Антропогенные нарушения биосферы и экозащитные технологии (решение задач)

Цель:научиться рассчитывать величину антропогенного воздействия на окружающую среду и технологические возможности улучшить экологическую ситуацию и обеспечить ресурсосбережение.

Вопросы для самостоятельного изучения

1) Какова экологическая классификация природных ресурсов?

2) Назовите важнейшие пути ресурсосбережения.

3) Как избавляться от отходов, и какие способы безопаснее для среды?

4) Что такое нормирование загрязнений? Приведите примеры.

Задачи

1) На заре эры земледелия и скотоводства лесами были покрыты 62 млн. км² поверхности суши. Сейчас они занимают 35 млн. км². По экспертным оценкам сейчас ежегодное сокращение площади лесов составляет 0,5-0,7 млн. км². Определите, какой процент лесов уже стал жертвой цивилизации, и на сколько лет может хватить оставшихся лесов, если не будут приняты меры.

2) В России на каждого жителя вырабатывается 31 кг бумаги в год. В виде макулатуры возвращается не более 5 кг. Известно, что 20 кг макулатуры сохраняет одно крупное дерево, а 1 тонна макулатуры сберегает 0,5 га леса. Рассчитайте количество деревьев и площадь лесного массива, сберегаемых за счет возврата макулатуры жителями миллионного города в год.

3) Существуют технологии, позволяющие переработать неликвидную древесину в субстрат для выращивания грибов (вешенок, опят, японских шептаки и др.). Грибы переваривают древесину. С одной заправки можно снять два урожая. Оставшийся мицелий брикетируют, так как он является высокобелковым кормом для коров или свиней. С участка леса в 1000 га можно получить 3000 м³ пиломатериалов и 10000 м³ неликвидной древесины (уд. масса 500 кг/м³). Рассчитайте, сколько человек можно в течении 1 года обеспечить белковым пищевым рационом с данного участка, если из каждой тонны древесины с привлечением еще 0,2 т отходов со стороны можно за год получить180 кг грибов (3,2% белка) и 1,02 т кормового брикета. При скармливании этих брикетов скоту в смеси с хвойной мукой и сеном можно получить по 176 кг мяса в год (19% белка) с каждой тонны, а суточная потребность человека в белке, в среднем, около 60 г.

4) В Германии действует 49 установок по сжиганию мусора. На каждой сжигается по 8 млн. т отходов. Сжигание каждой тонны отходов ведет к образованию 500 м³выбросов, содержащих по 0,15мг/м³.токсических веществ. Рассчитайте количество токсических веществ, загрязняющее окружающую среду данными установками.

5) По разработанному в Японии проекту из 1 кг пластмассы можно получить 0,5 л бензина и 0,5 л керосина. Рассчитайте количество топлива, которое могла бы получить Россия от использования данного проекта при полном сборе полиэтилена, затрачиваемого в стране на упаковку в количестве 1 млн. т в год.

6) Известно, что 30 млн. т соломы при прямом сжигании дают 60 млн. т условного топлива. Условное топливо имеет удельную теплоту сгорания 29,3 МДж/кг. Переработка 17 млн. т сухой ботвы с помощью биотехнологии дает 4 млрд. м³ метана. Теплота сгорания метана - 39 МДж/м³. Рассчитайте КПД применения биотехнологическихметодов для получения топлива.

7) Город Уфа с населением более 1,1 млн. человек является крупным мегаполисом. В городе ежегодно образуется 1,8 млн. т твердых отходов (в том числе 400 т токсичных), сбрасывается в водоемы около 150 млн. м³ хозяйственных стоков и 200 млн. м³ производственных сточных вод, выбрасывается в атмосферу с отходящими газами 330 тыс. т загрязнений. Составьте таблицу экологического прессинга в расчете на 1 жителя Уфы по всем видам отходов.

Контрольные вопросы

1) Насколько рационально человечество использует леса планеты? Что можно предложить для улучшения положения?

2) Безопасно ли сжигание отходов? Где они должны сжигаться?

3) Может ли сжигание отходов приносить дополнительную выгоду?

4) Как можно использовать органические отходы? А неорганические?

5) Что такое биотехнология? Как она может применяться для переработки отходов?

ОХРАНА ПРИРОДЫ

Цель:Ознакомление с основными уровнями и методами охраны природы, Красной книгой республики Башкортостан, важнейшими охраняемыми видами, причинами снижения их численности и мерами охраны.

Теоретическое введение

Воздействие человека на биосферу привело к тому, что около 10% видов растений и животных или уже исчезло, или находится на грани исчезновения. О млекопитающих и птицах, которых легче учитывать, точно известно, что с 1600 г. человеком истреблено 262 вида (туры-предки домашних коров, дикие лошади тарпаны, Стеллерова или морская корова, странствующий голубь и др.), и еще 600 видов находится под угрозой (азиатский лев и др.). Своевременно принятые меры охраны позволили сохранить зубра, сайгака и ряд других видов. Уничтожаются не только отдельные виды, на и целые экосистемы: степи заменяются полями, дюны на берегах морей – пляжами, болота осушаются. Вместе с разрушением среды обитания гибнут и обитавшие там виды. В мире почти не осталось экосистем, не испытывающих воздействия человека. Изменение численности одного вида может повлечь за собой изменение других. К снижению численности может привести вселение завезенного вида-конкурента (американская норка вытесняет в наших водоемах европейскую), исчезновение специализированных опылителей (на лугах вслед за исчезновением шмелей исчезают некоторые бобовые травы). Для улучшения ситуации необходима охрана природы (таблица 4).

Таблица 4 Уровни охраны живой природы

Популяционно-видовой

Экосистемный

1. Выявление исчезающих видов и составление Красных книг. 2. Запрет на использование популяций исчезающих видов в любых местообитаниях. 3.Экологическое нормирование при использовании хозяйственно ценных, лекарственных и промысловых видов. 4. Искусственные методы сохранения видов в зоопарках, ботанических садах, генных банках (семена растений, замороженная сперма животных, культуры тканей).

Создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ) – экосистем, где, либо полностью прекращено хозяйственное использование, либо оно жестко нормировано, чтобы гарантировать сохранение экологического равновесия.

Красные книги – это издания, содержащие списки и характеристики видов живых организмов, которым угрожает исчезновение на определенной территории. Первая Красная книга издана в 1966 году для всего мира, Красная книга СССР - в 1975 году. Ее выход стимулировал составление ряда региональных Красных книг. Первая республиканская Красная книга издана в 1984 году. Сейчас она переиздана в 3-х томах (2001-2004 гг.) и в 1 томе (2007).

Запреты на использование исчезающих видов не всегда эффективны, искусственные методы дороги и не могут охватить все виды. Как видно из таблицы 15, охрана популяций и видов должна сочетаться с охраной тех экосистем, в которых они обитают, т.е. с созданием сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Они подразделяются по режиму охраны и своим целям.

Виды особо охраняемых природных территорий:

Заповедники – территории с естественными экосистемами, где полностью и навсегда прекращена хозяйственная деятельность. Их цель – сохранение и изучение отдельных видов и сообществ, как уникальных, так и типичных для данной природно-климатической зоны, генофонда растительного и животного мира, естественного хода природных процессов. Многие из них созданы еще до революции. В России – 90 заповедников, в РБ три (Башкирский, Шульган-Таш, Южно-Уральский).

Национальные и природные парки – территории, имеющие экологическую, историческую и эстетическую ценность, где охрана природы сочетается с рекреационным использованием. Национальные парки имеют федеральное, а природные – региональное подчинение. На территории таких парков существуют заповедные зоны и зоны ограниченного хозяйственного использования. Система национальных парков в нашей стране начала формироваться с 1983 года. В РБ национальный парк (Башкирия) и три природных (Асылы-Куль, Кандры-Куль и Мурадымовское ущелье).

Заказники – временные ООПТ, которые создаются для сохранения или восстановления популяций одних видов растений, животных или природных комплексов в сочетании с ограниченным использованием других. Там постоянно или временно запрещается или ограничивается любая деятельность, противоречащая их целям.

Памятники природы – это уникальные, невосполнимые, ценные в экологическом, культурном и эстетическом отношении природные объекты естественного и искусственного происхождения, т.е. небольшие «музеи природы» местного или федерального значения. Режим охраны устанавливается индивидуально, чтобы обеспечить сохранность объекта.

Дендрологические парки и ботанические сады – территории, где созданы коллекции растений с целью сохранения разнообразия и обогащения растительного мира. Они должны заниматься только научной, учебной и просветительной деятельностью. Единственный ботанический сад в РБ расположен в Уфе. Существовавшие многие годы дендропарки в пос. Шингакуль, где изучалось степное лесоразведение, и Непейцевский (г.Уфа) сейчас заброшены.

Лечебно-оздоровительные местности и курорты – территории, пригодные для организации отдыха населения, также лечения и профилактики заболеваний и обладающие лечебно-профилактическими ресурсами (минеральные воды, грязи и т.д.). В границах лечебно-оздоровительных местностей запрещается или ограничивается деятельность, которая может провести к ухудшению их свойств. Охраняются в режиме национальных парков.

Зеленые зоны городов – территории вокруг городов и поселков, выполняющие средозащитные и рекреационные функции.

Водоохранные зоны – территории вокруг рек и других водоемов Их использование имеет ряд ограничений. Например, в лесах, расположенных в этой зоне запрещены сплошные рубки, а в полях – применение ядохимикатов.

Задание 1Разберите таблицу 4 и перепишите ее в тетрадь.

Задание 2Рассмотрите структуру Красной книги РБ (2001-07 г.) и, опираясь на предложенный раздаточный материал, составьте план описания вида.

Задание 3Заполните таблицу 5: «Категории статуса вида в Красной книге», вставив в нее примеры из раздаточного материала для каждой категории.

Таблица 5 Категории статуса вида в Красной книге

Категория	Определение категории	Примеры
	По-видимому, исчезнувшие виды – виды, не встречаемые в природе в течение ряда лет, но возможно, уцелевшие в отдельных местах
I	Находящиеся под угрозой исчезновения – виды, дальнейшее существование которых невозможно без специальных мер охраны
II	Уязвимые виды, которым грозит переход в категорию I, если на них будут продолжать действовать факторы, вызвавшие сокращение их численности
III	Редкие виды – исходно представлены небольшими популяциями, которые в настоящее время не находятся под угрозой исчезновения, но рискуют оказаться таковыми из-за своей малочисленности
IV	Виды с неопределенным статусом – достаточных сведений об их состоянии в настоящее время нет.
V	Виды, восстанавливающие свою численность

Задание 4Составьте таблицу основных причин снижения численности и исчезновения видов (лимитирующих факторов) (таблица 6), подобрав примеры к разделам из раздаточного материала, используя раздел «Лимитирующие факторы» в описаниях видов.

Задание 5Выпишите из теоретической части определения всех видов особо охраняемых природных территорий. Используя раздаточный материал, дополните их примерами заказников и памятников природы нашей республики, например, из Вашего района.

Таблица 6 Причины снижения численности и исчезновения видов

Лимитирующий фактор	Примеры исчезающих видов
Чрезмерное добывание
Разрушение местообитаний	распашка степей и перевыпас
рекреация
вырубка лесов
осушение болот
Вселение новых видов
Загрязнение среды