Понятие об экологии, экосистемах и биосфере

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие).

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Содержание

1. Понятие об экологии, экосистемах и биосфере. Основные законы и термины. Биота и костные вещества 3
2. Пестициды в окружающей среде и пище. Альтернативные способы борьбы с вредителями 8
Список литературы 15

1. Понятие об экологии, экосистемах и биосфере. Основные законы и термины. Биота и костные вещества

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай - несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Все это и является предметом экологии.
Термин «экология» предложен в 1869 г. Э. Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого «ойкос» -дом, «логос» - наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.
В современном понимании экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Кроме того экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических. Живые организмы обитают в условиях тропической, умеренной и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных человеком) системах, кроме этого можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды.
Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с этим появились в последние годы понятия»географическая экология», «химическая экология», «математическая экология», «космическая экология», и «экология человека». Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда.
Задачи экологии как учебной дисциплины в техническом вузе гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.
Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия могут быть следующие:
1) Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.
2) Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.
3) Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.
4) Создание систем переработки отходов промышленности.
Перед современным обществом стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем. Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. Основой является учение о биосфере Земли.
Биосфера (био - жизнь) - часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность ' суши, нижние слои атмосферы, и гидросферу.
Таким образом, биосфера включает в себя:
1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).
3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).
4) Литосфера (верхняя часть земной коры).
Возраст биосферы приблизительно 4млрд. лет.
Термин «биосфера» введен в 1875 г. австрийским геологом Зюссом. Основоположник современного учения - русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.).
Суть этого учения: биосфера - это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.
Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы.
Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов (рис.2).

Элементы неживой природы
Атмосфера

Гидросфера Живые организмы

Литосфера Биосфера

Рис. 2 - Схема строения биосферы

Верхняя граница - озоновый слой
20000

Стратосфера

10000 Эверест (8848 м)

почва
Тропосфера

Литосфера Гидросфера
Филиппинская впадина (10830 м)
Нефтяные воды
(присутствие бактерий )

3000 Нижняя граница

Рис.3
Нижняя часть биосферы опекается на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина - несколько мм. Основой органической жизни является углерод (С).
Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из и под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.
Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.
1) Живое вещество (биота) - живые организмы.
2) Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.).
3) Косное вещество - горные породы (минералы, глины...).
4) Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды).
5) Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.).
6) Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии.
7) Вещество космического происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны.
Живое вещество - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере.
Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В настоящее время на Земле существует более 2 млн. организмов , из них 0,5 - растения, 1,5 - растения и микроорганизмы (из них 1 млн. насекомых).
Косное вещество состоит из собственно косного вещества (минералы) и биокосноговещества – продуктов жизнедеятельности, выбывших из обмена веществ биоты (нефть, каменный уголь, известняки и т. п.).
В процессе развития биосферы выделяют 3 этапа :
1) Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно. Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).
2) Биотехносфера
Современная биосфера - это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы. Человеческое общество - это один из этапов развития жизни на Земле. Деятельность человека следует рассматривать как составную часть биосферы. Техника - это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос - каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем , какими средствами избежать необратимых последствий в природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно , что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так , чтобы они были взаимовыгодны.
3) Ноосфера - сфера разума.
Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может. Его существование - есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.

2. Пестициды в окружающей среде и пище. Альтернативные способы борьбы с вредителями

Пестициды – химические вещества, применяемые для борьбы с вредителями, наносящими ущерб животным, растениям, грибам или микроорганизмам, а также используемые в качестве регуляторов роста растений.
Современное индустриальное сельское хозяйство практически невозможно без пестицидов. Причины этого нетрудно объяснить. Из школьного курса биологии, возможно, кто-то помнит такое понятие, как экологическая ниша. Эта ниша включает в себя как место размещения в пространстве, так и пищевые ресурсы, занимаемые одним определенным видом растения или животного. При этом другие виды, как правило, выдавливаются с занятой экологической ниши.
Поля с сельскохозяйственной продукцией – это огромные экологические ниши, которые занял для себя человек. Но другие виды об этом не знают и также претендуют на это пространство и ресурсы. И чтобы им об этом сообщить, а в отношении тех, кто не понял, применить более действенные меры, используют пестициды. Если бы человек их не использовал, не факт, что к урожаю он успевал бы хотя бы одним из последних. Вероятнее всего, ему бы вообще ничего не осталось.
Это и обуславливает необходимость применения пестицидов в сельском хозяйстве. Даже органические продукты в промышленных масштабах, которые стараются выращивать в условиях, максимально приближенных к естественным, не обходятся без пестицидов. В этом случае пишут либо о минимальном их использовании, либо об использовании «природных» пестицидов (т.е. тех, которые которых получают из растений или их аналогов).
По сравнению с началом 40-х гг., когда были впервые использованы пестициды, их потребление в сельском хозяйстве возросло в десять раз. В тоже время потери урожая из-за насекомых за последние 50 лет увеличились вдвое. Эта статистика ставит под сомнение «эффективность» пестицидов. Интересно, что их применение привело к развитию 650 видов вредителей, устойчивых к некоторым из ядов. Известно, что многие пестициды опасны для здоровья и обладают канцерогенными свойствами. Организация по защите окружающей среды (ЕРА) допускает, что из 320 пестицидов, разрешенных в США к применению в агрономии, по меньшей мере 66 – предполагаемые канцерогены.
Пестициды бывают разные. По характеру применения (т. е. для борьбы с какими организмами пестицид предназначен) выделяют следующие классы:
инсектициды (для уничтожения насекомых-вредителей);
гербициды (для уничтожения сорных растений);
фунгициды (для уничтожения плесеней и грибов);
репелленты (для отпугивания грызунов (кротов);
родентициды (для уничтожения грызунов);
моллюскоциды (для уничтожения слизней);
нематициды (для уничтожения нематод (червей);
дефолианты и десиканты (для предуборочного удаления листьев с культурных растений) и др.
Также широко распространена и химическая классификация. Эта классификация особенно полезна для клинической практики, т.к. пестициды из одной химической группы обладают сходной токсичностью. Например, выделяют хлорорганические пестициды, фосфорорганические пестициды, производные карбаминовой кислоты и др.
Гигиеническая классификация предусматривает другие подходы к разделению пестицидов. Так их разделяют по степени токсичности, способности и степени кумуляции, стойкости в объектах окружающей среды, наличию отдаленных последствий.
Как это часто бывает, первые массово применяемые пестициды указали человеку на его ошибки. Это были хлорорганические пестициды, из которых самым первым был ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан). На тот момент такое свойство, как устойчивость во внешней среде, было даже плюсом – один раз обработал и забыл на долгое время. Однако с ДДТ это сыграло злую шутку – попав в окружающую среду, он остается там надолго. А обладая липофильными свойствами, он также хорошо накапливается и передается по пищевой цепи. Самый известный пример – это обнаружение ДДТ в печени и других тканях пингвинов, живущих в Антарктике. Казалось бы, они живут так далеко, однако устойчивость ДДТ и пищевые цепи сделали свое дело.
ДДТ сейчас запрещен в большинстве развитых стран (включая и Россию). Однако массовое применение в прошлом и его устойчивость в окружающей среде делают необходимым до сих проверять пищевую продукцию на содержание как ДДТ, так и его метаболитов.
С учетом опыта применения, на сегодняшний день к пестицидам применяют следующие требования: эффективность по отношению к вредителям; безопасность для человека, домашних животных, полезных растений, микроорганизмов; персистентность (продолжительность сохранения вещества в окружающей среде – по возможности пестицид должен разлагаться в окружающей среде как можно быстрее).
К продуктам, наиболее подверженным загрязнению пестицидами, относятся, прежде всего, продукты растительного происхождения (овощи, фрукты, зерно, крупы). Это связано с тем, что в отличие от продуктов животноводства, продукты растительного происхождения непосредственно обрабатываются пестицидами, которые при определенных обстоятельствах могут сохраняться до приобретения продукции потребителем и могут привести к его отравлению. Нормативные документы основное число пестицидов нормируют именно в продукции растительного происхождения.
Но и в продуктах животноводства (мясо, молоко и пр.) нормируются такие давно не используемые в нашей стране пестициды, как ДДТ и гексахлорциклогексан – это результат до конца необдуманного массового применения указанных многие годы назад. Благодаря своим свойствам ДДТ и гексахлорциклогексан даже при незначительном содержании в окружающей среде (в т. ч. в корме) хорошо накапливаются животными.
Токсичность и ее механизм у пестицидов сильно варьирует. Современные пестициды, как правило, более безопасны для здоровья человека и быстрее разлагаются в окружающей среде. В качестве наиболее изученного примера можно привести фосфорорганические пестициды (например, карбофос). Попав в организм насекомого, они метаболизируются и повреждают фермент ацетилхолинэстеразу, что приводит к тяжелейшим нарушениям в деятельности центральной нервной системы, влекущим за собой гибель насекомого. В организме же человека эти соединения метаболизируются в малотоксичное вещество и выводится из организма практически без эффекта.
Долговременные эффекты пестицидов, особенно в низких дозах, и возможный синергизм их с другими загрязнителями среды и переносчиками болезней изучены слабо в связи с относительной новизной большинства ядохимикатов. Растут опасения, что «безвредные» следы их метаболитов, сохраняющиеся в пище, хотя и не оказывают токсического, а тем более летального действия, могут, тем не менее, снижать сопротивляемость болезням и постепенно накапливаться в организме до опасного уровня.
Пестициды (в том числе и консерванты) часто вызывают аллергию, диатез и некоторые другие заболевания. Особенно опасны системные пестициды, проникающие во все ткани животных и растений. Если рассмотреть такой пестицид, как ДДТ, то можно отметить, что при хроническом воздействии он накапливается в организме человека и оказывает ряд негативных эффектов (канцерогенный, мутагенный, иммунотоксический, эмбриотоксический, нейротоксический и др.).
Клиническая картина при отравлениях пестицидами также серьезно различается в зависимости от конкретного пестицида. Часто выделяют такие признаки, как: слабость, беспокойство, возбуждение, судороги, диспептические нарушения, онемение конечностей, паралич и пр.
Всего в мире используется более одной тысячи различных пестицидов. Многие из них применяются и в нашей стране. Однако в России, в официальных документах, регламентирующих безопасность пищевых продуктов, это пока не нашло своего отражения. Так, на сегодняшний день в наших нормативных документах регламентируется всего несколько пестицидов, а именно: гексахлорциклогексан (0,03-0,10 мг/кг), ДДТ (0,02-0,10 мг/кг), гексахлорбензол (0,01 мг/кг), гептахлор (не допускаются), алдрин (не допускаются), 2,4-D кислота (не допускаются), ртутьорганические пестициды (не допускаются).
Для устранения отрицательного воздействия химических средств защиты растений на окружающую среду важное место отводится рациональному применению пестицидов в интегрированных, или комплексных, системах защиты растений, основой которых является возможно полное использование факторов среды, вызывающих гибель вредных организмов или ограничивающих их жизнедеятельность.

Существует четыре главных направления в повышении безопасности химического метода защиты растений.
Совершенствование ассортимента препаратов с целью уменьшения их токсичности для человека и полезных животных, снижения персистентности, повышения избирательности действия.
Использование оптимальных способов применения пестицидов, таких как предпосевная обработка семян, искореняющие ранневесенние и позднеосенние обработки в саду, ленточные или полосные обработки, использование гранулированных препаратов.
Оптимизация использования пестицидов с учетом экономической целесообразности и необходимости их применения для подавления популяций (с учетом экономического порога вредоносности для каждого вида вредителя в зональном разрезе).
Строжайшая регламентация использования пестицидов в сельском хозяйстве и других отраслях на основе всестороннего изучения их санитарно-гигиенических характеристик и условий обеспечения безопасности при работе.
Высокотоксичные и стойкие в природе соединения заменяются малотоксичными и малостойкими.
В целях сохранения полезных насекомых для химической обработки необходимо использовать высокоизбирательные препараты, ядовитые только для определенных вредных объектов и малоопасные для естественных врагов вредителей.
Важный путь повышения избирательности действия препаратов широкого спектра действия — рационализация приемов их применения с учетом экономического порога вредоносности для каждого вида вредителя. Это позволяет сократить площади или кратности химических обработок без ущерба для защищаемой культуры.
Использование СВЧ энергии для борьбы с прикорневыми вредителями на сегодняшнее время является актуальной задачей.
Следует отметить такие позитивные качества СВЧ – нагревания как тепловая безинерционность, высокий КПД превращения СВЧ-энергии в тепловую, равномерность и саморегулирование процесса нагревания. В процессе СВЧ-нагревания источником теплоты является сам облучающийся объект. В результате облучения одновременно и равномерно нагревается объект обработки.
Саморегулирование заключается в том, что процесс нагревания более интенсивно проходит в частях объекта с большим тангенсом угла диэлектрических потерь, а для личинок насекомых в большинстве случаев он пропорционален влаге. Саморегулирование, таким образом, способствует равномерности нагревания. Изменяя мощность СВЧ излучения можно уничтожать целенаправленно личинки или возможно подобрать режимы излучения, которые уничтожает взрослые особи насекомых, или только их яйца.

Список литературы

1. Бородавко, Д. Природа и здоровье человека / Д. Бородавко // Труд (Клинцовский р-н). - 2011. - 14 окт.
2. Воронков, Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учеб. для вузов / Н.А, Воронков. М.: Агар, 2009.
3. Гирусов, Э.В. Экология и экономика природопользования: Учеб. для вузов Э.В. Гирусов, С.Н. Бобылев, А.Л. Новоселов, Н.В. Чепурных;/ Под ред. Э.В. Гирусова. М.: Закон и право: ЮНИТИ, 2008.
4. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды и России: Учеб. и справ. пособие / В.Ф. Протасов. М.: Финансы и статистика, 2009.
5. Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник. / Н.Ф. Реймерс. М : Просвещение, 2012.
6. Реймерс, Н.Ф. Природопользование: Словарь-справ. / Н.Ф. Реймерс. М.: Мысль, 2010.


Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат