В. Я. Гоев

ВКЛЮЧАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Учебно-методическое пособие для студентов ИПП

по специальностям: "Журналистика", "Политология", "Правоведение" (ФЗО, 1 курс)

Минск

2003

Учебно-методическое пособие разработано на основе базовой программы по дисциплине "Введение в экологию", рег. № ТД-159/баз., 2001г. и типовой программы по дисциплине "Основы энергосбережения" рег. № ТД-63/тип., 2000г.

Автор: Гоев В.Я. доцент кафедры

Рассмотрено на заседании кафедры

Протокол № 11 от 29.05.2004 г.

Одобрено научно-методическим Советом Института

Протокол № 9 от 16.06.2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Цель и задачи курса

Учебно-методический план курса

Содержание дисциплины (конспект лекций)

Список литературы

Темы семинарских занятий

Вопросы к экзамену

Минск, 2004

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА

Цель преподавания дисциплины - формирование экологического мировоззрения будущих специалистов, которое позволит или профессионально анализировать и оценивать производственную деятельность в отношении окружающей природной среды и принимать экологически обоснованные решения. Сформировать у студентов правильный подход к постановке и решению проблем эффективного использования топливно-энергетических ресурсов.

Задачи дисциплины:

Дать студентам основные знания по:

- овладению комплексом специальных понятий, связанных с биосферой, экосистемой, техносферой;

- комплексному и рациональному использования природных ресурсов.

Ознакомить студентов с:

- нормативно-правовой базой по охране окружающей среды и природных ресурсов;

- приорететными направлениями энергосбережения и мероприятиями по эффективному использования природных ресурсов.

В результате изучения курса студент должен овладеть:

- механизмом административного и экономического управления природопользованием;

- основными приемами и средствами управления энергоэффективностью и энергосбережением.

Иметь представления:

- об организации контроля и учета использования природных ресурсов;

- мировых проблемах в области охраны окружающей среды и использованию энергоресурсов.

Изучаемая дисциплина находится во взаимосвязи с предметами общеобразовательного и естественно-математического цикла, такими как: ботаника, зоология, почвоведение, метеорология. Опирается на знания в объеме средней школы по физике, химии, географии, математике.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА

№ п/п	Наименование разделов и тем	СЭФ
		Всего часов		в том числе
				лекции		практ (сем)	самост раб.

1	2	3	4		5			6
Раздел I. Основы экологии и экологическая безопасность
1.1	Задачи и предмет курса. Основы общей экологии	4	2		2
1.2.	Окружающая природная среда. Экологически опасные факторы жизнедеятельности человека	6	2		4
Раздел П. Экологические проблемы использования и охраны природных ресурсов
2.1.	Природные условия и природные ресурсы. Экологические проблемы землепользования	6	2		4
2.2.	Проблема использования и охрана лесных ресурсов, вод и воздушного бассейна	6	2		4
2.3.	Рациональное использование и охрана ресурсов недр, топливно-энергетические ресурсы	4	2		2
2.4.	Общая характеристика современного энергетического производства	2	2		-
Раздел Ш. Система государственного управления в области окружающей среды, природоиспользования и энергосбережения
3.1.	Государственное управление и контроль в области охраны окружающей среды. Административный механизм природопользования. Организация энергосбережения и основные ее направления	2	2		-
3.2.	Государственная экологическая экспертиза. Экологический аудит. Основы энергетического менеджмента и аудита	2	-		2
Раздел IV. Мировые и региональные проблемы в области экологии и энергосбережения
4.1.	Народонаселение. Урбанизация и экология	2	2		-
4.2.	Мировые проблемы дестабилизации планетарных систем. Международная деятельность в области охраны окружающей среды. Мировой опыт энергосбережения	2	2		-
Всего по курсу:		36	18		18

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

(конспект лекций)

Раздел 1. Основы экологии и экологическая безопасность

Тема 1.1. Задачи и предмет курса. Основы общей экологии.

Термин "экология" (буквально от греческого Oikos - жилище, местопребывание и Logos - наука) был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем лишь в прошлом веке.

Впервые этот термин был употреблен на 8 лет ранее американским философом, писателем-романистом и натуралистом широкого профиля Генри Дэвидом Торо (1817-1862), главная книга которого "Жизнь в лесу" была переведена на многие языки, в том числе и на русский. Она навеяна идеями Жана Жака Руссо (1712-1778) и представляет идиллическое описание жизни человека в ненарушенных природных условиях.

Древнегреческое слово "ойкос" или "Эйкос" правильнее переводить как "местообитание". Г. Д. Торо в 1858 г, в одной из своих публицистических статей употребил слово "экология" в смысле "природоведение", считая, что природу надо изучать, потому что она, а не строение городов, является истинным домом для человечества.

Экология, по-видимому, одна из древнейших наук, она приобрела практическое значение еще на заре развития цивилизации. Интерес к среде своего обитания был свойственен человеку всегда. И это понятно, так как от качества этой среды зависело не только благополучие семьи, рода, племени, но и само его существование.

В последние десятилетия этот термин приобрел особую популярность.

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

Как отмечает академик А.Л. Яншин (р, 1911), даже вторая мировая война с ее колоссальными негативными последствиями не нарушила сложившегося в природе равновесия, Однако затем положение в корне изменилось. Начался бурный рост численности населения, причем росло число городских жителей. Это вызвало увеличение урбанизированных площадей, включая свалки, дороги, проселки и т.д., что привело к деградации природы, резко сократило ареалы распространения многих растений и животных из-за вырубки лесов, роста поголовья скота, применения гербицидов, пестицидов, удобрений, Возникла проблема захоронения ядерных отходов и много других проблем.

В июне 1972 г. Организация Объединенных Наций созвала и провела в Стокгольме первое международное совещание по окружающей человека антропогенно измененной природной среде. Было принято решение о создании постоянно действующей международной организации по охране окружающей среды (ЮНЕП) - Программы ООН по окружающей среде (The United Nations Environmental Programmer - UNEP). Она действует и в настоящее время.

После этого совещания термин "экология", который употреблялся сравнительно узким кругом биологов, стал быстро распространяться в средствах массовой информации. Интерес к проблемам экологии вызвал ее бурное развитие. У науки появились различные направления, которые постоянно углубляются и расширяются. Прослеживается тенденция превращения экологии в синтетическую науку, или даже в самостоятельную отрасль естествознания.

Основой всех современных "экологий" является биология или общая экология (фундаментальная экология), изучающая всю природу в целом, уровни организации жизни на Земле, устойчивость живой природы и т.д.

Тема 1.2. Окружающая природная среда. Экологически опасные факторы жизнедеятельности человека.

Экология - раздел биологической науки {биоэкология) о взаимоотношениях между организмами и средой обитания.

Биологическая наука - наука о живом, предметом которой является познание сущности, происхождения, развития и многообразия жизни.

Жизнь - в самом общем смысле есть активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание (за счет постоянного обмена веществ и энергии с окружающей средой) и матричное воспроизведение специфической и упорядоченной структуры.

Жизнь - это качественно особая форма существования материи, связанная с самовоспроизведением. "Все живое происходит только от живого" (принцип Реди). Процесс обеспечивается передачей генетической информации от поколения к поколению ("подобное рождает подобное").

Свойствами живого является кроме самовоспроизведения, специфичность организации, упорядоченность структуры, целостность и дискретность, рост и развитие, обмен веществ и энергии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимодействия со средой обитания.

Специфичность взаимоотношений со средой заключается в том, что каждый организм живет в условиях определенной среды, из которой он получает все необходимое для жизни, т.е. имеет свою экологическую нишу.

Экологическая ниша - область многомерного пространства (гиперпространство) базовых, ортогональных переменных, в совокупности отображающих ресурсы и условия среды, соответствующая устойчивому существованию вида, популяции, организма.

Размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения -называется емкостью среды.

Под нормальной жизнедеятельностью понимают возможность оптимального питания, дыхания, размножения, убежища и т.п.

Питание представляет процесс потребления, извлечения питательных веществ (энергии) для обеспечения процессов жизнедеятельности организма.

Дыхание - это совокупность протекающих в организме физико-химических и физиологических процессов, которые обеспечивают поступление кислорода и удаление углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для их жизнедеятельности (клеточное или тканевое дыхание); большинство организмов (аэробы) используют для дыхания кислород воздуха.

Размножение есть характерное и обязательное свойство всего живого; воспроизведение себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни с ее видовой спецификой и общим физико-химическим единством; различают два основных типа размножения: бесполое и половое. Все живое обладает огромной способностью размножения.

Бесполое размножение - это когда одна родительская особь дает начало двум или большему числу новых особей, идентичных по наследственным признакам родительской особи. Разновидностью бесполого размножения является вегетативное размножение.

Половое размножение. В нем обычно участвуют две особи, каждая из них дает половую клетку - гамету (у высших организмов женские и мужские половые клетки - яйцеклетка и сперматозоид), несущую различные наследственные признаки. При оплодотворении гаметы копулируют, образуя зиготу, в которой сочетаются наследственные признаки обоих родителей; у некоторых групп живого происходит чередование типов размножения - полового и бесполого. Каждому виду, его популяции свойственна определенная интенсивность размножения, меняющаяся в зависимости от условий существования,

Любым организмам свойственна специфическая организация. В результате этого они имеют определенную форму и размеры (фенотип), зависимые от взаимодействия генотипа и среды обитания.

Организмы не "разбросаны" случайно в пространстве. Они "собраны" в популяции, а популяции - в сообщества или биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют экологические системы или биогеоценозы, которые являются элементарными единицами биосферы.

Жизнь целостна и в то же время дискретна. Органический мир целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других. В то же время он дискретен, складываясь из отдельных организмов.

Обмен веществ - это совокупность химических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих связь организмов с окружающей средой, что является условием поддержания их жизни.

Обмен веществ и энергии в клетках ведет к восстановлению (замене) разрушенных структур, росту и развитию организма. Поскольку организмы представляют собой открытые системы, через которые проходят непрерывные потоки веществ и энергии, это приводит к самовозобновлению на всех уровнях организации живого, конечным результатом которого является рост и развитие организмов.

Благодаря раздражимости организмы уравновешиваются со средой. Избирательно реагируя на факторы среды (таксисы, рефлексы и т.д.) организмы "уточняют" свои отношения с ней, в результате чего возникает единство среды и организма.

Между организмами и средой, живой и неживой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется благодаря жизнедеятельности организмов на протяжении всего исторического развития жизни. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование в прошлые эпохи угля, торфа, нефти и т.д.

Вернадский Владимир Иванович (1868-1945) выдающийся русский ученый-геохимик, основоположник учения о биосфере, изложенного в монографиях "Биосфера" (1926) и "Несколько слов о ноосфере" (1944).

В отличие от своих современников-натуралистов начала XX века, считавших, что вечный удел организмов - приспособление к обстановке, создаваемой могучими силами природы, В.И. Вернадский доказал, что живое вещество планеты выступает как мощнейший геологический фактор, способный изменять поверхность планеты и формировать экосистемы, благоприятные для его развития. По В.И. Вернадскому живое вещество обладает способностью захватывать энергию Солнца и создавать химические соединения, распад которых сопровождается выделением энергии, производящей химическую и физическую работу.

Грандиозная работа на Земле произведена молекулой хлорофилла, посредством которой при наличии солнечной энергии зеленые растения синтезируют углеводы и др. органические соединения. В результате разложения Н₂О выделяется свободный О₂. Ежегодно растения производят 320 млрд. т. О₂; за 3700 лет производится все количество О₂, находящегося в атмосфере Земли -1,2х10¹⁵ тонн. Живое вещество обладает способностью быстро распространяться в пространстве, занимая все пригодные для жизни участки. Это явление Вернадский назвал "давление жизни" и сравнил его с давлением газа. Скорость "растекания" жизни исключительно велика.

В живом веществе абсолютно преобладает фитомасса; много меньше роль зоомассы и микроорганизмов. Общий вес живого вещества на Земле оценивается в триллион тонн. Подавляющая часть фитомассы сосредоточена на материках, где она распределена крайне неравномерно: ее много в тропических лесах (650 т/га), в тайге (300 т/га), меньше в черноземных степях (10 т/га), мало в пустынях (2,5 т/га). Большая часть живого вещества представлена лесами (82%).

В океане преобладает зоомасса и микробиомасса - 30 млрд, т; фитомасса составляет лишь 1,1 млрд. т. По количеству живого вещества океан близок к пустыням (3 т/га), но в нем наблюдаются зоны резкого сгущения жизни - в Саргассовом море, на отмелях шельфа, у коралловых рифов и т.д. Ежегодная продукция живого вещества на Земле - 230 млрд т., из них на материках - 170, млрд т, в океане 60 млрд т. На материках ежегодная средняя продукция биомассы -11,5 т/га; в океане - 1,7 т/га. Суммарная биомасса суши составляет 97% всей биомассы Земли. На океан приходится лишь 3% биомассы Земли, но интенсивность жизненных циклов в океане значительно выше, чем на суше.

Различают ряд уровней организации живого, а именно: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический (экосистемный), глобальный (биосферный).

Экология в отличие от других биологических наук изучает уровень организации живого, начиная с организменного и выше, а именно: организменный, популяционный, видовой, биоценотический, биосферный.

Организм (по В.И. Вернадскому} - система, замкнутая по структуре, иерархически организованная, неравновесная, самоорганизующаяся, открытая по обменам веществом и энергией.

Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство.

Особь, индивид - неделимая единица жизни (см. организм).

Популяция - форма существования вида, совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания.

Генофонд (популяции) - совокупность генов популяции, группы популяций или вида.

Сообщество - совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых видов в пределах естественно ограниченного жизнепригодного пространства.

Биоценоз - взаимосвязанная совокупность микроорганизмов, растений, грибов и животных, населяющих однородный участок суши или водоема (биотоп).

Биотоп - относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство в пределах вод