Экологический менеджмент (стр. 2 )

«Всеобщая» экология (глобальная, мегаэкология, панэкология) - научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов этого центрального субъекта или объекта. «Всеобщую» экологию можно структурировать по следующим признакам. 1) По размерам объектов изучения: географическая (или ландшафтная) экология - объектами изучения которой являются крупные геосистемы, географические процессы (с участием живого и их средой обитания); глобальная экология - учение о биосфере Земли; 2) По отношению к предметам изучения: экология микроорганизмов (прокариат), грибов, растений, животных, человека; экология сельскохозяйственная; экология инженерная; общая экология – научное направление, исследующее основные принципы организации и функционирования различных систем (популяции, общества, экологические системы) Общая экология по уровням надорганизменных систем классифицируется следующим образом: - популяционная экология; - экология сообществ (биоценология), которая исследует структуру и динамику природных сообществ (ценозов), которые определяются как совокупность совместно обитающих популяций разных видов; - биогеоценологию, которая изучает экологические системы (биоценозы); - теоретически обобщает указанные дисциплины. 3) По средам и компонентам: экология суши, пресных водоемов, морская, крайнего Севера, высокогорий, химическая; 4) По подходам к предмету исследования: аналитическая и динамическая. Во временном аспекте различают - экологию историческую и эволюционную; 5) По системе экологии человека: экология человека - объектом изучения которой является система «общество - природа». Здесь синтезируется социальные, экономические, технологические, географические и др. аспекты. Другими словами - это наука о рациональном взаимодействии общества и природы; 6) По методам исследования: математическая экология, задачей которой является математическая обработка эмпирически накопленных сведений и закономерностей, построение математических моделей, которые позволяют прогнозировать состояние и поведение популяций и сообществ. Отметим, что в настоящее время большинство инженерных дисциплин замыкаются в рамках своего производства, сосредотачиваются на разработке «экологически чистых» технологий порой исключая из рассмотрения важный компонент системы - природа. Соединения исследования процесса общественного производства и его влияния на окружающую среду возможно при комплексном применении как инженерных, так и экологических методов. Этим занимается инженерная экология, которая появилась на стыке технических, естественных и социальных наук. Важной особенностью инженерно-экологических исследований является их прикладной характер, т. к. их результаты служат исходными данными для разработки конкретных природоохранных мероприятий данного производства. Экология здесь является теоретической базой, устанавливающей ограничения на параметры производства, а инженерные дисциплины - базой реализаций технических решений по данному производству для выполнения экологических ограничений. Основные глобальные задачи экологии: диагностика и анализ состояния природы планеты и ее недр; определение порога выносливости живой природы планеты – биосферы по отношению к антропогенной нагрузке; прогнозирование изменение биосферы и состояния окружающей природной сферы с учетом ситуаций экономического и социального развития человечества; формирование новой идеологии и методологии экоцентризма, связанной с переходом к постиндустриальной цивилизации и направленной на экологизацию экономики, производства, политики, воспитания и образования; разработка стратегии поведения человеческого общества для остановки надвигающегося глобального экологического кризиса. Основная задача экологии - детальное изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком систем. Центральное место в экологии занимает задача динамики и численности популяции и механизмов ее регулирования. Отметим, что в настоящее время взаимоотношения человека с видами, популяциями и сообществами экологически несбалансированны. Сбалансированность этих взаимоотношений может быть достигнута за счет комплексных усилий со стороны человека через экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, направленного экологически оправданного воздействия на виды, популяции и экосистемы, экологического воспитания подрастающего поколения.

1.1.3 Экологические системы

Определение экосистемы и биогеоценоза. Экосистема или биогеоценоз (от греч. bios - жизнь, ge' - земля, koiwos - общий) - это взаимообусловленный комплекс живых и костных компонентов, связанных между собой обменом веществ, энергии и информацией. Или другое определение - это биогеоценоз и неживая среда, которые функционирует совместно.

Термин «экосистема» предложен в 1935г. А. Тенсли, который указал, что органические и неорганические факторы выступают как равноправные компоненты и невозможно отделить организмы от окружающей их среды.

Понятия о продуцентах, консументах, редуцентах. Биогеоценоз состоит из комплекса живых и костных компонентов для поддержания круговорота веществ в котором необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных групп организмов: продуцентов, консументов, редуцентов.

Продуценты (производители) - это аморфные организмы, способные строить тела за счет неорганических соединений.

Аморфы - это организмы, использующие в качестве источника для построения своего тела неорганические соединения. Зеленые растения, производящие с помощью солнечной энергии из углекислого газа, воды и минеральных веществ - органические соединения (фотосинтез).При этом высвобождается кислород (который используется для дыхания); органические вещества, производимые растениями идут в пищу животным и человеку.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органические вещества продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.
Гетеротрофы - все живые вещества, нуждающиеся в пище органического происхождения.

Редуценты (разлагатели, деструкторы) живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Это черви, личинки насекомых и др. мелкие почвенные организмы.

В качестве отдельных экосистем могут быть лес, степь, океан, вся поверхность Земли, занятая жизнью и т. д. Участок Земной поверхности с однотипными условиями среды занимаемый биогеоценозом называют биотопом, который является неорганическим компонентом биоценоза.

Принципиальная схема структуры биогеоценоза

Средой обитания живых организмов является атмосфера (костная среда) или почва, водоем и т. п. (биокостная среда), которые в совокупности составляют экотоп.

Экосистемы являются устойчивыми слаженными механизмами, которые способны путем саморегулирования противостоять как изменениям в среде, так изменению численности организмов.

К вещественно - энергетическим составляющим экосистем как и биогеоценозов относятся:

1. Энергия (включая волновые, лучевые, квантовые источники)
2. Газовый состав (атмосфера)
3. Вода (жидкая составляющая)
4. Почвы (почвосостав экосистем и биогеоценозов)
5. Продуценты
6. Консументы
7. Редуценты
8. Информация

Энергия. Обмен веществ в экосистемах возможен только за счет постоянного притока энергии. В конечном итоге вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений.

Гетеротрофы получают энергию с пищей. Пищевые связи в сообществах - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.
Отметим, что вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержания жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия, недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических осадков водоемов и гумусе почв.

Теоретически возможное создание первичной биологической продукции определяется возможностями фотосинтетического аппарата растений (ФАР).
Максимальный в природе КПД фотосинтеза составляет 10 - 12 % энергии ФАР.

В целом по Земному шару усвоение растениями солнечной энергии не превышает 0.1 % ФАР.

Самый большой абсолютный прирост растительной массы достигается в среднем 25 г. в день в очень благоприятных условиях.

Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет около 150 - 200 млрд. тонн.

Годовой прирост растительности в странах СНГ изменяется от 20 ц/Га на севере до 200 ц/Га и более на Черноморском побережье Кавказа. Средний коэффициент использования энергии ФАР для всей территории СНГ составляет 0.8 %. Питание людей обеспечивается в основном сельскохозяйственными культурами, занимающими площадь около 10 % суши (1.4 млн. га). Общий годовой прирост культурных растений составляет около 16 % от всей продуктивности суши. Примерно половина урожая идет на питание людей, остальная часть на корм домашних животных, используется в промышленности и теряется в отбросах. Всего человек потребляет около 0.2 % первичной продукции Земли.

Отметим, что растительная пища обходится для людей энергетически дешевле, чем животная. И с/х площади при их рациональном использовании могли бы обеспечить примерно вдвое большее население Земли, чем существующее. Однако, с/х производство нуждается в большой затрате труда и капвложений.

Отметим также, что в рацион человека входит не менее 30 г белков в день.
Имеющиеся на Земле ресурсы, включая продукцию животноводства и результаты промысла на суше и в океане, могут обеспечить ежегодно лишь около 50 % потребностей современного населения Земли в белке.

Большая часть населения Земли находится в состоянии хронического белкового голодания, значительная часть страдает от общего недоедания. Таким образом, одной из основных задач, стоящих перед человечеством является изыскания возможностей увеличения биологической продуктивности экосистем.

Атмосфера Земли (от греч. atmos - пар и sphaira - шар) - это газовая оболочка окружающая Землю. Атмосферой считают ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землей, как единым целым.

Как компонент биогеоценоза - атмосфера - это слой воздуха в подпочве, почве и над ее поверхностью. Атмосфера задерживает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительно действующего на многие организмы. Атмосферный кислород используется в процессе дыхания животными и растениями, а атмосферная углекислота - в процессе питания растений.

Полное обновление кислорода планеты живым веществом происходит за 5200 - 5800 лет. Вся его масса усваивается живыми организмами за 2000 лет, вся углекислота за 300 - 395 лет.

Атмосфера имеет слоистую структуру, которая определяется в первую очередь особенностями вертикального распределения температуры. На рисунке представлено вертикальное распределение температуры в атмосфере и терминология вертикальных частей атмосферы.