Геоэкология - Учебно-методическое пособие

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

Геоэкология

Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

Факультет химических технологий и естествознания

Кафедра «Географии и туризма»

Геоэкология

Учебно-методическое пособие

Павлодар

Кереку

2015

УДК 502/504 (075. 8)

ББК 20. 1Я7

Г35

Рекомендовано к изданию учебно-методических советом

Павлодарского государственного университета

им. С. Торайгырова

Рецензенты:

Царегородцева А. Г. - кандидат географических наук, профессор Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова;

Жумадилов Б. З. - кандидат биологических наук, заведующий кафедрой общей биологии Павлодарского государственного педагогического института.

Составитель Г. С. Ажаев

Г35 Геоэкология : учебно-методическое пособие / сост. Г. С. Ажаев. - Павлодар : Кереку, 2015. - 110 с.

В учебно-методическом пособии изложены основы геоэкологии - междисциплинарного научного направления, изучающего экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Рассмотрены природные и социально-экономические факторы экосферы, проблемы глобальных изменений, геоэкологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы.

Учебное-методическое пособие предназначено для студентов вузов обучающихся по специальностям 5B060800 - Экология, 5B060900 - География, изучающих экологию, геоэкологию; учителей и учащихся общеобразовательных школ.

УДК 502/504 (075. 8)

ББК 20. 1Я7

© Ажаев Г. С., 2015

© ПГУ им. С. Торайгырова, 2015

За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки ответственность несет автор

Содержание

Введение

География - одна из древнейших наук, ее возникновение было обусловлено необходимостью познания человеком окружающего его пространства, уровень интереса к которому определялся различными потребностями человечества на разных этапах его развития. Первоначально она носила комплексный типично землеведческий характер, затем в процессе изучения различных свойств природы в пределах единой естественной науки появилась система географических наук. Возросшее воздействие человека на природу, изменение среды его обитания способствовали развитию социально-экономического направления в географии, которая приобрела естественно-общественный характер. Областью исследования географии стала среда жизнедеятельности людей, включающая в себя измененную человеком природу, которая в результате антропогенного воздействия постепенно приобрела ряд специфических свойств, что позволяет называть ее окружающей средой.

В начале XXI в. географическая наука вышла на качественно новый уровень своего развития, обусловленный возросшим значением географии в понимании сложных природных и социальных процессов, происходящих на нашей планете, в оптимизации использования ее пространства и освоении ресурсов, в осмыслении будущего Земли и возможности развития человеческого общества с его постоянно растущими запросами. Это обусловило появление в рамках наук географического цикла нового научного направления - геоэкологии.

Учебная дисциплина «Геоэкология» является одним из интегральных учебных географических курсов, отвечающих принципам комплексного университетского образования. Он направлен на формирование представлений о неразрывном единстве всех компонентов географической среды, знаний об образующих ее структуру геосистемах. Курс «Геоэкология» базируется на анализе глобальных геоэкологических проблем человечества, особенностях их регионального и локального проявления. В нем рассматриваются теоретические и методологические основы геоэкологии, различные подходы к изучению изменений географической среды, происходящих в ходе естественных тенденций ее развития и антропогенного воздействия, геоэкологические аспекты функционирования природно-техногенных геосистем, возможные пути решения геоэкологических проблем и т. д. Изучение этого курса позволит студентам углубить свои знания в области разработки основ оптимизации взаимодействия человека и природы.

1 Геоэкология: предмет и задачи

1. 1 Геоэкология: предмет и задачи

Геоэкология представляет междисциплинарное научное направление, формирующееся в течение последних десятилетий для решения назревших, самых актуальных проблем - от локальных до глобального экологического кризиса.

Геоэкология (от греч. ge - Земля, oikos - жилище, дом, logos - учение, слово) исследует современное состояние экосферы, слагающие ее природные, природно-антропогенные и антропогенные геосистемы различной размерности и уровня интеграции для решения задач оптимизации природопользования и оздоровления окружающей среды.

Первоначально термин геоэкология К. Тролль (1939 г. ) использовал для обозначения раздела экологии, изучающую экологию ландшафтов Земли (сообществ живых организмов, свойственных определенным типам природных систем) .

Существуют разные подходы и аспекты изучения геоэкологии.

В рамках географического подхода геоэкология изучает географическую среду, ее геосистемы с экологической точки зрения и в целях решения проблем, связанных с жизнедеятельностью человека как элемента живой природы и получением необходимых ресурсов для человечества. При этом геосистемы рассматриваются не только как среда обитания и формирования экосистем, но и как среда обитания и деятельности человека.

В геологическом подходе объектом геоэкологии служит геологическая среда (литосфера), а предметом - решение экологических проблем, проявляющихся в литосфере или процессах, обусловленных взаимодействием литосферы с глубинными сферами Земли.

В расширенной трансдисциплинарном подходе исследуются состав, структура, закономерности функционирования современных (естественных и антропогенно измененных) экосистем высоких уровней организаций. В этом случае геоэкология соотносит законы экологии с закономерностями всех наук о Земле - географии, геологии, геохимии, геофизики. Интегрирует все знания об экологических проблемах и ставит в качестве цели сохранение жизнеобеспечивающей среды и жизни на Земле.

В предмет изучения геоэкологии входит описание, объяснение и предсказание процессов и явлений в природе и обществе, которые влияют на формирование и состояние окружающей человека, природных и природно-антропогенных экосистем либо сами являются результатом такого влияния. Геоэкология концентрирует внимание на проблемах сохранения среды обитания, преодоления экологических бедствий, катастроф и кризисов, на проблемах рационального использования биологических, минерально-сырьевых, рекреационный ресурсов и геокультурных ценностей.

Природа - совокупность естественных условий существования человеческого общества. Использование ее богатств является основой материальной жизни и экономического развития общества.

Все элементы природы, вовлекаемые в производство для удовлетворения потребностей людей и составляющие его сырьевую и энергетическую базу, называют природными ресурсами.

В соответствии с различиями в основных принципах их рационального использования все природные ресурсы подразделяют на исчерпаемые и неисчерпаемые. В свою очередь, исчерпаемые ресурсы состоят из возобновимых (восполнимых) и невозобновимых (невосполнимых) (рисунок 1) .

Рисунок 1 - Классификация природных ресурсов (по степени исчерпаемости)

Группу возобновимых образуют ресурсы, которые могут быть восполнены в процессе их использования. К ним относятся биологические ресурсы (животные и растения), а также некоторые соли, быстро осаждающиеся в озерах и морских лагунах. Однако при этом следует иметь в виду, что любой вид биологического ресурса после его уничтожения возобновить, т. е. воссоздать заново, невозможно.

Все полезные ископаемые, которые образуются в геологически длительные сроки, относятся к группе невозобновимых природных ресурсов.

К неисчерпаемым относят часть энергетических ресурсов (солнечные, геотермальные, приливно-отливные, гелиево-водородные), воду и воздух.

Природные условия - это все элементы природной среды, которые на данном уровне развития производительных сил влияют на жизнедеятельность человеческого общества, но не участвуют в материальном производстве.

В процессе исторического развития общества природные условия могут становиться одновременно и природными ресурсами. Например, воздух, до того, как составляющие его газы стали использовать в технологических целях, относился к категории природных условий. Ныне он является природный ресурсом.

В прошлом, когда уровень развития экономики в мире был невысок, природа успевала восполнять большинство ресурсов, компенсируя ущерб, наносимый ей человеком. В 20 веке положение резко изменилось. Это обусловлено, прежде всего, стремительным ростом населения. Растущее человечество нуждается во все большем количестве природных ресурсов, необходимых, прежде всего, для удовлетворения его потребностей в качественном и полноценном питании.

Наша планета обладает значительными возможностями для увеличения производства продовольствия, но они небеспредельны, а в ряде регионов - даже ограничены. Несмотря на то, что на нашей планете биоресурсов вполне достаточно для обеспечения продовольствием всего населения, в настоящее время полноценное питание получают лишь 17 % населения мира.

Обострение экологических проблем связано также с колоссальным ростом потребления и вызванным этим увеличением производства в развитых странах. При чем темпы роста намного опережают показатели увеличения численности населения. Так, за последние сто лет население Земли утроилось, а мировая экономика возросла двадцатикратно. Объем промышленного производства вырос в 50 раз. За последние 20 лет потребление первичной биологической продукции возросло более чем на четверть.

Сокращение площади лесов происходит со скоростью около 180 тыс. кв. км в год (восстанавливается лишь десятая часть сведенных лесных площадей) . Скорость потребления природных ресурсов в наши дни многократно превосходит возможности их естественного возобновления.

Гигантских величин достигло и само потребление природных ресурсов:

- в настоящее время на производственные и бытовые нужды ежегодно используется свыше 3, 5 тыс. куб. км воды;

- при сжигании топлива потребляется около 15 млрд. т атмосферного кислорода;

- из земных недр извлекается около 1000 млрд. т горных пород;

- при сельскохозяйственных и других работах перемещается около 4 тыс. куб. км почвы и грунтов.

Деятельность человека по своим размерам и масштабу сравнялась с природными процессами. Темпы использования природных ресурсов ныне соизмеримы с их запасами. Стало очевидным, что природные ресурсы ограничены и некоторые из них могут быть полностью израсходованы в ближайшие десятилетия. Следовательно, для предотвращения полного исчерпания природных ресурсов нужна специальная система мер по организации их рационального использования, охране и умножению.

Окружающая природная среда. Существует проблема более острая, чем угроза исчерпания ряда природных ресурсов. Самочувствие и жизнедеятельность людей в значительной мере определяются состоянием окружающей природной среды - среды обитания и производственной деятельности человечества. Каждый биологический вид, включая человека, может существовать при определенном ее состоянии (экологические факторы) . При добыче и использовании природных ресурсов, как правило, происходит ухудшение экологических свойств природной среды, что несет угрозу жизни многих живых организмов, в том числе и человека. Поэтому необходимо согласование хозяйственной деятельности с экологическими возможностями природы, ограничение производства экологически обусловленными пределами. Иначе говоря, природопользование должно быть экологически обоснованным.

Рациональное и нерационально природопользование. Охрана природы.

Под природопользованием обычно понимают любой вид хозяйственного и бытового использования природных ресурсов и условий.

Нерациональное природопользование - система деятельности, не обеспечивающая сохранения природно-ресурсного потенциала природы, ведущая к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил природы, снижению ее оздоровительных и эстетических качеств.

На огромных территориях разрушены естественные биоценозы (если в 1990 г разрушения коснулись только 20 % суши, то в 2001 г - уже 63 %) . Биосфера обладает способностью к саморегулированию, восстановлению экологических свойств, благоприятных для высокоорганизованных организмов, только в том случае, если человечество потребляет не более 1 % чистой продукции биосферы. Такое положение сохранялось до начала 20 века. Ныне потребление сохранялось до начала 20 века. Ныне потребление достигло 10 % чистой продукции биосферы, в результате чего, биосфера уже не в состоянии восстанавливать и поддерживать экологические свойства природной среды в прежнем объеме и качестве.

Рациональное природопользование - система деятельности, призванная обеспечить разумное использование природных ресурсов и их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Антропогенные изменения природных условий. Все виды воздействия человека на природу и все изменения в ней, вызванные этими воздействиями, относятся к числу антропогенных. Их следствия могут быть невелики и охватывают ограниченные пространства. Другие антропогенные изменения окружающей природной среды захватывают значительные регионы.

1. 2 Основные этапы в истории взаимоотношений общества и природы

Человек появился на Земле около 4, 6 млн. лет назад. Сначала это был человек-собиратель. Около 1, 6 млн. лет назад человек научился пользоваться огнем. Это позволило ему заселить территории с умеренным климатом и заняться охотой. Использование огня и изобретение оружия привело к массовому уничтожению (перепромыслу) крупных млекопитающих средних широт (таблица 1) . Это послужило причиной первого экологического кризиса (кризиса консументов) . Этот кризис заставил человека перейти от присваивающего типа хозяйства (охота и собирательство) к производящему (скотоводство и земледелие) .

Первые земледельческие цивилизации возникли в районах недостаточного увлажнения, что потребовало создания оросительных систем. В результате эрозии и засоления почв произошли локальные экологические катастрофы в бассейнах рек Тигр и Ефрат, а сведение лесов привело к появлению пустыни Сахара на месте плодородных земель. Так проявил себя кризис примитивного земледелия.

Позднее земледелие продвинулось на территории достаточного увлажнения, в районы лесостепи и леса, в результате чего началась интенсивная вырубка лесов. Развитие земледелия и нужда в древесине для строительства домов и кораблей привели к катастрофическому уничтожению лесов в Западной Европе. Сведение лесов в прошлом и настоящем вызывает изменение газового состава атмосферы, климатических условий, водного режима, состояния почв. Массовое уничтожение растительных ресурсов Земли характеризуется как кризис продуцентов.

Таблица 1 - Экологические кризисы в развитии биосферы и цивилизаций (по Н. Ф. Реймерсу, 1992)

С 18 века в результате промышленной, а затем и научно-технической революции на смену доиндустриальной эпохи приходит индустриальная. За последние 100 лет потребление возросло в 100 раз. В настоящее время на одного жителя Земли каждый год добывается 20 т сырья, которое перерабатывается в конечные продукты массой 2 т, т. е. 90 % сырья превращается в отходы. Из 2 т конечного продукта в течение того же года выбрасывается не менее 1 т. Появление огромного количества отходов, причем часто в виде несвойственных природе веществ, привело к возникновению еще одного кризиса - кризиса редуцентов. Редуценты не успевают очищать биосферу от загрязнения, часто они на это просто не способны биологически. Это приводит к нарушению круговорота вещества в биосфере.

Помимо загрязнения биосферы различными веществами, происходит ее тепловое загрязнение - добавление тепловой энергии в приземный слой тропосферы в результате сжигания огромного количества горючих полезных ископаемых, а также использования атомной и термоядерной энергии. Следствием этого может стать глобальное потепление климата. Этот кризис получил название термодинамического.

Еще одним экологическим кризисом является снижение надежности экологических систем, в частности в результате снижения их видового разнообразия, разрушения озонового слоя, и т. д.

Экологический кризис (чрезвычайная экологическая ситуация) - экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и предоставляющее угрозу для здоровья людей. Это состояние взаимоотношений между человечеством и природой, обусловленное несоответствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы.

Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) - экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

Принципиальным является следующее различие между экологическим кризисом и экологической катастрофой: кризис - обратимое явление, катастрофа - необратимое явление.

2 Экологические факторы и общие закономерности их воздействия на геосистемы

2. 1 Экологические факторы и их взаимодействие в геосистемах

Жизнедеятельность человека, как и любых других живых организмов, неразрывно связана с определенными условиями окружающей среды. Она зависит от температуры, влажности, газового состава атмосферного воздуха, качества воды, механического состава почвогрунтов и плодородия почв, состава пищи и пр. Это, так называемые экологические факторы, под которыми понимают любые условия окружающей среды, на которые живые организмы реагируют приспособительными реакциями.

Экологические факторы характеризуют определенные требования организма к качеству окружающей среды. Качество окружающей среды - это степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов . Отклонение от этого соответствия, резкое изменение природных факторов от требуемой организму нормы (другими словами - от привычного качества среды) приводит к нарушениям обмена веществ в организме и даже угрожают жизни растений и человека (рисунок 2) .

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда