.И. и Филипповым В.Л.

Многие позиции настоящего учебного пособия заметно дополняют учебное пособие «Экология» (Потапов А.И., Цыплакова Е.Г. – СПб.: СЗТУ, 2005 ), а также созвучны трехтомному изданию «Мониторинг, контроль и управление качеством окружающей среды» (Потапов А.И., Карлин Л.Н., Воробьев В.Н., Музалевский А.А. – М.: Изд-во. РГГМУ, 2001-2005), научному изданию «Риск: анализ, оценка, управление» (Музалевский А.А.,

Яйли Е.А. – М.: Изд-во. РГГМУ, 2005) и учебному пособию «Экологический риск» (Потапов А.И., Музалевский А.А., Филиппов В.Л. – СПб.: Изд-во. СЗТУ, 2007).

В целом учебное пособие направлено на формирование у студентов глобального экологического мировоззрения и реального восприятия происходящего в окружающей среде в настоящее время и оценки перспектив сосуществования человека и природы на ближайшее будущее.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей технических университетов, а также будет полезно студентам старших курсов и аспирантам по направлениям «Экология и природопользование» и по специальностям «Геоэкология», «Экология и охрана окружающей среды», «Экология и обеспечение экологической безопасности», «Управление природопользованием». Книга может быть также полезна широкому кругу лиц, интересующихся проблемами экологии, геоэкологии, природопользования и защиты окружающей среды, в том числе специалистам, ответственным за проведение экологической политики.

Авторы выражают признательность всем лицам и организациям, любезно предоставившим нам материалы и разрешившим их публикацию.

Особую благодарность авторы выражают рецензентам, взявшим на себя труд прочитать рукопись и сделавшим ряд полезных замечаний.

Авторы будут весьма признательны за отзывы, критику и пожелания, если таковые поступят в их адрес, который указан в конце книги.

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ