WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:   || 2 |

«Ф.П. Туренко, Л.Ф.Тихомирова, Е.В. Алексеенко ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие для студентов заочного отделения Омск Издательство СибАДИ УДК 577.4 ББК 28.081 Т 87 ...»

-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Ф.П. Туренко, Л.Ф.Тихомирова,

Е.В. Алексеенко

ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие для студентов

заочного отделения

Омск

Издательство СибАДИ

УДК 577.4

ББК 28.081

Т 87

Рецензенты:

Л.И. Коломейцева, доцент,

директор Сургутского филиала СибАДИ;

Э.П.Гужулев, кафедра теплоэнергетики ОмГТУ

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для всех специальностей СибАДИ.

Туренко Ф.П., Тихомирова Л.Ф., Алексеенко Е.В.

Т 87 Общая экология: Учебное пособие. Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. 128 с.

ISBN 978-5-93204-316-5 Приведены основные термины и подробно изложены основные понятия общей экологии. Текст сопровождают пояснительные схемы и рисунки.

В конце пособия имеются контрольные вопросы, предназначенные для организации самостоятельной работы студентов.

Табл. 3. Ил. 22. Библиогр.: 11 назв.

ISBN 978-5-93204-316-5 Ф.П.Туренко, Л.Ф.Тихомирова, Е.В. Алексеенко, 2007 Cодержание Раздел 1. ТЕЗИСЫ УСТАНОВОЧНЫХ ЛЕКЦИЙ…………………………………… Лекция 1. Введение в общую экологию. Основные термины и понятия……………………………………………………………………………...... 6 Лекция 2. Взаимодействие живых организмов со средой их обитания……………………………………………………………………........... 10 Лекция 3. Прикладные аспекты экологии.



Охрана окружающей природной среды………………………………………………………

Раздел 2. МАТЕРИАЛЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ……….

1. Основные понятия экологии…………………………………………...............

1.1. Биосфера, ее структура…………………………………………………………. 29

1.2. Эволюция биосферы. Живое, косное и биокосное вещество…………...…… 34

1.3. Экосистема, ее структура. Биотическое сообщество и абиотическая среда…………………………………………………………………………...……... 38

1.4. Уровни организации жизни на Земле………………………………...……….. 40

1.5. Организм и среда обитания………………………………………………...…... 41

1.6. Систематика растений и животных……………………………………………. 42

1.7. Биогеоценоз, его структура…………………………………………………….. 47

2. Основы биогеохимии………………………………………………………..…..

2.1. Биогеохимические циклы веществ…………………………………………….. 49

2.2. Биогеохимические циклы биогенных элементов и воздействие на них 54 человека…………………………………………………………………………...…..

2.2.1.Биогеохимический цикл азота…………………………………………...... 54 2.2.2. Биогеохимический цикл кислорода………………………………………. 56 2.2.3. Биогеохимический цикл углерода………………………………............... 58 2.2.4. Биогеохимический цикл фосфора ………………………………............... 60 2.2.5. Биогеохимический цикл серы …………………………………………..... 61

3. Потоки энергии в биосфере…………………………………………………......

3.1.Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия…………................ 62

3.2. Понятие о качестве энергии……………………………………………………. 64

3.3. Процесс фотосинтеза и хемосинтеза………………………………………….. 65

3.4. Процесс дыхания………………………………………………………………... 67

3.5. Передача энергии по трофической цепи………………………………………. 68

3.6. Продуктивность экосистем…………………………………………………..... 70

3.7. Энергетические типы экосистем………………………………………………. 72

4. Экологические факторы………………………………………………………...

4.1. Классификация экологических факторов……………………………………... 74





4.2. Закон толерантности……………………………………………………………. 81

4.3. Адаптация. Жизненные формы………………………………………............... 81

4.4. Экологическая валентность (пластичность)…………………………………... 83

4.5. Экологическая ниша……………………………………………………………. 84

5. Устойчивость и развитие экосистем………………………………………......

5.1. Гомеостаз экосистем……………………………………………………………. 86

5.2. Экологическая сукцессия………………………………………………………. 88

6. Загрязнение окружающей среды……………………………………...............

6.1. Основные источники загрязнения……………………………………………... 94

6.2. Последствия загрязнения окружающей среды………………………………... 96

6.3. Разрушение природных систем………………………………………............... 100

6.4. Демографические проблемы…………………………………………................ 101

6.5. Глобальные проблемы энергетики…………………………………………...... 103

7. Экологический мониторинг…………………………………………................

Раздел 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА «ТЕРМИНО-ПОНЯТИЙНЫЙ АППАРАТ»

Библиографический список……………………………………………………….

Приложение 1. Образец титульного листа контрольной работы по общей экологии……………………………………………………………

Приложение 2. Вопросы к зачету по общей экологии …………………………...

Приложение 3. Варианты кроссвордов к практической работе………………….

ИНСТРУКЦИЯ

Для использования в учебном процессе данного учебного пособия студенты заочной формы обучения должны выполнить следующие мероприятия:

1. Выполнить практическую работу по освоению термино-понятийного аппарата по курсу общей экологии. Для этого необходимо изучить материалы трех установочных лекций (раздел I) и решить кроссворды, представленные в приложении 3. Номера в кроссвордах соответствуют номерам контрольных вопросов для практической работы. Выучив все термины, студент во время сессии должен устно ответить преподавателю, дав все определения по терминам.

2. Написать контрольную работу и выслать ее до сессии в деканат заочного обучения для проверки и оценки преподавателем. Для этого студент изучает в учебном пособии материал в разделе II для контрольной работы, затем конспектирует каждую тему не более чем на 2 машинописные страницы и оформляет согласно приложению 2.

3. В приложении 1 представлены вопросы к зачету по общей экологии, которые следует подготовить и явиться на сессию, для сдачи зачета.

–  –  –

1. Экология – это наука о взаимодействии живых организмов со средой их обитания.

Классическая экология выросла из биологии. Современная экология базируется на данных таких наук, как химия, физика, математика, геология, география и т.д.

2. Земля, как любая планета, имеет состоящую из нескольких частей оболочку. Оболочка Земли образована сферами. По направлению из космоса к центру Земли выделяют следующие сферы: атмосферу (воздушная оболочка Земли), гидросферу (водная оболочка), литосферу (земная кора) – внешние оболочки, а также мантию (внутреннюю оболочку) и ядро.

3. Примерно 3,4 – 4,5 млрд лет назад в оболочке Земли возникла тонкая жизненная пленка – биосфера. Биосфера (от лат. «биос» – жизнь) – область существования живых организмов. Это геологическая оболочка Земли вместе с населяющими ее живыми организмами:

животными, растениями, микроорганизмами.

4. Эволюция биосферы – образование жизни из неживой материи. В настоящее время выделяют новое состояние, возникшее в результате эволюции биосферы, биотехносферу. Биотехносфера – новое состояние биосферы, возникшее в результате изменения природной среды человеком.

Человек при помощи разума должен сбалансировать процессы между обществом и средой. Тогда, согласно учению выдающегося русского ученого Владимира Ивановича Вернадского, произойдет постепенное превращение биосферы в ноосферу – сферу разума, высшую стадию развития биосферы, этап развития биосферы, характеризующийся разумным регулированием взаимоотношения человека и природы.

5. Элементарной структурной единицей биосферы является биогеоценоз. Биогеоценоз – это совокупность на определенном участке земной поверхности компонентов живой и неживой природы, обменивающихся веществом и энергией как между собой, так и с другими явлениями природы.

Экосистемой называется безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов природы, в которой осуществляется внешний и внутренний круговорот веществ и энергии.

6. В любом биогеоценозе можно выделить две составляющие:

1) совокупность факторов живой природы – биотоп, и экотоп – состав воздуха, почвы, рельеф местности и т.д.;

2) совокупность живых организмов, населяющих биотоп, – биоценоз.

Совокупность биогеоценозов образует биом – более крупную единицу биосферы. Биом – совокупность биоценозов, между которыми происходит интенсивный обмен веществом и энергией. Пр.: тайга, тундра.

7. В биосфере осуществляется непрерывный круговорот веществ и энергии. Органическое вещество на Земле образуется в основном зелеными растениями под воздействием солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Фотосинтез – это химическая реакция образования органического вещества и свободного кислорода из простых неорганических веществ под воздействием энергии Солнца. При этом энергия солнечного излучения преобразуется в энергию химических связей, т.е. происходит накопление энергии в органическом веществе.

8. Органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но эта энергия недоступна для непосредственного использования в реакциях, протекающих в живых тканях. Дыхание – это процесс, обратный фотосинтезу, при котором энергия органического вещества переводится в активную форму и может быть использована организмом.

9. Кроме растений, синтез органического вещества присущ некоторым бактериям. Хемосинтез – синтез органического вещества бактериями, сопровождающийся окислением простых неорганических веществ.

10. Не все живые организмы способны получать энергию непосредственно от Солнца. Живые организмы образуют цепи питания – трофические цепи (от лат. «трофе» – питаюсь). Перенос энергии пищи от ее источника – растений – через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется трофической (пищевой) цепью. По положению в трофической цепи организмы делятся на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического. Консументы – это организмы, питающиеся Редуценты созданным продуцентами органическим веществом.

перерабатывают отходы жизнедеятельности продуцентов и консументов, образуя замкнутый цикл органического вещества.

11. По трофической цепи происходит передача энергии Солнца от продуцентов к другим звеньям. При этом усваиваемая растениями энергия Солнца переходит в энергию связей органического вещества. Организмыпотребители (консументы) питаются органическим веществом продуцентов и усваивают энергию их органического вещества, часть которой расходуется на построения собственного органического вещества, а часть рассеивается в процессах дыхания, теплообмена, движения и т.д. При помощи пищевых цепей в экосистеме образуется непрерывный поток энергии. В процессе этого некоторая часть энергии рассеивается (теряется) в виде тепла, поэтому необходима постоянная компенсация рассеянной энергии от Солнца.

12. В процессе жизнедеятельности живых организмов в экосистеме создается и расходуется живое (органическое) вещество. Продуктивность экосистемы – это масса живого вещества, образованного в единицу времени на единице поверхности. Выделяют первичную продуктивность – продуктивность продуцентов, вторичную продуктивность – консументов.

Первичная продуктивность продуцентов 0,5 % от количества солнечной энергии. Вторичная продуктивность (масса растительноядных) будет еще ниже, составлять всего 1 % от первичной. При дальнейшем перемещении по трофической цепи происходит дальнейшее снижение энергии. Поэтому на 1 кг веса растительноядного животного расходуется около 70–90 кг травы.

13. Продуктивность измеряется в единицах энергии, массы или в числах (количестве животных). Графическое отображение соотношения продуктивности различных звеньев трофической цепи представляет собой пирамиду. Различают пирамиды массы, энергии и чисел.

Массы: 80 000 кг растений 1000 кг говядины 50 кг чел.

Энергии: 2109кДж солнечной энергии 107кДж растений(0,05 %) 105кДж говядины 103кДж чел.

Чисел: 3107(30 млн) травинок 3 коровы 1 чел.

Для человека энергетически более выгодно растительное питание и наиболее дорого использование в пищу хищных видов. Так, с энергетической точки зрения 1 кг окуня или щуки обходится природе в 7 раз дороже, чем 1 кг говядины. Отсюда видно преимущество традиционного разведения растительноядных видов (свиньи, куры, коровы). У них перевод энергии пищи в собственную биомассу выше, чем у хищников.

14. Если бы не было круговорота веществ, то постепенно все ресурсы неорганических веществ перешли бы в массу мертвой органики. Этого не происходит, так как все химические элементы циркулируют в биосфере по характерным путям из внешней среды в организм и опять во внешнюю среду. Выделяют следующие виды круговоротов:

а) большой (геологический) круговорот длится сотни тысяч или млн лет. Включает процессы разрушения горных пород, выветривания продуктов, снесение их потоками в Мировой океан, образование морских пластов, лишь частично возвращаемых на сушу с осадками, с извлекаемыми водными организмами, крупные медленные процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов, сопровождающееся возвращением пластов на сушу и повторением процессов.

Вещества, вовлеченные в геологический круговорот, находятся в резерве по отношению к живым организмам, т.е. составляют резервный фонд. «Резервный фонд» – большая масса медленно движущегося вещества, вовлеченного в геологический круговорот и не связанного с живыми организмами;

б) малый (биогеохимический) круговорот – часть большого на уровне биогеоценоза: питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в растениях, расходуются на построение тела и жизненные процессы растений, затем животных, образующиеся продукты распада органического вещества разлагаются редуцентами до минеральных компонентов и вновь вовлекаются в поток веществ (трофические цепи):

–  –  –

Скорость биотического круговорота в сотни тысяч и млн раз больше, чем геологического, т.к. все биологические превращения катализируются ферментами, которые в сотни тысяч и млн раз активнее неорганических катализаторов. Вещества, вовлеченные в малый круговорот, доступны живым организмам и составляют «обменный фонд» – сравнительно небольшое количество вещества, для которого характерен быстрый обмен между организмами и окружающей средой.

Круговорот углерода: углеродный скелет является основой всех органических веществ. Резервом углерода являются минеральные отложения (карбонаты и ископаемые виды топлива) и небольшой, но активный фонд в атмосфере (СО2).

Зеленые растения Атмосфера и гидросфера Животные Отложения Рис. 2. Схема круговорота углерода Диоксид углерода в атмосфере участвует в процессе фотосинтеза, обеспечивая накопление солнечной энергии в биосфере. При этом постоянно возникают и распадаются сложные органические соединения углерода.

В соответствии со схемой на рис. 2 углекислый газ атмосферы извлекается растениями в процессе фотосинтеза (1) и через пищевые цепи в процессе питания (2) углерод попадает в организм животных. Дыхание растений и животных и тление останков постоянно возвращает атмосфере и водам океана громадные массы углерода в виде углекислого газа (3,4).

Частично углерод выходит из круговорота при минерализации останков растений (5) и животных (6) (некоторые организмы, погребенные в осадках, накапливаются в форме ископаемых компонентов), а также за счет образования горных пород (7). Различные свободно протекающие процессы (извержение вулканов, газовые источники) ведут к обратному переходу углерода из минералов в атмосферу (8).

Человек истощает ресурсы, т.к. добывает и безвозвратно теряет больше, чем возвращает в оборот. При этом круговороты становятся несовершенными и часто теряют цикличность. Сам человек все больше страдает от сложившейся противоестественной ситуации: в одних местах возникает нехватка, а в других – избыток каких-либо веществ, возникает недостаток природных ресурсов и загрязнение среды. При этом человека можно рассматривать как мощный геологический фактор. Усилия по охране природных ресурсов в конечном счете направлены на то, чтобы превратить ациклические процессы в циклические. Основной целью в этой связи должно стать возвращение вещества в круговорот, обеспечивающее их повторное использование.

Лекция 2. Взаимодействие живых организмов со средой их обитания

15. Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия.

Из второго закона термодинамики также следует, что самопроизвольно происходят только процессы, сопровождающиеся рассеянием энергии и увеличением энтропии – меры беспорядка (S0).

Важнейшим свойством живых организмов является способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Живые организмы способны бороться против уравновешивающих сил природы. Они увеличивают собственную упорядоченность, образуя из простых веществ сложные. Живые организмы способны выполнять работу против уравновешивания с внешней средой за счет образования сложных веществ из простых, т.е. повышения упорядоченности. Но здесь нет противоречия законам физики, так как эти процессы происходят только при постоянном подводе энергии в виде солнечного излучения. Сама возможность существования живых организмов обуславливается их способностью накапливать энергию путем преобразования полученной энергии Солнца в энергию химических связей.

Живые организмы извлекают из окружающей среды отрицательную энтропию – негэнтропию. При этом уменьшение энтропии возможно за счет постоянного рассеивания энергии (тепла) в окружающую среду и компенсации энергетических потерь постоянным притоком дополнительной энергии – энергии Солнца. То есть уменьшение энтропии живых существ происходит за счет увеличения энтропии окружающей среды.

16. Гомеостаз и устойчивость экологических систем. Сукцессия.

На экосистему воздействует большое количество факторов, которые стремятся вывести ее из состояния равновесия. Но природа имеет механизмы, направленные на поддержание равновесия. Таким образом, для экосистем характерно состояние подвижно-устойчивого равновесия.

Состояние подвижно-устойчивого равновесия экосистемы, обуславливающего ее устойчивость, называется гомеостазом (от лат.

«гомео» – тот же, «стазис» – состояние).

Для поддержания стабильности системы необходима сбалансированность потоков вещества и энергии, процессов обмена веществ между организмом и окружающей средой. Основная причина неустойчивости экосистем – несбалансированность в них потоков веществ и энергии.

Экосистема должна избавляться от ненужных продуктов и получать необходимые вещества из окружающей среды.

По принципу поддержания гомеостаза экосистемы делятся на открытые (в основном природные) и закрытые (многие антропогенные).

1) В открытых системах непрерывно поступает энергия и вещество из внешней (по отношению к экосистеме) среды (пр.: к растениям – поток солнечного излучения, химических веществ). Постоянно происходят процессы накопления и разложения вещества.

2) В закрытых экосистемах нет постоянного обмена веществом и энергией с внешней средой. Без вмешательства извне система нестабильна (быстро происходит нарушение равновесия).

Но даже в открытых экосистемах происходят медленные, постоянные изменения во времени, касающиеся в основном живых организмов. При этом происходит последовательная смена биоценозов под воздействием внешних факторов, называемая сукцессией (от лат. «сукцедо» – следую).

При сукцессии – смене биоценозов – происходит и постепенное изменение всех абиотических факторов, т.е. биотопа. Если развитие экосистемы начинается на участке, который перед этим не был занят каким-либо сообществом – голом грунте без почвы (недавно вышедшая на поверхность скала, песок, остывшая лава), процесс называется первичной сукцессией. (Пр.: сукцессия после извержения вулкана на о. Кракатау (Индонезия) в 1883г. Большая часть острова исчезла, остался небольшой участок, засыпанный 60-метровым слоем пепла. Все живое было уничтожено, но через год уже нашли немного растительности и один вид пауков. Через 20 лет – 200 видов, через 50 – молодой лес.) Если развитие экосистемы происходит на площади, с которой предварительно удалено предыдущее сообщество (заброшенное поле или вырубка), то это будет вторичная сукцессия. Она протекает обычно быстрее первичной, поскольку на территории, которая ранее была уже занята, уже имеются некоторые организмы, осуществляющие обмен веществ со средой. (Пр.: на заброшенном поле сначала появляются травянистые растения, далее (в результате налета семян) – кустарники, затем деревья. Причем вначале появляются светолюбивые лиственные породы, а затем (под их тенью) – тенелюбивые хвойные.)

17. Экологические факторы среды: абиотические и биотические.

Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Все экологические факторы можно разделить на две группы:

а) факторы неживой природы – абиотические – климатические, эдафогенные, орографические, химические;

б) факторы живой природы – биотические – фитогенные, зоогенные, микробогенные, антропогенные.

Экологические факторы можно разделить на прямые и косвенные.

Прямые связаны с непосредственным воздействием факторов на организмы (животные поедают растения); косвенные – с опосредованным воздействием (растения изменяют режим влажности и влияют на другие живые организмы).

Важной характеристикой всех экологических факторов является степень их периодичности. По этой классификации факторы делятся на периодические и непериодические.

а) периодические – факторы, связанные с периодичными процессами природы (напр., с вращением Земли и сменой времен года и суточной освещенности). Они действуют на протяжении значительного этапа жизни организма и обуславливают периодический тип динамики численности популяций. Живые организмы могут к ним адаптироваться;

б) непериодические – не имеют правильной периодичности (стихийные явления, антропогенные воздействия). В этом случае организмы не успевают выработать защитных реакций.

18. Абиотические факторы характеризуют воздействие на живые организмы факторов неживой природы:

а) климатические:

– Лучистая энергия Солнца: она распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Выявлена тесная связь между солнечной активностью и ритмом биологических процессов: чем интенсивнее солнечная активность, т.е. больше пятен на Солнце, тем больше возмущений – порывов солнечного ветра, что вызывает изменение атмосферной циркуляции, магнитные бури и т.д.

– Температура: она связана с солнечным излучением (особенно с инфракрасной частью света). Живые организмы могут существовать при температурах от – 200 до + 100 С.

– Влажность: вода необходима для существования протоплазмы.

Количество воды имеет значение и в наземных, и водных объектах.

Влажность местности определяется влажностью атмосферного воздуха, количеством осадков, площадью водных запасов.

– Давление: перепады давления связаны с неодинаковым нагревом земной поверхности.

– Ветер – движение воздушных масс – является следствием перепада давления.

– Лунные ритмы – вызывают приливы и отливы, к которым приспособлены многие морские животные;

б) эдафогенные (почвенные):

– Механический состав – содержание частиц разной величины оказывает непосредственное воздействие на растения (обеспечивает проникновение корней растений в почву) и на подземные организмы, а через них – на другие живые организмы.

– Влагоемкость почв, т.е. ее способность удерживать влагу.

– Плотность и воздухопроницаемость;

в) орографические: высота над уровнем моря (животные приспосабливаются к определенной высоте), рельеф местности (влияет на наземные организмы, растения, на состав и интенсивность эрозии почв), экспозиция склонов;

г) химические: химический состав атмосферы (газовый состав воздуха), гидросферы (солевой состав воды), литосферы (состав почвенных растворов).

19. Биотические факторы представляют собой совокупность влияния жизнедеятельности живых организмов на другие живые организмы и на окружающую среду:

а) фитогенные – факторы влияния растительных организмов. Любое растительное сообщество сильно влияет на абиотические условия (например, лесные растения создают микроклимат в лесу.) Растения образуют первичное органическое вещество на Земле, т.е. обеспечивают пищей все остальные организмы. Поглощение и испарение воды растениями влияют на климат местности. Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, изменяя световой режим, растительность создает особый микроклимат;

б) зоогенные – факторы влияния животных организмов. Животные влияют на растения (поедая их, используя для жилья, перенося семена, пыльцу, а также заболевания), в какой-то мере – на абиотические факторы (разрыхляя почву, изменяя рельеф местности), а также на других животных;

в) микробогенные – влияние микроорганизмов, которые оказывают воздействие на абиотические факторы, особенно на эдафогенный и химический, на все остальные живые организмы. Бактерии и грибы минерализуют часть растительного вещества, возвращая ее растениям, другая же часть органического вещества превращается в гумус – запас питания для растений;

г) антропогенные – влияние человека. В настоящее время происходит интенсивный рост антропогенного фактора, влияющего на большинство абиотических и биотических факторов. Так, примерами неблагоприятных воздействий со стороны антропогенных факторов могут быть воздействие промышленности, сельского хозяйства, урбанизация, испытание ядерного оружия и т.д.

Главное, все живые организмы взаимно необходимы друг другу.

Угнетение или уничтожение одного вида отражается на других.

20. Законы минимума и максимума. Любому организму необходимы не вообще температура, влажность, вещества, а некие пределы, параметры экологических факторов. Для каждого вида существуют свои оптимальные параметры экологических факторов, при которых жизнедеятельность особей протекает нормально. Минимальные и максимальные границы экологических факторов определяются законами минимума и максимума.

–  –  –

Закон минимума выдвинут основоположником агрохимии Ю.

Либихом в 1840 г. Этот закон справедлив для различных экологических факторов и для различных организмов. Жизненные возможности организма лимитируют тот экологический фактор, количество которого близко к необходимому организму минимуму и дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма. (Пр.: нехватка витаминов, микроэлементов и т.д.) Закон минимума дополняется законом максимума американского ученого Шелфорда: увеличение интенсивности экологических факторов не может увеличить продуктивность организмов сверх существующих пределов, а избыток какого-либо фактора может привести к тяжелым отклонениям. (Пр.: избыток влаги (задыхание корней, гниение, закисание почвы), солнечного излучения, избыток витамина). Итак, среди всех экологических факторов сильнее действуют те, которые близки к максимально или минимально возможному значению. Факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке и ограничивающие жизнедеятельность организма, называются лимитирующими. Законы о лимитирующих факторах упрощают изучение сложных экологических систем. При этом главное внимание уделяется только тем из множества экологических факторов, которые близки к необходимым организму максимуму или минимуму.

21. Толерантность.

Шелфорду принадлежит и формулировка закона толерантности, как бы суммирующего законы максимума и минимума: лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между допустимыми минимумом и максимумом определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Таким образом, толерантность – это способность организмов выносить отклонения экологических факторов от оптимальных для этих организмов значений.

Закон толерантности дополняют следующие положения:

а) организмы могут иметь широкий диапазон в отношении одного экологического фактора и узкий в отношении другого (пр.: растения по-разному реагируют на колебание температуры и воды в почве);

б) организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех факторов обычно наиболее распространены (пр.: воробей, журавль);

в) если условия по одному фактору не оптимальны, то диапазон толерантности может сузиться и в отношении других факторов (пр.: при понижении температуры организму требуется насыщение питательными веществами).

22. Адаптации. Жизненные формы.

Для каждого вида организмов существуют свои оптимальные параметры экологических факторов (свой диапазон толерантности). При постоянном воздействии какого-либо экологического фактора сверх лимитируемых пределов организм должен либо адаптироваться к новым параметрам, либо погибнуть. У различных видов организмов – различные способности к адаптации. Адаптациями называют эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при колебании уровней экологических факторов.

Таким образом, организм не может изменить параметры экологических факторов и должен менять свою структуру или поведение.

Различают следующие виды адаптаций:

– морфологические – изменение строения тела;

– физиологические – изменение строения внутренних органов (пр.:

организм верблюда способен синтезировать воду при помощи окисления накопленного жира);

– поведенческие – изменение поведения (пр.: перелеты птиц – стремятся избежать экстремальных условий).

Иногда адаптации различных видов в сходных условиях приводят к одинаковым структурам (природа выбирает одно, наиболее перспективное направление). Пр.: пустынные растения – кактусы, молочаи – имеют одинаковые приспособления для выживания в пустыне. Группа видов, имеющая сходные приспособительные структуры для обитания в одинаковых условиях, называется жизненной формой. Внешне жизненные формы характеризуются схожестью строения тела и поведенческих признаков.

23. Экологическая валентность (пластичность). Организмы различаются своей способностью к адаптации: одни адаптируются легко и быстро, другие медленно и с трудом. Способность вида адаптироваться к экологическим факторам называется экологической валентностью, или пластичностью вида. Чем выше пластичность, тем легче происходит адаптация. Примеры узкого приспособления к своим биотопам – кактусы (приспособление к нехватке воды), кувшинки (к жизни в воде) и т.д.

Существуют виды, способные жить в очень разных условиях, например одуванчик. Пластичность тесно связана с диапазонами толерантности: чем выше пластичность, тем шире пределы толерантности (пр.: воробей более пластичный вид, чем журавль).

24. Экологическая ниша организма.

Растения и животные могут обитать только там, где условия подходят для них. Каждый организм имеет свое место обитания – место, где он живет или где его обычно можно найти. В экологии существует более емкое понятие – экологическая ниша, включающее в себя не только физическое место, занимаемое организмом, но и его роль в сообществе, а также степень его адаптации к внешним факторам, т.е. положение относительно абиотических условий существования (температуры, давления и т.п.). Совокупность параметров всех факторов среды, при которых возможно существование данного вида, называется экологической нишей.

Для каждого вида существует свой набор оптимальных параметров экологических факторов, а значит, и своя экологическая ниша. Кроме того, различают фундаментальную и реализованную ниши. Фундаментальная – та, которую вид мог бы занимать в отсутствии врагов, реализованная – имеющая место в действительности, всегда меньше фундаментальной.

Лекция 3. Прикладные аспекты экологии.

Охрана окружающей природной среды

25. Природные ресурсы и их классификация.

Природные ресурсы – это запасы природных богатств, используемых человеком, т.е. средства существования людей, которые не созданы их трудом, но находятся в природе.

Ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы бывают возобновимыми, относительно возобновимыми и невозобновимыми.

Неисчерпаемыми являются космические, климатические, водные и воздушные ресурсы (но качественно – изменяются). Космические ресурсы

– солнечная радиация, энергия приливов и отливов; климатические – атмосферный воздух, энергия ветра, атмосферные осадки; водные – запасы воды на Земле.

Исчерпаемые ресурсы делятся на классы, в зависимости от возможности их восстановления и от скорости восстановления.

Восстанавливаются ресурсы с разной скоростью: животные – несколько лет, леса – 60-80 лет, почва – тысячелетия. Возобновимые ресурсы – растительный, животный мир, некоторые минеральные ресурсы (например, соли). Но темпы расходов должны соответствовать темпам их возобновления, иначе ресурсы становятся невозобновимыми. Относительно возобновимые – почва – рыхлый поверхностный слой суши, способный давать урожай, создается очень медленно при участии климата и живых организмов). Сантиметровый слой почвы образуется несколько столетий, а разрушается за несколько лет или даже дней. Невозобновимые – совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем потребляются (полезные ископаемые).

Кроме того, ресурсы можно классифицировать на заменимые (уголь, дрова для отопления) и незаменимые (кислород для дыхания).

Охрана природных ресурсов состоит в бережном рациональном использовании, меньшем потреблении, поиске заменителей.

26. Принципы рационального природопользования. Безотходные технологии.

При переходе от биосферы к ноосфере важным этапом является разработка и внедрение в жизнь принципов рационального природопользования. Человеку необходимо научиться так регулировать свою хозяйственную деятельность, чтобы удовлетворение его потребностей не шло вразрез с интересами окружающей среды. Следует рационально организовать систему управления природопользованием.

Существует две основные задачи, стоящие перед современными производителями, а именно: 1) сократить добычу и вовлечение в производство новых ресурсов; ввести строгий учет ресурсов + создание ресурсо- и энергосберегающих технологий); 2) с максимальной выгодой сократить количество отходов (создание безотходных технологий).

1) Первая задача состоит в уменьшении потребления природных ресурсов. На решение первой задачи направлена разработанная в нашей стране система кадастров, являющаяся основной формой учета управления природопользованием. Кадастр – это совокупность данных о качественном и количественном состоянии природных ресурсов с их экологосоциально-экономической оценкой. Т.е. в кадастре сведены все данные о количестве и местонахождении природных ресурсов, их качестве, дана оценка экологического состояния объектов и определены параметры потребления. В настоящее время действуют следующие основные кадастры: земельный, лесной, водный, запасов полезных ископаемых и др.

Система кадастров предназначена для согласования показателей учета и потребления различных природных ресурсов. Система кадастров позволит разумно регулировать потребление ресурсов с учетом их строгой экономии. С целью экономии природных ресурсов в промышленные процессы внедряются ресурсо- и энергосберегающие технологии.

Ресурсосберегающие технологии – это технологии с минимальным расходом материалов и энергии на всех этапах производства. Кроме экономии вещества, необходимо экономить энергоресурсы. Для этого в производстве необходимо выбирать наименее энергоемкие технологические схемы, в быту – применять технику с низкой энергоемкостью, а также повышать теплоизоляцию зданий, что позволит сократить затраты энергии на обогрев жилья.

2) Вторая задача – уменьшение количества отходов. В настоящее время лишь 2–5 % сырьевых материалов переходит в продукцию, а 95–98 % превращается в отходы. Человечество в основном работает на производство отходов, при этом происходит интенсивное загрязнение окружающей среды. Полное использование отходов возможно путем создания безотходных технологий – замкнутых технологических процессов. Основой безотходных производств является цикличность вещественноэнергетических потоков. Все сырье вовлечено в следующий цикл:

сырьевые ресурсы производство потребление вторичные ресурсы.

Такая схема напоминает малый круговорот веществ.

Безотходные производства должны быть организованы таким образом, чтобы отходы не образовывались. Для этого следует разделить технологические процессы на две части: производящую основную продукцию и преобразующую отходы, причем между этими частями необходимо устойчивое равновесие. При этом образующиеся неперерабатываемые остатки должны расщепляться на элементы, которые могут быть возвращены в окружающую среду без нарушения биогеохимических круговоротов.

Безотходные технологии являются определенной идеальной системой, к которой следует стремиться. Создание полностью безотходных производств – длительный процесс, требующий решения многих задач.

Сначала требуется перейти к малоотходным технологиям (современные малоотходные безотходные).

Под малоотходным понимается такой способ производства, когда вредное воздействие на окружающую среду не превышает допустимого уровня, и только небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на нейтрализацию и длительное хранение. При создании малоотходных производств важное место отводится системе обезвреживания и хранения отходов. Для создания безотходных и малоотходных производств требуется объединить существующие мелкие предприятия в крупные производственные комплексы, где отходы одних производств служат сырьем для других.

Переход на безотходные технологии предполагает решение энергетических проблем. Наиболее рациональный путь для этого – переход к альтернативной энергетике. Традиционные источники энергии – уголь, нефть, газ – представляют собой невозобновляемое сырье. При этом вокруг существуют возобновляемые энергетические ресурсы.

Основными альтернативными источниками энергии являются:

– гелиоэнергетика – основана на использовании энергии Солнца. На Землю падает огромное количество солнечной энергии, в 15 тыс. раз превышающее ежегодное мировое потребление энергии. Основными установками получения солнечной энергии являются гелиоэлектростанции для производства тепла и электроэнергии, солнечные батареи и элементы для производства электроэнергии, солнечные коллекторы для теплоснабжения зданий. Но солнечную энергию сложно запасать и передавать на большие расстояния без потерь;

– ветровая энергетика – ветер заключает в себе механическую энергию, которая может быть использована на ветроэлектрических станциях для выработки электроэнергии. Такие станции являются рентабельными в районах с постоянными ветрами. В настоящее время большое количество ветровых установок работает в США, Дании, Голландии, Германии. Но этот вид энергии порождает некоторые проблемы: создает ультразвуковое излучение, телевизионные помехи, отрицательно влияет на птиц;

– гидроэнергетика – основана на энергии волн приливов и отливов, океанских течений. Для этого строятся приливные и ветровые электростанции;

– геотермальная энергия – может быть использована в областях современного вулканизма, где горячие подземные воды поднимаются к поверхности и выходят в виде термальных источников. При этом строятся следующие установки: геотермальные электростанции, геотермальные установки (использующие энергию подземных вод), тепловые насосы;

– биоэнергетика – основана на использовании биологического сырья:

биогаза, образующегося при разложении растительных и животных отходов без доступа воздуха, мусоросжигающих установок и т.д.

Образующийся газ может быть использован в домах для обогрева и приготовления пищи.

27. Загрязнение окружающей среды. Классификация загрязнений.

Загрязнение – это внесение в среду новых, не характерных для нее агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде (Пр.:

1– пестициды, 2 – превышение уровня CO2).

Загрязнения делятся на природные (вызванные естественными процессами – космическая пыль, продукты выветривания горных пород, вулканизация, жизнедеятельность растений, животных, выброс нефти из подводных месторождений) и антропогенные (возникающие в результате деятельности людей – бытовые и промышленные отходы, пылевые, выхлопы автомобилей, промышленные выбросы, радиоактивные загрязнения).

По типу загрязнителей антропогенные загрязнители делятся на следующие группы:

– механические – агенты, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий;

– химические – изменение естественных химических свойств среды.

Загрязнители могут быть разрушающимися в ходе биологических процессов (вовлекающиеся в естественный круговорот – NO2, CO2) и неразрушающимися (невовлекающимися – пестициды (ДДТ), моющие средства). Наиболее опасны вторые, т.к. способны накапливаться в среде обитания. Многие загрязнения (стойкие ядовитые вещества) могут передаваться по трофическим цепям, а также накапливаться в организмах животных. Так, содержание яда ДДТ в телах хищных и рыбоядных птиц в 500 тыс. раз превышало содержание его в воде или почве. Особенно сильно загрязнения концентрируются в телах хищных рыб, птиц и животных;

– биологические – большое количество микроорганизмов – вирусов, простейших;

– физические: тепловые (повышение температуры среды, разогрев атмосферы вблизи теплотрасс, промышленных предприятий), шумовые (увеличение интенсивности шума), световые (нарушение естественной освещенности местности, приводящее к аномалиям в жизни животных), электромагнитные (изменение электромагнитных свойств среды вблизи линий электропередач, электроподстанций, радио- и телепередающих станций, приводящее к аномалиям в геофизических и биологических объектах; электромагнитное загрязнение возникает и при использовании микроволновых печей, радиотелефонов, компьютеров) и радиоактивные (превышение естественного уровня радиоактивных веществ). В среднем за последние 50 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате испытания ядерного оружия в атмосфере. Продукты ядерного деления поступают в организм, участвуют в обмене веществ, заменяют стабильные элементы. Радиоактивные частицы выпадают с осадками на землю, а когда и где они выпадут, определить невозможно, радиоактивное облако может обойти Землю за две недели).

Цена загрязнения (экономический ущерб от них) слагается из трех основных компонентов: 1) потеря ресурсов в результате образования большого количества отходов («загрязнение – это ресурсы, оказавшиеся не на своем месте»); 2) стоимость ликвидации загрязнения и контроля над ними; 3) цена здоровья людей (увеличение заболеваемости и смертности населения).

28. Регламентация загрязнения.

Поскольку полностью предотвратить выбросы человек пока не может, то введена система ограничения выбросов. При небольших концентрациях все загрязнители становятся практически безвредными веществами.

Основными показателями для каждого загрязнителя является предельно допустимая концентрация (ПДК) – максимальная концентрация вещества, при которых еще не происходит нарушения деятельности человеческого организма.

ПДК устанавливаются на основе стандартизованных исследований и являются законом, общим для всех.

С точки зрения экологии ПДК – это верхний предел лимитирующих факторов среды (концентрация химического вещества), при которой содержание их не выходит за допустимые границы экологической ниши человека. Т.е. для загрязнителей нижний предел толерантности значения не имеет, а верхний не должен превышать ПДК ни при каких условиях.

Чем ниже ПДК, тем вреднее вещество (Пр.: ПДКСО2(c/c/)=3,0мг/м3;

SO2=0,05 мг/м3; бензапирен=0,00001 мг/м3).

ПДК зависит от продолжительности воздействия, поэтому, в зависимости от времени воздействия, различают ПДК максимально разовые и среднесуточные. Максимально разовые – действующие в течение 30 минут, среднесуточные – в течение 24 часов (ПДКм.р и ПДКс.с).

Так, ПДКSО2(м.р//)=0,5мг/м3 ПДКSО2(c/c/)=0,05мг/м3. Все концентрации в воздухе рабочей зоны сопоставляются только с максимально разовыми, а в атмосферном воздухе населенного пункта – со среднесуточными. ПДКр.з (т.е. максимально разовое ПДК рабочей зоны) больше, чем максимально разовое ПДК жилой застройки.

Для физических загрязнений существует показатель ПДУ – предельно допустимый уровень.

Если в воздухе присутствует не одно вещество, а несколько, оказывающих сходное воздействие, то происходит суммирование вредного воздействия – эффект суммации. Эффект суммации – многократное увеличение вредного воздействия различных веществ при их совместном присутствии. Нормами предусмотрен расчет эффекта суммации вредного воздействия для многих соединений. Расчет производится на основе ПДК этих соединений.

Так, если действует одно вещество с концентрацией в воздухе С1 и с ПДК ПДК1, то требование к его содержанию выглядит так: С1/ ПДК1 1.

Если же действует несколько вредных веществ, то требования жестче:

С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 +...+ Сn / ПДКn 1.

Регламентация (ограничение) выбросов вредных веществ в атмосферу осуществляется на основе установления ПДВ.

ПДВ – это норматив, определяющий предельно допустимую концентрацию загрязняющего вещества в воздухе над источником выброса.

ПДВ устанавливают для каждого источника загрязнения атмосферы.

При этом предельные выбросы подбирают так, чтобы приземная концентрация вредных веществ не превышала ПДК, т.е. ПДВ устанавливают с учетом ПДК.

Размерность ПДВ – грамм в секунду (г/с).

Существуют формулы для установления ПДВ в зависимости от ПДК.

Регламентация выбросов в гидросферу.

Основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах – это соблюдение установленных ПДК вредных веществ в водном объекте.

Аналогом ПДВ в этом случае является ПДС – предельно допустимый сброс сточных вод – норма для каждого источника выбросов.

29. Экологический мониторинг.

Для перехода биосферы в ноосферу необходимо исключить все отрицательные последствия природопользования и исправить те, что уже имели место.

Для эффективного управления качеством природной среды организована система экологического мониторинга. Экологический мониторинг – система наблюдений за состоянием окружающей среды и прогнозирование изменений этого состояния. Является международным термином, впервые появившимся на Стокгольмской конференции 1972 г.

как дополнение к понятию «контроль за состоянием окружающей среды».

Перед экологическим мониторингом стоят следующие основные задачи:

1) наблюдение за состоянием биосферы для предотвращения ухудшения качества окружающей среды;

2) прогноз изменений в окружающей среде и связанных с этим экологических последствий;

3) выявление факторов и источников антропогенных воздействий на окружающую среду.

Уровни экологического мониторинга:

а) глобальный (биосферный) мониторинг – решение задач планетарного порядка, образующих систему глобального моделирования (СГМ), осуществляемый на основе международного сотрудничества. Базой СГМ является космическая и вычислительная техника;

б) национальный мониторинг – организуемый в пределах государства специально созданными органами;

в) региональный мониторинг – действующий в пределах отдельных крупных районов, интенсивно осваиваемых народным хозяйством;

г) локальный мониторинг – учитывающий изменение качества среды в пределах населенных пунктов, промышленных центров, непосредственно на предприятиях.

Рассмотрим схему мониторинга Российской Федерации. Важную роль играет формирование Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

ЕГСЭМ является источником объективной информации об окружающей среде и включает федеральный, региональный и локальный уровни.

Для осуществления мониторинга функции распределяются между различными органами власти:

Госкомэкология – координация деятельности всех организаций в области окружающей среды;

Росгидромет – мониторинг атмосферы;

Роскомзем – мониторинг земель;

Министерство природных ресурсов – мониторинг недр;

Рослесхоз – мониторинг лесов;

Госкомсанэпиднадзор – мониторинг воздействия окружающей среды на здоровье человека;

Госгортехнадзор – координация мониторинга геологической среды;

Минобороны – мониторинг окружающей среды на военных объектах, обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения.

Государственная служба наблюдения (ГСН) за загрязнением окружающей природной среды включает абиотические факторы и обеспечивает ЕГСЭМ данными о состоянии и уровнях загрязнения атмосферного воздуха, водяных объектов, почв, геологической среды и о происходящих в них изменениях. Кроме того, ГСН обеспечивает все органы ЕГСЭМ оперативной фактической и прогностической информацией обо всех изменениях в области окружающей среды для предотвращения чрезвычайных ситуаций. Только с появлением ГИС реализуется возможность целостного взгляда на проблемы окружающей среды и экологии. Технология ГИС позволяет собрать воедино и проанализировать различную малосвязанную информацию об объекте.

ГИС становится основным элементом в системе мониторинга.

ГСН ЕГСЭМ Госкомэкология: Росгидромет, Роскомзем, МПР, Рослесхоз.

30. Информационные методы управления окружающей средой.

–  –  –

В систему управления должны входить следующие основные процедуры:

1) Мониторинг – исследование объекта наблюдений, формирование массива данных для экологического картографирования, ГИС, моделирования и прогноза.

2) Экологические карты отражают взаимосвязь организмов, в том числе человека, и природной среды. Различают: аналитические карты, содержащие конкретную информацию о видах и степени воздействия на природную среду; типологические – схемы районирования территорий по напряженности экологических обстановок. Так, Институтом географии РАН разработана карта "Экологическая ситуация на территории России".

Вся карта разбита на участки, в зависимости от уровня напряженности экологической обстановки. По карте установлено, что на территории России площади с высокой экологической напряженностью занимают 34 %, а с благоприятной экологией – всего 17 %.

3) Оценка состояния объекта наблюдений (система кадастров).

4) Обработка полученной информации (ГИС – географические информационные системы); ГИС – это компьютерно-картографические системы обработки информации, включающие средства сбора, переработки, хранения и представления картографической информации в области природопользования.

5) Составление информационных моделей (моделирование).

Модель – это физическое или знаковое подобие реального объекта, явления или процесса.

Для организации рационального природопользования нужны модели взаимодействия человеческого общества и окружающей среды для того, чтобы предвидеть последствия антропогенного воздействия. При моделировании важно теоретическое обоснование аналогии между моделью и реальным явлением и возможности переносить на действительные процессы результаты, полученные на моделях. Одно из главных требований, предъявляемых к моделям, – их подобие моделируемой системе.

Проблемой экологического моделирования является недостаточное качество информации. Большинство данных плохого качества, с искажениями, содержат ошибки (так называемые «некорректные данные»).

Работать с такими данными можно только при использовании специальных математических методов обработки информации.

Методологической основой исследования природных систем является принцип многомерного планирования и проведения экспериментов и наблюдений, обеспечивающих реализацию системного подхода в экологии. Системный подход позволяет оценить недостатки данных и выявить точные источники загрязнения.

6) прогнозирование изменения состояния объекта.

Задача экологического прогнозирования состоит в разработке прогнозирующих моделей и оценке достоверности прогнозов.

Целью экологического прогнозирования может быть предсказание состояния экосистемы и ее функционирования во времени.

Методы прогнозирования экосистем:

– качественные – основываются на логическом анализе объектов, используя установленные общие закономерности;

– количественные – заключаются в математическом анализе построенных моделей сложных систем.

31. Государственная экологическая экспертиза; лицензирование природопользования. Сертификация. Экологический паспорт предприятия.

Экологическая экспертиза (ЭЭ) проводится обычно специальными исполнительными органами (Росприроднадзором, различными ведомствами) и определяется как проверка соответствия намечаемой хозяйственной деятельности экологическим требованиям. ЭЭ включает предварительную оценку (исследование и прогноз) воздействия на окружающую среду и контрольную проверку соответствия материалов и документов экологическим требованиям. В 1995 г. был принят Федеральный закон "Об экологической экспертизе в России".

Основными принципами экологической экспертизы являются:

– обязательность проведения экспертизы;

– презумпция потенциальной экологической опасности любой намечаемой деятельности;

– комплексность оценки воздействующих факторов;

– достоверность, полнота информации, участие общественных организаций.

Основным рычагом управления качеством природной среды является лицензирование природопользования, т.е. выдача лицензий – разрешений компетентного государственного органа на осуществление определенной природопользовательской или природоохранной деятельности.

Деятельность может быть одновременной или повторяемой оговоренное количество раз в течение оговоренного в лицензии времени лицензии.

Экологические лицензии выдаются на следующие виды деятельности:

– утилизация или захоронение отходов;

– выброс отдельных видов загрязняющих веществ в окружающую среду;

– проведение экологической паспортизации, сертификации;

– выпуск продукции определенного рода;

– осуществление видов деятельности, связанных с работами природоохранного назначения (отстрел дичи, отлов рыбы и т.д.).

В случае, если владелец лицензии допускает какие-либо нарушения или ничего не делает, чтобы устранить их, действие лицензии может быть прекращено досрочно. Экологическая лицензия выполняется только после проведения экологической экспертизы.

Существует еще такое понятие, как экологическая сертификация – это проверка и документальное подтверждение соответствия технологических процессов, материалов, услуг необходимым требованиям.

Сертификация представляет потребителю гарантию в том, что приобретенное им изделие (технологический процесс, услуга) отвечает требованиям нормативных документов.

Цель сертификации – предотвратить возможные отрицательные последствия применения товаров и услуг, не соответствующих экологическим требованиям.

Сертификацию осуществляют специальные органы власти в результате специальной экспертизы. В результате экспертизы выдается экологический сертификат соответствия – документ, удостоверяющий, что сертифицируемый объект соответствует предъявляемым экологическим требованиям.

Документом, комплексно характеризующим состояние природоохранных работ на транспорте, является экологический паспорт, т.е.

нормативно-технический документ, отражающий уровень использования предприятием природных ресурсов и его воздействия на окружающую среду. ГОСТ на экологический паспорт вошел в силу в 1990 г. В экологическом паспорте должны быть отражены следующие сведения:

характеристика используемых ресурсов (количественная и качественная), характеристика выбросов загрязнителей, рекомендации по улучшению экологической ситуации. Любое предприятие в стране должно иметь экологический паспорт, что позволяет осуществлять экологический мониторинг, т.е. контролировать и прогнозировать ситуацию на самом предприятии и вокруг него. В настоящее время осуществляется паспортизация сельскохозяйственных объектов.

Паспорт разрабатывается на основе анализа и обобщения результатов деятельности организации и включает в себя следующие разделы:

1) общие сведения о предприятии и его реквизиты (основной вид деятельности, производства-загрязнители, источники выделения загрязнений и точки их контроля);

2) краткая природно-климатическая характеристика района расположения предприятия, сведения об использовании земельных ресурсов;

3) характеристика используемого сырья и материалов, их расход;

4) характеристика выбросов в атмосферу, водопотребления, отходов;

5) сведения о транспорте (количество, общий пробег, удельные и годовые выбросы);

6) сведения об эколого-экономической деятельности предприятия (ограничения на использование природных ресурсов, выбросы загрязнителей, нормативы и размеры экологических платежей, налоговые льготы за внедрение "чистых" технологий и т.д.).

В экологический паспорт помещают карту – схему предприятия с указанием источников загрязнения атмосферы, водных объектов, места складирования отходов.

32. Экологические правонарушения делятся на две группы – проступки и преступления. Экологические проступки совершают работ-ники предприятий при невыполнении природоохранных мероприятий. К ним применяют меры дисциплинарной ответственности (лишение премий или даже увольнение).

К административной ответственности привлекают за экологические правонарушения (невыполнение обязательств по проведению экологической экспертизы, нарушение экологических требований при проектировании, строительстве, сверхнормативное загрязнение окружающей среды, порча и уничтожение природных экосистем и т.д.). Главная мера – штраф.

При значительном ущербе на виновных возлагается гражданская ответственность, которая обязывает возместить нанесенный ущерб.

Уголовная ответственность предусмотрена за экологические преступления, касающиеся нарушения экологической безопасности общества и причинения вреда окружающей среде и здоровью человека.

В действующем УК РФ предусмотрено 13 составов экологических преступлений:

загрязнение водоемов и воздуха, повреждение лесных массивов, незаконное занятие рыбным промыслом и охотой, уничтожение памятников природы и т.д.

Раздел 2. МАТЕРИАЛЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ

РАБОТЫ И ПОДГОТОВКЕ К ЗАЧЕТУ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ

–  –  –

Средой обитания всех живых организмов Земли, в том числе человека, является биосфера.

Биосфера – это все живое вещество Земли и область его распространения. Биосфера представляет собой оболочку вокруг Земли, включающую все живые организмы, обитающие на планете. В состав биосферы входит и та часть вещества Земли, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Термин "биосфера" образован от греческих слов "bios" – жизнь и "sphaira" – шар, сфера. В буквальном переводе слово "биосфера" означает "сфера жизни". Этот термин впервые был введен в науку в 1875 г.

австралийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831–1944).

Сам Зюсс понимал под биосферой только совокупность всех живых организмов, обитающих на Земле, не замечая тесного взаимодействия живой и неживой природы планеты.

Неживая природа существенно влияет на жизнедеятельность живых организмов. С другой стороны, живые организмы принимают активное участие в формировании многих горных пород, почвы, климата планеты, оказывают значительное воздействие на состав воды, атмосферного воздуха. Поэтому биосферу нельзя рассматривать отдельно от неживой природной среды, составляющей с ней единое целое.

Первым из ученых, указавших на огромную роль живых организмов в формировании облика Земли, был Ж.Б. Ламарк (1744–1829). В его работах указывалось, что современная земная кора возникла под влиянием жизнедеятельности живых организмов.

Ни один живой организм на Земле, в том числе и человек, не может существовать вне окружающей среды. Все организмы тесно связаны как между собой, так и с неживой природой. Вся биосфера может существовать только при условии тесного взаимодействия с внешней средой – с географической оболочкой Земли и с космосом.

Для того чтобы представить себе структуру биосферы в пространстве, рассмотрим строение географической оболочки Земли. Эта оболочка имеет неоднородное строение и состоит из нескольких концентрических сфер (геосфер), вращающихся вместе с планетой.

У Земли существует три внешние (атмосфера, гидросфера, литосфера) и одна внутренняя (мантия) геосфера.

Атмосфера (от греческого "atmos"– пар) – это мощная простирающаяся на огромную высоту оболочка – около 20 тыс. км над поверхностью планеты – и граничащая с космическим пространством. Через атмосферу происходит обмен веществом и энергией между Землей и космосом.

Атмосфера представляет собой сложную неоднородную структуру и состоит из нескольких слоев.

Тропосфера – нижний слой атмосферы, примыкающий к поверхности Земли. Мощность тропосферы составляет 8–10 км в полярных областях и 16–18 км у экватора. В этом слое сосредоточено около 80 % всех газов, находящихся в атмосфере.

В тропосфере происходят вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, обуславливающих круговорот воды и многих других веществ, теплообмен, перенос загрязнителей. Этот слой атмосферы изучен наиболее полно. Именно в нем могут существовать живые организмы Земли.

Стратосфера расположена над тропосферой на высоте 18–55 км. В стратосфере на высоте около 30–40 км расположен озоновый слой – зона с высоким содержанием трехатомного кислорода – озона (О3). Озон образуется из кислорода под воздействием космического излучения.

Озона в атмосфере очень мало – всего 410–7 %. Если собрать весь озон атмосферы в один слой, то при нормальных условиях (то есть давлении 1 атм. и температуре 273 С) он будет иметь толщину слоя всего 0,3 см. Однако этого количества вполне достаточно для защиты биосферы Земли от ультрафиолетового излучения Солнца, поскольку озон обладает очень сильным поглощающим эффектом. Озоновый слой вокруг Земли поглощает практически все солнечное коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов. Кроме того, озон задерживает также инфракрасное (тепловое) излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.

Мезосфера – следующий слой атмосферы, расположенный на высоте 55–80 км от уровня моря. В мезосфере происходит резкое понижение температуры с высотой.

Термосфера, расположенная выше 80 км над уровнем моря, характеризуется постоянным повышением температуры. В верхней части термосферы температура достигает 1000 К. Термосферу часто называют еще ионосферой, так как в ней находится большое количество ионов. Эти ионы обладают способностью задерживать космическое излучение, образуя "северное сияние".

Экзосфера – расположенный над термосферой верхний слой атмосферы, граничащий с околоземным космическим пространством.

Вся газовая оболочка – атмосфера – это "одеяло" Земли, предохраняющее ее от губительного космического излучения, резких перепадов температур и от падения крупных метеоритов. Если бы вокруг Земли не существовало атмосферы, то температура у поверхности планеты днем превышала бы +1000 С, а ночью опускалась ниже –1000 С.

Гидросфера – водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную гидросферы. Большая часть водного запаса расположена на поверхности Земли.

Поверхностная гидросфера включает в себя все поверхностные воды земли: океаны, моря, озера, реки, болота, ледники и т. д. Эта часть гидросферы занимает 70,8 % поверхности Земли.

Подземная гидросфера включает воды, находящиеся в верхней части земной коры.

Более 98 % всех водных запасов Земли составляют соленые воды океанов, морей и т. д. Общий объем пресных вод не превышает 2 % от общего объема гидросферы. Причем большая часть пресных вод сосредоточена в виде льда у полюсов планеты. Таким образом, хотя общий запас воды на Земле значителен, запасы пресной воды очень малы.

Мировой океан является источником многих минеральных ресурсов.

В морской воде содержится большое количество химических элементов.

Наиболее распространен в мировом океане хлор, натрий, магний, кальций и калий. В заметном количестве присутствуют уран, серебро, золото и медь.

В океане обитает свыше 300 000 видов живых организмов – от микроскопических водорослей (планктона) до крупных морских животных.

Морские организмы играют огромную роль в существовании биосферы – они производят почти половину всего кислорода, поступающего в атмосферу. Поэтому океан образно называют "легкими планеты".

Вся гидросфера Земли в большей степени влияет на формирование климата планеты. Вода обладает способностью медленно нагреваться и медленно остывать, поэтому мировой океан служит аккумулятором тепловой энергии Солнца.

Гидросфера влияет на многие атмосферные процессы: нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение воздуха водяными парами и др.

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, или земная кора.

Толщина литосферы составляет от 6–8 км (под дном океана) до 80 км (в горных системах). Именно литосфера является основным источником природных ресурсов для человека.

Земная кора сложена горными породами, среди которых выделяют магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы возникли в результате кристаллизации расплавов в недрах Земли и на поверхности. К ним относятся базальты, граниты и др.

Осадочные горные породы образуются в результате процессов переотложения продуктов разрушения и выветривания различных горных пород при выпадении осадка из природных вод в результате жизнедеятельности некоторых живых организмов. К осадочным породам относятся известняки, доломит, кальцит, пески, глины и т. д.

Метаморфические горные породы образовались в результате преобразования в недрах Земли различных горных пород под воздействием высоких давления и температуры. К ним относятся слюда, полевой шпат и др.

Доля различных горных пород в земной коре неодинакова: более 70 % приходится на магматические горные породы, около 17 % – на метаморфические и чуть больше 12 % – на осадочные.

Вся земная кора условно подразделяется на три слоя: "осадочный", "гранитный" и "базальтовый".

Вещество земной коры (литосферы) состоит в основном из легких элементов. Наиболее распространены следующие восемь химических элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. На долю остальных элементов приходится менее 1 % массы коры.

Живые организмы сосредоточены в верхнем поверхностном слое литосферы – почве, в котором осуществляется тесное взаимодействие живых организмов с минеральной средой. Почва состоит из горных пород, органического вещества живых организмов, воды и различных газов.

Остатки организмов после разложения образуют гумус – плодородный слой почвы.

Ниже литосферы расположена мантия – внутренняя геосфера Земли.

Условной границей между мантией и литосферой (земной корой) служит так называемая "поверхность Мохоровичича", названная так в честь обнаружившего ее югославского геолога А. Мохоровичича. Вблизи этой границы, лежащей на глубине около 50 км от поверхности Земли, происходит резкое увеличение скорости сейсмических волн, возникающих при землетрясениях и распространяющихся в породах Земли. Мантия, лежащая ниже границы Мохоровичича, имеет толщину около 2900 км и состоит в основном из оксидов кремния железа и магния. Материи мантии характеризуются большой однородностью (гомогенностью). Согласно современным представлениям, вещество мантии представляет собой аморфную стеклообразную массу.

Мантия окружает тяжелое ядро, вес которого составляет 34 % от всего веса Земли. Радиус ядра оценивается в 3500 км. Из всех планет Солнечной системы только Земля и Венера имеют такие тяжелые ядра.

Современная биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы (тропосферу), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Верхней границей биосферы является озоновый слой. Выше озонового слоя жизни не существует, так как мощный поток коротковолнового космического излучения губительно действует на все живые организмы.

Нижняя граница биосферы выражена не так резко и обусловлена высокой температурой земных недр. Она находится на глубине 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. На этой глубине температура приближается к 1000 С.

Крайних пределов биосферы достигают только простейшие организмы – различные микроорганизмы. Наибольшее количество живых существ сосредоточено в местах контакта трех сред: воды, воздуха и твердого почвенного покрова.

В биосфере осуществляется непрерывный круговорот вещества, передача энергии и информации. Без хорошо организованных материально-энергетических и информационных потоков невозможно устойчивое существование такой сложной системы, какой является биосфера Земли.

Основным источником энергии для биосферы является Солнце. Под воздействием солнечного излучения вещество биосферы становится активным. Именно благодаря энергии осуществляются все геологические, биологические и химические превращения в биосфере. Часть солнечной энергии, поступающей в биосферу, накапливается (аккумулируется) в виде запаса органического вещества. Таким образом, энергия Солнца и материя Земли являются основой для возникновения и развития биосферы.

Еще одной обязательной составляющей для биосферы является информационный поток, объединяющий различные живые организмы. Все организмы в биосфере обмениваются между собой необходимой для жизни информацией. У большинства видов информационные связи обеспечивают согласованное действие небольшого количества особей.

Исключение составляют общественные насекомые (муравьи, пчелы и др.).

Для человеческого общества характерен гораздо более высокий уровень передачи информации – через систему слов, фраз, в которых кодируются сложные сигналы. Кроме того, человек создает технические средства, обеспечивающие передачу информации на большие расстояния и связывающие человеческое общество в единое целое с образованием единого информационного пространства.

1.2. Эволюция биосферы. Живое, косное и биокосное вещество Свое становление учение о биосфере получило в трудах выдающегося русского ученого Владимира Ивановича Вернадского (1863–1945).

Вернадский подчеркивал, что биосфера находится в постоянной бесконечной эволюции. Современное состояние биосферы есть результат предшествующего гигантского пути развития.

Возникновение биосферы Земли и ее развитие во многом обусловлены уникальным астрономическим положением Земли и ее размерами.

Жизнь, подобная земной, может развиваться на планете со строго определенной массой и размерами. На планете с высокой массой (более чем 1/20 массы Солнца) начинаются интенсивные ядерные реакции, что ведет к значительному разогреву и высокому уровню радиации. В Солнечной системе такие процессы происходили в прошлом на планетах Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Планеты с малой массой обладают слабым гравитационным полем и не могут удерживать вокруг себя необходимую для жизни атмосферу.

Важными условиями возникновения жизни являются также определенный уровень солнечной радиации (определяемый расстоянием планеты от Солнца), а также наличие на планете жидкой воды.

Из всех планет Солнечной системы только Земля удовлетворяет всем необходимым условиям.

Существование биосферы начинается с появления в географической оболочке Земли первых живых организмов. По современным данным, возраст биосферы оценивается примерно в 3,4–4,5 млрд лет.

Проблема происхождения и развития жизни на Земле относится к одной из наиболее интересных научных проблем. В истории человечества существовало множество идеалистических и материалистических гипотез, по-разному представляющих процесс возникновения живого вещества на Земле. Основными, наиболее распространенными теориями являются следующие.

1. Создание жизни некими Высшими силами в определенный период существования Земли – так называемый креационизм (от лат. "creatio" – сотворение). Идеалистические теории подобного рода отличаются наибольшим разнообразием и составляют определенную часть мифов и религиозных концепций различных народов мира.

2. Самопроизвольное возникновение жизни из неживой материи.

Подобные теории встречаются еще в Древнем Вавилоне, Египте, Китае, Греции. Согласно большинству теорий этого типа при определенных условиях возникает сразу достаточно высокий уровень жизни – насекомые, пресмыкающиеся, даже мелкие млекопитающие. Среди приверженцев таких теорий известны имена древнегреческих мыслителей: Аристотеля, Демокрита, Фалеса и др. Эти философы предполагали, что определенное вещество (вода, воздух, ил, солнечный свет или др.) содержит особое "активное начало", способное создавать живые организмы. В раннем Средневековье идеи о самозарождении жизни были объявлены ересью и на долгое время преданы забвенью. Свою вторую жизнь теория самозарождения получила в позднем Средневековье – в эпоху Возрождения. Многие естествоиспытатели того времени проводили опыты по получению различных живых существ (главным образом микроорганизмов и насекомых) из различных материалов – воды, камня, даже мусора. Однако в XIX в. подобные воззрения были подвергнуты научной критике.

3. Теория панспермии – возникновение жизни на Земле в результате занесения ее из космоса. Первые подобные гипотезы также берут свое начало в Древнем мире. Примером служит учение древнегреческого философа Анаксагора (Vв. до н.э.), согласно которому жизнь возникла из вечно существующего семени, попавшего на Землю. Воззрения подобного рода также причислялись к ереси в эпоху Средневековья, что объясняет их практически полное отсутствие в тот период. Возрождение идеи проникновения жизни из космического пространства пришлось на середину XIX в. В это время среди ученых значительной популярностью пользовалась теория "космического посева" жизни. Ученые этого периода (Х. Рихтер, С. Авенариус и др.) наиболее вероятной причиной появления жизни на Земле считали проникновение ее из космоса вместе с метеоритами или космической пылью. Считалось, что таким путем на Земле могли появиться примитивные микроорганизмы или споры растений.

В.И. Вернадский также был сторонником теории панспермии – появления жизни на Земле в результате ее проникновения из космического пространства. В своих трудах он высказывал предположение, что во Вселенной жизнь существует вечно и не имеет своего начала.

Гипотеза о внеземном происхождении жизни рассматривается и некоторыми современными учеными. Однако до сих пор, несмотря на многочисленные исследования в этом направлении, не установлено фактов о том, что живые существа были принесены на Землю из космоса. Следует учесть, что коротковолновое излучение космоса губительно действует на все известные живые организмы.

Появляющиеся в печати сведения о найденных на метеоритах следах жизни обычно оказываются результатом ошибки исследования или вторичного загрязнения метеоритов.

4. Возникновение жизни на Земле в результате сложной биохимической эволюции.

В теориях подобного типа, получивших наибольшее распространение в современном научном мире, важную роль играет эволюция самой Земли.

В начальный период существования планеты температура на Земле достигала 5000–8000 С. При медленном остывании планеты образовалась земная кора, неровная из-за активной вулканической деятельности.

Согласно гипотезе, выдвинутой русским ученым Опариным (1923), в атмосфере древней Земли преобладали водяной пар, аммиак, метан, двуокись углерода и почти не было свободного кислорода.

Вещества земной оболочки в то время подвергались воздействию коротковолнового излучения Солнца, так как озонового экрана еще не существовало. Кроме того, на вещество планеты действовали газовые разряды, высокие температуры и т.д. В таких условиях, согласно теории Опарина, могли возникнуть первые органические вещества в результате их синтеза из неорганических компонентов. В середине ХХ в. были проведены лабораторные опыты по созданию органических веществ путем пропускания искрового разряда через смесь метана, аммиака, воды и водорода. В результате опытов были получены многие органические вещества, входящие в состав живых организмов. Таким образом, возможность возникновения органического вещества из неорганического в условиях древней Земли подтверждена экспериментально.

Согласно положениям теории Опарина, развитие земной оболочки шло по пути усложнения образующихся органических веществ. На определенном этапе неживая природа (сложные органические вещества) перешла в живую – образовалась живая клетка, способная воспроизводить подобные себе структуры. Промежуточной стадией между живой и неживой природой, согласно Опарину, были коацерваты – студнеобразные сгустки сложных органических веществ, которые могли увеличиваться в размерах или, наоборот, распадаться на части. Следует отметить, что эта часть теории Опарина не доказана экспериментально. Процесс перехода неживой природы в живую остается не вполне ясным.

Развитие живого вещества Земли сопровождалось изменением всего облика планеты. В результате появившихся процессов фотосинтеза и хемосинтеза сильно изменился состав атмосферы – в ней образовалось значительное количество кислорода. В верхних слоях атмосферы кислород превращался в озон – таким образом вокруг Земли возник озоновый слой, позволивший живой природе покрыть всю поверхность планеты.

Под воздействием первых микроорганизмов образовалась почва – верхний слой литосферы. Дальнейшее развитие биосферы Земли характеризуется все большим усложнением живых организмов – от микроорганизмов до млекопитающих – и, наконец, появлением в биосфере человека.

Современный человек является мощной преобразующей природу силой и оказывает прямое и косвенное воздействие на природные процессы. Согласно учению Вернадского, постепенно биосфера Земли должна перейти в ноосферу – сферу разума, характеризующуюся разумным регулированием взаимоотношений природы и человека. Человек при помощи разума должен так организовать свою деятельность, чтобы она не нарушала нормального течения природных процессов. Только при этом условии возможно дальнейшее существование и развитие биосферы.

Рассматривая структуру биосферы, Вернадский выделил в ней три основных компонента: живое, косное и биокосное вещества. Эти компоненты биосферы не существуют раздельно, а тесно связаны между собой материально-энергетическими и информационными потоками.

Живое вещество – это совокупность растительного и животного мира, а также все человечество.

Вес живого вещества составляет незначительную часть от веса всего вещества биосферы. Однако именно живое вещество играет важнейшую роль во многих геологических процессах, изменяя облик Земли.

Живое вещество является основным компонентом биосферы, определяющим ее эволюцию. В ходе различных биологических процессов

– дыхания, питания, фотосинтеза и др. – живые организмы изменяют окружающую среду, меняют состав, влияют на круговорот многих веществ.

Изменения в живом веществе происходят во много раз быстрее, чем в неживой природе. Причиной этого является то, что все биологические процессы катализируются (ускоряются) биологическими катализаторами – ферментами, немного более активными, чем неорганические катализаторы.

Косное вещество – это окружающие живые организмы – объекты неживой природы: атмосферный воздух, вода, горные породы и т.п.

Косное вещество тесно связано с живой природой – существует постоянная миграция атомов различных химических элементов из косного вещества в живое и обратно.

Биокосные тела представляют собой объекты неживой природы, преобразованные живыми организмами. К биокосным телам относится почва, воды многих поверхностных водоемов, химический состав которых сформировался под действием микроорганизмов.

Биокосные тела состоят из косных и живых тел и являются, согласно учению В.И. Вернадского, результатом деятельности былых биосфер, существовавших в более ранние геологические эпохи.

Эволюция биосферы охватывает все ее компоненты: развитие живого вещества сопровождается изменением находящихся с ним в контакте биокосных тел и постепенным преобразованием других объектов неживой природы – косного вещества.

1.3. Экосистема, ее структура. Биотическое сообщество и абиотическая среда Основным предметом экологии как науки, изучающей взаимодействие живых организмов с окружающей средой, является экологическая система, или экосистема.

Экосистемой называется безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, в которой осуществляется внешний и внутренний круговорот веществ, переход энергии и обмен информации. Термин "экосистема" был предложен в 1935г. английским экологом А. Тэнсли и в настоящее время является общепринятым.

Любая экосистема является сложной структурой, состоящей из двух основных частей: биотических компонентов (биота, или биотическое сообщество) и абиотических компонентов (экотоп).

Структура экосистемы:

* Биотическое сообщество (биотоп) – совокупность всех живых организмов (живое вещество – растения, животные, микроорганизмы и пр.), входящих в данную экосистему.

* Абиотическая среда (экотоп) – совокупность компонентов неживой природы (биокосное и косное вещество), входящих в экосистему.

К абиотической среде относятся:

– химические вещества (органические и неорганические), находящиеся в постоянном круговороте между живой и неживой природой;

– вода, воздух, почва и горные породы, присутствующие в экосистеме;

– климатический режим местности (освещенность, температура, количество осадков и т. д.);

– другие компоненты неживой природы, составляющие среду обитания живых организмов экосистемы.

Таким образом, экосистема включает в себя все живые организмы, обитающие на данном участке, а также находящееся с ними во взаимодействии косное и биокосное вещество.

В качестве примера можно привести экосистему водоема, которая состоит из биоты (планктона, высших растений, водных организмов и т.д.), находящихся в тесном взаимодействии с экотопом (водной средой, грунтом, климатическими факторами и т.д.). Причем между биотой и экотопом осуществляется постоянный обмен веществом, энергией и информацией.

Согласно современной терминологии к экосистеме можно отнести любую, без учета масштаба, систему абиотических и биотических компонентов, находящихся в более тесном взаимодействии между собой, чем с окружающей средой.

В зависимости от величины выделяют следующие уровни экосистем:

1. Глобальная экосистема – это биосфера Земли, представляющая собой совокупность биотических и абиотических компонентов планеты.

2. Макроэкосистемы – экосистемы, занимающие значительные территории на земной поверхности; к ним относятся океаны, континенты, тундра, тайга и т.п.

3. Мезоэкосистемы – экосистемы среднего уровня, меньше по масштабу, чем макроэкосистемы; это поля, реки, озера, степи и т.п.

природные объекты.

4. Микроэкосистемы – к ним можно отнести муравейник, старый пень в лесу с обитающими на нем многочисленными живыми организмами, комнатный аквариум, обычную лужу и т.д.

Все экосистемы делятся на природные и антропогенные (то есть созданные человеком).

Природные экосистемы обычно достаточно устойчивы – они самопроизвольно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой и за счет этого могут существовать долгое время. Экосистемы, обладающие отлаженным обменом веществом и энергией с внешней средой, называются открытыми.

Многие антропогенные экосистемы являются закрытыми – они лишены возможности самостоятельно обмениваться необходимыми компонентами с окружающей средой. Для поддержания стабильности во времени закрытых экосистем необходимо искусственно создавать в них внешние потоки вещества и энергии.

Примером закрытой экосистемы является обычный комнатный аквариум. Без вмешательства человека такая экосистема постепенно деградирует. Для поддержания стабильности требуется искусственно осуществлять круговорот веществ: вносить корм, очищать дно и стенки аквариума, проводить аэрацию (насыщение воды воздухом).

Таким образом, для продолжительного существования природных и антропогенных экосистем любого уровня необходимо выполнение следующих условий:

1. Поступление достаточного количества энергии от окружающей среды, ее накопление, преобразование в другие виды энергии и экспорт в окружающую среду.

2. Круговорот веществ (самопроизвольный или искусственный) между экосистемой и внешней средой.

В экосистеме существует внутренний круговорот веществ: различные органические и неорганические вещества могут использоваться многократно и поочередно входить в состав различных компонентов экосистемы. Чем лучше организован внутренний круговорот веществ, тем автономнее экосистема.

В отличие от потока веществ, поток энергии направлен в одну сторону: энергия поступает от окружающей среды, преобразуется в другие виды энергии или накапливается в виде запаса энергии в органическом веществе и экспортируется в окружающую среду. Следует отметить, что большая часть получаемой экосистемой энергии рассеивается в виде тепла

– в форме энергии, наименее пригодной для использования.

Таким образом, даже при хорошо отлаженном внутреннем круговороте веществ необходимо постоянное поступление в экосистему новых порций энергии, компенсирующих энергетические потери.

Только выполнение перечисленных условий поддерживает экологическое равновесие и осуществляет развитие экосистем.

1.4. Уровни организации жизни на Земле Биосфера Земли является сложноорганизованной структурой, состоящей из большого количества элементов.

Входящие в состав биосферы биологические системы сильно различаются по своему масштабу, образуя различные уровни организации жизни на Земле.

Экология изучает структуры высшего уровня: от систем организмов до биогеоценозов (экосистем на определенном участке), образующих биосферу. Любая система высшего уровня слагается из определенного количества подсистем низших уровней, тесно взаимодействующих между собой и дополняющих характеристики друг друга. В результате этого при переходе от системы более низкого уровня к системе высокого уровня возникает хотя бы одно новое свойство. Это является основой принципа эмерджентности (от англ. «Emergent» – неожиданно появляющийся).

Согласно этому принципу при каждом объединении сложных компонентов в новую систему возникают новые (так называемые "эмердментные") свойства, дополняющие сумму свойств всех компонентов. Ниже рассмотрены различные уровни организации живой природы, изучаемые экологией.

1.5. Организм и среда обитания

Организменный – это первый уровень организации жизни, изучаемый экологией. Отдельный живой организм входит в системы более высокого уровня (популяции, биоценозы, биотические сообщества) как подсистема низшего уровня.

Большинство организмов имеет клеточное строение, то есть представляет собой систему живых клеток (хотя на Земле существуют и внеклеточные формы жизни – вирусы). Простейшие организмы состоят всего из одной клетки (одноклеточные), более сложные – из миллиардов различных клеток.

Таким образом, организм является сложной системой, включающей в себя подсистемы более низкого уровня.

На уровне отдельного организма осуществляется обмен веществом и энергией с окружающей средой, поэтому каждый живой организм является самостоятельной системой, находящейся в тесном взаимо-действии с окружающей средой. Обмен веществом и энергией на организменном уровне осуществляется при помощи согласованного действия различных систем органов. Любой организм способен самостоятельно поддерживать равновесие с окружающей средой, а также адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

Все физиологические процессы, осуществляющиеся на уровне организма, можно разделить на две группы:

Первая группа – процессы, направленные на обеспечение жизнедеятельности организма и поддерживание равновесия с окружающей средой. К этой группе относятся такие процессы, как пищеварение, дыхание, фотосинтез, клеточный метаболизм (обмен веществ). Большинство биохимических процессов первой группы катализируются (ускоряются) особыми белковыми веществами – ферментами. Причем каждый процесс контролируется особым ферментом. Кроме ферментов важную роль в биохимических процессах на уровне организма играют витамины – вещества, необходимые для нормального обмена веществ, и гормоны – особые химические вещества, осуществляющие общую координацию основных физиологических функций в сложных или изменяющихся условиях среды. В процессе адаптации изменяются определенные функции или составные части организма, что ведет к изменению всего организма в целом.

Различают поведенческие и физиологические адаптации.

Поведенческие адаптации – это изменение поведенческих характеристик организма; к этому типу относятся такие способы адаптаций, как перелеты птиц, зимние спячки у многих животных и т. д.

Физиологические адаптации сопровождаются изменением строения внутренних органов организма.

Морфологические адаптации – это приспособление организма к среде при помощи изменения строения тела.

Процессы, происходящие в организме, контролируются генами – веществами, ответственными за передачу наследственной информации. В процессе адаптации может происходить изменение генов, при этом приобретенные новые свойства передаются следующим поколениям.

Совокупность генов данного вида организмов образует генофонд. Способность организмов адаптироваться к неблагоприятным воздействиям среды называется экологической валентностью, или пластичностью. Нарушение в генах приводит к изменению генофонда. При этом нарушается нормальная передача генетической информации – происходит мутация организма. В настоящее время частыми причинами мутаций являются загрязнение окружающей среды, воздействие коротковолнового излучения и др. Очень часто мутация приводит к изменению биохимических реакций в организме и к нарушению нормального обмена веществ.

Наследственная информация, заложенная в генах, определяет путь развития организма. Индивидуальное развитие организма от его зарождения до смерти носит название онтогенез. Этот термин введен в 1866 г. Э.Геккелем для обозначения жизненного цикла организма. Этот же ученый сформулировал следующий биогенетический закон: онтогенез всякого организма представляет собой краткое повторение эволюции данного вида. Таким образом, существует взаимосвязь между развитием одного организма и развитием (эволюции) всей живой природы Земли.

Продолжительность онтогенеза сильно различается у разных видов живых организмов.

Онтогенез растений больше зависит от условий среды, чем онтогенез животных.

1.6. Систематика растений и животных

На Земле обитает большое количество живых организмов, сильно различающихся своим строением и функциями. Единицей классификации для организмов служит вид – совокупность сходных организмов, обладающих одинаковым строением и функциями, способных скрещиваться и давать плодовитое потомство. Мир живых организмов насчитывает по различным оценкам от 1,5 до 8 млн видов. По принятой системе классификации сходные виды группируются в более высокую единицу – род, роды объединяются в семейства, семейства – в отряды (у животных) или порядки (у растений), отряды и порядки – в классы, а классы – в типы. Высшими единицами классификации являются подцарства, царства, надцарства и империи.

Иногда для удобства в видах выделяют еще подвиды, типы делят на подтипы, классы – на подклассы, но основная схема остается неизменной.

Все живые организмы Земли можно разделить на две группы, сильно различающиеся между собой. Это две империи – доклеточные и клеточные организмы. Империя доклеточных, то есть организмов, не имеющих в своем составе живой клетки, состоит из единственного царства – вирусов.

По современным представлениям, вирус – это субмикроскопические объекты, способные проникать внутрь живых клеток и воспроизводиться только в этих клетках. Вирусная частица состоит из одной или нескольких молекул ДНК (носителей наследственной информации) и белковой оболочки. Вирусы очень разнообразны по размерам и форме.

К вирусным заболеваниям человека относятся оспа, корь, краснуха, гепатит, ряд респираторных заболеваний и др. Империя клеточных гораздо более разнообразна и делится на два надцарства: прокариотов – доядерных, не имеющих ядра в живой клетке, и эукариотов – организмов, клетки которых содержат ядро.

Прокариоты являются древнейшими организмами, обитающими на Земле. Они существовали уже около миллиарда лет назад. Их надцарство включает только одно царство – дробянок, состоящее из двух подцарств – бактерий и сине-зеленых водорослей.

Эукариоты появились на Земле позднее, но отличаются большим разнообразием видов.

Их надцарство включает в себя три царства:

животных, растений и грибов. Каждое из этих царств состоит из нескольких подцарств.

Бактерии являются самыми распространенными организмами на Земле. Размеры бактерий составляют от 0,2 до 100 мкм. Клетки бактерий не имеют оформленного ядра, а вместо него содержат эквивалент ядра – нуклеоид, лишенный оболочки и состоящий из одной хромосомы.

Бактерии получают энергию за счет биологического окисления (хемосинтез) или от солнечного излучения (фотосинтез). По разнообразию форм и строению бактерии превосходят все остальные живые организмы.

Они могут иметь разную форму: палочкообразную (бациллы), шаровидную (кокки), спиралевидную, реже встречаются звездно- или кольцеобразные и другие формы. Существуют бактерии неподвижные и подвижные, передвигающиеся при помощи жгутиков.

Больше всего бактерий в почве – до 2 млрд на 1 г почвы. В литосфере бактерии проникают ниже почвенного слоя на глубину до нескольких километров, обуславливая нижнюю границу биосферы.

Многие бактерии могут существовать в экстремальных условиях, в которых другие живые организмы не выживают – в глубоком вакууме, при температуре +300 С, в растворах кислот.

Бактерии играют важную роль в природных процессах. Они принимают активное участие в круговоротах важных элементов: азота, серы, железа, фосфора, кальция и кремния. Именно жизнедеятельность бактерий обуславливает газовый состав атмосферы. Бактерии минерализуют остатки органического вещества, образуя необходимые для растений питательные компоненты.

Сине-зеленые водоросли по строению сходны с бактериями, они обитают преимущественно в верхних слоях гидросферы.

Среди эукариотов самыми распространенными являются растения – на Земле их насчитывается несколько сотен тысяч таких видов.

Растительный покров Земли является важным элементом биосферы.

Растения способны синтезировать органические вещества из неорганических компонентов под воздействием энергии Солнца. Поэтому именно растения обеспечивают пищей все остальные живые организмы.

Животные неспособны создавать необходимые им органические компоненты непосредственно из неорганического вещества. Поэтому животные питаются готовыми органическими веществами, синтезированными растениями или полученными от других животных. Наибольшее разнообразие форм среди животных имеют насекомые.

Грибы – это низшие живые организмы. Раньше их относили к растениям, но по современным представлениям грибы являются своеобразной формой жизни, которую нельзя однозначно отнести к другим формам. Клетки грибов лишены хлорофилла, в отличие от клеток растений. Поэтому грибы не могут самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганического. По способу питания все грибы подразделяются на паразитов, сапрофитов и симбионтов.

Грибы-паразиты паразитируют на растениях, небольшая их часть – на животных. Питаются они за счет органического вещества организма хозяина.

Грибы-сапрофиты питаются гниющими остатками растений. К ним относятся 2/3 всех видов грибов.

Грибы-симбионты помогают растениям усваивать вещества почвы, активизируют ферменты многих высших растений, связывают свободный азот. Эти грибы находятся в состоянии симбиоза (тесного взаимодействия, приносящего взаимную пользу) со многими растениями и некоторыми животными.

Наряду с бактериями грибы играют важную роль в круговоротах многих элементов, разлагая органические вещества до неорганических (минеральных) компонентов.

Территория, в пределах которой находится популяция, называется стация (от лат. – «место пребывания»). Стация может быть постоянной или использоваться данной популяцией на ограниченное время (сезонные стадии) или для определенных целей (стации ночевок, размножения).

С точки зрения экологии популяция представляет собой не просто сумму особей, а сложную систему организмов, способную к самореализации и взаимодействующую с окружающей средой по специальным законам.

Основными характеристиками популяции являются численность, плотность и динамика изменения численности.

Численность – это количество особей в данной популяции. Численность является основной характеристикой, однако абсолютное значение численности популяции в пределах стадии чаще всего подсчитать трудно, поэтому широко используется другая характеристика – плотность.

Плотность – это среднее число особей, приходящееся на условно выбранную единицу пространства (на 1 м2, 1 га) площади земной поверхности. Плотность популяции определить гораздо проще, чем численность.

Сравнение показателей плотности двух популяций одного вида, обитающих в различных условиях, показывает, какие условия для данного вида предпочтительнее. Численность и плотность популяций не остаются неизменными, а колеблются в определенных пределах. Во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно, неограниченно увеличивая рост численности популяции. Однако на практике этого никогда не происходит, так как рост популяции ограничен количеством ресурсов среды, а также воздействием неблагоприятных условий.

Каждая стадия (место обитания) имеет ограниченный набор ресурсов, сумма которых определяется емкостью среды. При значительном увеличении плотности популяции сверх оптимальных пределов происходит превышение емкости и резкое истощение ресурсов, губительное для данной популяции.

Важной характеристикой популяции является динамика изменения численности популяции на определенной стадии. Она определена соотношением между рождаемостью и смертностью, между выселением и вселением особей из соседних популяций.

В благоприятных условиях происходит рост численности популяции до определенных пределов, определяемых емкостью среды. Постепенно по мере истощения ресурсов прирост популяций уравновешивается потерями особей за счет смертности и миграции. Поэтому на кривой изменения численности популяции во времени имеются точки максимума. Такая кривая роста численности характерна для популяций всех видов от микроорганизмов до человека. Точка максимума зависит не только от емкости среды, но и от плотности самой популяции. Эта зависимость сформировалась под воздействием естественного отбора и действует поразному у различных видов. Так, у растений при увеличении плотности популяции усиливается конкурентная борьба и происходит самоизреживание – погибают более слабые ростки.

У животных при увеличении плотности усиливается миграция на другие территории с образованием новых популяций. Многие виды, обитающие в стесненных условиях, могут тормозить рост популяции продуктами обмена веществ, выделяемыми в окружающую среду. У других видов при превышении определенной плотности происходит задержка размножения. У некоторых организмов (однолетние растения, некоторые мелкие рыбы, например гупии) плотность популяций может достигать значительных величин за счет уменьшенных размеров особей. В этих случаях чем выше плотность популяций, тем меньше размер входящих в нее особей и соответственно меньше количество потребляемых ими ресурсов.

Динамика колебания численности популяций во времени может носить периодический и непериодический характер.

Периодические колебания численности бывают сезонными (у многих насекомых) и с периодом в несколько лет (у млекопитающих). В устойчивых экосистемах колебания чаще всего имеют периодический характер, обусловленный периодическими изменениями условий среды или особенностями самих организмов.

Непериодические колебания численности популяций часто являются следствием воздействия человека.

Механизм регулирования численности популяций является частью сложных природных механизмов поддержания равновесия в системе.

Кроме набора основных характеристик, популяции присуща определенная структура. Выделяют возрастную, половую и пространственную структуры.

Возрастная структура популяции зависит от интенсивности размножения, которая различна у разных видов. При благоприятных условиях в популяциях присутствуют все возрастные группы. В быстро растущих популяциях доминируют молодые особи; в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, наблюдается примерно разное соотношение особей различного возраста; в стареющих популяциях большую долю составляют пожилые особи.

Половая структура популяций определяется соотношением особей различного пола и в большой степени зависит от особенностей данного вида.

Пространственную структуру популяций образуют стаи, колонии, семьи и другие подсистемы организмов, входящих в популяцию.

Пространственная структура присуща популяциям большинства видов живых организмов. Она позволяет более эффективно использовать ресурсы среды и обеспечивает устойчивые внутрипопуляционные взаимоотношения особей.

Все рассмотренные характеристики популяций, ее структурированность, способность к саморегуляции и поддержанию равновесия с окружающей средой являются основными чертами, свойственными популяции как биологической системе надорганизменного уровня.

Совокупность популяций различных видов живых организмов, населяющих относительно однородное пространство, образует биогеоценоз.

1.7. Биогеоценоз, его структура

Основными структурными составляющими биосферы являются биогеоценозы. Биогеоценоз – это экосистема макро- или мезоуровня на определенном участке земной поверхности. Понятие биогеоценоза уже понятие экосистемы, так как к биогеоценозам можно отнести только экосистемы выше микроуровня, имеющие четкие границы на земной поверхности – лес, степь, море, река, поле и т.п. Экосистемы, не привязанные к определенной территории земли, к биогеоценозам не относятся (аквариум, космический корабль и т.п.).

Как в любой экосистеме, в биогеоценозе можно выделить две составные части – биотическую и абиотическую – тесно обменивающиеся веществом и информацией как между собой, так и окружающей средой.

Биоценоз – биотическая составляющая биогеоценоза – представляет собой совокупность популяций различных видов животных, растений и микроорганизмов, входящих в биогеоценоз.

Выше указывается на схожесть понятий биогеоценоза и экосистемы на определенном участке земной поверхности.

Биоценоз в биогеоценозе играет ту же роль, что и биотическое сообщество в экосистеме.

Стабильность биоценоза зависит от прочности связей между его компонентами – различными популяциями живых организмов, а также от их взаимодействия с окружающей средой.

Наиболее важную роль в биоценозе играют следующие типы взаимодействий:

– пищевые связи – трофические цепи и сети;

– групповые взаимоотношения – образование стай, колоний, стад и т.д.;

– совместная деятельность разных видов – конкуренция, симбиоз и т.д.;

– размножение;

– сохастические связи – случайные взаимодействия.

Любой биоценоз имеет сложную внутреннюю структуру, которая определяется следующими параметрами.

1. Стратификация – разбиение на вертикальные ярусы. Стратификацию можно наблюдать и в наземных, и в водных биоценозах.

Например, в лесу выделяют ярусы почвы, травы, кустарников, низких и высоких деревьев; в поле – ярусы почвы с подземными организмами, ярус поверхности почвы с обитающими на ней насекомыми, ярус травы. В водных биогеоценозах основной причиной появления вертикальной ярусности служит различие в освещенности разных слоев воды. Часть организмов может обитать только в верхнем, наиболее освещенном слое, другая часть в более глубоких слоях, куда солнечная энергия поступает в значительно меньших количествах.

2. Зональность – горизонтальные подразделения в биоценозе.

Популяции растений и животных в большинстве случаев распределяются не равномерно по всей поверхности, занимаемой биоценозом, а пятнами, образуя зоны различной протяженности и плотности.

3. Периодичность – изменение активности организмов с течением времени:

– суточная активность обусловлена совместным проживанием в одном биоценозе различных видов живых организмов, часто конкуриру-ющих друг с другом. При этом одни организмы приспособлены к дневному, другие – к ночному образу жизни;

– сезонная активность – часто приводит к изменению структуры биоценоза в течение года. Для биоценозов средних широт существуют следующие шесть периодов:

а) зимний – зимняя спячка;

б) ранняя весна – начало пробуждения;

в) поздняя весна – пробуждение и высокая активность;

г) раннее лето – максимальная активность;

д) позднее лето – снижение активности;

е) осень – подготовка к зимней спячке.

Условия окружающей среды на определенной территории называют биотопом (Мебиус, 1877). Основными составными частями биотопа являются атмосферный воздух, вода, почва, климатические условия.

Между биоценозом и биотопом происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией, обуславливающей стабильность биогеоценоза во времени. Кроме того, существует тесное взаимодействие биогеоценоза с окружающей средой. Совокупность близлежащих биогеоценозов складывается в более крупную структурную единицу биосферы – биом.

Биом – это крупная региональная или субконтинентальная система, состоящая из множества тесно связанных между собой биогеоценозов.

Биом характеризуется основным типом климата, растительности или особенностями ландшафта. Примерами биомов являются океаны, арктические пустыни, тундры и т. д. Все эти географические объекты, занимающие значительное пространство на территории земли, состоят из большого количества отдельных биогеоценозов, тесно связанных между собой.

2. ОСНОВЫ БИОГЕОХИМИИ

–  –  –

Между живым и косным веществом биосферы под действием лучистой энергии Солнца происходит постоянный обмен химическими элементами. Если бы все вещество на Земле не было бы вовлечено в круговорот, жизнь быстро исчерпала бы себя: все доступные живой природе вещества перешли бы в массу мертвой органики.

Наука биогеохимия изучает процессы взаимодействия живых организмов с неорганическим веществом, приводящие к разрушению горных пород, образованию морских пластов и другим подобным процессам, итогом которых является закономерное распределение химических элементов в биосфере.

Вещества, находящиеся в круговороте, перемещаются в пространстве, входя последовательно в состав различных компонентов биосферы.

Активную роль в процессах перемещения и превращения веществ играют живые организмы биосферы.

Пути, по которым движутся химические элементы, называются биогеохимическими циклами (от слов «био» – жизнь, живые организмы и «гео» – неорганическая природа), или биогеохимическими круговоротами веществ.

Представление о биогеохимических циклах ввел в науку В.И.

Вернадский, который видел в них основу организованности биосферы.

Особое внимание Вернадский уделял роли живых организмов в биогеохимических круговоротах. Он сформулировал следующий закон миграции: «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».

Биогеохимические циклы являются обязательным условием устойчивости природных экосистем, обуславливая постоянство химического состава различных элементов биосферы.

Полный биогеохимический круговорот многих элементов длится сотни тысяч и миллионы лет, так как включает в себя медленные процессы разрушения горных пород, выветривания продуктов разрушения и снесения их потоками в мировой океан, образования отложений на дне океана, которые частично возвращаются на сушу с атмосферными осадками и с извлекаемыми на сушу водными организмами. Кроме того, в биогеохимический цикл входят постоянно идущие очень медленные процессы опускания морского дна и поднятия материков. Полный цикл круговорота воды составляет примерно 2 млн лет, кислорода 2000 лет, углекислого газа 300 лет.

Вообще все вещества в биогеохимическом круговороте движутся по спирали, новый виток которой не повторяет полностью предыдущий. В результате этого постоянно меняется вся геологическая оболочка Земли.

В качестве примера рассмотрим биогеохимический цикл воды, на который затрачивается более трети поступающей на Землю солнечной энергии. В ходе круговорота вода переходит из жидкого в газообразное состояние и опять в жидкое в ходе процессов испарения с поверхности Земли (водоемов и почвы) и транспирации.

Транспирация – это процесс биологического испарения воды через листья растений.

Подсчитано, что в круговороте веществ на Земле участвуют более 500 тыс. км3 воды в год (500·1027 т).

Особенностью круговорота воды является то, что с поверхности океана испаряется воды больше, чем возвращается с осадками. Количество воды, испарившейся с суши, наоборот, меньше, чем объем выпавших осадков. Эта вода поступает в экосистемы суши, а ее излишек возвращается в океан с грунтовыми водами и поверхностным стоком.

Круговорот воды играет важную роль в формировании климата Земли.

–  –  –

В пределах единого биогеохимического круговорота какого-либо элемента можно выделить его часть, связанную с деятельностью живых организмов. Это так называемый малый, или биологический, круговорот этого элемента.

В основе малого круговорота лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений, входящих в состав живых клеток. Эти два взаимосвязанных процесса обеспечивают жизнь на Земле и составляют одну из ее главных особенностей. К подобным процессам в первую очередь относятся фотосинтез, хемосинтез и дыхание. В ходе малого круговорота соединения углерода, вода и питательные вещества почвы накапливаются в растениях, образуя различные органические вещества.

Синтезированные вещества частично расходуются на жизненные процессы растений, а затем в процессе питания переходят к животным.

Образующиеся отходы жизнедеятельности и продукты распада органических соединений разлагаются микроорганизмами до простых минеральных веществ и вновь вовлекаются в круговорот.

В составе малого круговорота можно выделить четыре основных составляющих: запасы минеральных веществ в воде и почве, продуценты, консументы, редуценты.

Продуценты создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического. К ним относятся растения и некоторые микроорганизмы.

Консументы питаются созданным продуцентами органическим веществом, но не доводят его разложение до простых минеральных компонентов. Это животные, рыбы, птицы, а также человек.

Редуценты перерабатывают отходы жизнедеятельности продуцентов и консументов, образуя замкнутый цикл органического вещества.

Редуцентами являются некоторые микроорганизмы и насекомые (личинки насекомых, черви), а также грибы.

Масса вещества, входящего в состав живых организмов, составляет 0,01 % от общей массы биосферы, или 0,0001% от веса земной коры.

Однако вещества перемещаются по малому круговороту с очень большой скоростью, в сотни тысяч и миллионы раз превышающей скорость веществ в большом круговороте. Это объясняется тем, что все процессы в живых организмах ускоряются особыми биологическими катализато-рами

– ферментами. В каждой живой клетке имеются сотни ферментов, с помощью которых при относительно низких температурах осуществляются сложные органические превращения. Совокупность катализируемых ферментами химических реакций составляет основу обмена веществ в живых организмах.

При рассмотрении потоков вещества и энергии в биосфере необходимо учесть, что в природе химические элементы распределены неравномерно. В любой экосистеме и биосфере в целом различают резервный и обменный фонды элементов.

Резервный фонд составляет большая часть вещества, в основном не связанного с живыми организмами и находящаяся в состоянии медленного геологического круговорота. Это вещество горных пород, нижних слоев почвы, большая часть газообразных веществ в атмосфере, глубинные отложения на дне океана и т.д.

В зависимости от местонахождения основного резерва химического элемента выделяют два типа круговоротов веществ.

1. Круговороты газообразных веществ с основным резервным фондом в атмосфере (реже в гидросфере).

К этому типу относятся круговороты азота, кислорода.

Круговороты газообразных веРезерв вещества ществ с резервным фондом в атмов атмосфере сфере обычно наиболее отлажены и лучше поддаются саморегуляции. Это Гидросфера Литосфера Рис. 6. Принципиальная схема круговорота газообразных веществ обусловлено большей подвижностью воздушных масс и большей скоростью обмена веществ в атмосфере.

2. Осадочные циклы с резервным фондом в литосфере (в основном в виде минеральных отложений в земной коре).

Примерами являются круговороты серы, фосфора, железа.

Гидросфера Осадочные циклы менее стабильны, так как вещество литосферы менее Резерв вещества Литосфера подвижно, чем вещество атмосферы.

Поэтому круговороты веществ с Рис. 7. Принципиальная схема резервом в литосфере больше подвер- осадочных циклов жены изменениям извне. Большая масса вещества, находящегося в резервном фонде, может выйти из круговорота и перейти в более глубокие отложения, недоступные живым организмам.

В отличие от резервного обменный фонд представляет собой сравнительно небольшое количество вещества, для которого характерен быстрый обмен между живыми организмами и окружающей средой. В обменном фонде находятся в основном биогенные элементы, входящие в состав живых организмов.

Круговороты веществ, находящихся в обменном фонде, обеспечиваются живыми организмами, или живым веществом, по определению

В.И. Вернадского. Он выделил пять функций живого вещества, обеспечивающих его вовлечение в малый круговорот:

1) газовая функция – образование различных газов при разложении органического вещества; именно таким путем образованы основные газы современной атмосферы;

2) концентрационная функция – заключается в том, что живые организмы накапливают (концентрируют) в своих телах многие химические элементы (углерод, кальций, водоросли кремний и йод, позвоночные – фосфор);

3) окислительно-восстановительная функция – изменение степени окисления организмов и переход их из одной формы в другую;

4) биохимическая функция – увеличение количества живого вещества и перемещение его по планете;

5) биогеохимическая деятельность человека – изменяет круговороты большинства элементов.

Круговороты веществ являются обязательным условием саморегуляции природных экосистем. Чем лучше организованы круговороты химических элементов в системе, тем она стабильнее. Стабильные экосистемы обладают способностью поглощать элементы из окружающей среды и сохранять их в обменном фонде.

Основным источником энергии для осуществления круговоротов всех элементов служит Солнце. Каждый элемент движется в биосфере по своему особому пути, но круговороты всех веществ взаимосвязаны и часто пересекаются. Круговорот веществ на Земле связан с космическим круговоротом. Образующиеся на Земле легкие газы (водород, гелий) попадают в космическое пространство. С другой стороны, из космоса с космической пылью, метеоритами, солнечным ветром на Землю поступает большое количество химических элементов.

В настоящее время человек оказывает сильное влияние на круговороты многих элементов. При добыче природных ресурсов истощаются резервные фонды элементов в литосфере. При этом большая часть вещества выходит из круговорота. В результате деятельности человека круговороты многих элементов теряют цикличность, что ведет к снижению устойчивости всей биосферы в целом. Сам человек, являясь компонентом биосферы, также ощущает негативное последствие своей деятельности: в одних местах возникает нехватка природных ресурсов, а в других – избыток продуктов их переработки, ведущий к загрязнению среды.

Одной из основных задач охраны природы является возвращение веществ в круговорот и возвращение цикличности природным процессам.

2.2. Биогеохимические циклы биогенных элементов и воздействие на них человека Биогенными элементами, то есть элементами, играющими важную роль в жизнедеятельности практически всех живых организмов, являются азот, кислород, углерод, фосфор, сера и некоторые другие.

Круговороты азота, кислорода и углерода имеют резервные фонды в атмосфере (круговороты газообразных веществ). Круговороты фосфора и серы относятся к осадочным циклам.

2.2.1.Биогеохимический цикл азота Азот является основным газом атмосферы, где его объемная доля составляет 78 %. Биосферный круговорот азота хорошо отрегулирован и носит замедленный характер.

Большинство живых организмов может использовать азот только в виде сложных соединений с другими элементами. Азот входит в состав белков и других важных органических соединений, составляющих живые клетки.

Перевод азота из одних неорганических соединений (оксидов азота, аммиака, нитратов, нитритов, солей аммония) в другие происходит при помощи особых бактерий: азотфиксирующих, денитрифицирующих, нитратных, нитритных и др.

На рис. 8 представлена схема круговорота азота в атмосфере.

Газообразный азот атмосферы поглощается азотфиксирующими бактериями (и некоторыми видами водорослей), в процессе жизнедеятельности которых образуются растворимые соединения азота. Определенная разновидность бактерий образует соединения азота, непосредственно поглощающиеся растениями. Примером такого вида бактерий являются «клубеньковые», живущие на корнях растений из семейства бобовых и обуславливающие образование характерных вздутий – «клубеньков».

Сравнительно небольшое количество атмосферного азота реагирует с кислородом в результате воздействия газовых разрядов. Образующиеся кислые соединения азота с дождями попадают в почву.

Растения (продуценты) потребляют образованные бактериями соединения азота и синтезируют на их основе сложные органические соединения. Образованные растениями вещества могут передаваться животным (консументам) в процессе питания.

–  –  –

Соединения азота, образующиеся в процессе жизнедеятельности продуцентов и консументов, со временем попадают в почву. При распаде органических соединений азота образуются неорганические вещества.

Важную роль в этом процессе играют аммонифицирующие бактерии, которые получают необходимую им энергию в процессе восстановления органических азотсодержащих веществ до аммиака и солей аммония.

Обитающие в почве нитратные и нитритные бактерии осуществляют сложный процесс нитрификации, включающий ряд последовательных реакций преобразования ионов аммония (NH4+) до нитрат-ионов (NO3), которые могут опять использоваться растениями-продуцентами. Таким образом, почвенные бактерии, продуценты и консументы образуют малый (биологический) круговорот азота – важную часть его биогеохимического цикла.

В почве также происходит процесс денитрификации: под действием денитрифицирующих бактерий из растворимых соединений азота образуются газообразные вещества – происходит возвращение азота в атмосферу.

Определенное количество азота на сотни тысяч лет выключается из круговорота, переходя в глубинные отложения литосферы. Эти потери отчасти компенсируются поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами при извержении вулканов. Газообразные соединения азота выделяются также при сжигании каменного угля, торфа, при горении различных органических веществ.

Человек оказывает существенное влияние на перемещение азота в биосфере. В результате деятельности человека в растворимые соединения азота (нитраты, нитриты, соли аммония) переводится азота на 60 % больше, чем в процессе жизнедеятельности всех других организмов. Но, благодаря большому резервному фонду в атмосфере, недостаток азота быстро восполняется за счет перемещения газообразных веществ. Поэтому круговорот азота в настоящее время сохраняет цикличность и относится к числу наиболее отлаженных природных круговоротов.

2.2.2. Биогеохимический цикл кислорода

Круговорот кислорода играет важную роль в функционировании всей биосферы. Наличие свободного кислорода является обязательным условием жизнедеятельности большинства живых организмов. С другой стороны, живые организмы обуславливают появление кислорода в атмосфере. В биосфере кислород вступает во множество химических реакций и входит в состав тканей всех живых организмов.

На рис.9 приведена схема круговорота кислорода в атмосфере.

Содержание кислорода в атмосфере относительно постоянно и составляет около 23 %. В верхних слоях атмосферы под действием жесткого ультрафиолетового излучения образуется озон (О3). На образование озона расходуется около 5 % поступающей на Землю солнечной энергии. Эта реакция обратима: при разложении озона образуется свободный кислород (О2) и выделяется большое количество энергии, что обуславливает высокую температуру в верхних слоях атмосферы.

Кроме атмосферы, большое количество кислорода содержится в литосфере и гидросфере (кислородсодержащие горные породы).

Общее количество кислорода, находящееся в резерве в лито- и гидросфере, составляет 590·104 т. В состоянии свободного обмена содержится значительное меньшее количество кислорода – всего 39·104 т. Это газообразный кислород, а также кислород, входящий в состав живых организмов, и растворимые соединения. Большое количество атмосферного кислорода расходуется на процессы окисления горных пород, а также на реакции, протекающие при извержении вулканов.

Огромную роль в круговороте кислорода играют живые организмы.

–  –  –

Продуценты производят свободный кислород в процессе фотосинтеза, причем от фотосинтетиков океана кислорода поступает в 8 раз больше, чем от наземных растений. Значительная часть этого кислорода расходуется на процесс дыхания. Фотосинтез и дыхание являются взаимосвязанными процессами, обеспечивающими постоянное содержание кислорода в атмосфере.

Именно появление в атмосфере большого количество свободного кислорода в результате деятельности продуцентов прошлых геологических эпох во многом способствовало развитию жизни на Земле. В.И.

Вернадский писал: «Жизнь, создающая в земной коре свободный кислород, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных коротких излучений небесных светил». Возникновение озонового слоя способствовало выходу жизни из океанов и заселению суши.

Обмен кислорода в живой природе (биологический круговорот) совершается сравнительно быстро. Подсчитано, что для полного обновления всего кислорода, содержащегося в атмосфере, требуется около 2000 лет. По геологическим меркам – небольшой срок.

В настоящее время на биогеохимический цикл кислорода все большее влияние оказывает деятельность человека. Огромное количество свободного кислорода тратится на процессы сжигания топлива и окисления загрязняющих веществ. Вырубка зеленых насаждений сопровождается уменьшением общей интенсивности фотосинтеза на планете. При этом нарушается равновесие процессов синтеза и потребления свободного кислорода, следствием чего является постепенная потеря круговоротом цикличности.

2.2.3. Биогеохимический цикл углерода

Из всех известных биогеохимических циклов наиболее интенсивным является круговорот углерода. Продолжительность одного цикла в этом случае всего 300 лет.

Цепь из атомов углерода составляет основу всех органических веществ: белков, жиров, углеводов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности всех живых организмов.

Циркуляция углерода между живой и неживой природой происходит с высокой скоростью. Основными неорганическими соединениями углерода являются его оксиды (СО2 и СО), а также карбонаты, составляющие карбонатные горные породы.

Наиболее подвижным соединением углерода в атмосфере, играющим большую роль в круговороте, является углекислый газ (СО2).

На рис. 10 приведен биогеохимический цикл углерода.

Основным резервом углерода являются запасы углеродсодержащих горных пород (карбонатов, доломитов и др.) на дне океана и в земной коре, а также ископаемые виды топлива. Резерв углерода в атмосфере значительно меньше, но он играет большую роль в круговороте из-за своей подвижности.

Углекислый газ атмосферы потребляется продуцентами в процессе фотосинтеза с образованием органического вещества. Ежегодно растениями связывается около 46 млрд т углерода. Часть его в процессе питания передается животным. При дыхании растений и животных углерод выделяется в виде углекислого газа, который опять поступает в атмосферу. Продукты жизнедеятельности растений и животных, а также мертвое органическое вещество разлагается редуцентами с окислением углеродсодержащих соединений до углекислого газа. Эти процессы составляют биологический круговорот углерода.

–  –  –

Значительное количество углерода подвергается минерализации и связывается в виде ископаемых видов топлива (нефти, угля, природного газа, горючих сланцев). Кроме того, большое количество углерода входит в состав карбонатных отложений на дне океана – это углерод, поглощенный ранее морскими организмами в виде углекислого газа. Небольшое количество углерода возвращается в атмосферу при извержении вулканов.

Из-за сравнительно небольшого резервного фонда в атмосфере круговорот углерода более уязвим, чем круговороты кислорода и азота.

В последнее время содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно растет, что указывает на нарушение равновесных процессов в биосфере.

Причиной этого является хозяйственная деятельность человека:

большие выбросы углекислого газа при сжигании ископаемых видов топлива, сокращение площади лесов, загрязнение Мирового океана, а следовательно, снижение интенсивности фотосинтеза – связывания углекислого газа. Повышение содержания в атмосфере углекислого газа – основная причина «парникового эффекта» – увеличения средней температуры на планете.

2.2.4. Биогеохимический цикл фосфора Фосфор входит в состав клеточных мембран, ферментов костных тканей, то есть является необходимым элементом протоплазмы всех живых организмов. Цикл фосфора менее совершенен, чем цикл азота.

Большие массы соединений фосфора могут переходить в глубинные отложения, выходя из круговорота на долгое время.

Особенностью круговорота фосфора является то, что в процессе циркуляции элемент не образует газообразных соединений. Резерв фосфора сосредоточен не в атмосфере, а в литосфере в виде фосфоросодержащих пород. Поэтому биогеохимический круговорот фосфора (рис.

11) относится к осадочным циклам.

Основная масса фосфора на Земле сосредоточена в виде изверженных (апатиты) и осадочных (фосфориты) пород. В процессе эрозии и выветривания горных пород образуются растворимые соединения фосфора, которые могут поглощаться растениями.

–  –  –

В тканях растений синтезируются органические фосфоросодержащие соединения, которые в процессе питания могут переходить к животным.

Из продуктов жизнедеятельности и останков растений и животных фосфор выделяется в виде неорганических соединений, которые могут быть опять вовлечены в биологический круговорот, а могут перейти в глубинные отложения в процессе минерализации.

Растворимые соединения фосфора непрерывно поступают в Мировой океан с речными водами. Большое количество фосфора содержится в тканях морских организмов. Отмершие останки организмов опускаются на дно и образуют массивные отложения фосфоросодержащих пород на дне океана.

Часть фосфора возвращается на сушу морскими птицами, а также в процессе рыболовства. Гораздо медленнее идет процесс возвращения фосфора при поднятии морского дна.

Механизм возвращения фосфора в круговорот в природе недостаточно эффективен. Круговорот фосфора незамкнут и в большой степени подвержен воздействию человека. В настоящее время в мире ежегодно добывается 1–2 млн т фосфоросодержащих пород, которые применяются в основном для производства удобрений и моющих средств. При этом в морские воды вместе с бытовыми и промышленными стоками попадает большое количество фосфоросодержащих соединений. Этот фосфор в большом количестве переходит в глубоководные отложения, на долгое время выходя из биологического круговорота. Все эти процессы, а также малое содержание фосфора в земной коре (менее 1 %) обуславливают то, что круговорот фосфора на сегодня является слабым звеном в функционировании всей биосферы.

2.2.5. Биогеохимический цикл серы

Сера входит в состав белков всех живых организмов. В отличие от фосфора в атмосфере присутствует достаточное количество газообразных соединений серы: сероводород H2S, оксиды серы SO2 и SO3. Но основной резерв серы находится в литосфере в виде залежей сульфидных руд. Сера также входит в состав глубоководных отложений. Большой резерв в литосфере позволяет отнести биогеохимический круговорот серы (рис. 12) к осадочным циклам.

Окисление бактериями до оксидов серы полезных ископаемых Добыча и переработка Рис. 12. Биогеохимический цикл серы Основная часть круговорота реализуется в пределах лито- и гидросферы. Огромное значение в этом процессе играют микроорганизмы, осуществляющие обмен серы между растворимыми сульфатами, доступными большинству живых организмов, и сульфидными отложениями в земной коре.

Под действием микроорганизмов в биосфере постоянно идут процессы извлечения серы из глубинных отложений. Часть этой серы окисляется серобактериями до растворимых сульфатов, поступающих к продуцентам. Другая часть превращается бактериями в сероводород и другие газообразные соединения.

Деятельность человека в настоящий момент направлена на извлечение серы из глубинных месторождений и увеличение газообразных соединений серы в атмосфере. Это ведет к существенному уменьшению резерва серы в литосфере и нарушению цикличности круговорота. Выброс в атмосферу огромных количеств оксидов серы обуславливает повсеместное выпадение кислых осадков.

3. ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В БИОСФЕРЕ

–  –  –

Одним из основных свойств материи является энергия – способность производить работу. Существование живых организмов невозможно без хорошо организованных энергетических потоков между ними и окружающей средой. При изучении различных экосистем очень важен энергетический подход. Состояние любой природной и общественной системы в конечном счете определяется соотношением энергии, используемой на этой территории и поступающей извне. Устойчивая система формируется только в том случае, если темпы расхода не превышают возможностей среды.

Все природные системы должны подчиняться двум законам термодинамики – науки о превращениях энергии. Первый закон термодинамики является следствием закона сохранения энергии: энергия не создается и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в другую. Основным источником энергии для биосферы является Солнце. Экология изучает превращение солнечной энергии в экосистемах.

В соответствии с первым законом термодинамики энергия, поступившая в экосистему (Q), разделяется на два потока:

1) используемую часть – энергию, перешедшую в энергию органического вещества живых организмов (qиспольз) ;

2) рассеянную энергию (qрассеянн) в основном в виде тепла.

Q = qиспольз + qрассеянн.

Превращение солнечной энергии в биосфере показано на рис. 13.

–  –  –

Согласно второму закону термодинамики, любой вид энергии в конечном счете превращается в тепло – форму энергии, наименее пригодную для использования и наиболее легко рассеиваемую. Тепловая энергия равномерно распределяется по всему пространству, что ведет к состоянию устойчивого равновесия.

Из второго закона термодинамики следует, что самопроизвольно протекают процессы, сопровождающиеся рассеянием энергии и увеличением беспорядка в системе. Увеличение беспорядка представляет собой деградацию энергии – переход к более низкому уровню организации.

Мерой беспорядка служит энтропия (S) – мера количества энергии, недоступной для использования.

Важнейшей особенностью живых организмов является способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Отличие живых систем от неживой природы состоит в том, что они способны самостоятельно восстанавливать свою структуру и увеличивать упорядоченность внутри себя, синтезируя сложные органические вещества из простых. Здесь нет противоречия законам термодинамики, так как все процессы в живой природе происходят не самопроизвольно, а лишь при условии постоянного подвода энергии. Сама возможность существования жизни обусловлена их способностью накапливать энергию путем преобразования полученной энергии Солнца в энергию химических связей.

Природные экосистемы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся энергией и веществом с окружающей средой, уменьшая при этом энтропию внутри себя, но увеличивая ее в окружающей среде. Упорядоченность экосистем поддерживается за счет откачивания из нее неупорядоченности в процессе дыхания. Такие системы, находящиеся в состоянии устойчивого неравновесия с окружающей средой, называются диссипативными структурами.

Живые организмы способны извлекать из окружающей среды отрицательную энтропию – негэнтропию. Растения получают ее при потреблении солнечной энергии, животные – из пищи. При прекращении потока энергии (например, после гибели организма) происходит разрушение сложных органических соединений, энергия химических связей переходит в тепловую форму и рассеивается.

3.2. Понятие о качестве энергии

Энергия характеризуется не только количеством, но и качеством.

Известно много форм и видов энергии: солнечная, химическая, тепловая, механическая, электрическая, атомная и т.д. Причем различные формы отличаются по своему качеству, то есть своей способности производить полезную работу. Концентрированные формы энергии (например, энергия ископаемых видов топлива: угля, нефти, газа) обладают высоким качеством. По сравнению с ними качество энергии солнечного света, слабого ветра, прибоя значительно ниже. Еще ниже рабочий потенциал у рассеянной тепловой энергии.

Таблица 1 Сравнение качества различных видов энергии

–  –  –



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Научно-издательский центр Априори ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА АКТУАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Материалы IV Международной научно-практической конференции (15 мая 2013 г.) Сборник научных статей Краснодар УДК 082 ББК 72я431 Т 11 Редакционная коллегия: Бисалиев Р....»

«Межрегиональная предметная олимпиада Казанского федерального университета по предмету "Биология" Очный тур 2015-2016 учебный год 9 класс 1. Назовите пути передачи вируса гриппа и меры профилактики.2. Какая фаза митоза здесь описана: пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена (микротрубочкам) и п...»

«Департамент образования города Москвы Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы "КОЛЛЕДЖ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА, ТРАНСПОРТА И ТЕХНОЛОГИЙ № 41" (ГБПОУ КГТИТ № 41) Рабочая программа Предмет: Биология Класс 6. Профиль: базовый Всего часов на изучение программы _35 Количество часов в неделю 1 Ко...»

«83915 Public Disclosure Authorized На пути к экологически чистой промышленности и улучшенному мониторингу качества воздуха в Казахстане Public Disclosure Authorized Public Di...»

«Jdische Gemeinde Hameln e.V. Mitglied der Union progressiver Juden in Deutschland Mitglied der Weltunion progressiver Juden Mitglied des Zentralrates der Juden in Deutschland Gemeindezentrum: Bahnhofstrae 22, 31785 Hameln,...»

«УДК 575; 929.5 ББК 28.04; 63.2 Рецензенты: доктор биологических наук Е.Б. Мазруков профессор А.А. Прозоров Захаров-Гезехус И.А. Моя генетика / И.А. Захаров-Гезехус; Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. – М.: Наука, 2014. – 000 с. – ISBN 978-5-02в пер.). Книга посвящена генеалогии, генетике и некоторым проблемам философии...»

«Урок по биологии, 8 класс. Учитель Булгакова Н.П. Тема "Лейкоциты. Иммунитет". Цель: Изучить особенности строения лейкоцитов, раскрыть материал об иммунитете – едином защитном механизме организма.Задачи: Образовательная: сформировать понятия: "иммунитет", "лечебная сыворотка", "вакцина", "прививка", "антиген" "анти...»

«1 Cайт НТА ЭИ_ Раздел ГИДРОСФЕРА_ЗАГРЯЗНЕНИЕ и ОХРАНА ГИДРОСФЕРЫ. Подразделы: Водообеспечение_Водопотребление_Водоотведение * * Водопотребление в Израиле М. Котен, М. Цвит Научно-техническая асс...»

«Сервис виртуальных конференций Pax Grid ИП Синяев Дмитрий Николаевич Биотехнология. Взгляд в будущее. II Международная научная Интернет-конференция Казань, 26 27 марта 2013 года Материалы конференции Казань ИП Синяев Д. Н. УДК 663.1(082) ББК 41.2 Б63 Б63 Биотехнология. Взгляд в будуще...»

«Известия Челябинского научного центра, вып. 3 (33), 2006 БИОЛОГИЯ УДК 599.35/.38+504.74.05+502.31:911.375+591.67 НОВАЯ СИНАНТРОПНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ CROCIDURA SUAVEOLENS (PALLAS, 1811) НА УРАЛЕ И ЕЕ РОЛЬ В ПРИРОДНО–ОЧАГОВОЙ ИНФЕКЦИИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКИ С ПОЧЕЧНЫМ...»

«Администрация Тамбовской области Управление по охране окружающей среды и природопользованию Тамбовской области ДОКЛАД О СОСТОЯНИИ И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ В 2008 ГОДУ Тамбов 2009 УДК 20.1 ББК 502 Печатается по реш...»

«ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТЕПНОЙ ФЛОРЫ ОКРЕСТНОСТЕЙ ПОСЁЛКА ПОЛЯКОВ (САМАРСКАЯ ОБЛАСТЬ) Моськина Т.С., Митрошенкова А.Е. Поволжская государственная социально-гуманитарная академия Самара, Россия ECOLOGICAL AND BIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE STEPPE FLORA IN THE POLYAKOV SETTLEMENT SURROUNDINGS (SAMARA REGION) Moskina T.S., Mitroshenko...»

«Приложение № 40 к адаптированной образовательной программе основного общего образования АДАПТИРОВАННАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебного предмета "Биология" Уровень образования: основное общее образование Классы...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ УДК 619:614.3:637.1 КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ МОЛОКА-СЫРЬЯ КАК ФАКТОР КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Сергей Николаевич Семёнов, кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры ветеринарно-санитарной экспертизы Ирина Павловна Савина, кандидат...»

«Руководство пользователя Fly IQ4404 Оглавление Меры предосторожности Безопасность Безопасность дорожного движения Режим полета Экологическая безопасность Правила эксплуатации батареи Заряд батареи Утилизация батареи Правила эксплуатации зарядного устройства Конструкция телефона Подготовка к...»

«Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Биологический факультет ОТ ГОЛАНСКИХ ВЫСОТ ДО КРАСНОГО МОРЯ: ИЗРАИЛЬ ГЛАЗАМИ ПОЛЕВЫХ БИОЛОГОВ Студенческая конференция Москва, 2013 От Голанских...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Проректор по НРИМС “”201 г. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРА...»

«НЕКРАСОВ Евгений Дмитриевич Моделирование болезни Гентингтона с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека Специальность 03.02.07 – генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2015 Работа выполнена в лаборатории генетики развития Федерального государственн...»

«В.Н. МишакоВа Биология 9 класс Методическое пособие В.Н. МишакоВа Методическое пособие к учебнику В.А. дубынина, А.М. Шереметьевой, д.и. Рокотовой Биология 9 класс Москва акаДЕМкНиГа/УЧЕБНик Методические рекомендации к учебн...»

«Аннотации рабочих программ дисциплин учебного плана по направлению подготовки бакалавров 06.03.01 Биология Аннотация рабочей программы дисциплины Б1.Б.1.1 Философия Цель изучения Цель формирование представления о философии как способе познания и дисциплины духовного освоения мира, об основных разделах со...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"...»

«ОЧНЫЙ ТУР МОСКОВСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ 2016 Г.  7 КЛАСС  ЗАДАНИЕ 1.  Рассмотрите рисунки. Назовите каждый из представленных организмов. На какие группы эти организмы можно разделить...»

«НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОЕКТНОГО МЕНЕДЖМЕНТА" Сборник научных статей по итогам международной научно-практической конференции 30-31 марта 2015 год...»

«ИСТОРИЯ НАУКИ Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2012. – Т. 21, № 3. – С. 175-187. УДК 58(092) ЭПИСТОЛЯРНОЕ НАСЛЕДИЕ Л.Г. РАМЕНСКОГО В ЛИЧНОМ АРХИВЕ В. Л. КОМАРОВА © 2012 В.Б. Голуб, Л.Ф. Николайчук Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти (Россия) Поступила 12...»

«ВЕСТНИК № 25 СОДЕРЖАНИЕ 10 марта 2016 БАНКА (1743) РОССИИ СОДЕРЖАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СООБЩЕНИЯ КРЕДИТНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ Обзор основных показателей, характеризующих состояние внутреннего рынка наличной иностранной вал...»

«СИДОРОВА Ольга Владимировна ОСОБЕННОСТИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ КОМПЛЕКСОМ ЧЛЕНИСТОНОГИХ-ФИЛЛОФАГОВ В Г. ИЖЕВСКЕ 03.02.08 – экология (биология) Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук Ермолаев Иван...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, 3 УДК: 634.11:631.52:631.541 СОЗДАНИЕ ИНТЕНСИВНЫХ САДОВ ЯБЛОНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРЛИКОВЫХ ВСТАВОЧНЫХ ПОДВОЕВ И ИММУННЫХ К ПАРШЕ СОРТОВ Г.А. ТУТКИН, Е.Н. СЕДОВ, А.А. МУРАВЬЁВ Изучали пригодность двух карликовых вставочных подвоев (Г-13...»

«ФГБОУ ВПО "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" кафедра фитопатологии, энтомологии и защиты растений Посвящается 90-летию образования Кубанского государственного аграрного университета ЗАМОТАЙЛОВ А.С. ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ БИОЛ...»

«Зарегистрирован В Национальном банке Республики Беларусь 9 ноября 1994 г. Регистрационный № 53 УСТАВ ЗАКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА "БАНК "РЕШЕНИЕ" СТАТУТ ЗАКРЫТАГА АКЦЫЯНЕРНАГА ТАВАРЫСТ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" Факультет географии и геоэкологии Кафедра туризма и природопользования (наименование кафедры, факультета) Утверждаю: Декан ф-та географии...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.