Ekologia i ochrona środowiska

Prezentacja na temat: "Ekologia i ochrona środowiska"— Zapis prezentacji:

1 Ekologia i ochrona środowiska
Dr hab. inż. Ryszard Nowosielski Prof. Pol. Śl. Ekologia i ochrona środowiska (2)

2 Co to jest ta ekologia? Słowo ekologia powstało z połączenia dwóch słów greckich: oiko – dom, miejsce życia i logos - nauka. Tak więc już z genezy tego słowa można próbować zdefiniować ekologię jako dziedzinę nauki zajmującą się naszym domem czyli planetą Ziemia. Po raz pierwszy termin ekologia wprowadził niemiecki biolog Ernest Haeckel (1869), definiując ekologię jako naukę, której przedmiotem zainteresowań jest całokształt oddziaływań między zwierzętami i ich środowiskiem, zarówno ożywionym, jak i nieożywionym. Ekologia to dziedzina biologii, nauka o strukturze i funkcjonowaniu żywej przyrody. Obejmuje całość zjawisk dotyczących wzajemnych zależności pomiędzy organizmami lub zespołami organizmów żywych a martwym, otaczającym je środowiskiem. Ta dziedzina nauki bada określony teren, w którym bytują organizmy, zwany ekosystemem. Ekologia w języku potocznym ma inne znaczenie, szersze, bardziej związane z praktyką i ochroną środowiska niż nauką, a jej ogromna kariera potwierdza rolę, jaką ekologia odgrywa w życiu praktycznym i w myśleniu współczesnych ludzi. Elton w książce Ekologia zwierząt (1927) zdefiniował ekologię jako naukę o historii naturalnej. Andrewarth (1961) określił ekologię jako naukę o rozmieszczeniu i liczebności organizmów. Podobnie według Krebs’a (1972, 1996) ekologia jest nauką, która zajmuje się regułami rządzącymi rozmieszczeniem i występowaniem organizmów żywych. Według Trojana (1978) ekologia to nauka określająca stany i dynamikę tych zjawisk biologicznych, fizycznych, chemicznych, jakie zachodzą w ekosystemach i decydują o liczebności, biomasie, produkcji i gospodarce materią i energią układów ekologicznych. Według Campbella (1995) ekologia jest nauką badającą zależności stosunków pomiędzy gatunkami i całością środowiska.

3 Wyróżniamy trzy podstawowe kierunki w ekologii:
Autekologię (ekologia fizjologiczna) – czyli pojedynczych organizmów, zajmuje się badaniem wzajemnego oddziaływania środowiska abiotycznego na poszczególne organizmy i odwrotnie. Synekologię (ekologia ogólna, biocenologia, biocenotyka, populacjologia) - czyli grup, zespołów organizmów w biocenozach, zajmuje się badaniem ich wzajemnych relacji i badaniem zależności między zbiorowiskami organizmów a ich siedliskami. Sozologię – naukę zajmującą się opisem zmian w środowisku przyrodniczym zachodzących głównie pod wpływem czynników postępu technicznego (antropopresji) oraz zajmująca się problemami ochrony przyrody i jej zasobów.

4 W zależności od zainteresowania sferą, w której żyją organizmy, ekologię dzielimy na:
Oceanologię - ekologia mórz i oceanów, Limnologię - ekologia wód śródlądowych, Epeirologię - ekologia lądów. Ekologię można interpretować na różne sposoby: Ekologia behawioralna – dyscyplina z pogranicza ekologii i etologii zwierząt, powstała w latach 70-tych XX wieku; bada te aspekty zachowania, które zwierzęta wykorzystują w swoich związkach ze środowiskiem ożywionym i nieożywionym; szczególną uwagę kieruje się na ewolucyjne przyczyny zachowania, które określają jego granice przez tolerancje fizjologiczne organizmu, Ekologia człowieka – nauka o wzajemnym oddziaływaniu środowiska i populacji ludzkich; ma powiązania z biologią człowieka, geografią, archeologią, socjologią. Ekologia populacyjna – nauka biologiczna o strukturze, liczebności i funkcjonowaniu populacji.

5 Różne punkty spojrzenia na ekologię:
Opisowy – ekologia opisowa jest najbliższa temu, co zwykło się nazywać „historią naturalną” i polega na opisywaniu całych formacji roślinnych kuli ziemskiej oraz na opisywaniu związanych z nią gatunków roślin i zwierząt, Funkcjonalny – ekologia funkcjonalna poszukuje i bada związki, wzajemne zależności i oddziaływania między składowymi jednostek opisywanych przez ekologię opisową, poszukując ogólnych zasad funkcjonowania systemów ekologicznych; przedmiotem badań ekologii funkcjonalnej są więc związki bezpośrednie, reakcje populacji i zespołów wielogatunkowych na aktualnie istniejące warunki środowiska, Ewolucyjny – ekologia ewolucyjna bada związki podstawowe, przyczyny historyczne, istotna jest teoria doboru naturalnego, podkreślająca znaczenie środowiska dla rozwoju organizmów. W szerszym znaczeniu ekologia zajmuje się relacjami między działalnością człowieka a środowiskiem przyrodniczym. W wielu naukach społeczno-ekonomicznych, w tym w geografii ekonomicznej, rozwijane są kierunki ekologiczne. W ekologii wyróżnia się działy w zależności od potrzeb i zakresu badań, np. w zależności od typu środowiska, które jest obiektem badań, wyróżniamy ekologię lasu, jeziora, oceanu. Szczególnie bliskie związki łączą ekologię z geografią, sozologią, ekonomiką przyrody.

6 Poziomy złożoności układów biologicznych:
cząstka nukleoproteinowa --> organella --> komórka --> tkanka --> narząd --> układ narządów --> organizm --> populacja --> gatunek --> biocenoza -->ekosystem --> biom --> biosfera Podstawowe pojęcia ekologii: populacja – ogół osobników danego gatunku zamieszkujących dany teren, gatunek – podstawowa jednostka w systematyce organizmów; zbiór osobników reprezentowany przez populacje zwierząt lub roślin swobodnie krzyżujących się, o swoistych cechach anatomicznych, fizjologicznych i in.; jednostka systematyczna w biologii, obejmująca osobniki, których cechy genetyczne są identyczne lub różnią się w niewielkim stopniu, biocenoza – ogół populacji (zespół organizmów zwierzęcych, roślinnych) żyjących na danym terenie, stanowi on autonomiczną jednostkę ekologiczną, ekosystem = biocenoza + biotop (środowisko nieożywione) - jednostka ekologiczna obejmująca wszystkie żywe organizmy występujące na danym terenie oraz ich środowisko nieożywione, innymi słowy, to wzajemne powiązania pomiędzy biotopem (przyrodą nieożywioną) a biocenozą (przyrodą ożywioną). biotop stanowi naturalne środowisko o swoistym zespole czynników abiotycznych (elementów przyrody nieożywionej), które stanowią podłoże życia dla biocenozy. biom – jednostka ekologiczna obejmująca całe zespoły ekosystemów określonego obszaru geograficznego, np. las równikowy, tundra, tajga, sawanna. biosfera - sfera występowania życia na Ziemi (obejmuje wszystkie biomy).

7 W ekosystemie panuje równowaga przyrodnicza gdzie dopływ substancji organicznych oraz biosynteza skomplikowanych związków równoważy się w określonym czasie jakościowo i ilościowo z ich rozkładem. Aby mogła zaistnieć taka sytuacja w ekosystemie muszą występować trzy zasadnicze grupy organizmów, które pełnią rolę związaną z wiązaniem materii i przepływem energii. Są to następujące grupy: Producenci – wszystkie organizmy samożywne, w których odżywianie polega na tworzeniu substancji organicznej ze związków nieorganicznych. Zaliczamy do tej grupy: rośliny, mikroorganizmy zdolne do procesu fotosyntezy, jak również drobnoustroje, które do procesów biosyntezy czerpią energię pochodzącą z procesów utleniania zredukowanych prostych związków organicznych. Producenci są jedynymi wytwórcami materii w ekosystemie warunkującymi życie wszystkich organizmów z dwóch pozostałych grup. Reducenci – są to wszystkie drobnoustroje cudzożywne z wyjątkiem mikroorganizmów zdolnych do fotosyntezy i chemosyntezy. Reducenci prowadzą rozkład związków organicznych przekształcając je w połączenia nieorganiczne, które mogą być wykorzystywane przez producentów. Konsumenci – stanowią pośrednią grupę organizmów pomiędzy producentami a reducentami. Zalicza się tutaj wszystkie organizmy zwierzęce, które nie mają zdolności do wiązania energii w procesach fotosyntezy i chemosyntezy. Wykorzystują one energię zawartą w wiązaniach chemicznych związków organicznych wytworzonych przez producentów.

8 Jeśli zabraknie tylko jednej grupy organizmów zostanie zniszczona równowaga przyrodnicza i nastąpi śmierć organizmów pozostałych dwóch grup. W środowisku naturalnym, gdzie nie ma ingerencji człowieka ekosystem zawsze występuje w równowadze. Zachwianie jej może nastąpić w wyniku szkodliwej ingerencji człowieka polegającej na wprowadzaniu do przyrody polutantów (zanieczyszczeń) w wyniku działalności gospodarczej i bytowej ludzi. W celu maksymalnego zmniejszenia degradacji (niszczenia) przyrody spowodowanego działalnością człowieka służy sozologia (ochrona środowiska). Sozologię możemy ściśle zdefiniować jako naukę zajmującą się podstawami ochrony przyrody i jej zasobów oraz zapewnieniem trwałości ich użytkowania. Nauka ta bada przyczyny następstwa przemian, naturalnych lub odkształconych układów przyrodniczych, zachodzących w wyniku działalności człowieka oraz poszukuje skutecznych sposobów zapobiegania ich ujemnym następstwom dla społeczeństwa lub co najmniej możliwości maksymalnego ich łagodzenia.

9 W szerokim znaczeniu ekologia jest nauką zajmującą się relacjami między organizmami żywymi, w szczególności zajmuje się relacjami miedzy działalnością człowieka a środowiskiem przyrodniczym. Z drugiej strony ekologia stała się czymś w rodzaju modnego słowa, które często używane jest wtedy kiedy chce się okazać zaangażowanie w sprawy ochrony środowiska naturalnego. Doprowadziło to do tego, że wielu ludzi stawia znak równości miedzy ekologią a ochroną środowiska i jest to błąd. Zadaniem ekologii nie jest ocena moralna zdarzenia, a określenie konsekwencji ingerencji człowieka w środowisko. Przez ochronę środowiska rozumie się zapobieganie zmianom w środowisku, wpływającym ujemnie na warunki życia biologicznego i deformującym naturalne zależności przyrodnicze. Historycznie rozważając, początkowo używano określenia ochrona przyrody, rozumiana jako zabezpieczenie szczególnie interesujących obiektów i tworów przyrody przed niszczącą działalnością ludzką. Później, kiedy eksploatacja przyrody przez ludzi objęła większe obszary, ochronę rozszerzono na całe zespoły roślinne i zwierzęce.

10 Pojęcie ochrony środowiska wprowadzono, gdy okazało się, że zniszczenia dokonane w przyrodzie przez człowieka zagrażają samemu człowiekowi. Ochrona środowiska dotyczy więc ochrony człowieka, jego życia i zdrowia oraz jakości życia. Zatem ochrona środowiska ma inne zadania niż ochrona przyrody. Idea ta zmierza do pogodzenia gospodarki człowieka z rozwojem ekologicznym otaczającego świata, tj. prowadzenia działalności człowieka w harmonii z przyrodą. Realizując tę ideę powinno się uznać nadrzędność praw ekologicznego gospodarowania, które nie tylko nie może być zakłócane przez ciągły rozwój cywilizacyjny i wzrost technizacji gospodarki, ale powinno się te dwa elementy planowo wykorzystywać dla dobra przyrody i samego człowieka. Ma temu służyć oparcie gospodarki na ekorozwoju. Ochronę środowiska można zapewnić przez racjonalne wykorzystanie przyrody i jej zasobów oraz stosowanie środków zapobiegawczych obejmujących: Wykorzystanie urządzeń chroniących środowisko (np. oczyszczalnie ścieków, wychwytywacze pyłów i gazów przemysłowych), Eliminowanie działalności czynników szkodliwych dla środowiska albo przeciwdziałanie takim czynnikom (np. stosowanie metod biologicznej ochrony roślin w celu ograniczenia stosowania środków chemicznych, eliminowanie z obszarów podlegających szczególnej ochronie turystyki motorowej i motorowerowej, itp.), Stosowanie technologii i rozwiązań technicznych nie tworzących zagrożenia lub uciążliwości dla środowiska albo je ograniczających.

11 Przez ochronę środowiska rozumie się zapobieganie zmianom w środowisku, wpływającym ujemnie na warunki życia biologicznego i deformującym naturalne zależności przyrodnicze. W praktycznym ujęciu ochrony środowiska są wszelkie przedsięwzięcia mające na celu: zapobieganie i ograniczanie powstawania, powtórne wykorzystanie, usuwanie, unieszkodliwianie, zanieczyszczeń (polutantów), których następstwa w efekcie powodują degradacje (niszczenie) ekosystemów.

12 Zanieczyszczenia możemy podzielić w zależności od stanu skupienia na:
gazowe (zanieczyszczenia gazowe powietrza), stałe (odpady, zanieczyszczenia pyłowe powietrza), ciekłe (ścieki). Do unieszkodliwienia zanieczyszczeń stosowane są różne metody: fizykochemiczne (np. neutralizacja, strącanie, kompleksowanie), biologiczne (fermentacja beztlenowa, kompostowanie, osad czynny, bioremediacja), termiczne (spalanie tlenowe, piroliza - spalanie bez dostępu tlenu), składowania. Obecnie najlepszą metodą unieszkodliwiania polutantów jest bioremediacja. Słowo bioremediacja składa się ze słów: remediacja - oznaczająca uleczenie (powrót do stanu wyjściowego) i bio - życie. Możemy zdefiniować bioremediację jako proces likwidacji skażeń (okazjonalnych i trwałych) z wykorzystaniem drobnoustrojów lub (i) roślin. W przypadku wykorzystania do tych celów roślin używa się terminu fitoremediacja.

13 Technologie bioremediacji funkcjonują obok klasycznych technologii oczyszczania ścieków i utylizacji odpadów stałych. Każda z proponowanych technologii będzie nieco różniła się w zależności od rodzaju skażenia, miejsca skażenia i warunków panujących na skażonym terenie. W zależności od sytuacji proponuje się technologię ex situ lub in situ. Technologia ex situ polega na tym, że skażoną glebę lub wodę przenosi się w bezpieczne miejsce i tam prowadzi się proces oczyszczania. Technologia ta może być wykorzystywana, gdy ilość skażonej gleby lub wody jest stosunkowo niewielka i koszty transportu nie będą zbyt wysokie. Natomiast w sytuacji gdy teren skażenia jest rozległy i nie ma niebezpieczeństwa szybkiej penetracji skażenia do wód gruntowych i zbiorników wodnych stosuje się technologię in situ, prowadzoną w miejscu skażenia. Procesy bioremediacji odbywają się z udziałem: mikroflory bytującej w danym środowisku i mikroflory wprowadzanej w formie biopreparatów. Dzięki metodzie bioremediacji można usuwać między innymi skażenia spowodowane: węglowodorami ropy naftowej, metanem, metalami ciężkimi, fosforem, truciznami fosfoorganicznymi, pestycydami, fenolami, chlorkiem dodecylopirydynowym (środek bakteriostatyczny dodawany do emulsji), zeolitami. Jedyną wadą technologii bioremediacji jest jej wysoka cena. Miejmy jednak nadzieję, że w wyniku zaawansowanych prac badawczych zostaną opracowane tańsze metody wykorzystywania bioremediacji.

14 Ekologia przemysłowa – może być definiowana jako ekologia uprzemysłowionego społeczeństwa, zajmuje się zrozumieniem interakcji między systemami przemysłowymi, systemami ekologicznymi, potrzebami społecznymi. Przepływy materiałowe i energii spowodowane przez produkcję i konsumpcję są oceniane ekonomicznie i ekologicznie. Ekologia przemysłowa to obszar wzajemnego oddziaływania przemysłu z otoczeniem, zawierający przestrzenne, ludzkie i materiałowe przepływy. Ekologia przemysłowa pomaga uzyskać wzrost poziomu konsumpcji, usług i towarów przy zmniejszającym się zużyciu energii i surowców. Zakłada się, że do roku 2040 nastąpi redukcja zużycia energii i surowców o 90%. Szacuje się, że nastąpi krotny spadek zużycia paliwa przez samochody w okresie przyszłych 25 lat. W przemyśle, podobnie jak w przyrodzie, powinny działać ekosystemy nie wytwarzające odpadów.

15 Zmniejszanie skażenia, Ochrony przed skażeniem,
W przyrodzie odpady wytwarzane przez jedne organizmy stają się pokarmem dla innych, naturalne systemy nie wytwarzają trwałych i trudno rozkładalnych związków toksycznych, które nie mogłyby być rozłożone przez inne organizmy. Hipotetycznie, w przyrodzie funkcjonującej w harmonii z ekosystemami nie są wytwarzane odpady. W ekologii przemysłowej rozróżnia się cztery rodzaje technologii: Remediacji, Zmniejszanie skażenia, Ochrony przed skażeniem, Zrównoważonego rozwoju.

16 Lp. Zastosowanie Charakterystyka Przykłady 1 Po stwierdzeniu oznak skażenia, Po ustaleniu źródła skażenia Zastosowanie po fakcie skażenia, Wysokie koszty, Możliwość stosowania dla nowoczesnych i starych technologii Rekultywacja Oczyszczanie skażonych miejsc, Uzdatnianie wody 2 Usuwanie zanieczyszczenia lub Oczyszczanie na końcu procesu Uchwycenie lub neutralizacja zanieczyszczeń przed ich rozprzestrzenieniem, Kapitało-energo- i materiałochłonna, Generuje strumienie odpadów Odsiarczanie spalin, Oczyszczanie ścieków, Katalityczne dopalanie 3 Projektowanie procesów przemysło wych, Projektowanie produktu lub zmiana jego składu chemicznego Zmiany produktu lub procesu technologicznego, Redukcja zanieczyszczeń lub ochrona przed nimi, Bardziej kosztowne technologie ograniczania skażenia, Redukcja strumieni odpadów Papier wytworzony bez użycia chloru, Elektropolerowanie bez użycia kąpieli zawierających cyjanek, Benzyny bezołowiowe 4 Alternatywny produkt lub usługa Pomnożenie korzyści dotyczących ochrony środowiska, Poprawa warunków socjalnych, Poprawa efektów ekonomicz. Zastosowanie wydajniejszego oświetlenia, Recykling papieru, Wykorzystanie odtwarzalnych źródeł energii, Stosowanie biotechnologii

17 Technologie bezpieczne dla środowiska (ang
Technologie bezpieczne dla środowiska (ang. Environmental Sound Technologies) – termin ten obejmuje technologie mające potencjał umożliwiający znaczne ulepszenia oddziaływania na środowisko względem innych technologii. Inaczej mówiąc technologie te chronią środowisko, są mniej zanieczyszczające, oszczędniej używają zasoby – w sposób zrównoważony, zawracają do obiegu większość materiałów i załatwiają problem wszystkich pozostałych odpadów w sposób bardziej przyjazny dla środowiska niż technologie, dla których są zastępcze. Ponadto jak zapisano w Rozdziale 34 Agendy 21 Technologie Środowiskowe nie są „indywidualnymi technologiami, ale całkowitymi systemami, które zawierają know-how, dobra i usługi oraz wyposażenie, jak również organizacyjne i kierownicze procedury”. W konsekwencji zważywszy na transfer EST, prezentowane podejście zawiera zarówno rozwój zasobów ludzkich, jak i lokalną zdolność budowania systemów poszukiwań i wyboru EST.