Городская открытая научно-практическая конференция
Тема: «Живые утилизаторы»
2006г
Оглавление
Введение
Глава I.Живые утилизаторы как один из вариантов решения экологических проблем
§ 1. Краткий обзор экологических проблем человечества
§ 2. Функция микроорганизмов как утилизаторов
§ 3. Будущее микроорганизмов
§ 4. Растения утилизаторы
Заключение
Выводы
Список литературы
Введение
«Экологический кризис» — это словосочетание еще недавно вызывало тревожные чувства и ощущение надвигающейся опасности. Но на фоне множества предкризисных и кризисных ситуаций в экономике, политике, международных отношениях практически перестали восприниматься как серьезные такие признаки начинающегося разрушения баланса природных сил, как участившиеся разорительные наводнения, появление новых болезней и многие другие. От частого употребления всуе стирается смысл самого термина «экология». Собственно экологические проблемы, многие из которых приобрели глобальное значение и стали проблемами выживания человечества, часто подменяются местными санитарными задачами, решение которых заменяет работу над сложными и требующими глубокого понимания их существа экологическими проблемами.
Любая экологическая проблема начинается с повседневного поведения людей, их быта, поступков. Например, банальный выброс мусора, нерациональное использование чистой воды и других природных ресурсов. Смягчить данные устои на уровне введения политических запретов и других административных норм довольно трудно. Но ведь сама природа может помочь людям решить эти проблемы при помощи живых организмов – утилизаторов. Эта проблема до сих пор не была хорошо изучена зарубежными и отечественными учеными биологами, поэтому мы посчитали необходимым и актуальным рассмотреть эту проблему именно в данное время.
Актуальность выдвинутой темы обусловила постановку цели работы.
Цель работы: показать роль живых утилизаторов в решении экологических проблем.
Задачи работы:
1) проанализировать эколого-биологическую литературу по данной тематике;
2) определить функции утилизаторов в живой природе;
3) определить возможные виды живых утилизаторов;
Глава I. Живые утилизаторы как один из вариантов решения экологических проблем
§ 1. Краткий обзор экологических проблем человечества
Проблемы загрязнения воздуха, вод, пищи достаточно широко обсуждаются и в основных чертах знакомы каждому. Поэтому на данном этапе множество средств и внимания уделено взаимодействию разных сред в переносе загрязнений, механизмам воздействия токсикантов на человека и экосистемы, а также обсуждению основных стратегических и тактических направлений действий по предотвращению загрязнения природной среды — единственной среды обитания людей.
На повестке дня стоит жизненно важная проблема. Быстрый рост городов и городского населения, непрерывно увеличивающиеся масштабы мирового промышленного производства породили так называемую «проблему отходов». Только в США в настоящее время скопилось 57 миллионов тонн токсических и других опасных отходов, 60% из них - продукты химической промышленности. К 1990 году, по расчетам, их количество возрастает до 80 миллионов тонн.
Хотелось бы отметить, что эстетические, этические и эколого-санитарные аспекты проблемы биоразнообразия, которые и определяют отношение к ней не только широкой общественности, но и руководителей самого разного ранга, в том числе принимающих государственные решения, не должны быть определяющими. Угроза потери биоразнообразия — это угроза всему облику жизни на Земле, составу атмосферы и вод, климату, свойственным современному состоянию биосферы, в котором сформировался и существует человек.
Основная причина развивающегося кризиса взаимоотношений «природа – человек» лежит в сфере культуры, формирующей подчиненное, охранительное или потребительское отношение человека к природе, и от отношения этого зависит распределение усилии современного человечества, направляемых на эксплуатацию, сохранение, воспроизведение и приумножение природных ресурсов.
Все подобные данные о причинах возникновения экологических проблем, возможных путях их решения были собраны в науке «экологии».
Экология (от греческого «ойкос» — дом) выделилась в самостоятельный раздел биологии во второй половине XIX века. Обосновал необходимость этого раздела биологии, дал ему название и сформулировал комплекс проблем, стоящих перед экологией, Эрнст Геккель, один из ярких последователей эволюционного учения Чарльза Дарвина. Геккель определял экологию как «общую науку об отношениях организмов к окружающей среде». Современные определения экологии, отличаясь в деталях у разных авторов, сводятся к представлению о « биологической науке, изучающей организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы» [Розанов;12]. Экология изучает зависимость численности каждого изучаемого вида от конкретных условий, и позволяет в необходимых случаях управлять численностью, а, следовательно, эффективностью хозяйственного или иного использования вида.
Экология как наука о взаимодействии организмов и среды развивается в значительной мере под влиянием потребностей практики. В современном мире XXI века эта потребность увеличивается в несколько раз, что объясняется интенсивным научно-техническим прогрессом в таких областях, как: промышленность, автомобилестроение, металлургия и некоторых других.
Те живые организмы, которые оказывают помощь в решении экологических проблем, перерабатывая «загрязнители» и очищая тем самым воду, воздух, почву, называются утилизаторами. Утилизация – это вовлечение различных типов загрязнения в новых технологические циклы или использование в других полезных целях. Утилизатор-это тот, кто уничтожает. В качестве примеров утилизаторов в нашей работе приводятся: микроорганизмы и растения.
§2. Функция микроорганизмов как утилизаторов
Еще одним важнейшим вопросом проблемы отходов является изыскание наиболее эффективных методов и средств очистки, обезвреживание и утилизация бытовых и производственных сточных вод, которые во всех промышленно-развитых странах являются основными источниками загрязнения природных водоемов и атмосферы. Об остроте, масштабности задачи говорят такие данные: ежегодный водозабор из природных источников на хозяйственно-бытовые нужды в настоящее время во всем мире составляет 3,5 тысячи кубических километров, а объем воды, загрязняемой промышленно-бытовыми стоками, равен 6 тысячам кубических километров.
В природе любая, даже самая незначительная, на первый взгляд, часть может оказать большое влияние на какую-либо сложившуюся ситуацию. Например, микроорганизмы совершают громадную работу по созданию одних горных пород и минералов и разрушению других, механизм этой работы часто наводит на мысль о возможности использования этого процесса работы, но уже в решении экологической проблемы.
Крупные месторождения серы постепенно иссякают, а новые обнаружить все труднее. Выход нашелся совершенно неожиданно. Стало известно, что арабы, живущие у озера Айнез-Зауя в Северной Африке, в течение многих лет добывали на его берегах серу. И сейчас в водах этого озера совершается таинство сероосаждения : 20-сантиметровый слой серы устилает все дно. Аналогичная картина наблюдается и на озере Серном Куйбышевской области, в котором еще при Петре I добывали серу для производства пороха. Чтобы проникнуть в тайну этого процесса, построили миниатюрную модель озера и поставили ряд опытов: в обычную колбу с водой поместили гипс и сульфат натрия, затем в этот же сосуд поселили сульфатредуцирующие и так называемые пурпурные бактерии. Первые создавали из исходных веществ сероводород, а вторые переводили его в серу. На стенках и дне колбы выпадал осадок серы!
Расчеты показывают, что при воспроизведении условий лабораторных экспериментов в водоеме глубиной 5 метров и площадью 1 квадратный километр за сто дней серобактерии выработали бы от 100 до 500 тысяч тонн серы! Цифры довольно убедительно говорят о высокой «производительности» труда рабочих-невидимок. Реальность расчетов можно подтвердить также примером, приведенным академиком В. Вернадским в «Очерках геохимии»: микробы так быстро размножаются в подходящих условиях, что одна бактерия за 4—5 дней может образовать 10 особей. Значит, все дело в том, чтобы создать микробам подходящие условия, и тогда они будут работать «не за страх, а за совесть».
Не менее подходящей, а главное, дешевой средой для деятельности серобактерий могут стать сточные, канализационные воды. Здесь можно получить двойной выигрыш: микробы будут вырабатывать серу и одновременно очищать городские отходы.
Преимущество микроорганизмов при очистке от нефтепродуктов удалось продемонстрировать в 1989 г., когда танкер «Валдиз» компании «Экссон» наткнулся на риф у побережья Аляски. В море вылилось около 40 тыс. т нефти, загрязнившей 2 тыс. км побережья. Это было самым значительным загрязнением за всю историю США, и произошло оно в одном из самых чистых уголков Земли. Погибли: 1 млн. птиц, 95% тюленей, 75% участков обитания лосося на Аляске были загрязнены.
Ликвидация последствий катастрофы обошлась в 2 млрд. долл. К механической очистке побережья привлекли 11 тыс. рабочих и дорогое оборудование. Параллельно для очистки берега в почву внесли азотное удобрение, способствовавшее развитию природных микробных сообществ. Это в 5 раз ускорило разложение нефти. В итоге загрязнение, последствия которого, по расчетам, сказывались бы и через 10 лет, в основном устранили за 2 года. Затраты на биоочистку не превысили 1 млн. долл.
С каждым днем все больше экспертов считают, что именно биотехнологии становятся символом могущества современной науки, воплощением достижений цивилизации. Когда-то у побережья Пакистана затонул танкер с десятками тысяч тонн нефти. Животному миру и побережью Аравийского моря нанесен огромный ущерб. Биотехнологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды в состоянии предотвратить такие потери.