Основные понятия экологии

Содержание:

 

Введение

1. Основные понятия экологии.
2. Общие экологические законы, принципы и правила экологии.
3. Химические методы очистки сточных вод.

Заключение

Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

В условиях научно-технического прогресса  особое значение приобретает изучение взаимодействия общества и природы, человека и биосферы. Сложившийся в ходе социально-экономического и научно технического развития тип «обмена веществ» между обществом и природой часто не вписывается в естественную структуру биосферы. В этих условиях важно уметь определить допустимые пределы воздействия человека на природу. Экология призвана стать научной основой по использованию и охране природных ресурсов, сохранению среды в благоприятном для жизнедеятельности человека состоянии.

Термин «экология» стал применяться еще в XIX. Его буквальный перевод с греческого означает «изучение  собственного дома». Первоначально  этот термин употреблялся тогда, когда  речь шла об изучении взаимосвязи  между растительными и животными  существами и окружающей средой. Но постепенно пришло понимание того, что и человек, и его образ мыслей, и его образ жизни, и его судьба - все это неотделимо от окружающей среды и составляет ее часть. И его взаимоотношение с природой - воздействие на природу в процессе жизнедеятельности и обратное влияние оскудевшей природы на развитие человека и общества - должно стать предметом специального изучения.

Целью работы является рассмотрение основных понятий, правил и законов  экологии, а также химического метода очистки сточных вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные понятия экологии

Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, место обитания и logos – наука) предложил Э. Геккель  в 1866 г. для обозначения биологической  науки, изучающей взаимоотношения  животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

Нет необходимости останавливаться  на всех существующих точках зрения относительно предмета и содержания экологии. Важно  лишь отметить, что на современном  этапе развития экологических представлений  все более чётко вырисовывается её суть.

Экология – это  наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в  любых её проявлениях, на всех уровнях  интеграции) в их естественной среде  обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

Однако приведенное  определение слишком пространно и недостаточно конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов  его (экология – это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука о приспособлениях и  т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить ориентиром при постановке ряда исследований.  

В последнее время  экологи пришли к принципиально  важному обобщению, показав, что  условия среды осваиваются организмами  на популяционно-биоценотическом уровне, а не отдельными особями вида. Это привело к интенсивному развитию учения о биологических макросистемах (популяциях, биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с учётом роли антропических факторов.

Основные формы существования  видов животных, растений и микроорганизмов  в естественной среде обитания –  это внутривидовые группировки (популяции) или многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе.

Следовательно, основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.    

Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.

Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.

 

 

 

 

 

2. Общие экологические законы, принципы и правила экологии

Закон сохранения вещества (массы) и  Закон сохранения энергии

На основе первого из них мы должны сделать принципиальный вывод: любые  физические, химические или иные изменения  не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое, но ничто не исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.

Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии  не позволяют получить её больше, чем  было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле  при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

Закон сохранения энергии формулируется  также как первый закон (начало, принцип) термодинамики:

Необходимо совершенно чётко представлять, что закон сохранения энергии имеет всеобщей характер и распространяется на все процессы на Земле, включая общественные и иные отношения человечества. Так, он безусловно действует в экономике; закон стоимости, например, является его прямым следствием. Энергетическое выражение любого количества всегда достовернее и справедливее, чем иное, тем более относительное - денежное, например.

Второй закон (начало, принцип) термодинамики:

Который определяет, что при любом  энергетическом процессе, текущем самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную, то есть всегда есть потери энергии ( в виде недоступного для использования тепла), а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен. Характерно действие этого закона при переходе из одной формы в другую в живых системах: солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращение в движение мышц, работу мозга и другие проявления жизни - сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня на другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде. В открытых системах энтропия, то есть мера неупорядоченности системы, в определённом смысле - свойство энергии переходить не в полезную работу, а в тепло и рассеиваться в пространстве, может, как увеличиваться, так и снижаться, до определённой минимальной величины, но всегда большей нуля. Для экологических биолого-эволюционных, а также общественных процессов важное значение имеет принцип (закон) диссинации (рассеивания) Л. Онсагера, или принцип экономии энергии (экономии энтропии), который определяет, что при возможности развития процесса в некотором множестве направлении (каждое из которых допускается началами термодинамики) будет реализовано то, которое обеспечивает минимум диссинации энергии (то есть минимум роста энтропии).

Закон биогенной миграции атомов (или  закон Вернадского):

Миграция химических элементов  на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов. Так происходило и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условиях. Живое вещество или принимает участие в биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, обогащенную кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действия биогенных факторов, в частности -- эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов. В будущем это послужит причиной очень отрицательных изменений, которые приобретают способность саморозвиваться и становятся глобальными, неуправляемыми (опустынивание, деградация грунта, вымирание тысяч видов организмов). С помощью этого закона можно сознательно и активно предотвращать развитие таких отрицательных явлений, руководить биогеохимическими процессами, используя «мягкие» экологические методы.

Закон внутреннего динамического  равновесия:

Н.Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество, информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистемы и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные  между собою, так что любое  изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы -- энергетические, информационные и динамические. Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и во всей экосистеме.

Изменения в больших  экосистемах могут иметь необратимый  характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.

Закон внутреннего динамического  равновесия:

-- один из главнейших  в природопользовании. Он помогает  понять, что в случае незначительных  вмешательств в естественную  среду ее экосистемы способны  саморегулироваться и восстанавливаться,  но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.

Закон генетического  разнообразия:

Все живое генетическое разное и имеет тенденцию к  увеличению биологической разнородности.

Закон имеет важное значение в природопользовании, в особенности  в сфере биотехнологии (генная инженерия, биопрепараты), если не всегда можно предусмотреть результат нововведений во время выращивания новых микрокультур через возникающие мутации или распространение действия новых биопрепаратов не на те виды организмов, на которые они рассчитывались.

Закон исторической необратимости: развитие биосферы и человечества как целого не может происходить от более поздний фаз к начальным, общий процесс развития однонаправленный. Повторяются лишь отдельные элементы социальных отношений (рабство) или типы хозяйничанья.

Закон константности (сформулированный В. Вернадским):

Количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое  время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с законом  внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемое приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным знаком.

Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш.

Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье): в организме как целостной системе все его части отвечают одна другой как за строением, так и за функциями. Изменение одной части неминуемо вызовет изменения в других.

Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одумами и дополненный М. Рэймерсом):

В конкуренции с другими системами  сохраняется та из них, которая наибольшее оказывает содействие поступлению  энергии и информации и использует максимальную их количество наиэффективнее. Для этого такая система, большей  частью, образовывает накопители (хранилища) высококачественной энергии, часть которой тратит на обеспечение поступления новой энергии, обеспечивает нормальный кругооборот веществ и создает механизмы регулирования, поддержки, стойкости системы, ее способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими системами. Максимизация -- это повышение шансов на выживание.