Основы экологии и энергосбережения

Основы экологии и энергосбережения
Ян Людвикович Мархоцкий

Раскрыты основные положения и концепции экологии и энергосбережения. Изложено учение о биосфере, био- и геосистемах; освещено влияние атмосферы, литосферы, гидросферы, солнечной радиации, погоды и климата на жизнедеятельность флоры и фауны; показаны особенности взаимодействия общества и природы.

Рассматриваются основные проблемы энергосбережения и топливно-энергетических ресурсов, а также возобновляемые и альтернативные источники энергии.

Для студентов учреждений высшего образования по профилям образования «Искусство и дизайн», «Гуманитарные науки».

Ян Мархоцкий

Основы экологии и энергосбережения

© Мархоцкий Я. Л., 2014

© Оформление. УП «Издательство „Вышэйшая школа“», 2014

Предисловие

Человек еще очень мало знает о среде, в которой он живет (особенно о механизмах, которые ее формируют и охраняют). Раскрытие этих механизмов – одна из важнейших задач современной экологии.

С экологическими проблемами теснейшим образом связана энергетическая проблема: так, топливно-энергетический баланс планеты состоит в основном из загрязнителей биосферы – нефти, угля, газа. В связи с этим главной задачей энергетики является получение энергии из альтернативных возобновляемых источников, которые в меньшей степени будут загрязнять внешнюю среду.

Современные экологические знания и знания по энергосбережению являются диалектическим единством в системе «человек – общество – природа». Эти знания содержат природоведческие и общественно-гигиенические, технико-технологические, медицинские и морально-этические системы взаимодействия общества и природы.

Экология проникла практически во все отрасли знаний. При этом она рассматривается не только как самостоятельная дисциплина, но и как мировоззрение, призванное объединять все науки, технологические процессы и сферы деятельности людей.

Наряду с экологическим образованием существенное внимание уделяется экологическому воспитанию, с которым связывается бережное отношение к природе, культурному наследию, социальным благам.

Целью изучения экологии и энергосбережения является:

• формирование у студентов представления об отношении живых организмов между собой и с окружающей средой;

• изучение основных принципов функционирования экосистем;

• разработка мероприятий по улучшению среды обитания людей и предотвращению нежелательных изменений биосферы;

• изучение основных нормативно-правовых документов по энергосбережению;

• характеристика топливно-энергетических ресурсов, способов получения и преобразования энергии, основных направлений энергосбережения и экологических проблем современной энергетики.

В связи с этим студентам необходимо изучить вопросы, касающиеся:

• учения о биосфере и экологических факторах среды;

• основных принципов функционирования экосистем;

• биосферы и влияния ее на жизнедеятельность флоры и фауны;

• глобальных экологических проблем современности и взаимодействия человека и природы;

• взаимосвязи между компонентами и элементами природы;

• норм и правил поведения человека в окружающей природной среде, охраны природы.

Считаю своим долгом выразить признательность рецензентам за советы и замечания, способствующие улучшению пособия.

    Автор

Глава 1. Экология как наука

1.1. Историческое развитие экологии

Еще античными мыслителями и философами рассматривались взаимоотношения между живыми организмами и окружающей природной средой. Например, Аристотель классифицировал животных по образу жизни и способу питания. В сочинениях Гиппократа содержатся сведения о влиянии факторов среды на здоровье людей.

Еще на заре развития цивилизации экология приобрела практическое значение; по-видимому, она одна из древнейших наук. Целенаправленное преобразование природной среды уходит в глубокую древность, например:

• подсечное земледелие, т. е. вырубка лесов и использование освободившихся земель для выращивания культурных растений;

• создание систем искусственного орошения посевов.

Интерес к среде своего обитания был свойствен человеку всегда, так как от качества этой среды зависело не только благополучие семьи, рода, племени, но и само их существование.

В средние века господство схоластики ослабило интерес к изучению природы. Однако в эпоху Возрождения великие географические открытия снова возродили исследования ученых. В XVII–XVIII вв. экологические сведения встречались в работах зоологов, путешествующих натуралистов. В эпоху Возрождения человек начал открывать новые природные территории. Благодаря экспедициям знаменитых путешественников того времени – Христофора Колумба, Васко да Гама и других мореплавателей в рационе питания современных людей появились такие продукты, как картофель, томаты, кофе, чай, рис, кукуруза, пряности, рыба, морепродукты, экзотические овощи и плоды.

В 1749 г. шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778) опубликовал диссертацию «Система природы», где изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияние на их жизнь условий внешней среды. Заслуга К. Линнея в том, что он впервые последовательно для каждого вида растений, животных и микроорганизмов применил двойную (бинарную) номенклатуру – первое латинское название означало название рода, второе – видовую принадлежность.

Существенное влияние на формирование экологических взглядов имели работы автора первого эволюционного учения французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка (1744–1829). Он выделял влияние «внешних обстоятельств» в качестве одной из наиболее важных причин эволюции животных и растений.

Экологическое направление в изучении географии растений заложили труды немецкого путешественника и географа Александра Гумбольдта (1769–1859). Растительность в биосфере распределена в соответствии с географической зональностью. В сходных географических условиях у растений разных таксономических групп вырабатываются сходные «физиономические» формы, т. е. создается одинаковый внешний облик. По распределению и соотношению этих форм можно судить о специфике физико-географической среды.

Значительный вклад в экологическое мышление внесли труды русского зоолога К. Ф. Рулье (1814–1858), которого по праву считают основоположником экологии животных. Его ученик Н. А. Северцов (1827–1885) издал монографию «Периодические явления в жизни зверей и птиц» (1855), не утратившую своего значения до наших дней.

Благодаря работам английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина (1809–1882) развитие биологических наук обрело научную основу. В 1859 г. появился труд Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», который положил начало целой эпохе в развитии биологии и послужил мощной основой для становления экологического направления. В науке появились и закрепились идеи постепенного преобразования одних видов в другие путем естественного отбора на основе борьбы за существование.

В 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель (1834–1919) написал свою книгу «Общая морфология организмов», в которой было дано первое определение экологии: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим все условия существования в широком смысле этого слова. Они имеют частично органическую, частично неорганическую природу». Исходя из идей Ч. Дарвина, Э. Геккель дал развернутую характеристику этой отрасли знаний.

В программной речи «О пути развития и задаче зоологии», произнесенной в 1869 г., Э. Геккель сказал: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимоотношения, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование».

Однако термин «экология» получил признание у научной общественности только в конце XIX в. В начале XX в. оформились и начали развиваться экологические школы ботаников, зоологов, гидробиологов и т. д. На III Ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 г. экология растений официально разделилась на экологию особей (аутэкологию) и экологию сообществ (синэкологию). Это деление распространилось на общую экологию и экологию животных.

В 1913–1920 гг. вышли экологические труды В. Шелфорда, Ч. Адамса, С. А. Зернова. Создавались экологические научные общества, журналы; экологию стали преподавать в высших учебных заведениях. Исследования многих выдающихся ученых, таких, как Г. Ф. Морозов, А. Д. Тенсли, Р. Линдеман, Ю. Одум и др., позволили создать совокупность знаний, идей, концепций, законов, которые являются фундаментом экологии.

Во второй половине XX в. экология как наука развивается особенно бурно, поскольку антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие размеры, что человек (прямо или косвенно) сам стал их жертвой, а именно:

• бурный рост населения и увеличение урбанизированных площадей;

• загрязнение Мирового океана;

• вырубка лесов и рост поголовья скота;