Манаков Николай
Александрович - доктор физико-математических наук, член-корреспондент Международной академии наук педагогического образования, проректор по научной работе Бийского государственного педагогического института. Автор более 200 научных работ в области физики магнитных материалов. |
Р¤РР—РЧЕСКРР• АСПЕКТЫРКОЛОГРЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНРРЇ
|
энергию органического и ядерного топлива. Добыча энергоносителей приводит к интенсивному росту структурной энтропии, а потребление энергии - к огромным выбросам тепловой энтропии, что и лежит в основе надвигающегося глобального экологического кризиса.
РќРѕ это, РІРёРґРёРјРѕ, РЅРµ фатальная неизбежность. Рнтропия открытых систем РІ процессе прогрессивного развития может уменьшаться Р·Р° счет Рё энергии РѕС‚ внешних источников [9; 10]. Поэтому для сохранения биосферы необходимо либо резкое снижение потребления энергии (С‚.Рµ. уменьшение численности населения), либо получение новых экологически эффективных источников энергии. Последнее, РІ первую очередь, является задачей физиков. Следовательно, будущее антропосферы РІ значительной степени связано СЃ дальнейшим развитием физики.
Таким образом, экологизация физики и физические аспекты экологического образования имеют исключительно важное значение в подготовке специалистов. Студентам физико-математического факультета Бийского госпединститута предлагается спецкурс "Физика и экология", цель которого заложить основы экологического мышления и экологической морали у будущих учителей, а также привлечение внимания физиков и математиков к решению проблем экологии.
Студентам предлагаются также темы дипломных
работ, ориентированные на разработку методического обеспечения
спецкурса (электронные методические пособия по физике почв и биосферы,
энергетике основных биогеохимических циклов, моделированию экосистем
Рё С‚.Рґ.).
ВВЕДЕНРР•. Двадцатый век оказался веком коренной ломки обычных человеческих представлений. Образ жизни, наши мысли Рё само понимание РјРёСЂР° Р·Р° это столетие неузнаваемо изменились. Фантастический взлет техники Рё СЂРѕСЃС‚ производительных СЃРёР» необычайно расширили возможности человека. Ртем РЅРµ менее именно РІ XX веке человечество встало перед лицом глобальных проблем: энергетической, ресурсной, продовольственной, демографической. Рти проблемы взаимосвязаны Рё обусловливают главную проблему - экологическую, РѕС‚ решения которой зависит СЃСѓРґСЊР±Р° человеческой цивилизации.
Современная экологическая ситуация характеризуется глобальным загрязнением основных элементов биосферы: атмосферы, гидросферы, литосферы; глобальным истощением природных ресурсов; глобальным изменением природных процессов и параметров окружающей среды; глобальным увеличением искусственной среды (антропосферы) за счет уменьшения природной.
Решение проблемы сохранения окружающей среды и выживания человечества требует согласованных, энергичных действий всего мирового сообщества. Рпервым этапом на этом пути должно встать всеобщее экологическое образование. В связи с этим экологизация учебных дисциплин стала частью мировой стратегии развития образования.
Особенно важной представляется экологизация физики, являющейся основой научно-технического прогресса, приводящего к угрожающему изменению биосферы. С одной стороны, необходимо при подготовке физиков формировать у них основы экологического мышления, с другой стороны, необходимо привлечь их внимание к изучению естественной среды обитания человека, физических основ ее функционирования.
Ркологизация технических дисциплин, физики Рё РґСЂСѓРіРёС… естественных наук должна стать РѕСЃРЅРѕРІРѕР№ формирования экологической культуры Рё принципиально РЅРѕРІРѕР№ технологической политики рационального природопользования.
ПРЕДМЕТ РМЕТОДЫ РКОЛОГРР. Ркология - наука Рѕ законах, управляющих жизнью растений Рё животных РІ естественной среде обитания. Рто наука РѕР± устройстве многоуровневых систем РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ, обществе Рё РѕР± РёС… взаимодействии.
Рстоки экологических проблем. Понятие экосистем (биогеоценотических систем), РёС… отличие РѕС‚ систем, рассматриваемых РІ физике.
Биосфера. Моделирование экосистем. Основные компоненты экосистем. Принцип эмерджентности.
КЛАССРР¤РРљРђР¦РРЇ. УСТОЙЧРР’РћРЎРўР¬ РГЛОБАЛЬНЫЕ ФУНКЦРР РРљРћРЎРСТЕМ. Классификация экосистем РїРѕ чертам растительности, геологическим Рё физическим особенностям, энергетике.
Глобальная продукция и распад. Резистентная и упругая устойчивость экосистем. Саморегуляция и регулирование технических систем и экосистем. Регулирующая роль живых организмов (человека).
РНЕРГОРРќРўР РћРџРЙНЫЙ ПОДХОД Рљ РђРќРђР›РР—РЈ ФУНКЦРРћРќРР РћР’РђРќРРЇ РЎРСТЕМ Р¤РР—РРљР Р РКОЛОГРР. Основные законы энергоэнтропики применительно Рє техническим системам Рё экосистемам. Рнергетические потребности человека. Основные энергетические СЌРїРѕС…Рё цивилизации. Рнергия РІ экосистемах.
РџРћРўРћРљ РНЕРГРРРКРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ Р’ РРљРћРЎРСТЕМАХ. Пищевые цепи. Модельные представления потока энергии через экосистемы. Рзменения энергии Рё энтропии РІ пастбищной пищевой цепи. Продуктивность Рё коэффициент полезного действия экосистем.
СОЛНЦЕ Р Р‘РОСФЕРА. Спектр солнечного излучения. Солнечный ветер Рё магнитные Р±СѓСЂРё. Солнечные ритмы. Распределение потока солнечной энергии. Солнечное излучение Рё атмосфера. Озоновый слой. Солнечное излучение Рё растительность. Солнечная энергия Рё энтропия биосферы.
Р‘РОСФЕРА: ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ Р РРҐ Р’Р—РђРМОДЕЙСТВРР•. Состав атмосферы. Гидросферные, литосферные, биологические Рё ноосферные функции атмосферы. Атмосфера Рё почва. Загрязнение атмосферы Рё парниковый эффект.
Мировой океан и климат планеты. Атмосферные и литосферные функции гидросферы. Вода в жизни человека. Загрязнение поверхностных и грунтовых вод.
Литосфера и атмосфера. Тепловая энергия земли. Гидросферные функции литосферы. Литосфера как фактор эволюции живых организмов.
Влияние биомира на атмосферу и гидросферу. Почвообразующая роль живых организмов. Ноосферные функции живых организмов. Уменьшение генетического разнообразия биомира.
Планетарная роль почвы. Почва и живые организмы. Гидрологические функции почвы. Почва и атмосфера. Литосферные функции почвы. Загрязнение почвы. Загрязнение почв и необратимое уменьшение запасов гумуса.
РЎРўР РЈРљРўРЈР Рђ Р РНЕРГЕТРРљРђ ОСНОВНЫХ Р‘РОГЕОХРРњРЧЕСКРРҐ Р¦РКЛОВ. Структура круговорота. Основные типы биогеохимических циклов. РљСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ РІРѕРґС‹. Нарушение глобального круговорота РІРѕРґС‹ Рё СЂРѕСЃС‚ пустынь. РљСЂСѓРіРѕРІРѕСЂРѕС‚ РґРІСѓРѕРєРёСЃРё углерода Рё парниковый эффект. Круговороты азота Рё фосфора. Устойчивость Рё энергетика круговоротов.
Р›РРњРРўРРУЮЩРР• ФАКТОРЫ РРљРћРЎРСТЕМЫ. "Закон РјРёРЅРёРјСѓРјР°" Либиха. Диапазоны толерантности. Факторы, влияющие РЅР° диапазоны толерантности. Наиболее важные факторы среды. Биогенные макро- Рё микроэлементы. Антропогенный стресс Рё токсические отходы. Формы Рё типы загрязнений. Рффекты теплового загрязнения. Основные загрязняющие потоки Рё потоки энергии.
Р РђР—Р’РРўРР• Р РВОЛЮЦРРЇ РРљРћРЎРСТЕМ. Основные закономерности. Аутогенная сукцессия. Структурная Рё информационная энтропия РІ процессе сукцессии. Рзменение основных характеристик экосистемы РІ процессе аутогенной сукцессии. Рзменение биоэнергетики экосистем РІ процессе развития.
Рволюция биосферы. Основные факторы долговременной эволюции биосферы. Рволюция биосферы Рё кислородной атмосферы. Ультрафиолетовое излучение, озоновый слой Рё развитие жизни РЅР° Земле.
Рнергия Рё энтропия биосферы РІ процессе эволюции. Рзменение внутренней энергии биосферы РІ доисторическое время Рё сейчас.
НАУЧНО-ТЕХНРЧЕСКРР™ ПРОГРЕСС РПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОГО РКОЛОГРЧЕСКОГО РљР РР—РРЎРђ. Научно-техническая революция Рё антропопрессия. Выбросы тепловой Рё структурной энтропии промышленно-индустриальными экосистемами.
Загрязнение среды и истощение ресурсов. Классификация загрязнений окружающей среды.
Глобальные модели и варианты будущего мира.
Проблема уменьшения энтропии в биосфере за счет новых источников
энергии.
Литература:
1. Печчеи А. Человеческие качества. М.: Прогресс, 1985.
2. РћРґСѓРј Р®. Ркология. РІ 2-С… С‚. Рњ.: РњРёСЂ, 1986.
3. Рождественский Ю.Б. Введение в культуроведение. М.:ЧеРо, 1996.
4. Рыженков Рђ.Рџ. Физика Рё экология. Рњ.: МГПРим. Р’.Р. Ленина, 1989.
5. Хакен Р“. Синергетика. Рерархия неустойчивостей РІ самоорганизующихся системах Рё устройствах. Рњ.: РњРёСЂ, 1985.
6. Пригожин Р. РћС‚ существующего Рє возникающему. Рњ.: РњРёСЂ, 1985.
7. Пригожин Р., Стенгерс Р. Время, хаос, квант. Рњ.: Прогресс, 1994.
8. Моисеев Н.Н. Алгоритмы развития. М.: Наука, 1987.
9. Алексеев Р“.Рќ. Рнергоэнтропика. Рњ.: Знание, 1983.
10. Янтовский Р•.Р. Потоки энергии Рё эксергии. Рњ.: Наука, 1988.
11. Реймерс Рќ.Р¤. Ркология (теории, законы, правила, принципы Рё гипотезы) //Р РѕСЃСЃРёСЏ молодая, 1994.
12. Гумилев Р›.Рќ. Ртносфера: Рстории людей
Рё история РїСЂРёСЂРѕРґС‹. Рњ.: Ркспресс, 1993.