Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа 2006 icon

Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа 2006


1 чел. помогло.

Смотрите также:
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа-2006...
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа-2006...
Учебное пособие Часть 3 Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа-2006...
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа-2006...
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом угаэс уфа-2010...
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим советом по анатомии и гистологии...
Учебное пособие Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром...
Учебное пособие для студентов специальности 5B050200 «Политология» Павлодар...
Учебное пособие Часть I рекомендовано научно-методическим советом университета белгород...
Учебное пособие Изд. 2-е, перераб и доп. Петрозаводск Издательство Петргу 2006...
Учебное пособие Изд. 2-е, перераб и доп. Петрозаводск Издательство Петргу 2006...
Учебное пособие Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области водного...



страницы: 1   2   3   4   5
вернуться в начало
скачать
^ ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ОЦЕНКИ

ФАКТИЧЕСКИХ И ВЕРОЯТНЫХ АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ


6.1. Главные принципы организации и способы выполнения

природоохранных исследований


6.1.1. Состояние проблемы


Наиболее эффективными на данный момент принципами организации экологических и природоохранных исследований представляются:

— сопряженность мониторинга систематических проявлений естественной эволюции важнейших компонентов основных геосфер и явно антропогенно-обусловленных изменений конкретных природно-территориальных комплексов;

– финансовая и административная независимость экологических исследований от основных природозагрязняющих ведомств и конъюктурных узкогрупповых и локальных интересов;

– свобода доступа ответственных исполнителей природоохранных исследований ко всей экологической информации федеральных и региональных учреждений;

– приоритетность представительного анализа динамики состояния здоровья местных жителей и их общего благополучия, физического духовного развития детей и молодежи;

– обязательность сугубо аналитических и экспертных оценок доминирующих тенденций естественной эволюции и антропогенно-обусловленных изменений лито-, гидро-, атмосферы, почв и биосфер применительно к типоморфным в регионе элементам естественного ландшафта и природно-территориальных комплексов, с выяснением взаимовлияния изменений главных компонентов основных геосфер в различном сочетании природных и антропогенных факторов;

– недопустимость механического распространения разработанные в конкретных природно-антропогенных условиях методик инвентаризации экологического состояния территорий на принципиально иные по истории геологического развития, физгеографическим особенностям и промышленной или сельскохозяйственной специализации регионы;

– благоприятствование сотрудничеству экологических и природоохранных служб различных ведомств и уровней региональных, федеральных и международных;

– обязательность предваряющего учета всех архивно-краеведческих, фондовых и других сведений о случавшихся в регионе природных катастрофах, эпидемиях, необычайных болезнях и т.п.

– незамедлительность и полнота учета результатов экологических исследований на благо общественных интересов региона и страны в целом.

При этом для получения прямых количественных данных о концентрациях загрязнителей могут, наряду с наземными специально выбранными и соответственно оборудованными опорными пунктами опробования и анализа атмосферного воздуха, воды, почвы и различные органов дикорастущих и сельскохозяйственных растений, использоваться и системы датчиков, установленных на самолетах и искусственных спутниках Земли.

Современные авиакосмические датчики способны регулярно, с учетом состояния погодных условий и других факторов, фиксировать в атмосфере конкретного района содержания SO2, NO2,CO2,CH4 и др.

Важным биосферным показателем состояния природной среды биотической области и ее различных районов служит характер растительного покрова, прежде всего интенсивность его развития, степень доминантности эндемиков, устойчивость популяций, соотношение видового состава особенно лесных массивов и тенденции его изменения с. увеличением возраста, например, лесов и т.п.

Ю.Одум вполне резонно подчеркивает высокую экологическую информативность следующих биологических показателей:

– отношения суммарного количества хлорофилла к биомассе организма;

– динамики среднего размера организмов;

– содержания гемоглобина в биомассе животных (как показатель достаточности или дефицита содержания кислорода в природной среде);

– количества пигмента синезеленых водорослей (как показателя углеводородного загрязнения и т.п.).

Кроме того, естественно, должны сполна учитываться биоиндикаторы состояния природной. Первоочередного внимания заслуживают прямые или косвенные данные о вероятности загрязнения природно-территориального комплекса опасными болезнетворными микробами; о тенденциях снижения растворенного в водах кислорода; о нарастании концентрации галогено-углеводородных соединений (способных разрушающе действовать на озоновый слой атмосферы).

Также подлежат анализу: динамика концентрации продуктов снижении топлива и бытовых отходов; усиление мутности воды; отмирание болот или интенсивный рост заболачивания; состояние пойменной растительности;

защищенность подземных вод от фильтрационного воздействия; характер радиоактивности; степень пестицидного заражения и т.д.


Для оперативной оценки характера загрязнения конкретных районов целесообразно иметь геохимическую информацию о доминирующей здесь экосистеме в целом. Она должна охватывать представителей продуцентов, консументов (в том числе вторичных), а также детритофагов и редуцентов; Таким образом, своевременно могут быть установлены на опасные загрязнители, намечены их вероятные первоисточники определены пути нейтрализации.

При подходах к приближенной оценке вероятности послед экологических изменений в финансовых расчетах затрат должны учитываться:

– средства для лечения пострадавших людей и обеспечения их соответствующими бытовыми и другими услугами;

– стоимость ликвидации последствий;

– эффект морального урона общества;

– прямые убытки от потерь всех видов природных ресурсов облости, в том числе промышленных запасов сырья, а также от повреждения различных материальных ценностей и дезорганизации производства.

Важнейшей международной формой охраняемых в экологических целях территорий, согласно программе ЮНЕСКО, являются биосферные заповедники, предназначенные для сохранения и восстановления уникальных экосистем.

Среди других типов охраняемых территории достаточно ценны заповедники, представляющие собой своеобразные эталоны первозданной природы, а также участки территорий с реликтамии уникальных ландшафтов. В заповедниках исключается любая производственная деятельность и другие явления, осложняющие охрану редких и исчезаюших видов, сохранность геофонда растений и животных.

Подобным образом выделяются в качестве охраняемых объектов памятники природы, имеющие важное научное, оздоровительное, эстетическое значение и т.п.

Пользующиеся частичным охранным режимом заказники-резерваты также довольно ценны для получения объективных данных о тенденциях изменения экологических условий в конкретных района и ландшафтных обстановках.

Важнейшее значение для комплексных экологических исследований и соответствующего воспитания людей имеют национальные (природные) парки, являющиеся в ряде стран главной категорией охраняемых ландшафтов и имеющие оздоровительное, эстетическое значение и т.п.

Большого внимания в плане экологической безопасности населе­ния заслуживает и охрана реликтов водораздельных, верховых, пойменных и других лесных массивов, способствующих защите водоносных горизонтов, источников лечебных минеральных вод и т.п.


^ 6. 1.2. Экологический мониторинг


Для сохранения экологической сбалансированности необходимо вести текущий учет и измерение происходящих изменений в окружающей среде с точки зрения ухудшения ее качества, и прогноз этих изменений и связанных с ними экологических последствий.

В конкретных ситуациях возможны самые разнообразные варианты нарушений: отказ систем очистки выбросов или оборотного водоснабжения, или

глобальные погодно-климатические нарушения, из-за которых параметры качества cреды могут неожиданно изменится.

Поэтому, чтобы управлять природопользованием, не допуская или одновременно предупреждая нежелательные отклонения качества cреды, необходимо определить оптимальные критерии cреды, благоприятные для общества.

Критериями качества Среды могут быть высокая биологическая продуктивность, оптимальное соотношение видов и биомассы популяций, находящихся на разных трофических уровнях и др.

Качество cреды может быть выражено в абсолютных или условных единицах (баллах), характеризующих каждый из критериев или параметров. Суммарное значение этих баллов и дает оценку состояния Среды в данном районе.

Так в США существует подобный бальный показатель: мах. значение – 700 (для лучших условий), в 1969 – 406 баллов, в 1977 – 343 балла.

Фоновый показатель – который был ранее до антропогенного воздействия.

Параметры такого фонового состояния меняются под влиянием деятельности человека, причем существуют некоторые критические уровни качества Среды ( мин. и мах.), в пределах которых посторонние воздействия не должны выводить данную систему из состояния устойчивости, ибо в ней могут произойти необратимые изменения. Таким образом для нормального функционирования и устойчивости экологических систем и биосферы в целом не следует превышать определенные предельные нагрузки на них

ПДЭН или предельно допустимые концентрации тех или иных чуждых данной системе веществ ксенобиотиков (ПДК)


^ 6.1.3. Определение и содержание мониторинга


Под экологическим мониторингом понимают систему наблюдений за изменениями состояния Среды, вызванными антропогенными причинами, позволяющими прогнозировать развитие этих изменений (монитор-наблюдающий).

Секретариат ООН по окружающей среде определил экологический мониторинг как систему повторных наблюдений элементов окружающей Среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленными программами.

^ Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные или природно-антропогенные экосистемы.

Цель мониторинга – не пассивная констатация фактов. Он включает также проведение экспериментов, моделирование процессов в качестве основы прогнозирования.

Задачи – наблюдение за состоянием как отдельных экосистем, так и задач планетного характера, т.е. системы глобального мониторинга (СГМ).

Базой СГМ является авиационная, космическая и вычислительная техника. Авивционные методы наблюдения за экосистемами начали применять еще в 30-ые годы, а с начала 70-х – космические методы. В настоящее время «аэрокосмические методы», обозначающие совокупность методов по дистационной индикации экологических систем. Аэрокосмический мониторинг применяется для инвентаризации и картографирования природных ресурсов, наблюдения за сезонными и многолетними изменениями природной Среды, слежения за ее составом и состоянием, а также за последствиями воздействия хозяцственной деятельности человека.

Локальными задачами мониторинга могут быть, например, слежение за динамикой популяций вредных организмов, учет движения популяций охраняемых видов животных. Это позволяет прогнозировать возможный ущерб лесным и полевым растениям от вредителей и болезней.

Экологический мониторинг должен представлять собой иерархически организованную систему:

^ 1. Глобального (биосферного) мониторинга, осуществляемого на основе, которые в последнее время становятся все более и более интенсивным.

2. Национального мониторинга, осуществляемого в пределах государства специально созданными организациями.

3. Регионального мониторинга, осуществляемого в пределах крупных районов, например, в пределах геосистем, территориально производственных комплексов.

^ 4. Локального (биоэкологического) мониторинга, включающего слежение за изменениями качества Среды в пределах населенных пунктов, промышленных центров, непосредственно на предприятиях.

Система мониторинга делится на блоки, каждый из которых имеет свои задачи и базы обеспечения:

биологический (санитарный) – приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды, промстоки и выбросы, радиация.

геосистемный (хозяйственный) – изчезающие виды животных и растений, природные экосистемы, агросистемы.

биосферный (глобальный) – атмосфера (тропосфера и озоновый экран), гидросфера, растительный и почвенный покров, животное население.

Сеть биосферных заповедников должна быть составной частью системы национального мониторинга, т.е. службы контороля и наблюдения окружающей природной Среды на территории страны, В задачу биосферных заповедников входит приведение постоянных наблюдений и определение постоянных параметров современного состояния биосферы и сопоставление их с изменениями, вызванными антропогенными воздействиями. Должны вести регулярные и периодические целевые наблюдения над экосистемами с тем, чтобы выработать научно-обоснованные параметры состояния Среды. Территория заповедника должна зонироваться, иметь центральную зону, удаленную от источника воздействия не менее 50–100 км.


^ 6.1.4. Известные способы комплексной оценки изменений

географической среды


Для решения данной задачи Л.В.Бахиревой и др. достаточно обоснованно придается первостепенное значение ряда разномасштабных схем рационального использования и охраны природной среды, а также организации литологического мониторинга для главенствующих в районе типов геологических обстановок и разновид­ностей местности

Достаточно известным примером научного обеспечения оптимальной инвентаризации состояния географической среды и определения путей повышения эффективности природопользования в условиях интенсивного развития

нефтегазового комплекса России служат работы профессора В.В.Козина и его коллег по Тюменскому государственному университету. В этих работах за основу оценки характера и масштабов антропогенного воздействия на природную среду вполне аргументирование принят ландшафтно-экологический анализ с акцентированием внимания на индикаторных типах местности и конкретных природно-территориальных комплексах. В.В.Козин и его соавторы резонно уделяют большое внимание комплексному ландшафтно-экологи-ческому районированию Западной Сибири с учетом устойчивости к техногенным воздействиям выделяемых ландшафтных элементов и определением их так называемого фонового (по типу и масштабности) антропогенного загрязнения на реальный период времени, а также уточнению их нынешней экологической ценности и вероятной общеэкологической значимости в перспективе. Интегральным результатом важнейших выводов таких работ действительно может служить предлагаемая В.В.Козиным и др. «Карта управления природопользованием» соответствующего масштаба.


^ 6.1.5. Значение интегральных показателей

экологически неблагоприятных изменений среды обитания человека


Применительно к наиболее распространенному химическому воздействию на географическую среду в настоящее время широко известен ряд биологических индикаторов загрязнения природной среды. Среди них важнейшее значение имеют высшие звенья трофических цепей, например яйцо кур, в корм которых добавлялась костная мука (из крупного рогатого скота). Подобное индикаторное значение имеют печень хищных рыб и другие ветви нарастания степени концентрированности токсичных элементов в живых организмах.

Важную информацию в этой связи дает и анализ организмов, обладающих способностью значительного накопления тех или иных веществ. К таким, например, принадлежат грибы, в которых содержание солей тяжелых металлов, радионуклидов и некоторых других компонентов нередко на порядок и более выше, чем в почве, воде и атмосфере. Естественно, по ним можно более оперативно произвести предварительную оценку состояния окружающей среды и определить пути и методы организации детальных экологических исследований.

В качестве вспомогательных способов при этом могут использоваться и некоторые результаты известных обобщений многочисленных фактических данных по различным регионам. Так, согласно Л.В.Бахиревой и др. [140], содержание в подземных водах НСО-3, Са2+, СО2- в какой-то мере характеризует степень равновесия геологической среды с потенциально возможным развитием карбонатного карста. О сульфатной агрессивности среды свидетельствует концентрация в воде SO-2 В то же время содержание в воде NO2 NO3 может рассматриваться как индикатор ее загрязнения бытовыми отходами, а содержание С1- в гумидных областях указывает на интенсивность промышленного загрязнения.

В комплексе с рекогносцировочными данными по конкретным ре­гионам в качестве интегральных показателей уровня изменений гидросферы и ее важнейших компонентов могут использоваться:

– вариации специфики теплового режима;

– величина общей минерализации;

– рН среды;

– характер содержащихся в воде органических соединений и др.


^ 6.1.6. Косвенные индикаторы антропогенных изменений природной среды


Для своевременной фиксации начала проявления тенденций экологически неблагоприятных изменений окружающей среды большое значение имеет использование не только прямых данных, но и косвенных критериев, особо чутких индикаторов.

В этой связи обеспечение мониторинга, в частности районов морской нефтегазодобычи, представляется вполне реальным за счет использования морфоструктурной интерпретации радиолокационных изображений, получаемых при помощи радиолокатора с синтезированной апертурой, например с космического аппарата «Алмаз-1». По результатам дистанционного радиолокационного зондирования шельфа четко определяются особенности изменений рельефа морского дна, а также важнейшие показатели гидрологического и экологического состояний прибрежных вод.

Применительно к нефтегазоносным бассейнам континентов эффективность аэрокосмических методов вряд ли может вызывать сомнения.

В последние годы установлено, что и нарастание степени воздействия углеводородов на корневые системы растительности надежно обнаруживается с помощью аэрокосмических снимков. Дело в том, что впитывание растительностью углеводородов обусловливает специфические оттенки ее окраски, что отражается на спектральной характеристике, фиксируемой на аэрокосмических снимках.


Кроме того, на участках разлива нефти в течение 3–4 лет гибнет практически вся растительность. Лишь по мере битуминизации вылившихся на почве нефтей и преобразования их в твердую корку (с последующей постепенной деструкцией) вдоль формирующихся в корке трещин зарождаются некоторые растения (например, в Западной Сибири – хвощ лесной и долгомошные и зеленые мхи). Постепенно активность растительности возрастает, обычно вдоль трещин в битуминизированной нефтяной корке наблюдаются кипрей и осока, вслед за которыми появляются и некоторые древесные (в первую очередь береза, осина, ива, а позже сосна и другие хвойные деревья).

Разливы минерализованных вод с отходами буровых растворов, содержащие нефтепродукты, поверхностно активные вещества и другие токсичные компоненты, как правило, вызывают почти полную гибель не только почвенной, но и лесной растительности. Подобные явления нередко свойственны основаниям кустов скважин и, естественно, легко устанавливаются дистанционными методами.

Примечательно, что участки сочленения различных типов местности (например, разнотипных болот или болот и лесных массивов) оказываются наиболее подверженными авариям нефтегазового производства. Дело в том, что такие «пограничные» условия часто являются изначально высоко градиентными, повышенно активными зонами, способствующими неустойчивости любых технических сооружений. Кроме того, в их пределах практически невозможны строгая реализация проектных технологий строительных работ и обеспечение оптимальности режима функционирования сооружений.

В этой связи представляются совершенно правильными предложения В.И.Седых о преимуществах размещения технических сооружений не в болотах и их пограничных с лесными массивами частях, как обычно практикуется, а на суходолах. Это, несомненно, могло бы резко понизить уровень аварийности и в конечном счете способствовать уменьшению урона, наносимого природной среде Западной Сибири и других подобных территорий.

В методическом плане большого внимания заслуживает отмечаемая рядом авторов прямая связь ареалов углеводородных аномалий на земной поверхности и тональности фотоизображений этих участков на аэрокосмических снимках.

Таким образом, вряд ли могут быть сомнения в первостепенной значимости современных аэрокосмических данных для обеспечения рационального природопользования в нефтегазоносных, горнодобывающих и других регионах, особенно с повышенной антропогенной нагрузкой на геологическую среду, в том числе и морской шельф. При этом нельзя не учитывать и то обстоятельство, что нагляднейшим показателем экологического благополучия территорий служат прежде всего состояния почвенно-растительного слоя, степень деформированности почв, стационарность наземной гидросферы и в конечном счете, динамика продуктивности экосистем.


^ 6.2. Теоретические предпосылки и критерии идентификации

экологически неблагоприятных изменений географической среды

по аэрокосмическим данным


^ 6.2.1. Теоретические основы использования аэрокосмических данных

для оценки антропогенных изменений окружающей среды


Аэрокосмическая съемка производится с помощью определенных комплексов приборов, в частности многозональной фотоаппаратуры телекамер, многоспектральных датчиков, термодатчиков и радаров. При этом изображения различных элементов географической среды передаются на Землю в виде фотоизображений, электро- и радиосигналов. Большое значение имеют отмечаемые некоторыми исследователями прямые корреляции содержания в растениях, например азота и других биогенных элементов и спектральной яркости посевов.

Для индикации физиологического состояния растений очень эффективен луч лазера, возбуждающий люминесценцию растений, интенсивность которой коррелируется с биохимическими особенностями посевов.

В целях корректного использования получаемой аэрокосмическими методами информации необходимо иметь в виду отражаемые на ней особенности соотношения энергии и массы. В этой связи достаточно эффективны три основные типа систем:

– фотографирование в видимой или близкой к ней части спектра (от. 380 до 1000 нм);

– оптико-механическое сканирование в диапазоне от ультрафиолетовых до инфракрасных частей спектра (300 нм–40 мнм);

– СВЧ-техника для определенных зон длин волн от 1 мм до 1 м. В отличие от систем, воспринимающих излучаемую из земли энергию на соответствующих длинах волн, радар представляет собой активую систему, работающую на СВЧ-частотах, в которой энергия, генерируемая на самолете, направляется на Землю. Отраженный сигнал улавливается радаром при помощи антенны, соответствующей данной длине волны. Энергия отраженного сигнала зависит в первую очередь от ориентации наземного предмета относительно направления луча, а также от диэлектрических свойств отражающего материала. Радарное изображение не зависит от погоды и времени суток, в чем его несом­ненное достоинство.

Информация, полученная сразу в нескольких зонах спектра, часто оказывается более значительной, чем суммарные сведения по конкретным зонам в отдельности. Она может достаточно полно отражать зависимость облика обследуемой среды от состояния биоты и тенденций изменения природной среды в целом.

Согласно Ю.Одуму и другим исследователям, представительность получаемой аэрокосмическими методами информации в значительной мере зависит от характерного для исследуемого объекта соотношения энергии и массы. Поглощение, излучение, рассеивание и отражение энергии любым конкретным типом вещества избирательны в отношении длины волны и специфичны для каждого вещества, поскольку зависят от его атомного и молекулярного строения.

Соответственно каждый тип биомассы или физического субстрата излучает спектр характерной частотности и интенсивности. Но регистрируемый сигнал, проходя сквозь атмосферу, несколько ослабляется, а кроме того, на него влияет качество используемой электрической системы.

Дистанционные датчики прежде всего воспринимают сигналы от поверхности листьев растений. Падающую на листья солнечную энергию в видимой и близкой инфракрасной частях спектра кутикула и эпидермис листьев отражают и излучают слабо и не очень селективно. Хлорофилл поглощает более 80 % энергии красного и синего краев видимого спектра, падающего на поверхность листьев, тогда как 40 % зеленого света отражается. На ближайшую инфракрасную часть спектра хлоропласты влияют мало, но на нее оказывает сильное воздействие изменение коэффициента преломления на границе воздуха с межклеточным пространством.

С самолета, оборудованного устройством для сканирования в области теплового излучения, возможно нанесение на карту размещения популяций крупных животных.

Известные датчики теплового излучения позволяют создавать кодируемые контурные карты, соответствующие распределению температур на поверхности обследованного района в определенное время, что очень важно для суждения о динамике состояния среды и районирования территорий.

С учетом вышеотмеченного используемые на аэрокосмических аппаратах дистанционные датчики вполне приемлемы для решения следующих природоохранных задач:

1) инвентаризация и картографирование природных ресурсов;

2) количественная оценка важнейших параметров природной среды;

3) анализ потоков вещества и энергии в экосистемах;

4) обнаружение существенных изменений в экосистемах и оценка динамики этих изменений, обнаружение корреляции динамики с другими особенностями исследуемых природно-территориальных комплексов.

Для правильной интерпретации аэрокосмических данных необходимо «эталонирование» используемых методов на детально изученных (прежде всего наземно) типичных участках местности, в характерных экосистемах.

В комплексе с аэрокосмическими должны сопряженно производиться и соответствующие специализированные наземные исследования. Лишь заверенные таким способом индикаторы, получаемые аэрокосмическими методами, могут эффективно распространяться на другие однотипные системы.

С собственно геологических и геохимических позиций теоретической основой правомерности использования аэрокосмических данных служит в первую очередь следующее обстоятельство. Как известно, геодинамические, разнообразные физические, химические и другие антропогенные воздействия на внутреннюю структуру верхних горизонтов литосферы в той или иной мере (и в соответствующем виде) деформируют облик тектонических образований и их ландшафтное отображение. Вместе с тем именно общая конфигурация и внутреннее строение отражающихся на поверхности Земли складчатых образований находят прямое отображение на аэрокосмических фотоизображениях среднего и крупного масштаба. Кроме того, многочисленные фактические данные свидетельствуют о том, что погребенные, глубокозалегающие тектониче­ские структуры, например осложняющие кристаллический фундамент Западно-Сибирской плиты и других подобных элементов, в какой-то мере проявляются в строении осадочного чехла и опосредованно отражаются в специфике ландшафта территории. А с характером ландшафта обычно коррелируются особенности фототона аэрокосмических фотоизображений среднего и более детальных масштабов. Специфика фототона аэрокосмических фотоизображений также проявляет связь с особенностями химического состава, температурного режима и других свойств (в том числе и техногенно-обусловленных) поверхностных вод.

Таким образом, наиболее значительные технотенные изменения лито- и гидросферы (в том числе и в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород) не менее благоприятны для идентификации по аэрокосмическим данным, чем обычные геологические, гидрогеологические и геоморфологические объекты. Общими представляются и требования к методологии комплексирования аэрокосмических материалов и их дешифрирования. Они в значительной мере могут базироваться на опыте аэрокосмических исследований подземных вод в различных регионах бывшего СССР.

Относительно достоинств использования аэрокосмических данных в целях выявления экологически неблагоприятных техногенных воздействий на биосферу, прежде всего на экосистемы регионов, есть основания полагать, что они вполне реальны при параллельных комплексных наземных биолого-почвенных исследованиях в ключевых участках. Сложнее обстоит дело с изучением загрязнения атмосферы, особенно ее верхних горизонтов, озонового слоя и т.п. Этот вопрос, видимо, нуждается в специальных разработках.

Совершенно очевидно, что аэрокосмические материалы комплексного дистанционного зондирования различной высотности и ряда масштабов изображения достаточно благоприятны для выяснения закономерностей распространения непосредственных проявлений техногенных процессов и индикаторов обусловливаемых ими изменений природной среды.

Физиономические компоненты ландшафта (доминирующие типы местности, мезо- и микроформы рельефа, специфика рисунка гидросети и контуров водораздельных пространств, характер почв, особенности растительности и т.п.) обусловливают тип фотоизображений, часто несут непосредственную информацию о техногенных воздействиях на природную среду. Вместе с тем большое значение могут иметь и опосредованные косвенные данные. Например, минерализация грунтовых вод, их вещественный состав, глубина залегания и другие особенности (в том числе и техногенно-обусловленные) отражаются на характере растительности, что в свою очередь может проявляться в специфике фототона аэрокосмических фото­изображений.

Надо иметь в виду, что при переходе от использования аэрофотоснимков к космическим данным вследствие увеличения естественной генерализации мы имеем дело с заменой дифференцированного изображения форм рельефа их интегральным отображением.

Также надо учитывать зависимость информативности аэрокосмических материалов от вида и технических параметров съемки, от благоприятствования условий фотографирования отражению тех или иных компонентов ландшафта, от индивидуальных особенностей района и свойственных ему природно-территориальных комплексов и техноген­ных явлений.

Важно и удачно подобрать снимки с учетом полноты отражения на них тех или иных компонентов окружающей среды в различные сезоны года и в разных погодных условиях.

Энергия – общая количественная мера различных форм движения материи. В физике соответственно различным физическим процессам различают Энергию механическую, тепловую, электромагнитную, гравитационную, ядерную и т. д. Вследствие существования закона сохранения энергии понятие энергии связывает воедино все явления природы.


^ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГИПЕРСЛОВАРЯ


Словарь межпредметных терминов


Аденозинтрифосфат (АТФ) – нуклеотид, образованный аденозином и тремя остатками фосфорной кислоты. Во всех живых организмах выполняет роль универсального аккуммулятора и переносчика энергии. Под действием специальных ферментов концевые фосфатные группы отщепляются с освобождением энергии, которая идет на мышечное сокращение, синтетические и другие процессы жизнедеятельности.

Азот – химический элемент V группы периодической системы Минделеева. Основной компонент воздуха (78 % объема). Азот – один из основных биогенных элементов, входящий в состав важнейших веществ живых клеток - белков и нуклеиновых кислот.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки, размеры которых определяют размеры атома. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (заряд всех электронов атома равен заряду ядра), число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь положительно или отрицательно заряженными ионами. Химические свойства атома определяются в основном числом электронов во внешней оболочке; соединяясь химически, атомы образуют молекулы.

Водород – Н, химический элемент седьмой группы периодической системы Менделеева. Соединяется с многими элементами, с кислородом образует воду. Самый распространенный элемент космоса, составляет (в виде плазмы) более 70 % Солнца и других звезд, основная часть газов межзвездной среды и туманностей. На Земле входит в состав воды, живых организмов, каменного угля, нефти.

^ Второе начало термодинамики – закон природы, согласно которому при любом превращении энергии часть ее теряется в виде низкопотенциального тепла, рассеивающегося в среде (см. энтропия). Поэтому для работы любой системы необходим приток энергии извне (коэффициент полезного действия всегда меньше единицы).

Геология – комплекс наук о составе, строении и истории развития земной коры и Земли.

Катализаторы – вещества, ускоряющие химические реакции. Вещества, замедляющие реакции называются ингибиторами. В биологии катализаторы называют ферментами.

Кислород – О, химический элемент четвертой группы периодической системы Менделеева, в свободном виде встречается в виде двух модифика- ций – «обычный» кислород (О2) и озон (О3). Кислород химически самый активный (после фтора) неметалл. С большинством других элементов (водородом, галогенами, серой, многими металлами и т.д.) взаимодействует непосредственно (окисление) и, как правило, с выделением энергии. При повышении температуры скорость окисления возрастает и может начаться горение. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом, поступающим в организм при дыхании. Кислород – самый распространенный на Земле элемент; в виде соединений составляет коло половины массы земной коры; входит в состав воды (88,8 % по массе) и многих тканей живых организмов (около 70 % по массе). Свободный кислород атмосферы (21 % по объему) образовался и сохраняется благодаря фотосинтезу. Кислород (или обогащенный им воздух) применяется в металлургии, химической промышленности, в медицине. Жидкий кислород – компонент ракетного топлива.

Кислоты – класс химических соединений, обычно характеризующихся диссоциацией в водном растворе с образованием ионов H+ (точнее, ионов H3O+). Присутствие этих ионов обуславливает характерный острый вкус кислот.

Масса – одна из основных характеристик материи, определяющая ее инертные и гравитационные свойства. В классической механике масса равна отношению действующей на тело силы к вызываемому ею ускорению (второй закон Ньютона) – в этом случае массу называют инертной. Кроме того, масса создает поле тяготения – гравитационная или тяжелая масса. Инертная и тяжелая массы равны друг другу.

^ Органическое вещество – 1) в химии то же, что и органическое соединение (соединение углерода с другими элементами). 2) В геологии – сложная смесь природных органических соединений, являющаяся малым компонентом почв, морей и озерных осадков, осадочных горных пород, а также поверхностных и подземных вод. Первоисточник органического вещества в основном растения. Органическое вещество составляет основную массу углей и горючих сланцев и предположительно являются источником нефти и горючих сланцев

^ Первое начало термодинамики – закон природы, гласящий, что энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую.

Фосфор – Р, химический элемент пятой группы Менделеева, образует несколько модификаций. Добывают из апатитов и фосфоритов. Главный потребитель - сельское хозяйство (фосфорные удобрения), применяются в спичечном производстве, металлургии, в органическом синтезе и др. Присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислоты и их производных.

Энергия – общая количественная мера различных форм движения материи. В физике соответственно различным физическим процессам различают энергию механическую, тепловую, электромагнитную, гравитационную, ядерную и т. д.


^ Словарь гипертекстового расширения


Приведены дополнительные формулировки основных терминов, призванные создать объемное их понимание слушателем. При составлении были использованы толковые словари по экологии.

^ Антропогенное экологическое сознание – человек есть центр и высшая цель мироздания.

Возобновляемые энергоресурсы – источники энергии, например, солнечное излучение, ветер, геотермальная энергия, которые не истощаются при их использовании.

^ Второй основной принцип функционирования экосистем – экосистемы существуют за счет солнечной энергии, которая доступна в избытке, неисчерпаема и не загрязняет среду.

^ Выживание наиболее приспособленных – концепция, согласно которой особи, лучше других адаптированные к биотическим и абиотическим факторам окружающей среды, с большей вероятностью выживают и размножаются (см. естественный отбор).

^ Гейдельбергский человек – ископаемый человек, близкий к питекантропам. В 1907 году найдены остатки близ Гейдельберга (ФРГ). Жили около 400 тысяч лет назад.

Демографический взрыв – резкое ускорение темпов роста населения.

^ Диапазон устойчивости – диапазон условий в пределах которого организм или популяция могут жить и размножаться (диапазон температур, влажности, концентрации биогенов и др.).

^ Денитрофицирующие бактерии – бактерии, восстанавливающие содержащиеся в почве и водоемах нитраты и нитриты до молекул азота или закиси азота.

Дыхание клеточное – химический процесс распада органических молекул в клетке с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности. У большинства организмов это катализируемое ферментами многоступенчатое разложение глюкозы в присутствии кислорода до диоксида углерода и воды.

^ Закон лимитирующих факторов – развитие системы ограничивается или прекращается, если хотя бы один необходимый для жизнедеятельности системы фактор оказывается за пределами зоны оптимума или диапазона устойчивости.

^ Искусственная экосистема – экосистема, созданная человеком.

Кинетическая энергия – энергия системы, зависящая от движения.

Критическая численность – минимальное число особей определенного вида, необходимое для сохранения здоровой, жизнеспособной популяции. При падении численности ниже критической вымирание почти неизбежно.

^ Лимитирующий фактор – фактор, в наибольшей мере ответственный за ограничение роста и(или) размножения организма или популяции. Может быть физическим (например, низкая температура), химическим (недостаток биогена), биологическим (наличие паразитов или болезнетворных бактерий).

^ Максимальная устойчивая эксплуатация – максимальное количество (возобновляемого) ресурса, которое можно потреблять неопределенно долго, не истощая его запасов (соответствует способности системы к возобновлению).

^ Невозобновляемые ресурсы – ресурсы руд, нефти, угля, запасы которых в земной коре ограничены и не пополняются за счет природных процессов.

Нитрифицирующие бактерии – превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты – нитраты, нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоемах.

^ Оптимальная популяция – размер популяции, обеспечивающий максимальную устойчивость.

Окисление – повышение степени окисления атома, входящего в состав реагирующего вещества, обусловленное потерей электронов.

^ Обмен веществ – (метаболизм), совокупность всех химических соединений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающий развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

^ Первый основной принцип функционирования экосистем – поступление ресурсов и удаление отходов осуществляется в процессе круговорота всех элементов.

Пермский период – последний (шестой) период палеозойской эры. Начало – около 285 миллионов лет назад, продолжительность 55 миллионов

^ Полезные ископаемые – угли, нефть, газ, каменные и калийные соли, медистые песчаники, фосфориты.

Популяционный взрыв – экспоненциальное увеличение численности популяции в благоприятных условиях, позволяющих выжить и размножиться большей, чем обычно, доле потомства. Часто приводит к чрезмерной эксплуатации ресурсов, нарушению и даже разрушению экосистемы.

^ Пределы устойчивости – экстремальные значения фактора, например температуры, при выходе за которые организм или популяция не смогут выжить.

Принцип изменения популяций – численность популяции – результат динамического равновесия биотического потенциала и сопротивления среды.

^ Принцип стабильности экосистем – видовое разнообразие экосистемы обеспечивает ее устойчивость. Сильные колебания численности популяций обычны для простых экосистем и редки в многокомпонентных.

^ Сопротивление среды – совокупность факторов, включая неблагоприятные погодные условия, недостаток пищи и воды, хищников и болезни, направленная на сокращение численности популяции, препятствующая ее росту и распространению.

^ Сукцессия автотрофная – сукцессия при которой в сообществе идет накопление органического вещества и идут изменения видового состава, характеризующиеся ранним и длительным преобладанием автотрофных организмов.

^ Сукцессия антропогенная – смена одних сообществ организмов на другие в экосистеме в результате деятельности человека.

Сукцессия вторичная – это восстановление экосистемы, которая когда-то уже существовала на данной территории.

^ Сукцессия гетеротрофная – возникает когда среда пересыщена органическим веществом и поэтому в начальной стадии преобладают питающиеся им гетеротрофные организмы. При этом органическое вещество потребляется быстрее, чем накапливается. Происходит постоянное убывание органических веществ.

^ Сукцессия первичная – это процесс формирования и развития экосистемы на незаселенном месте: голые скалы, песчаные дюны, отвалы пустой породы у шахт и карьеров, насыпи.

^ Сукцессия экологическая – постепенная или быстрая смена видов в экосистеме за счет поселения и увеличения одних и сокращения или исчезновения других популяций. Вызывается изменением абиотических и (или) биотических факторов, благоприятствующих одним видам в ущерб другим.

^ Технология ресурсосберегающая безотходная (экологическая) – технология, отличающаяся от традиционных меньшим потреблением ресурсов и меньшими воздействиями на окружающую среду.

^ Третий основной принцип функционирования экосистем – большая биомасса не может существовать на конце длинной пищевой цепи. Чем крупнее популяция, тем ближе она к трофическому уровню продуцентов.

^ Упрощенные антропогенные системы – экосистемы, в которых разрушены биоценозы, отсутствует видовое разнообразие. В этих системах преобладает одна, не лучшим образом приспособленная к жизни в данных условиях, но нужная человеку монокультура.

определенной территории.

^ Фотосинтезирующие организмы – используют свет как источник энергии. К ним относят зеленые растения и фотозинтезирующие микроорганизмы.

Экосистема человека – система, включающая людей, сельскохозяйственные растения и домашних животных.


^ ОТВЕТЫ НА ТРЕНИНГ-ТЕСТЫ


1-б, 2-в, 3-а, 4-в, 5-б, 6-а, 7-б, 8-г, 9-в, 10-г, 11-в, 12-б, 13-а, 14-г, 15-а, 16-б, 17-в, 18-а, 19-а, 20-б.


СОДЕРЖАНИЕ


Место дисциплины в учебном плане……………………………………………...3

Цели и задачи курса……………………………………………….………………..3

Перечень знаний и умений…………………………………………………………3

Тематическое содержание курса…………………………………………..………4

Список литература……………………………………………………….…………7

Вопросы для самопроверки…………………………………………….………….7

Тренинг тесты……………………………………………………………………….9

Словарь терминов………………………………………………………..………..12

Материалы для изучения………………………………………………..………..18

Введение………………………………………………………………..………….18

Глава 1. Биосфера как единая экосистема Земли…………………….…………19

1.1. Предметы и задачи экологии…………………………….……………19

1.2. Состав и структура геосфер Земли………………………...…………20

1.3. Биосфера – глобальная экосистема земли……………………………23

1.4. Происхождение и эволюция биосферы………………………………26

Глава 2. Экологические факторы………………………………………………...28

2.1. Классификация экологических факторов…………………………….28

2.1.1. Абиотические факторы……………………………………….29

2.1.2. Абиотические факторы почвенного покрова………………..32

2.1.3. Абиотические факторы водной среды……………………….35

2.1.4. Биотические факторы…………………………………………36

2.1.5. Общие закономерности взаимодействия организмов и

экологических факторов……………………………………...37

2.2. Экологическая ниша организма………………………………………40

2.3. Экологическая или жизненная форма………………………………..41

Глава 3. Экологическая система и ее энергетика……………………………….43

3.1. Экологическая система – биогеоценоз…………………………….…43

3.2. Энергетика и продукция экосистемы………………………………...44

3.3. Трофические цепи и трофические уровни…………………………...45

3.4. Равновесия в системах «хищник – жертва» и «паразит – хозяин»…47

3.5. Передача энергии в экосистемах……………………………………...49

3.6. Динамические процессы в экосистемах………………………….…..51

Глава 4. Круговорот веществ в природе…………………………………………51

4.1. Большой и малый круговорот веществ в природе…………………...51

4.2. Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных

биогенных веществ……………………………………………………55


Глава 5. Воздействие основных загрязнителей на окружающую среду………61

5.1. Антропогенное воздействие на атмосферу………………………..…61

5.1.1. Основные источники загрязнения атмосферы………...…….64

5.1.2. Экологические последствия загрязнения атмосферы………66

5.1.3. Загрязнения атмосферы и глобальные экологические

последствия……………………………………………………70

5.1.4. Нарушение озонового слоя…………….………………….…72

5.1.5. Кислотные дожди………………………………………….….73

5.2. Антропогенное воздействие на гидросферу……………….………...76

5.2.1. Загрязнение гидросферы……………………………….….….76

5.2.2. Экологические последствия загрязнения гидросферы…..…81

5.2.3. Истощение подземных и поверхностных вод…………..…..84

5.3. Антропогенное воздействие на литосферу…………………………..87

5.3.1. Загрязнение почвы………………………………………….…88

5.3.2. Эрозия почв (земель)………………………………………….89

5.3.3. Загрязнение почв…………………………………………...…90

5.3.4. Вторичное засоление и заболачивание почв…………….…..95

5.3.5. Опустынивание…………………………………………….….95

^ Глава 6. Основные принципы и способы оценки фактических и вероятных

Антропогенных изменений в окружающей среде……………………98

6.1. Главные принципы организации и способы выполнения

природоохранных исследований……………………………………..98

6.1.1. Состояние проблемы……………………………………….…98

6.1.2. Экологический мониторинг…………………………………100

6.1.3. Определение и содержание мониторинга……………….…101

6.1.4. Известные способы комплексной оценки изменений

географической среды…………………………………...….103

6.1.5. Значение интегральных показателей экологически

неблагоприятных изменений среды обитания человека.…103

6.1.6. Косвенные индикаторы антропогенных изменений

природной среды………………………………………….....104

6.2. Теоретические предпосылки и критерии идентификации

экологически неблагоприятных изменений географической среды

по аэрокосмическим данным……………………………………..…106

6.2.1. Теоретические основы использования аэрокосмических

данных для оценки антропогенных изменений

окружающей среды………………………………………….106

Материалы для гиперсловаря терминов………………………………………..109

Словарь межпредметных терминов…………………………………………….109

Словарь гипертекстового расширения………………………………………….111

Ответы на тренинг-тесты………………………………………………………..114


Латыпова Флюра Мирсаитовна

Хабибуллин Раис Рахматуллович


Э К О Л О Г И Я


Учебное пособие


Технический редактор: Р.Р. Ахтямова


Подписано в печать 30.08.06. Формат 60х84 1/16.

Бумага газетная. Гарнитура «Таймс».

Усл. печ. л. 6,8. Уч.-изд. л. 7,75. Тираж 100 экз.

Цена свободная. Заказ № 117.


Отпечатано с готовых авторских оригиналов

на ризографе в издательском отделе

Уфимской государственной академии экономики и сервиса

450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (3472) 78-69-85.







оставить комментарий
страница5/5
Дата07.12.2011
Размер1,74 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх