Ekologia i ochrona

Ekologia i ochrona

środowiska

środowiska

(2)

(2)

Dr hab. inż. Ryszard Nowosielski Prof. Pol. Śl.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 9-10
-krotny spadek zużycia paliwa przez samochody w
okresie przyszłych 25 lat. W przemyśle, podobnie jak w
przyrodzie,

powinny

działać

ekosystemy

nie

wytwarzające odpadów.

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:

1.Remediacji,
2.Zmniejszanie skażenia,
3.Ochrony przed skażeniem,
4.Zrównoważonego rozwoju

.

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
zanieczyszcze
nia 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

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.