Тема 5. Основные закономерности развития

и динамики биосферы

Биосфера является глобальной экосистемой. Современное учение о биосфере разработал академик В.И. Вернадский (1926). При изучении этой темы желательно обратить внимание на историю создания учения о биосфере. Это поможет в усвоении многих основных понятий темы.

Тема включает в себя этапы развития биосферы, ее компоненты как совокупности живых организмов и элементов неорганической природы, законы развития и саморегуляции, уровни организации и иерархические зависимости, живое вещество и энергетические потоки в биосфере, характеристику современной биосферы.

При изучении границ биосферы нужно обратить внимание на факторы, лимитирующие распространение жизни в различных оболочках Земли. Необходимо знать характеристику составных частей биосферы – атмосферы, гидросферы, литосферы. При изучении биосферы необходимо обратить внимание на взаимосвязь и взаимообусловленность элементов природы, круговорот веществ и потоки энергии, биогеохимические циклы геологического и биологического круговоротов. Усвоение этой темы предполагает изучение не только общих закономерностей, характерных для биогеохимических циклов, но и особенностей циркуляции наиболее важных элементов – углерода, азота, фосфора, кальция, серы, а также изучение круговорота воды.

Необходимо уяснить роль различных групп организмов в круговороте конкретных химических элементов в биосфере. В завершение следует знать, какое значение для биосферы имеют антропогенные нарушения круговорота элементов, и как свести их к минимуму.

Человеческое общество – причина изменения качественного состава биосферы, её перехода в ноосферу. В связи с этим нужно иметь представление о современных тенденциях этого процесса.

При усвоении темы у студента должно сложиться целостное представление о биосфере как глобальной экосистеме, обладающей не только свойствами экосистем, но и индивидуальными особенностями организации, выраженными в функциях живого вещества, мировом распределении первичной продукции и др.

Литература: [1, с. 151-176]; [2, с. 18-28, 331-351]; [3, с. 25-61, 461-477]; [4, с.124-135]; [7, с. 98-119].

Вопросы для самопроверки

1. Какие факторы определяют границы распространения жизни в биосфере?

2. Что такое биогеохимический круговорот веществ?

3. Дайте характеристику круговороту азота.

4. Какие вы знаете уровни организации живого вещества? Дайте характеристику каждому уровню.

5. Что такое ноосфера?

Тема 6. Экологические проблемы современности

Осваивая эту тему, необходимо обратить внимание на негативные современные тенденции изменения биосферы, а также изучить причины и последствия основных экологических проблем настоящего времени: перенаселения, загрязнения окружающей среды, утилизации отходов, нарушения биогеохимических циклов, эрозии почвенного покрова, перерастающих в глобальный экологический кризис. Нужно знать, что означают понятия «парниковый эффект», «кислотные осадки», «озоновая проблема», «уменьшение биологического разнообразия в биосфере» и уметь выделять другие актуальные проблемы современной экологии.

Особенности экологической обстановки в Сибири и, в частности, в Омской области, обусловлены природными условиями и характером воздействия на них промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Так, в Омской области основной вклад в загрязнение биосферы вносят автотранспорт, предприятия электроэнергетики и нефтеперерабатывающей промышленности. При изучении этого вопроса необходимо ознакомиться с состоянием природной среды и природных ресурсов Омской области, усвоить, как влияют экологические факторы среды на здоровье населения Омской области, как отрасли экономики воздействуют на окружающую природную среду Омской области.

Литература: [1, с. 276-416]; [2, с. 351-465]; [3, с. 478-499]; [13, с. 12-156]; [21, с. I-1, II-14]; [22, с. I-1 – II-13, V-36 – V-40].

Вопросы для самопроверки

1. Каковы главные причины уменьшения биологического разнообразия на нашей планете?

2. В чем причины и негативные последствия «парникового эффекта»?

3. Назовите основных «виновников» увеличения «озоновых дыр».

4. В чем заключается основная демографическая проблема на Земле?

5. Какие основные загрязнители влияют на увеличение кислотности осадков? Назовите негативные последствия этого явления.

Тема 7. Сельскохозяйственные экосистемы и их воздействие

На биосферу

Под сельскохозяйственной экосистемой понимается природный комплекс, преобразованный сельскохозяйственной деятельностью человека. При изучении данной темы нужно понять экологическую роль сельского хозяйства в формировании первичной биологической продукции на Земле. Ознакомившись с типами, формами, структурой и функциями агроэкосистем, их особенностями, свойствами и отличиями от естественных растительных сообществ, необходимо провести сравнительный анализ круговорота питательных веществ в природных и сельскохозяйственных экосистемах.

Сельскохозяйственное производство в отличие от других отраслей экономики напрямую воздействует на природную среду, масштабность и характер изменений в ней обусловлены многими причинами.

Студенту необходимо ознакомиться с классификацией основных направлений негативного воздействия интенсивного сельскохозяйственного производства на природные комплексы и их компоненты. Затем следует разобрать основные виды таких воздействий, раскрыв следующие вопросы:

· экологические аспекты химизации (факторы поведения средств химизации в экосистемах, причины загрязнения природной среды, нормирование загрязнений, экологизация защиты растений);

· экологические аспекты механизации (влияние средств механизации на почвенно-биотический комплекс, основные причины негативных воздействий современных средств механизации и целесообразные пути их устранения);

· экологические аспекты ирригации и осушительной мелиорации;

· экологические аспекты отраслей животноводства.

В заключение изучения темы студент должен усвоить принципы формирования природосообразных систем сельского хозяйства для снижения негативного воздействия аграрного производства на природные комплексы.

Литература: [2, с. 465-519, 533-539]; [5, с. 36-54, 94-102, 118-129, 241-305, 377-392]; [6, с. 56-72, 94-211]; [11, с. 241-243]; [13, с. 32-38, 98-102, 136-143].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое искусственные экосистемы и в чём их основные отличия от естественных?

2. Каковы основные воздействия агроэкосистем на биосферу?

3. Как меняется концентрация токсикантов при продвижении по трофическим уровням?

4. Какой вред может нанести окружающей среде неправильное применение удобрений?

5. Каковы механические и химические воздействия сельскохозяйственной техники на окружающую среду?

Тема 8. Экологические принципы

рационального использования природных ресурсов

Природопользование – непосредственное и косвенное воздействие человека на окружающую природную среду в процессе его деятельности. Рациональное природопользование – планомерное, научно обоснованное пребразование окружающей среды по мере совершенствования материального производства на основе комплексного использования невозобновляемых ресурсов при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов. Таким образом, хозяйственная деятельность человека должна строится по принципу природных экосистем, в которых экономно расходуются биогенные вещества и энергия, а отходы одних организмов утилизируются другими.

Основа рационального природопользования - безотходные и малоотходные производства. Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. При этом нужно понимать, что абсолютно безотходное производство невозможно. Надо хорошо знать, что представляют из себя безотходное и малоотходное производства, основные критерии и принципы их организации. Необходимо разобраться, в чем заключаются принципы системности, комплексности использования ресурсов, цикличности материальных потоков, ограничения воздействия на окружающую среду, рациональности организации на различных уровнях.

Следует рассмотреть целесообразные направления и пути создания безотходных и малоотходных производств в системе агропромышленного комплекса, а также усвоить основные понятия экономической и экологической эффективности, сущность и существенность понятий «природоемкость», «экологоемкость», «ресурсоемкость» производства.

Интенсификация сельского хозяйства повлекла за собой создание сложного производства, каждая технологическая ступень которого требует значительных энергетических затрат. При все возрастающей энергоемкости аграрного производства уменьшается относительная величина созданного продукта. Энергетическая эффективность изменяется по закону А. Тюрго – Т. Мальтуса, который стал прописной истиной агроэкологии и формулируется следующим образом: повышение удельного вложения энергии в агроэкосистему не дает адекватного, пропорционального увеличения ее продуктивности. Нужно ознакомиться с основными понятиями энергетической эффективности сельскохозяйственного производства, альтернативными предложениями по снижению энергозатрат.

Литература: [5, с. 199-223]; [8, с. 115-124,174-181]; [12, с. 345-348]; [15, с. 358-410]; [20, с. 328-350]; [23, с. 8-22].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое безотходное и малоотходное производство?

2. Назовите основные принципы ведения безотходного производства.

3. Приведите примеры использования принципа цикличности материальных потоков.

4. Каковы основные критерии оценки энергетической эффективности сельскохозяйственного производства?

5. Уменьшается или увеличивается в настоящее время энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства?