 |
Время удвоения численности населения.
|
|
|
|
Тейяр де Шарден
Введение
В последние годы, с целью улучшения экологической подготовки специа- листов, в соответствии с Государственным образовательным стандартом (1999 г) введена специальность «Экология».
Как известно учебник является главным средством прочного усвоения знаний студентами, способствует развитию у них активного мышления и форми-
рованию научного мировоззрения. Однако и издание данной методической реко-
мендации имеет глубокий смысл.
В этой рекомендации в сжатой и конкретной форме дается лишь основное и самое главное из области основополагающих экологических знаний и природо-
пользования, необходимых для бедующих технических работников, а также ра-
ботников малого бизнеса.
Данные указание адресованы студентам и призваны сделать урок боле со- держательным и интересным, а так же даёт студентам возможность к самоподго- товке.
Методическое рекомендации содержат; таблицы, рисунки, схемы для по- урочного ознакомления и в помощь теоретическому курсу, иллюстрирующие экологические реалии и проблемами.
Приведённые материалы могут быть использованы студентом для под- готовки, по различным направления соц. и прикл. экологии, и природопользо- вания, и предложены для подготовки докладов, сообщений, рефератов.
1 Наука экология, природопользования ее задачи
Термин «экология» образован от двух греческих слов (ойкос – дом, жи- лище, родина, и логос – наука), означающих дословно «наука о местообитании». В более общем смысле экология – это наука, изучающая взаимоотношение орга- низмов и их сообществ с окружающей их средой обитания (в том числе многооб- разия взаимосвязей их с другими организмами и сообществами).
|
|
|
|
1919), который в 1866 г. предложил термин
«экология», дал следующее определение этой науки: «Это познание экономики приро-
ды, одновременное исследование всех взаи-
моотношений живого с органическими и не-
органическими компонентами среды, вклю- чая непременно неантагонистические и анта- гонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изу- чающая все сложные взаимосвязи и взаимо- отношения в природе, рассматриваемые Дар- вином как условия борьбы за существова- ние».
|
учение о биосфере. Он показывает какую ог-
ромную роль Играют живые организмы в гео-
химических Процессах на нашей планете. Под природопользованием понимают возможность использования человеком полезных свойств окружающей среды – экологических, экономи- ческих, культурных и оздоровительных. Следо- вательно, содержание природопользования включает три ее формы: экономическую (веду- щая), экологическую и культурно – оздорови- тельную.
Структура современной экологии представлена на рисунке 1. Выделяют крупные подразделения: общая экология (диоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная.
Динамическая Аналитическая
экология
Общая
(биоэкология) Геоэкология Прикладная
- аутэкология экология: -промышленная
- синэкология - суши (инженерная)
- популяционная - пресных вод - технологическая
- биогеоценология - моря - с\х
- глобальная - Крайнего - медицинская (изучение Севера - промысловая биосферы) - высокогорий - химическая
и др. - рекреационная
- геохимическая
- к природо-
использованию
экология человека социальная экология
|
|
|
экология:
-растений
-животных
-микроорг.
Экология города Экологтя народо- населения аркэкология
-экология личности
-экология челове-
чества
-экология культуры
Рисунок 1- Структура современной экологии
Последние 150 лет население Земли росло и продолжает расти феноме- нальными, взрывоопасными темпами, можно сказать человечество – единствен- ный вид, численность которого неудержимо растет. Цифры говорят сами за себя, смотрите рисунок 2,3.
Время удвоения численности населения.
1. 0-900 г. н. э. – 160-320 млн. = 900лет.
2. 900-1700 г. н. э. - 320-600 млн. = 800лет.
3. 1700-1850 г. н. э. - 600-1200 млн. = 150 лет.
4. 1850-1950 г. н. э. –1200-2500 млн. = 100 лет.
5. 1950-1990 г. н. э. - 2500-5000 млн. = 40 лет.
Рисунок 2 – Время удвоения численности
Время увеличения на 1 млрд.:
1 млрд. – 1820 г. = 18000 лет.
2 млрд. - 1927г. = 100 лет.
3 млрд. - 1960 г. = 33г.
4 млрд. - 1976 г. = 16 лет.
5 млрд. - 1990 г. = 14 лет.
6 млрд. - 1999 г. = 9 лет
Рисунок 3 – Время увеличения на 1 млрд
Ежегодный прирост населения составляет 1,7%.Еженедельный прирост при этом составляет 1,7 млн. человек, ежедневный – 247000, а ежечасный –
10270 человек.
По оценкам ООН население Земли к 2100 г. составит от 11,2 до 12,6 млрд человек, что будет в два раза больше, чем в 1990 г., а затем стабилизиру- ется. Конечно, это лишь прогноз.
На рисунке 4 представлены два графика.
Верхний график отображает численность населения в отдельных регионах мира в начале XX в. прогнозные (данные ЮНЕСКО) значения на 2025г. Он также дает
представление о неравномерности изменения численности населения в зависимо-
сти от уровня экономического развития стран, о различиях между «Севером» и
«Югом».
Рисунок 4 – Рост популяции людей
Нижний график изображает три варианта прогноза роста численности населения
Земли. Цветом на нем обозначено:
синий – рост популяции людей с 1800г. (когда человечество достигло численности в 1 млрд) и предположительный ее рост до 2150 г.;
красный – максимальный прогноз роста популяции людей;
желтый – минимальный прогноз роста популяции людей.
В настоящее время человечество оказалось на пороге крупнейшего изме- нения климата, вызванного человеком. Причина этого изменения – увеличение в атмосфере углекислого газа (СО2) и некоторых других газов (СН4, углеводорода,
|
|
|
оксидов азота и др.), которые поглощают инфракрасное излучение от Земли, на-
греваются и тем самым нагревают нашу планету (таблица 1).
Таблица 1 – Парниковые газы
| Газ | Потенциал потепления, % | Вклад в парниковый эффект, % |
| СО2 | ||
| СН4 | ||
| NOх | 5,7 | |
| Полициклические фторуглероды | 4000-11700 |
В результате потепления измениться циркуляция атмосферы (уменьшится), что повлияет на распределение осадков и, следовательно, на экосистемы Земли и ее биосферу.
Чтобы этого не произошло, необходимо:
- разрабатывать и внедрять солнечные и другие бестопливные источ-
ники энергии;
- увеличивать КПД использования горючего на транспорте и осущест-
влять другие типы экономии энергии;
- прекращать вырубку лесов, особенно тропических;
- сажать новые леса.
Глобальная проблема возможного потепления климата вследствие парни-
кового эффекта затронула интересы всех государств. Поэтому в 1997 г. в Китае
(Япония) было достигнуто международное соглашение, по которому промыш- ленно развитые страны обязались до 2010 г. снизить выбросы диоксида углерода на 8%. И хотя это немного, все же сделанный первый шаг в осознании ответст- венности за будущее развитие человечества. Можно надеется, что будут сделаны и следующие шаги.
На рисунке 5 в левой части представлен механизм парникового эффекта в естественной природной среде: часть солнечного излучения (желтый цвет) от
парниковых газов (водяные пары, диоксиды углерода, метан) отражается назад к земной поверхности (красный цвет), нагревая ее.
Рисунок 5 – Схема парникового эффекта
В правой части рисунка 5 представлен «вклад» человека в усиление парникового эффекта: увеличение диоксида углерода в результате сжигания топлива, метана – в результате возделывания риса, озона в приземном слое атмосферы, производст- во фреонов. Красный – элементы усиливающие парниковый эффект.
|
|
|
Озоновый слой в стратосфере предохраняет земную поверхность от ультрафиолетового излучения, в том числе от особенно опасного коротковолно-
вого излучения (320-180нм), умерщвляющего живые клетки, повреждающего биологические молекулы, включая ДНК, вызывающие рак кожи и заболевание глаз.
Озоновая дыра впервые была обнаружена в 1985 г., когда над Антаркти- дой было обнаружено огромное пространство с понижением (до 50%) содержа- нием озона, получившее название «озоновой дыры». Ее образование связывали с
появлением фтор-хлор-углеводородов, например фреонов. Расширение озоновой дыры может привести к гибели высокоорганизованной жизни на Земле.
По мнению ряда ученых – экологов, к 2030г. в России, при сохранение
нынешних темпов истощения озонового слоя, заболеют раком кожи дополни- тельно 6 млн человек. Растения под влиянием сильного ультрафиолетового излу- чения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу.
По данным международной экологической организации «Гринпис», ос- новными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США (30,85%), Япония (12,42%), Великобритания (8,62%) и Россия (8,0%).
Люди осознали грядущую опасность, и были приняты меры по охране озонового слоя Земли. Так, были заключены международные соглащения, запре- щающие производство фреонов (Венская конвенция 1985 г., Монреальский про- токол 1987 г., а в 1992 г. в Копенгагене было подписано соглашение, по которо-
му в странах, участвующих в соглашении, к 200 г. должно было быть исключено применение всех веществ, угрожающих озоновому слою. (Смотрите рисунок 6).
«Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмо-
сферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными. Воздействие кислотных дождей снижает устойчи- вость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к их деградации как природных систем.
Примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в
Канаде, Швеции, Норвегии и Финляндии. В России площадь закисления - не-
сколько десятков миллионов гектаров.
Влияние кислотности сказывается на состоянии техногенных объектов,
памятников культуры и т. д.: разрушается мрамор, известняк и другие облицо- вочные камни, срок службы железобетонных конструкций снижается в несколько раз.
Рисунок 6 – Схема загрязнения озонового слоя
3 Природные ресурсы и их использование
|
|
|
Природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, т.е. различные тела и силы природы, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования че- ловечества, но и постепенное повышение качества жизни. На рисунке 7 дана классификация природных ресурсов.
Ресурсы
Неисчерпаемые Невозобновимые
| Металли- | Неметал- | ||||
| Непосред- | Ветер, | Ископаемое | ческое | лическое | |
| ственно | приливы, | топливо | минераль- | минера- | |
| Солнечная | текущая | ное сырьё | льное | ||
| Энергия | вода | (железо, | сырье | ||
| медь, др.) | (глина) |
Потенциальное возовновимые
Чистый воздух Пресная вода Плодородная почва Растения и животные
Рисунок 7 – Классификация природных ресурсов
С давних пор люди использовали энергию ветра (парусный флот, ветря- ные мельницы и т.п.). В настоящее время использование этого неисчерпаемого источника экологически чистой энергии становится одним из наиболее развитых и перспективных вариантов нетрадиционной энергетики. О распространении и развитии ветряных электростанций в Европе можно судить по нижеприведенной таблице 2. Ветреная турбина, за год вырабатывающая 400 кВт электроэнергии, компенсирует 120-300 т угля и не загрязняет атмосферу. Небольшие ВЭУ – иде- альные источники энергии для ферм. Они могут быть подключены к центральной системе энергоснабжения, дающей ферме энергии в безветренные дни и, наобо- рот, принимающей излишки энергии от ВЭУ в особо ветреную погоду.
Таблица 2 – Использование энергии ветра
| Страна | Мощность ветряных электростанций, МВт | |
| 1993 г. | прогноз на 2000-2005 гг. | |
| Дания | ||
| Германия | ||
| Нидерланды | ||
| Испания | ||
| Греция | ||
| Италия |
На рисунке 8 представлена информация об использовании энергии ветра.
Слева вверху: распределение шума при работе ветряной установки. Пока-
зано постепенное снижение шума по мере удаления от электростанции. Для сравнения: шум в 40-60 дБ соответствует уровню шума на оживленной городской улице.
Слева в низу зависимость между скоростью ветра и производительностью электростанции. Наибольшая производительность достигается при скорости вет- ра около 15 м/сек.
Справа в верху: рост мирового производство ветроэнергетики. Можно сравнить эти данные с приведенными выше в таблице 2.
Справа в низу: доля энергетики ветра в общем потреблении энергии, дос-
тигнутая к 2000 г.
Достаточно широко применяются геотермальные и гелио-термальные источники энергии. Циркулирующая на глубине 2-3 км вода нагревается до температуры, превышающей 100°С за счёт радиоактивных процессов, химических реакций и других явлений, протекающих в земной коре. В ряде районов земли та- кие воды выходят на поверхность. Значительные запасы их имеются в нашей стране на Дальнем Востоке, Восточной Сибири, Северном Кавказе и других рай- онах. Существуют запасы высокотемпературного пара и пароводяной смеси на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане.
Технологические процессы получения тепловой и электрической энергии из таких вод достаточно хорошо разработаны, их себестоимость в 2-2,5 раза ниже те-
пловой энергии, получаемой в обычных котельных. На Камчатке работает гео-
термальная электростанция мощностью 5 кВт. Предполагается сооружать такие,
но более мощные 100 и 200 МВт блоки. В Краснодарском крае теплота подзем- ных вод используется для теплоснабжения промышленных предприятий, населе- ния, животноводческих комплексов, многочисленных теплиц.
Рисунок 8 – Использование энергии ветра
К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и от - ливов. Принцип действия приливных электростанций основан на том, что энергия падения воды, проходящей через гидротурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. На однобассейновой приливной электростанции двойного действия, работающей во время прилива и отлива, можно вырабатывать энергию четыре раза в сутки при наполнении и опорож- нении бассейна в течение 4-5 часов. Крупная приливная электростанция рабо- тает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье р. Ране. В России в 1968 г. пу- щена в эксплуатацию небольшая электростанция на побережье Баренцева моря в губе Кислов.
Энергию океана можно использовать, сооружая волновые электро- станции, установки, использующие энергию морских течений, разницу темпера- тур поверхностных теплых и глубинных холодных слоев воды или подлёдных слоев воды и воздуха. Проекты таких энергетических установок разрабатывают- ся в ряде стран: США, Японии, России.
Солнце является основным неисчерпаемым источником энергии на Зем- ле. Дом, в котором используется солнечная энергия называется солнечным до- мом. О преимуществах использования солнечной энергии говорят следующие данные: для отопления дома, рассчитанного на одну семью, в год требуется при- мерно 60 – 80 ц. угля, в результате сгорания которого получается около 35000 кВт·ч энергии. Такое же количество энергии поступает с 35 м2 площади крыши, оборудованной солнечным коллектором.
На рисунке 9 отображены принцип использования солнечной энергии для отопления жилого дома. Солнечные лучи поступают на коллектор (обозначенный красным цветом) и с помощью теплопроводящих устройств заключенная в них энергия передается в систему отопления.
Уже давно ученые разных стран пытались предсказать сроки возможного исчерпания различных видов полезных ископаемых, учитывая их запасы. По раз-
личным оценкам современных ученых данные приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Прогнозируемое время выработки ресурсов
| Ресурсы | Прогнозируемое время выработки, лет |
| Меди | |
| Свинца | 3-5 |
| Никеля | |
| Олова | |
| Железа | |
| Алюминия | |
| Металлов | |
| Нефти | 40-50 |
| Природного газа | |
| Угля |
16
Рисунок 9 – Использование солнечной
|
|
|
