Экология

ЭКОЛОГИЯ

Курс лекций

Допущено УМО по образованию в области архитектуры
в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся
по направлению «Градостроительство» (26.12.2012 г., № 01-09/944 )

2-å èçäàíèå (ýëåêòðîííîå)

Ìîñêâà
2017

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

А.С. Маршалкович, М.И. Афонина

УДК 504.4 + 504.5 : 577.4
ББК 28.081
М30

Рецензенты:
доктор географических наук, профессор Б.И. Кочуров, ведущий научный
сотрудник Института географии РАН; 
доктор физико-математических наук, профессор В.А. Твердислов, 
заведующий кафедрой биофизики физического факультета  
МГУ им. М.В. Ломоносова; кандидат географических наук 
И.В. Ивашкина, заведующая сектором
НПО «Экология» (ГУП «НИ и ПИ Генплана Москвы»)

М30
Маршалкович, Александр Сигизмундович
Экология [Электронный ресурс] : Курс лекций / А. С. Маршалкович, 
М. И. Афонина ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — 3-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. 
(1 файл pdf : 213 с.). — Москва : Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2017. — 
Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; 
экран 10".

ISBN 978-5-7264-1747-9
Описаны основные законы и понятия экологии, изложены основы 
учения о биосфере, принципы устойчивого развития человеческого сообщества, рассмотрены экологические факторы среды обитания, принципы 
функционирования экологических систем, круговороты веществ и изменения в круговоротах, связанные с негативными воздействиями на окружающую среду, представлены различные техногенные воздействия на 
природную среду, в том числе загрязнения воздушной и водной сред, почв 
и грунтов (и меры борьбы с ними), некоторые вопросы регулирования 
качества окружающей среды, а также воздействия строительного производства и строительной продукции (зданий и сооружений) на экологическую безопасность городской среды.
Для студентов вузов при подготовке бакалавров по направлению 
270900 «Градостроительство», а также при подготовке специалистов по 
направлениям 190109 «Наземные транспортно-технологические средства» 
(профиль «Подъемно-транспортные строительные, дорожные средства и 
оборудование»), бакалавров по направлениям 190100 «Наземные транспортно-технологические комплексы» (профиль «Подъемнотранспортные, 
дорожные машины и механизмы»), 220400 «Управление в технических 
системах» (профиль «Системы и средства автоматизации и управления 
технологическими процессами в строительстве»), 220700 «Автоматизация 
технологических процессов и производств» (профиль «Автоматизация 
технологических процессов и производств в строительстве») при изучении 
дисциплины «Экология».

УДК 504.4 + 504.5 : 577.4 
ББК 28.081

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Экология : Курс лекций / А. С. Маршалкович, М. И. Афонина ; М-во 
образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Изд-во Моск. гос. 
строит. ун-та, 2012. — 212 с. — ISBN 978-5-7264-0718-0.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-7264-1747-9
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие рецензента ................................................................................. 4
Предисловие авторов ....................................................................................... 6

Тема 1.  Введение в экологию .......................................................................... 8
Тема 2.  Учение о биосфере и ее эволюции ....................................................23
Тема 3.  Основные законы и принципы экологии ........................................41
Тема 4.  Экосистемы и их особенности ..........................................................61
Тема 5.  Круговороты веществ ........................................................................89
Тема 6.  Антропогенные воздействия на окружающую среду .....................125
Тема 7.  Строительство как фактор негативного воздействия 
на окружающую среду .....................................................................180
Заключение ...................................................................................................186
Библиографический список .........................................................................190
Вопросы для  экспресс-опроса по курсу «Экология» ..................................192
Словарь терминов .........................................................................................194
Предметный указатель ..................................................................................206

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕЦЕНЗЕНТА

На современном этапе развития человеческого сообщества стало 
очевидно, что окружающая человека среда обитания не справляется 
со все возрастающими антропогенными нагрузками из-за постоянно 
увеличивающихся темпов урбанизации, связанных с воздействиями 
автотранспорта, теплоэнергетики, промышленных производств и постоянно растущим количеством отходов производства и потребления. 
Поэтому для понимания возникающих экологических проблем в своей дальнейшей профессиональной деятельности экологическое образование является важнейшим и необходимым компонентом при подготовке квалифицированных специалистов технического профиля.
Известно, что в процессе возрастающей урбанизации строительство все в большей степени будет влиять на окружающую городскую 
среду, а, следовательно, и на условия проживания горожанина. При 
этом, следует отметить, что в настоящее время строительство пока 
еще недостаточно ориентировано на охрану природы, а в  этом случае 
от знания основ экологии будет зависеть профессиональное умение 
специалиста-строителя исключить негативное воздействие строительных работ и конструкций (зданий и сооружений) на урбоэкосистемы. Следовательно, выпускник строительного вуза должен хорошо представлять взаимосвязь процессов, вызванных техническим 
прогрессом, и биосферой. По этой причине актуальность предлагаемого материала не вызывает сомнения.
В рассматриваемом курсе лекций в достаточном объеме изложены 
базовые представления об устойчивом развитии, учение о биосфере 
и ноосфере, основные понятия и законы экологии, абиотические и 
биотические факторы среды, принципы функционирования экологических систем, описаны круговороты веществ и происходящие в 
них изменения, связанные с антропогенной деятельностью, рассмотрены физико-химические механизмы возникновения негативных 
атмосферных  процессов. Кроме того, представлены  основные сведения об антропогенных воздействиях на воздушную и водную среду, на почвы и грунты, описаны основные источники загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы, методы борьбы с уменьшением 
всех этих воздействий, а также воздействие строительства на городские экосистемы; рассмотрены затраты, необходимые для поддержания качества окружающей среды на заданном докритическом уровне, 
даются представления о нормировании качества среды и некоторые 
показатели качества (ПДК, ПДВ, ПДС), кратко представлены методы контроля и управления качеством окружающей природной сре

дой (экологический мониторинг и контроль, ОВОС, экологическая 
экспертиза и др.).
Курс лекций отвечает современным тенденциям формирования 
информационного пространства, в том числе и процесса обучения. 
Материал курса лекций, изложенный последовательно и логично, 
будет понятен обучающимся. Интересным, на наш взгляд, являются 
размещенные краткие биографии ученых-экологов (вместе с их портретами), весьма полезным для студентов представляются составленные авторами и помещенные в конце издания экологический словарь 
терминов и определений, а также предметный указатель. Особо хотелось бы отметить достигнутое авторами замечательное сочетание широкого охвата проблемы и изящной краткости изложения материала. 
Все это поможет лучше освоить дисциплину «Экология» студентам и 
аспирантам. Заметим, что настоящее издание может быть полезным 
для специалистов строительных специальностей. Таким образом, 
предлагаемый курс лекций заведомо поможет студентам сформировать активный кругозор современного экологического мышления, 
что даст им возможность принимать адекватные инженерные решения в своей дальнейшей профессиональной деятельности, способствующие созданию безопасной для жизнедеятельности населения 
городской среды.
Учитывая вышеизложенное, рассматриваемый курс лекций по 
дисциплине «Экология» рекомендуется в качестве учебного пособия 
для обучения бакалавров по направлению «Градостроительство», а 
также бакалавров  и специалистов по другим направлениям архитектурно-строительного образования. 

Заведующий кафедрой биофизики 
физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова,
доктор физико-математических наук, 
профессор В.А. Твердислов

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ

В настоящее время наука «Экология» стала одной из основных 
естественно-научных дисциплин любого технического вуза, предусмотренных учебным планом, это безусловно относится и к строительным вузам, так как процесс строительства, реконструкции и эксплуатации зданий и сооружений оказывает значительное влияние на 
окружающую природную среду, а благодаря созданию массового индустриального строительства и использованию научно-технического 
прогресса, за сравнительно короткий промежуток времени Россия 
превратилась в одну из высокоурбанизированных стран мира. 
Доля городского населения в настоящее время составляет более 
70 %, большая часть которого проживает в крупных и сверхкрупных 
городах (мегаполисах и агломерациях). При этом такие города сегодня играют ведущую роль в качественном преобразовании экономики 
страны, целью которого является здоровье и процветание горожан, 
что в значительной степени зависит от состояния среды обитания – 
совокупности объектов и факторов окружающей среды (как природной, так и созданной человеком), определяющих условия жизнеобеспечения населения.
Создание курса экологии и обучение ему студентов технических 
вузов, имеющих только школьную общебиологическую подготовку, 
в методическом отношении является непростой задачей. Такой курс 
для строительных вузов обязательно должен связывать мировоззренческие вопросы дисциплины «Экология» с проблемами реального 
влияния строительного производства на окружающую городскую 
среду и защиты существующей городской среды от всех негативных 
техногенных воздействий.
Кроме того, обучение дисциплине «Экология» должно быть построено с учетом той общей информации, которую получают студенты в процессе изучения общенаучных и общетехнических дисциплин 
и быть органически связанной с ними, а в дальнейшем при изучении 
специальных дисциплин экологические знания должны трансформироваться в умение использовать обучающимися экологическую 
подготовку в своей дальнейшей профессиональной деятельности.
В данном курсе лекций последовательно излагаются основные задачи науки, принципы устойчивого развития, учение о биосфере, основные законы и понятия экологии, принципы функционирования 
экологических систем, круговороты веществ и различные негативные процессы, происходящие в атмосфере, антропогенные воздействия на окружающую среду, источники и загрязнители воздушной и 
водной сред, негативные воздействия на почвы и меры борьбы с каж

дым из них, а также принципы сохранения и поддержания качества 
окружающей природной среды.
Курс лекций составлен на основе существующего курса по данной 
дисциплине на кафедре городского строительства и экологической 
безопасности. Авторы использовали свой более, чем десятилетний 
опыт преподавания дисциплины «Экология» на разных факультетах 
Московского государственного строительного университета. 
Пользуясь случаем, авторы выражают свою искреннюю признательность и благодарность профессору А.Д. Потапову и профессору  Ю.В. Кононовичу  за методическую помощь при подготовке и 
организации чтения курса лекций по этой дисциплине на факультете городского строительства и хозяйства МГСУ, а также рецензентам В.А. Твердислову, заведующему кафедрой биофизики МГУ 
им. М.В. Ломоносова, Б.И. Кочурову, ведущему научному сотруднику Института географии РАН, и И.В. Ивашкиной, заведующему сектором комплексных экологических исследований НИ и ПИ Генплана Москвы за дружеские замечания при подготовке этого издания в 
печать.
Авторы будут благодарны специалистам за замеченные недочеты, 
ошибки и другие возможные замечания, которые просят присылать 
по адресам: mars.eko@mail.ru и marinamgsu@yandex.ru.

ТЕМА 1

ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ

Дисциплина «Экология» является одной из важных общенаучных 
дисциплин, предусмотренных учебными планами подготовки специалистов технических вузов. Экологическое направление получило развитие в последние десятилетия с ростом промышленного производства, увеличением численности населения, резким усилением 
темпов урбанизации и небывалым ранее потреблением природных 
ресурсов. 
Еще в XVII в. человек жил в мире, который с точки зрения количества энергии, приходящейся на душу населения, мало отличался 
от доисторических времен. Лишь в XVIII в. была изобретена паровая 
машина; Уатт и независимо от него Ползунов с помощью паровой 
машины преобразовали тепло в механическую работу.
XIX век был веком великого оптимизма, он дал человечеству одно 
из величайших достижений фундаментальной науки – электромагнитную теорию – основу современной техники, породил уверенность в том, что рационализм вместе с наукой и техникой принесут 
миру облегчение и покой. Первая половина XX в. была временем колоссального прогресса в фундаментальных научных исследованиях. 
Теория относительности связала воедино массу и энергию; квантовая 
механика дала возможность понять, что микромир подчиняется совершенно другим законам, чем макромир. После открытия в 1939 г. 
О. Ганом и Ф. Штрассманом процессов ядерного деления, а в 1942 г. 
создания группой ученых во главе с Э. Ферми первого атомного реактора, весь период после 1945 г. до середины 1970-х гг. характеризует оптимистический взгляд на науку и технику. Тогда многие всерьез 
считали, что в технически развитых странах спустя несколько десятилетий физическому труду не будет места и наступит полностью автоматизированный «рай».
Однако в 1960-х гг. при разработке долговременных проектов 
экономического развития специалисты столкнулись со множеством 
препятствий, вызванных прежде всего экспоненциальным ростом 
населения и распространением экономического влияния развитых 
стран на 2/3 человечества, которые раньше его не испытывали. В 
2011 г. население Земли достигло уровня 7 млрд человек. В настоящее 
время население растет со скоростью 2,1% в год; время удвоения населения составляет 33 года (рис. 1). На рис. 2 представлен рост различных групп населения России.

Рис. 1. Рост населения на Земле в XVIII–XXI вв., млн человек (по Б. Небелу)

Рис. 2. Численность населения России

Значительное увеличение роста населения приводит к ускорению 
темпов антропогенного воздействия на окружающую среду, в настоящее время оно уже соизмеримо с действием природных факторов, 
что приводит к качественному изменению соотношения сил между 
обществом и природой. На современном этапе человечество поставлено перед фактом возникновения в природе необратимых процессов, новых путей перемещения и превращения энергии и вещества. В 
результате в природу внедряется все больше и больше новых веществ, 
чуждых ей, порой сильно токсичных для организмов. Часть из них не 
включается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, 
что приводит к нежелательным экологическим последствиям.
В 1970-х гг. Д. Медоуз с сотрудниками (США) в своей работе пытались предсказать качественную и количественную причины того, 
как промышленное производство и повышение уровня благосостояния приводят к загрязнению окружающей среды. Они подчеркнули, что истощение природных ресурсов наступит гораздо раньше, 
чем его ожидали; например, металлов не будет хватать через 35–
40 лет. Природное топливо (основа тепло-, энергоресурсов) будет 
исчерпано еще до того, как на смену придут альтернативные источники энергии (например, АЭС, о безопасности которых отдельный 
разговор).

Деннис Медоуз (07.06.1942) – почетный доктор четырех университетов мира, лауреат международных наград, 
специалист в области системной динамики, возглавлял 
исследовательский проект «Пределы роста», составил 
доклад Римскому клубу (1972), соавтор бестселлеров 
«Пределы роста», «За пределами роста», «Пределы роста. 30 лет спустя». Профессор Медоуз – всемирно известный ученый, основные научные интересы которого 
связаны с системной динамикой и проблемами окружающей среды и развития. Международное признание получила его деятельность в области образования в интересах 
устойчивого развития 
(фото: http://linzik.com/nauka-i-tehnika/1110-vysshayanauchnaya-premiya-yaponii-prisuzhdena-amerikanskomuuchenomu-predskazavshemu-gibel-chelovechestva.html)

Таким образом, в 1970-х гг., когда человечество начало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем, возник вопрос: сколько времени у нас осталось, прежде чем мы столкнемся с последствиями нашего пренебрежительного отношения к 
окружающей среде? Ответом были те же 35–40 лет. Сейчас мы уже 
приблизились к концу назначенного срока и видим, что в состязании, в котором участвуют, с одной стороны, технологии (потребля

ющие ресурсы), а с другой – источники энергии и рециркуляция, к 
сожалению, выигрывают первые. Следовательно, прогресс человечества стал казаться угрожающим даже тем, кто его желал. В настоящее время уже налицо потепление климата, кислотные дожди, дыры 
в защитном озоновом слое над полюсами, повсеместное присутствие 
токсичных веществ в грунтовых водах, загрязнение пищевых продуктов остатками пестицидов, сокращение количества лесов и вымирание огромного числа видов организма и т.п. К сожалению, у нас уже 
нет времени для изучения и обсуждения экологических проблем. Необходимо как можно скорее предпринять решительные меры по спасению биосферы, которая испытывает сильнейшие нагрузки, ведущие к ее угнетению. Поэтому в 1992 г. в Рио-де-Жанейро впервые был 
проведен Всемирный экологический форум с участием руководителей 
многих стран, обративший внимание на серьезные экологические проблемы, перед которыми отступают государственные и национальные 
интересы. Эти проблемы уже сейчас требуют согласованных действий 
мирового сообщества. Еще через 35–50 лет мы либо создадим устойчивое общество, либо станем свидетелями угасания цивилизации.
Для понимания всех этих проблем любой высококвалифицированный специалист должен изучить цикл экологических дисциплин, 
и прежде всего, общую экологию. В настоящее время в числе задач 
инженера производства, подлежащих ответственному выполнению, 
находится и охрана природы. Причем, в ряде случаев природоохранительные задачи в ближайшем будущем должны оказаться приоритетными по отношению ко всем остальным задачам, хотя сегодня строительство еще не ориентировано на охрану природы. Чтобы сохранить 
природу и рационально пользоваться природными ресурсами, необходимо знать основные законы существования и развития природы, а 
также предельно допустимые нагрузки на природные системы. 
Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между 
собой и с окружающей их природной средой, связях и надорганизменных системах, структуре и функционировании этих систем. Экология как наука сформировалась лишь в середине ХIХ в., после того 
как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на 
Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что 
не только строение и разви тие организмов, но и их взаимоотношения 
со средой обитания подчинены опреде ленным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.
Термин «экология» (от греч. oikos – «жилище», «местопребывание», «убежище») ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и 
«Естественная история миротворения» (1868) впервые попытался 
раскрыть сущность новой науки. Э. Геккель определил экологию