Рациональное природопользование

1. Биотические и абиотические факторы

биотический популяция органический

Экология рассматривает биосферу, как единую систему, все компоненты, которой находятся в постоянном взаимодействии. Поэтому в экологической науке принято выделять ряд факторов, влияющих на все живые организм. Они делятся на три большие группы: биотические, биотические и антропогенные. Биотические факторы - это факторы влияния со стороны живой природы, абиотические - со стороны неживой. Рассмотрим их подробнее.

Биотические факторы делятся на подгруппы:

фитогенные факторы (прямые и опосредованные) - влияние растительных организмов;

зоогенные факторы - влияние животных;

микробиогенные - влияние микроорганизмов;

микогенные факторы - влияние грибов.

Примером прямого фитогенного влияния можно назвать жизнь растений - паразитов, оказывающих физиологическое и химическое воздействие на другие виды растений, а также механически разрушающих ткани растения-хозяина, (например, лианы, обвивающие основное растение). Прямое фитогенное влияние невозможно без внутреннего межвидового и межпопуляционного взаимодействия. При опосредованном фитогенном влиянии растения не прямо действуют на другие организмы, а - через изменение промежуточных биотических и абиотических условий: изменение качества почв, количества света, уровня влажности и т.д. Растения, оказывающие опосредованное влияние называют эдификаторами («строителями»). Так, берёза, являясь эдификатором, при заселении на подзолистых почвах, активно насыщает почву азотистыми удобрениями, постепенно превращая почвы в дерново-подзолистые, и меняя характер растительности, а, значит, и животного мира вокруг себя.

Яркими примерами влияния зоогенного фактора является опыление растений насекомыми, изменение структуры почвы дождевыми червями, перенос семян растений животными и птицами, уплотнение и опустынивание почв после выпаса копытных. При этом, как и в случае с растениями, влияние может быть, как положительным, так и отрицательным, например перенесение животными болезней флоры, уничтожение кротами растений. Такое утверждение вполне справедливо и по отношению к микробиогенным и микогенным факторам.

Но в любом случае все факторы действуют в сложной совокупности, формируя между живыми организмами отношения нейтрализма, аменсализма (польза - угнетение), коменсализма (взаимная польза без сближения), конкуренции, эксплуатации или мутуализма (непременное партнёрство).

Среди абиотических факторов выделяют:

физические: магнитные и электрические поля, ионизирующее излучение, акустические поля, ветер, волны, приливы течения;

химические: химический состав воды, воздуха, почв, биохимические процессы;

климатические: температура, свет, погодные явления;

орографические: рельеф, ландшафты;

почвенные (эдафические): механический и химический состав почв, их влажность, структура и др. свойства.

Основополагающее значение для развития живых организмов имеет свет, без него невозможен фотосинтез растений, а значит и существование животных, человека. На втором месте стоит вода, так как все процессы питания, дыхания и обмена веществ происходят с участием воды. В немалой степени она влияет и на характер других абиотических факторов. Заметное физиологическое значение для большинства организмов играет кислород. Температура окружающей среды определяет скорость протекания биохимических процессов в организмах, а в совокупности с режимом осадков температуры формируют климат.

2. Популяция: понятие, роль в природе

Популяция (экологическая) - одно из главных понятий в экологии, которые означает совокупность организмов одного вида с общим генофондом, длительное время обитающих на одной территории, стабильно самовоспроизводящихся, образующих целостную неоднородную биологическую систему.

Экологическая или локальная популяция состоит из географических популяций, а те в свою очередь из ареалов обитания отдельных видов. Структура и граница популяции очень динамичны.

В популяциях выделяют несколько видов структур: пространственную, возрастную, половую, генетическую, этологическую (у животных) и экологическую структуры.

Пространственная структура популяции, как можно понять, соотносится ареалами и географическими популяциями. Однако, разные популяции могут вести оседлый и кочевой способ существования, поэтому границы популяций постоянно меняются в результате диффузного, мозаичного, пульсирующего или циклического движения, в результате интродукции видов.

Возрастная структура популяции животных определяется репродуктивными способностями особей, выделяют пререпродуктивные (здесь находятся развивающие, не готовые к размножению особи), репродуктивные (способные к размножению особи) и пострепродуктивные (особи, утратившие способность к размножению) группы популяции. У разных видов продолжительность жизненных фаз значительно отличаются, но как правило, пререпродуктивный период самый длительный. Выживание популяции обеспечивается большим числом особей молодого возраста.

Относительно жизни растений принято выделять фазы: латентную (семена), фазу прорастания, ювенальную - до первого фотосинтеза, иматурную - рост молодого растения, вергильную - вегетация растения, генеративную - образование плодов и сенильную - стадию усыхания. Для стойкости популяции растений большинство организмов должно находиться в вергильной и генеративной фазе развития.

Основные характеристики популяции - это численность, плотность, рождаемость и смертность. В зависимости от соотношения возрастных групп в популяции их разделяют на: пирамиду с широким основанием (много молодых особей), пирамиду со средним основанием и пирамиду з узким основанием (мало молодняка). Пирамиды могут меняться под воздействием различных факторов, в особенности антропогенного (охота, рыбалка, сельское хозяйство).

Соотношение самцов и самок почти во всех популяциях одинаково, оно обеспечивается генетическими законами. Но в зависимости от характера размножения выделяют: клональные (потомство является копией материнской особы, например, у тлей) и панмиктические (свободное скрещивание разнополых особей) популяции.

Частота генотипов в генофонде популяции формирует ее генетическую структуру, это может выражаться, например, в вариациях цвета меха и пр.

Отношения между особями в популяции влияют на этологический характер популяции. Так существуют популяции животных-одиночек, животных, живущих семьями, стадами, стаями и т.д. Каждая система отношения характеризуется особой иерархией, а значит, типом питания, защиты, воспитания молодняка.

Экологическая структура популяции обусловлена феноменом полиморфизма, когда в пределах одного вида развиваются организмы с разными признаками (особи разные по фенологии, типу питания, движения).

Основная роль популяции в природе заключается в том, что она является единицей эволюции. Все мутации организмов происходят в популяциях, поэтому, чем больше они, тем быстрее протекает процесс эволюции. Именно наличию популяций биосфера обязана своему современному разнообразию.

3. Биологическая продуктивность, уровни воспроизводства органического вещества

Под биологической продуктивностью в экологии понимают способность живого вещества продуцировать, аккумулировать и преобразовывать живые клетки, ткани, органы, то есть биомассу.

Различают биологическую продуктивность отдельных биоценозов (прирост биомассы на определенной территории за определенный период времени), экосистем и всей биосферы (прирост биомассы на протяжении одного года).

При этом уровни воспроизводства органического вещества делятся на первичный и вторичный. Вместе они составляют круговорот энергии в биосфере.

Первичная биологическая продуктивность - это процесс накопления в растениях в результате фотосинтеза и хемосинтеза биомассы, как превращённой солнечной или иной энергии. Первичная биомасса представляет собой подземные и наземные части растений, органические вещества в автотрофах, например, белок бактерий и пр. Организмы, производящие первичную биомассу называются продуцентами. При этом выделяют также чистую продуктивность (в отличие от валовой первичной продуктивности) - количество биомассы, за исключением той части, что пошла на обеспечение физиологических процессов организмов - продуцентов.

Другие организмы - гетеротрофы (консументы) поедают продуценты и накапливают собственную вторичную биомассу, так осуществляется явление вторичной биологической продуктивности. Вторичная биологическая продуктивность может измеряться в количестве веществ, накопленных за единицу времени на единице площади или по количеству энергии в веществе. Вторичная биологическая продуктивность всегда меньше первичной (правило экологической пирамиды).

Так, разные уровни воспроизводства биологических веществ образовывают экологическую пирамиду, у ее основания стоят продуценты, над ними первичные (фитофаги, поедающие растения), вторичные (зоофаги, поедающие животных) и третичные консументы (зоофаги, питающиеся вторичными хищниками). Они связанны между собой пищевыми цепочками (трофическими связями).

Промежуточное положение занимают редуценты или детритофаги, организмы, которые производят биомассу за счет поглощения отмерших остатков продуцентов и консументов.

Таким образом, экологическая пирамида - это еще и пирамида биомассы, биопродуктивности и энергии. Пирамида биологической массы может быть правильной и обращенной. Правильная пирамида характеризуется широким основанием, то есть преобладанием продуцентов. Обращённая пирамида отличается преобладающим числом консументов, она может быть присуща зрелым экосистемам и отдельным биоценозам, например, водоёмам, где продуценты живут недолго. Количество биомассы измеряется в граммах на квадратный метр обитания.

Пирамида энергии характеризуется потоком пищи, проходящим через трофические цепочки. При этом поток энергии по мере прохождения всех цепочек уменьшается, а в каждой экосистеме имеет место круговорот веществ и каскадный перенос энергии (последовательная передача от экосистем отдельным биоценозам). Круговорот веществ представляет собой движение в биосфере органических и неорганических элементов (углерода, азота, фосфора, серы, калия, кальция, фосфора, натрия и др.). Таким образом, живое вещество превращается в неживое (костное), и наоборот.

Пирамида биопродуктивности похожа на пирамиду биомассы, но в отличие от неё она характеризует взаимодействие между пищевыми цепочками.

4. Понятие экосистемы

Экосистема - это стойкая во времени и пространстве система живых организмов, стоящая из продуцентов, консументов и детритофагов, что взаимно влияют друг на друга и на неживое вещество, обмениваясь энергией, веществами и информацией. В целом экосистемы образовывают биосферу.

Главными признаками экосистемы являются:

сочетание живых и неживых элементов;

полный цикл обмена веществ от создания до разложения;

устойчивость во времени;

Экосистемы могут классифицироваться по самым разным принципам:

по масштабу (макро-, мезо-, и микросистемы, например, океаны, горные гряды, озера и т.д.);

по структурно-функциональному признаку: консортивные (связи растений с животными - консорции), парцелярные (наличие однотипных консорций), биогеоценозные (экосистемы, совпадающие с биогеоценозами), ландшафтные, провинциальные (ландшафтные экосистемы в пределах физико-географических границ) биомные (провинциальные экосистемы с особыми климатическими условиями) и субстратные (материковые и океанические системы).

Как можно понять классификация экосистем во многом зависит от их функций, среди которых главными можно считать:

организацию и поддержание биологической продуктивности;

преобразование веществ в пределах биосферы;

организацию и поддержание круговорота веществ и энергии в биосфере.

В структуру экосистемы могут входить биоценозы и биотопы. Биотоп - это территория с одинаковыми условиями, климатом, почвами, освещением и т.д. А биоценоз - это совокупность растений, животных и микроорганизмов в пределах биотопа. Экосистема может состоять целиком из одного биоценоза или нескольких биоценозов. А люди способны создавать и искусственные биоценозы, например, аквариумы, участки спланированного ландшафтного дизайна и т.д. Немало на Земле и комбинированных антропогенно-природных экосистем. В связи с созданием искусственных экосистем появился такой вид, как открытая экосистема, когда нарушен процесс создания, обмена и разложения веществ в биоценозах. А естественные закрытые экосистемы существуют за счет солнечной энергии, не образовывая вредные отходы и не нарушая энергетический баланс на планете. Это же гарантирует длительный период существования естественных экосистем. Большие естественные экосистемы получили название биомов (например, зона хвойных лесов, саванны и пр.). Но наиболее численными являются мезосистемы, например, бассейны рек, горные массивы. При этом в структуре экосистемы выделяются и функциональные компоненты:

абиотическая среда, то есть условия неживой природы на данной территории;

комплекс продуцентов, осуществляющих первичную биологическую продуктивность;

комплекс консументов, осуществляющих вторичную биологическую продуктивность;

комплекс редуцентов, разлагающих органические вещества до минеральных.

Эти компоненты являются неизменными для любых экосистем. Все они находятся в постоянной сложной взаимосвязи. Биоценозы с биотопами связываются через круговорот веществ и энергии. А биотические компоненты, образовывая популяции, связываются трофическими цепочками, каждая их которых уникальна в своем биоценозе.

Разнообразием экосистем на планеты мы обязаны разнообразию биотических и абиотических факторов их существования, что было рассмотрено нами ранее.

5. Загрязнение почвы

Почвы, как абиотический фактор развития биосферы тесно взаимосвязаны с другими ее компонентами, они способны впитывать воду и химические соединения, необходимые для жизни растений, микроорганизмов, а значит, человека и животных. Основными функциями почв являются:

существование жизни на Земле;

осуществление большого (абиотического - в пределах планеты) и малого (биологического) круговорота веществ в природе;

регулирование биосферных процессов на земле, например, плодородия;

регулирование химического состава атмосферы и гидросферы;

накопление биологической продукции и химической энергии для стабильного поддержания жизни в экосистемах.

В естественных условиях в почвах содержится определенное количество органических (гумус, торф и пр.), и неорганических веществ (медь, свинец, кобальт, олово, цинк, железо и др.). Но хозяйственная деятельность человека привела к тому, что баланс насыщения почв химическими веществами нарушился, концентрация некоторых веществ значительно превышает норму и угрожает нормальному развитию экосистем. Подобная ситуация получила название загрязнения почв.

В качестве основных загрязнителей почв выступают:

минеральные удобрения;

пестициды;

твердые и жидкие отходы промышленности;

вещества из газовых выбросов в атмосферу, производимые промышленными предприятиями и транспортом;

нефть и нефтепродукты;

радиоактивные отходы;

бытовые отходы, ухудшающие структуру почвы, ее воздухо-, и влагопроницаемость.

На сегодняшний день в почвах наиболее часто встречаются такие загрязнители, как бензпирен, свинец, хром, ртуть, бензол, толуол, нитраты, медь, никель, сероводород, карбофос, хлорамин и др. Все они обладают токсическим вклиняем на живые организмы.

Загрязнители могут попадать в почву как непосредственно, так и через поверхностные, грунтовые воды и атмосферу. В свою очередь, другие компоненты биосферы могут получать загрязняющие вещества из почвы. Результатом загрязнения почв и нарушения их основных функций становится нарушения плодородия почв и круговорота веществ и энергии, гибель отдельных видов и популяций, обеднение и исчезновение экосистем. Одновременно с этим многие продукты питания становятся опасными для человека. Все это создает ряд важных экологических и экономических проблем. Поэтому с загрязнением почв следует бороться, как при помощи превентивных, так и радикальных методов. Среди основных методов борьбы с загрязнениями почв можно назвать:

модернизацию промышленного производства с целью уменьшения вредных выбросов в почву, гидросферу и атмосферу;

рационализацию технологий сельского хозяйства, в частности:

уменьшение количества минеральных удобрений, использование натуральных удобрений;

уменьшение технического напряжения на почвы:

использование рациональных технологий обработки почв, например, бесплужной обработка, правильная организация севооборотов, системы орошения и дренажа;

использование электротранспорта;

поиск новых альтернативных источников энергии.

6. Закрепление и освоение песков

Закрепление и освоение песков представляет собой совокупность агротехнических а агролесомелиоративных мероприятий с целью хозяйственного освоения песков и остановки их движения по территориям. Ведь если скорость ветра превышает 4/6 м/с, то пески, непокрытые растениями, начинают подниматься в воздух и переноситься на расстоянии, в результате чего засыпаются водоемы, полы, дороги. А при скорости 10 м/с и выше возникает такое явление, как песчаная буря, которые может нанести сильный урон сельскому хозяйству и экономической инфраструктуре.

Все мероприятия по закреплению и освоению песков можно разделить на профилактические и основные. Профилактические мероприятия включают:

рациональный выпас животных,

организацию специальных севооборотов;

противоэрозионную агротехнику;

применение сидерального и кулисного парования (насаждение растений, насыщающих почву питательными веществами, а также высокостебельных культур под пар - для отдыха почвы);

внедрение полосного земледелия (полосная высадка растений);

снегозадержание.

К основным или активным мероприятиям относятся:

механическая защита - установка рядовых, клеточных, устилочных и комбинированных щитов из грубых трав, пропитанных химическими веществами;

химическая защита - склеивание песков при помощи битумной эмульсии, ирландской нефти, нерозина, жидкого стекла и др.;

биологическая защита - насаждение трав, лесополос из кустарников (шелюгование) и деревьев (это наиболее распространённый в нашей стране способ закрепления песков);

лесоразведение - насаждение на песках лесов, при этом используется кулисное (перпендикулярно направлению ветров) и куртинное лесоразведение (на холмах).

Чаще всего освоение песков осуществляется именно в форме лесоразведения. При этом в лесостепи более целесообразно производить сплошную вспашку почв, а в степи - вспашку полосами. Соответственно отличаются и способы посадки растений.

Другими вариантами освоения песков являются использование песков для выращивания сельскохозяйственных культур, под сенокосы, пастбища, сады, ягодники и виноградники. В песках, по сравнению с другими почвами, содержится мало питательных веществ, но на них можно выращивать зерновые, технические, кормовые и баштанные культуры, а также фруктовые деревья и виноград.

Первым этапом освоения песков является их закрепление, как написано, выше, затем подготовка в зависимости от типа освоения (вспашка, внесение удобрений, высадка растений, организация полива и дренажа). При организации сенокосов и пастбищ следует учитывать, что травы будут бедны питательными веществами, нужно выдерживать норму растительной массы на одно животное в пределах 0,5-1 голова КРС на 1 га площади.

На песчаных почвах хорошо приживаются виноградники. При этом молодые растения на протяжении первых пяти лет защищают от высыхания и выветривания.

В условиях достаточного орошения и внесения удобрения на месте бывших песков хорошо приживаются фруктовые деревья и ягодные кустарники. При этом почвы обрабатываются также, как и под виноградники. В таких случаях используется плантажная вспашка - особый вид глубокой обработки почв перед посадкой растений.

7. Субъекты и объекты экологических правонарушений

Под экологическим правонарушением в юридической литературе и практике нашей страны подразумевается виновное, противоправное деяние, нарушающее природоохранительное законодательство и причиняющее вред окружающей природной среде и здоровью человека.

Выделяют экологические правонарушения:

по видам природных ресурсов - нарушения лесного, водного и др. законодательств;

по характеру ущерба - загрязнений природных объектов, порча или уничтожение этих объектов, нерациональное использование или истощение природных ресурсов и т.д.;

по характеру пресечения нарушений: административные, гражданско-правовые, дисциплинарные и уголовные;

по степени ущерба и угрозы - преступления (уголовные правонарушения) и проступки (административные, гражданско-правовые, дисциплинарные).

В современном законодательстве РФ, в частности в Федеральном Законе «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 №7-ФЗ (ред. от 12.03.2014) отсутствует термин «экологическое правонарушение», однако он широко используется в юридической практике. Трактовка этого понятия основывается на используемой ранее ст. 81 Закона РСФСР «Об охране окружающей природной среды». В новом законе содержатся такие понятия как: «природный объект», «вред», «экологический аудит», «ответственность за нарушение экологического законодательства» и «ответственность за обеспечение экологической безопасности».

Соответственно объектами экологических правонарушений являются природные объекты (экологические системы, части живой и неживой природы) и природная среда, как их совокупность.

К субъектам экологических правонарушений относят юридические и физические лица, а также органы государственной власти и чиновников, что совершили правонарушения в сфере природопользования и охраны окружающей среды. Для юридических и физических лиц более применим термин «несение ответственности за нарушение экологического законодательства», а для органов власти и должностных лиц - «несение ответственности за необеспечение экологической безопасности».

Как и все остальные правонарушения, экологическое нарушение характеризуется противоправным действием, причинением или угрозой причинения вреда, в данном случае окружающей среде и ее компонентам и причинной связью между этим ущербом и действием.

Субъект экологического правонарушения может совершить его по умыслу или из неосторожности (в результате самонадеянности или небрежности). Так если предприятие сбрасывает в водоем токсичные отходы, то имеет место умысел, если произошла утечка в результате аварии, то возможна небрежность.

Для борьбы с экологическими правонарушениями используются как специфические санкции (предусмотренные экологическим законодательством), так и инструменты гражданского, административного, криминального права. То есть специальные субъекты, чаще всего государственные органы, по установленной процедуре (в ходе экологического мониторинга и аудита) по отношению к другим субъектам, физическим и юридическим лицам применяют административные и криминальные меры пресечения экологических правонарушений. Первые также могут требовать возмещения убытков от противоправной деятельности. В случае внутреннего нарушения, например пренебрежения приказами экологического характера в организации, могут использоваться дисциплинарные меры борьбы с экологическими правонарушениями.

Список использованной литературы

1.Федеральный закон «Об охране окружающей среды» - М.: Омега-Л, 2014. - 48 с.

.Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера. - М.: Логос, 2010. - 232 с.

3.Анисимов А.П., Рыженков А.Я., Черноморец А.Е. Экологическое право. - М.: Юрайт, 2010. - 512 с.

.Биология с основами экологии. - М.: Academia, 2011. - 400 с.

.Егоренков Л.И. Охрана окружающей среды. - М.: Инфра-М, 2013. - 256 с.

.Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов. - М.: КДУ, 2009. - 720 с.

.Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. - Academia, 2010. - 240 с.

.Лихацевич А.П. Голченко М.Г., Михайлов Г.И. Сельскохозяйственные мелиорации. - М.: ИВЦ Минфина, 2010. - 463 с.

.Околелова А.А., Баева Е.В. Основное понятие экологии - экосистема // Международный журнал экспериментального образования. 2012. №7. С. 89-90.

.Редина М.М., Хаустов А.П. Нормирование и снижение загрязнения окружающей среды. - М.: Юрайт, 2014. - 432 с.

.Ручин А.Б. Экология популяций и сообществ. - М.: Academia, 2006. - 347 с.

.Тупикин Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности. - М.: Academia, 2013. - 379 с.

.Хван Т.А., Шинкина М.В. Экология. Основы рационального природопользования. - М.: Юрайт, 2011. - 319 с.