Современные проблемы экологии и природопользования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СТАВРОПОЛЬСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

СТАВРОПОЛЬ

2013 

УДК 574(07) 
ББК 20.1я73 

С56 

Рецензент
доктор биологических наук, профессор Б. К. Котти

Современные проблемы экологии и природопользования : 

учебно-методическое пособие / авторы-составители Т. Г. Зеленская, 
И. О. Лысенко, Е. Е. Степаненко, С. В. Окрут ; Ставропольский гос. 
аграрный ун-т. – Ставрополь, 2013. – 124 с. 

Предназначено
для
слушателей
магистратуры
направления

022000.68 – Экология
и
природопользование
в
качестве
основного

литературного
источника
по
дисциплине 
«Современные
проблемы

экологии и природопользования», а также для аспирантов, обучающихся по
специальности 03.02.08 – Экология (по отраслям), практиков в области
экологии и природопользования.  

Составлено в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки

022000 – Экология и природопользование (квалификация (степень) –
магистр), включает краткий курс лекций, методические разработки к
практическим занятиям, оценочные средства для текущего и итогового
контроля знаний, позволяет сформировать профессиональные компетенции
в
научно-исследовательской, проектно-производственной,  экспертно
аналитической и контрольно-ревизионной деятельности.  

Рассматриваются вопросы современного состояния, сохранения и

восстановления биоразнообразия. 

УДК 574(07) 
ББК 20.1я73 

© ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, 2013 

С56 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

С   появлением   человеческого   общества,   под   влиянием   

которого   в современных условиях происходит дальнейшая эволюция 

биосферы, приводит к изменению качественного состава самой биосферы, 

к ее переходу в ноосферу, где разумная деятельность людей становится 

главным, определяющим фактором развития. Человек как элемент 

природы является частью сложной системы «природа - общество». С 

научно-техническим развитием человечество только усиливает свою 

взаимосвязь 
с 
природой. 
Человек 
снял 
или 
частично 
разрушил 

практически все природные механизмы популяционного гомеостаза по 

отношению к своей популяции.  

Нарушение временного фактора развития биосферы и среды 

обитания приводит к несоответствию темпов изменения среды и 

адаптационных  возможностей организмов. Следствием этого является 

нарушение в соотношении численности отдельных видов (результат 

неодинаковой адаптивности), снижение устойчивости и продуктивности 

экосистем, гибель некоторых видов. 

Действия 
человека 
характеризуются 
не 
только 
нарушением 

временного 
фактора 
в 
развитии 
биосферных 
процессов, 
но 
и 

отчужденностью от природы, подчинением ее своим целям. Чаще всего он 

выступает как внешний фактор по отношению к экосистемам. Это дает 

основание говорить о специфической экологической нише человека. 

Загрязнение 
окружающей 
природной 
среды 
промышленными 

предприятиями и автотранспортом, вызывающее деградацию окружающей 

среды и наносящее ущерб здоровью всего населения, является важной и 

наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное 

экономическое и социальное значение.  

 

 

КУРС ЛЕКЦИЙ 

ЛЕКЦИЯ 1 

Несущая способность биосферы.  

Цель лекции: сформировать представление об основных свойствах 

биосферы, типах веществ биосферы, роли биосферы в развитии Земли и 

человеческого общества, перехода биосферы в новое качественное 

состояние – ноосферу. 

ПЛАН 

1. Понятие, возникновение и структура биосферы. 

2.Типы веществ биосферы, живое вещество биосферы. 

3. Основные свойства биосферы, развитие биосферы в ноосферу.  

4. Законы экологии Г. Коммонера. 

1. Понятие, возникновение и структура биосферы. 

Космический корабль Земля уникален среди планет Солнечной 

системы. В тонком слое, где встречаются и взаимодействуют воздух, вода 

и земля, обитают удивительные объекты - живые существа, среди которых 

и мы с вами. 

Впервые понятие «биосфера» (от греч. bios - жизнь и sohaira) в 

научную литературу ввел австрийский ученый-геолог Э. Зюсс в 1875 г.. 

однако он не дал ни четкого определения, ни обоснования применения 

этого термина. Используя термин, предложенный Э. Зюссом, В.И. 

Вернадский создал учение о биосфере, которое произвело переворот во 

взглядах на глобальные природные явления, в том числе геологические 

процессы. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой 

живые организмы играли и играют основную роль. Согласно современным 

представлениям, биосфера - это своеобразная оболочка Земли, содержащая 

всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая 

находится в непрерывном обмене с этими организмами. 

Жизнь возникла на основе круговорота органического вещества, 

обусловленного взаимодействием процессов его синтеза и разрушения. 

Это произошло вследствие того, что из общего геологического 

круговорота веществ выделился биотический круговорот. Живое вещества, 

образовавшись на Земле, вовлекло в грандиозный круговорот все элементы 

ее поверхности. Так начался процесс создания биосферы. 

Биосфера с момента возникновения претерпевает постоянные 

изменения, 
проявляющиеся 
в 
увеличении 
разнообразия 
видов, 
в 

усложнении их организации, в  росте  биомассы.   В   геологических  

масштабах  времени  в   истории  Земли происходили очень значительные 

преобразования. Облик планеты постоянно менялся. На смену жаркому 

климату приходил холодный. Известен ледниковый период. В результате 

подъемов и опускания суши большим изменениям подвергались очертания 

и размеры материков и океанов. Несмотря на такие грандиозные явления, 

жизнь на Земле продолжала существовать и развиваться. Таким образом, 

суммарная 
жизнедеятельность 
развивающихся 
видов 
организмов 

определяет особенности биосферы, которая в свою очередь обусловливает 

возможность выживания и направление эволюционных преобразований 

отдельных видов. 

Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни 

на Земле целесообразно рассматривать с точки зрения закономерности и 

формирования основных сред жизни. С этой позиции четко выделяются 5 

исторических этапов эволюции биосферы: 

I 
 -  возникновение и развитие жизни в воде; 

II – формирование новой среды жизни - организмов-хозяев; 

III – заселение организмами суши со сформировавшимися новыми 

средами жизни: наземно-воздушной и почвенной; 

IV – появление человека и превращение его из обычного 

биологического вида в биосоциальное существо; 

V - переход биосферы под влиянием человека в новое качественное 

состояние в ноосферу. 

По физическим природным условиям биосфера может быть 

подразделена на три среды: атмосферу, гидросферу и литосферу. 

Атмосфера простирается примерно до озонового экрана (у полюсов -8-10 

км, у экватора - 17-18 км и над остальной поверхностью Земли - 20-25 км). 

За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия 

губительных 
космических 
ультрафиолетовых 
лучей. 
Гидросфера 

практически вся, в том числе и самая глубокая впадина (Марианская - 

11022 м) Мирового океана, занята жизнью. 

Жизнь в литосфере концентрируется только в поверхностном слое 

земной коры - в почве. Почва возникла на Земле вместе с живой материей - 

пока не было живых организмов, не могло быть и почвы. Но в литосферу 

входит и земная кора, сложенная горными породами. Земная кора - 

важнейший ресурс для человечества. Она содержит горючие полезные 

ископаемые (уголь, нефть, горючий газ), рудные (железо, алюминий, медь, 

апатиты и др.) полезные ископаемые, естественные строительные 

материалы (известняки, пески, гравий и т.д.). 

2. Типы веществ биосферы, живое вещество биосферы 

В ряду научных обобщений, лежащих в основе учения о биосфере, 

центральное место занимает концепция о живом веществе, о его особой 

роли в эволюции Земли и на ней биосферы. В.И. Вернадский осуществил 

классификацию веществ, так или иначе связанных со сферой жизни на 

земле. Все многообразие веществ, входящих    в состав Земли, ученый 

подразделил на 7 типов: 

1. Живое вещество. Живым названо вещество, входящее в состав живых 

организмов: растений, животных, микроорганизмов. Живое вещество - 

это   совокупность   всех   организмов,    населяющих   нашу   планету, 

выраженная в весе, химическом составе и энергии. Живое вещество  - 

мощная геологическая сила, активно изменяющая нашу планету. 

2. Биогенное вещество - это результат жизнедеятельности организмов. 

Источником  образования  биогенного  вещества являются  организмы 

прошлых   геологических   эпох,   из   которых   образовались   залежи 

каменного  угля, торфа, известняков.   Биогенное      вещество, 

образовавшееся в прошлые геологические эпохи, образно называют 

жизнью, превращенную в камень. Источником образования биогенного 

вещества могут быть организмы, живущие в настоящее время: растения 

и животные. Биогенным веществом являются: опавшие листья, нектар, 

мед,  воск,  экскременты,  молоко,  сброшенные рога млекопитающих, 

перья птиц и т.д. Продукты жизнедеятельности растений и животных 

могут превышать вес самих организмов. Так, к примеру, многолетний 

опад может превышать вес дерева в 3-4 раза; речной рак за 20 лет своей 

жизни  сбрасывает  50  панцирей.   Трупы  животных  и тела умерших 

растений - это тоже биогенное вещество. Любой живой организм имеет 

биогенное   происхождение.   Все   живое   от   живого.   Следовательно, 

термином «живое вещество» обозначают биомассу живых организмов. 

Мертвый    материал,    образовавшийся    из    организмов,    называют 

биогенным веществом. 

3. Косное вещество - неживое вещество, образовавшееся без участия живых 

организмов. Оно может быть твердым, жидким и газообразным. Косное 

вещество земного происхождения - продукты вулканизма: твердые тела, 

извергавшиеся из недр, лава, газообразные выбросы. Косное вещество 

неземного происхождения: космическая пыль, метеориты. Считают, что 

количество вещества, упавшего из Космоса на землю, и объем 

космической пыли велик. За 4-5 миллиардов лет, составляющих 

геологическую историю, на Земле накопилось бы такое количество 

вещества неземного происхождения, которое могло бы образовать слой 

несколько сот метров. Но благодаря воздушной оболочке Земли, 

процессов, происходящих в биосфере, этого мы не наблюдаем. Земная 

кора - это композиция веществ земного и космического происхождения. 

4. Биокосное вещество - это вещество, которое образовалось в результате 

взаимодействия 
 
живой 
и 
неживой 
природы. 
Классическими 

представителями    биокосного    вещества    являются    почвы    и    илы 

(подводные    почвы).    Биокосным    веществом    являются    

атмосфера, океаническая вода. 

5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. К нему относятся 

радиоактивные элементы: радий, уран. 

6. Рассеянные атомы. Атомы, рассеянные в среде в виде чрезвычайно малых 

концентраций, менее 0,1%. 

7. Вещество космического происхождения. 

Живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по 

сравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современным 

оценкам, общее количество массы живого вещества составляет 1/11000000 

часть массы всей земной коры. В качественном же отношении живое 

вещество представляет собой наиболее организованную часть материи 

Земли. В.И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество - самая 

активная форма материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую 

геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние 

оболочки Земли за время своего существования.  

 Основные особенности живого вещества: 

1. Живое вещество, в отличие от косного, содержит огромное количество 

свободной энергии.  Правда, в некоторых случаях богато энергией и 

косное вещество, например, огненная лава из кратера вулкана. Но это не 

правило, а исключение. Богатство энергией косного вещества обычно 

бывает кратковременным. 

2. В живом веществе, в отличие от косного, очень высокая скорость 

протекания   химических  реакций.   В   живых   организмах   протекают 

реакции,   которые,    с   точки   зрения   химии   и   физики,   являются 

невероятными.   Так,   при   фотосинтезе   в   зеленых   растениях   вода 

разлагается на водород и кислород при обычной температуре, тогда как 

в условиях эксперимента для этого потребуется температура более 

1000°С. В живом   организме окисление жиров и углеводов 

осуществляется при t - 37°С, а в неживой природе при t - 400-500°С. 

Промышленный синтез аммиака осуществляется при t - 500°С и  

давлении 300-350 атм., а микроорганизмы это вещество синтезируют 

при обычной температуре и при обычном давлении. 

3. Живое    вещество    состоит    из    ассиметричных    (диссемитричных, 

хиральных)    молекул,    могущих   существовать    в    двух   зеркально 

симметричных формах. Вещество, не связанное с жизнедеятельностью, 

свойствами   хиральность   не   обладает.   Молекулы   живого   вещества 

(белков,   жиров,   углеводов   и   т.д.)   защищены   от   растворения   и 

разложения  защитными  механизмами  организма.   Смерть   организма 

сопровождается переходом живого вещества в неживое, подверженное 

растворению, разложению, минерализации. 

4. Живое   вещество   обладает   концентрационной   способностью.   

Самообразование жизни на углеродной основе является яркой 

иллюстрацией 
концентрационной 
способности 
живого 
вещества. 

Содержание углерода в   неживой   природе   -  доли   процента,   а   в   

живых   организмах   - 10%. Организмы   накапливают   в   своих   телах   

многие   химические элементы.   На  первом   месте,   естественно,   

стоит   углерод.   В   угле содержание углерода по степени концентрации 

в тысячи раз больше, чем в среднем для земной коры. Нефть - 

концентратор углерода и водорода, поскольку она имеет биогенное 

происхождение. В отношении концентрации металлов первое место 

занимает кальций. Целые горные хребты сложены останками животных 

с 
известковым 
скелетом. 
Концентраторами 
кремния 
выступают 

некоторые водоросли и губки; йода - водоросли ламинарии; железа - 

особые бактерии. Фосфор накапливается позвоночными животными, 

сосредотачиваясь в их костях. 

5. Для живого вещества характерна специфическая форма движения. Одна 

из них выражается ростом и развитием растений и животных  (пассивная 

форма движения). Некоторые   виды обладают активной способностью 

передвигаться из одного места в другое. 

6. Газовая   функция.   Большинство   газов   верхних   горизонтов   

планеты порождено жизнью. Подземные горючие газы   - продукты 

разложения 
органических 
веществ. 
Наиболее 
распространенным 

является болотный газ - метан (СН4). 

7. Окислительно-восстановительная функция. Она играет важную роль в 

истории многих химических элементов с переменной валентностью. В 

процессе своей жизнедеятельности и после своей гибели организмы, 

обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим и этим 

самым   создают   условия,   благоприятные   для   растворения  или  же 

осаждения ряда металлов с переменной валентностью. 

8. Биогеохимическая    деятельность    человека.    Она    охватывает    все 

возрастающее    количество         вещества    земной    коры    для    нужд 

промышленности,   транспорта,    сельского   хозяйства.    Эта   функция 

занимает особое место в истории   земного шара и заслуживает особого 

внимательного изучения. 

9. Химическое   разнообразие   живого   вещества   выражено   неизмеримо 

больше,   чем   у  косного.   В   живом   веществе   насчитывают   2   млн. 

химических соединений, а в неживом - около 2 тыс.