Основные экологические понятия и закономерности. Лекция 1/2

1.

Лекция 1/2 Основные экологические
понятия и закономерности
Учебные вопросы:
1.
Основные
понятия
экологии.
Закономерности науки «Экология».
2. Классификации загрязнений окружающей
среды. Критерии оценки опасности химических
веществ.
3. Экологическая
и
санитарная
классификации
отходов
производства
и
потребления.

2. 1 УЧЕБНЫЙ ВОПРОС Основные понятия экологии. Закономерности науки «Экология»

3. Эрнст Геккель (1834 – 1919) Немецкий биолог, автор термина «экология», книга “Всеобщая морфология организмов” 1866 г.

4.

Экология - это наука,
изучающая взаимодействие
системных биологических структур
между собой и
с окружающей средой (ОС).
Системные биологические структуры от макромолекулы (вкл. вирусы, ДНК)
до биосферы.

5.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА –
согласно ФЗ №7 «Об охране окружающей среды»
совокупность компонентов
природной среды, природных и
природно-антропогенных объектов,
а также антропогенных объектов

6. История развития науки «Экология»

1 этап (до 60-х гг. XIX века)
Зарождение и становление
экологии как науки
IV век до н. э. - Аристотель (384–322 гг. до н.э.)
изучал животных в связи с их местами
обитания.
ХIII век - Альберт Больштедтский (Великий)
(1193 – 1280) изучал влияние почвы на жизнь
растений.

7.

1670 - Роберт Бойль (1627–1691): стойкость
животных к внешним условиям (вакууму)
зависит от образа жизни.
1749 - Карл Линней (1707–1778) изучает
равновесие взаимных отношений организмов.
1760 - сравнивает природу с человеческим
обществом с определенными законам.

8.

Идея
об изменяемости видов,
о единстве животного и
растительного мира.
Жорж
Бюффон
(1707–1788)

9.

1771–1805 - Иван Лепехин (1740–1802)
публикует сведения о взаимозависимости
животных и окружающей природы.
Конец XVIII века - Жан Батист
Ламарк - первая эволюционная
теория.
Жан Батист
Ламарк
(1744–1829)

10.

2 этап (с 60-х гг. XIX века)
Оформление экологии
в самостоятельную науку
Карл Рулье
(1814–1858)
Николай Северцов
(1827 – 1885)
Середина XIX века - профессор МГУ
Карл Рулье основал первую
научную экологическую школу.
1855
Николай
Северцов
публикация первой диссертации
на
экологическую
тему
“Периодические явления в жизни
зверей, птиц и гад Воронежской
губернии”.

11.

1859 - Чарлз Дарвин в работе
“Происхождение видов путем
естественного
отбора”
рассмотрел основные факторы
эволюции органического мира.
Дарвин Чарлз
Роберт
1809 –1882
1866 - Эрнст Геккель впервые употребляет
термин “экология” .

12.

1869 - Александр Миддендорф (1815–1894)
публикация первой экологической монографии на
русском языке “Сибирская фауна”.
1872 - в США создан первый
Йеллоустонский национальный парк.
в
мире
1875 - австрийский геолог Эдуард Зюсс (18311914) ввел термин "биосфера" как область жизни на
Земле.
1882 - организован первый в России заповедник
на Камчатке.

13.

Василий Докучаев
1846 –1903
1892 - разработал учение о ландшафтногеографических зонах.
Основал раздел: экология почвы.

14.

1926 – опубликовал
монографию "Биосфера" .
Основная идея: эволюция
поверхности земного шара
как целостного процесса
взаимодействия
косной
материи
с
живым
веществом.
Владимир
Вернадский
1863 –1945

15.

3 этап (с 50-х гг. 20 в. – …)
Превращение экологии в комплексную
науку
1950–1980 – системный подход в экологии
с применением математических методов
(Дж.Хатчинсон, К.Уатт, Дж.Смит, Меншуткин,
Ляпунов, Полетаев, Одум, Федоров,
Гильманов ).

16.

К науке «Экология»
необходимо относиться
как к сфере знаний,
Николай
Фёдорович
Реймерс
(1931—1993)
как к своеобразному
мировоззрению.

17.

ЭКОЛОГИЯ комплексная наука,
исследующая взаимоотношения
систем разного рода
(био-, техно-, социо-) между собой и
с окружающей средой (ОС).

18.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ НАУКИ
«ЭКОЛОГИЯ»:
1. на основе познания законов природы
создать научную базу для гармонизации
взаимоотношений
человеческого
общества и природы;
2. разработать практические рекомендации
для
обеспечения
экологической
безопасности.

19.

ЭКОЛОГИЯ
С
Т
Р
У
К
Т
У
Р
А
Общая
экология
Прикладная
экология
Социальная
экология
аутэкология −
об организмах
синэкология −
промышленная
экология
экология
человека
математическая
экология
сельскохозяйственная
экология
экология
личности
экология
человечества
медицинская экология
экология города
химическая экология
экология
народонаселения
экология
строительства
об экосистемах
демэкология −
о популяциях
Э
К
О
Л
О
Г
И
И
глобальная
экология
Ч
А
экология
животных
физическая экология
Т
экология
растений
экономическая
экология
Н
агроэкология
юридическая экология
А
гидроэкология
военная экология
С
Я
экология
культуры

20.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ –
элементы ОС,
оказывающие прямое или
косвенное воздействие на
живые организмы.

21.

22.

Биотические факторы
(типы экологических взаимодействий организмов
в пищевых и пространственных связях).

23.

ЭКОСИСТЕМА –
(англ. ботаник А. Тенсли, 1935 г.)
единый природный комплекс,
образованный живыми организмами и
средой их обитания ,
в котором живые и неживые (косные)
экологические компоненты связаны между
собой причинно-следственными связями,
обменами веществ, энергии и информации.

24.

Биоценоз (биом) − совокупность
совместно обитающих популяций видов
микроорганизмов, растений, грибов и
животных, населяющих однородные участки
суши или воды.
Биотоп − абиотическая часть экосистемы
Экосистема = Биоценоз + Биотоп

25.

Круговорот веществ в экосистеме

26.

Пищевая цепь
Дополнить конспект лекции рис. 1.3 «Структура биоценоза»

27.

Строение экосистемы (по Н.Ф. Реймерсу)

28.

Биосфера
− глобальная экосистема
планеты Земля

29.

Биосфера
− это совокупное живое вещество
планеты Земля
и его область распространения:
1. атмосфера до озонового слоя (20-25 км),
2. вся гидросфера,
3. верхняя часть литосферы (до 4-5 км).

30.

Масса живого вещества
менее 1 % всего вещества биосферы,
но формирует химический состав
атмосферы, гидросферы и почвенного
покрова литосферы.
Основные биогеохимические
функции живого вещества:
• газовая функция
• концентрационная функция
• окислительно-восстановительная функция
• биотический круговорот веществ в природе

31.

Основные свойства живого вещества:
1. стремление заполнить собой все окружающее
пространство;
2. возможность произвольного перемещения в
пространстве, например, против течения воды, силы
тяжести, ветра и т. п.;
3. наличие специфических химических соединений
(белков, ферментов и др.), устойчивых при жизни и
быстро разлагающихся после смерти;
4. исключительное разнообразие форм, размеров,
составов, а также высокая способность адаптироваться
к условиям существования;
5. феноменально высокая скорость протекания
реакций на несколько порядков (в сотни, тысячи и даже
миллионы раз) быстрее, чем в неживой природе
планеты;
6. высокая скорость обновления живого вещества.

32.

Основные закономерности
науки «Экология»:
1. Свойство гомеостазиса
− способность экосистемы
функционировать как целостная,
самовоспроизводящая и
саморегулирующая система.

33.

Основные закономерности науки «Экология»:
2. Закон толерантности (В. Шелфорд):
рост и развитие организмов зависят от тех
экологических факторов, значения которых
приближаются к экологическому минимуму
или максимуму. Диапазон между ними
определяет
величину
выносливости
(толерантности) организма к данному
фактору.

34.

Основные закономерности науки «Экология»:
Закон лимитирующих факторов.
Наиболее
значим
фактор,
который
сильнее отклоняется от оптимума.
От
данного
лимитирующего
ограничивающего
фактора
выживание особи в данный момент.
зависит

35.

Схема действия экологического фактора.

36.

Основные закономерности науки «Экология»:
3. Закон взаимодействия и
компенсации экологических
факторов .

37.

Основные закономерности науки «Экология»:
4. Закон соответствия условий среды
генетической
организма:
предопределяемости
вид
организмов
может
существовать,
пока
ОПС
соответствует
генетическим возможностям приспособления этого
вида к ее колебаниям.
Следствие закона: преобразование человеком
природы опасно для ныне существующих видов, в
том числе и для самого человека.

38.

Основные закономерности науки «Экология»:
5. Закон развития экосистемы:
любая экосистема может развиваться
только за счет использования материальноэнергетических
и
информационных
возможностей окружающей ее среды.
Следствие:
Абсолютно
саморазвитие невозможно.
изолированное

39.

Основные закономерности науки «Экология»:
6. Закон физико-химического
единства живого вещества:
Следствие: нет такого физического или
химического воздействия, которое опасно
для одних организмов и абсолютно
безвредно для остальных.

40.

Основные закономерности науки «Экология»:
7. Закон константности количества
живого вещества (В.И. Вернадский).

41.

Основные закономерности науки «Экология»:
8. Закон биогенной миграции атомов
(В.И. Вернадский):
живое
вещество
оказывается
энергетическим и химическим посредником
между Солнцем и поверхностью Земли..

42.

Основные закономерности науки «Экология»:
9. Закон незаменимости биосферы
(В.И. Вернадский):
биосфера − это единственная система,
обеспечивающая устойчивость среды обитания
при любых возникающих возмущениях.

43. 2 УЧЕБНЫЙ ВОПРОС Классификации загрязнений окружающей среды. Критерии оценки опасности химических веществ.

44. Загрязнение окружающей среды – поступление в экосистему любых потоков с превышением их естественного уровня или возникновение

новых,
не характерных для нее потоков,
что выводит экосистему из состояния
равновесия.

45. Классификация загрязнения ОС по причине возникновения: природные - возникают по естественным причинам (землетрясение,

извержение вулканов)
антропогенные - в результате деятельности
человека.

46. Классификация загрязнений по масштабу распространения: 1. Глобальное загрязнение (фоново-биосферное) - в любой точке планеты.

2. Региональное загрязнение - в пределах
значительного пространства.
3. Локальное загрязнение - в пределах небольшого
региона.

47. Классификация загрязнений по физико-химической природе

48.

Световое загрязнение представляет большую угрозу
для многих видов дикой природы

49. Классификация химических загрязнений по агрегатному состоянию: 1. газообразные вещества; 2. сточные воды; 3. твердые отходы. По

данным ВОЗ,
в биосфере около 2 млн. химических веществ.
В промышленности используется:
более 500 тыс. веществ,
из которых 40 тыс. – вредных, а 12 тыс. – токсичных.

50. Токсичные вещества (ФЗ от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 29.07.2018) "О промышленной безопасности опасных производственных

Токсичные вещества
(ФЗ от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 29.07.2018) "О промышленной
безопасности опасных производственных объектов ")
- вещества, способные при воздействии на
живые организмы приводить к их гибели
и имеющие следующие характеристики:
средняя смертельная доза при введении в желудок
от 15 до 200 миллиграммов на килограмм включительно;
средняя смертельная доза при нанесении на кожу
от 50 до 400 миллиграммов на килограмм включительно;
средняя смертельная концентрация в воздухе
от 0,5 до 2 миллиграммов на литр включительно.

51. Вредное вещество (ГОСТ 12.1.007−76) − вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований

безопасности может вызывать
производственные травмы,
профессиональные заболевания или
отклонения в состоянии здоровья,
обнаруживаемые современными методами
как в процессе работы, так и в отдаленные
сроки жизни настоящего
и последующих поколений.

52. По данным ВОЗ наибольшую угрозу для здоровья представляют токсины природного происхождения (микотоксины, морские биотоксины,

цианогенные гликозиды)
и
вещества,
образующиеся
при
деятельности человека.

53.

Опасность веществ
зависит от количества и
условий взаимодействия с организмом:
Вещества в зависимости от их воздействия
делят на 5 типов:
1 . необходимые для организма;
2. стимуляторы;
2 . терапевтические агенты;
3. инертные вещества;
4 . токсичные вещества.

54. Эффекты воздействия веществ на живой объект.

Ксенобиотики (от греч. xenos - чужой и bios – жизнь) чужеродные
для организмов соединения, синтезируемые искусственно человеком.

55.

ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества.
Классификация и общие требования безопасности"
Наименование
показателя
Норма для класса опасности
чрезвычайно высокоумеренно
малоопасные
опасные
опасные
опасные
1
2
3
4
Предельно-допустимая
концентрация в воздухе
рабочей зоны
ПДК р. з. , мг/м 3
0,1
0,1–1,0
1,1–10
> 10
Средняя смертельная доза
при введении в желудок,
LD50 , мг/кг
15
15–150
151–5000
> 5000
500
5–5000
5001–50000
> 50000
Средняя смертельная
концентрация в воздухе
LC50 , мг/м 3

56. Критерии оценки опасности веществ по ЛПВ (лимитирующий показатель вредности ): 1. Средняя смертельная концентрация в воздухе

(LC50) - концентрация вещества, вызывающая гибель
50% животных при двух-четырехчасовом
ингаляционном воздействии.
2. Коэффициент аккумуляции (Как) –
отношение концентрации вещества в живом организме
к концентрации этого же вещества
в среде или пище в равновесном состоянии.
3. Устойчивость вещества ( 95 ) – время снижения
концентрации вещества в 20 раз при 15оС.

57.

58.

Наиболее опасные вещества
(ВОЗ):
Хлорорганические
пестициды
(14 веществ в т.ч.
ДДТ, альдрин)
Диоксины и
диоксиноподобные
вещества
Асбест
(вдыхание
нановолокон
асбеста)
Частицы
твердого
топлива,
дым и
другие
продукты
его сгорания
Десять чрезвычайно
опасных веществ или
групп веществ
Бензол
Мышьяк
Нехватка или
избыток фтора
(питьевая вода)
Кадмий
Свинец
Ртуть

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65. 3 УЧЕБНЫЙ ВОПРОС Экологическая и санитарная классификации отходов производства и потребления.

66.

Отходы производства и потребления –
вещества или предметы, которые образованы в
процессе производства, выполнения работ,
оказания услуг или в процессе потребления,
которые удаляются, предназначены для удаления
или подлежат удалению в соответствии с
настоящим Федеральным законом. К отходам не
относится донный грунт, используемый в порядке,
определенном законодательством Российской
Федерации
(согласно ФЗ "Об отходах производства и потребления"
от 24.06.1998 N 89-ФЗ).
.

67.

Экологическая классификация
отходов производства и потребления.
Согласно Приказу Минприроды России от 04.12.2014 № 536
"Об утверждении Критериев отнесения отходов к I−V классам опасности
по степени негативного воздействия на окружающую среду" отходы
производства и потребления подразделяются на пять классов опасности:
I класс – чрезвычайно опасные отходы;
II класс – высокоопасные отходы;
III класс – умеренно опасные отходы;
IV класс – малоопасные отходы;
V класс – практически неопасные отходы.
Критериями отнесения отходов к I–V классам опасности
по степени НВОС являются:
степень опасности отхода для окружающей среды (рассчитывается по классу
опасности веществ);
кратность разведения водной вытяжки из отхода, при которой вредное
воздействие на гидробионты отсутствует.
Для радиоактивных, биологических и медицинских отходов действуют
специальные критерии.

68.

Санитарная классификация
отходов производства и потребления.
Согласно СП 2.1.7.1386-03 "Санитарные правила по
определению
класса
опасности
токсичных
отходов
производства и потребления" отходы по степени воздействия
на среду обитания и здоровье человека распределяются как
и вещества на четыре класса опасности:
1 класс – чрезвычайно опасные;
2 класс – высокоопасные;
3 класс – умеренно опасные;
4 класс – малоопасные.
Класс опасности отхода устанавливается по результатам комплекса
проведенных исследований с учетом лимитирующего показателя
вредности, за который принимается показатель, выявивший наибольшую
степень
опасности
отхода.
При
этом
приоритет
отдается
токсикологическим показателям.

69.

Различают также санитарную и экологическую
классификации источников загрязнения
окружающей среды. ( СРРП 2.3
1 учебный вопрос)