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

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«Разработчики: доцент Серова Е.Ю., профессор Дрикер Б.Н. ЭКОЛОГИЯ Курс лекций, лабораторно-практических занятий и контрольных мероприятий Для студентов ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

“Уральский государственный лесотехнический университет”

Кафедра химии

Разработчики: доцент Серова Е.Ю., профессор Дрикер Б.Н.

ЭКОЛОГИЯ

Курс лекций, лабораторно-практических занятий и

контрольных мероприятий

Для студентов направлений подготовки:

23.03.01 Технология транспортных процессов, 23.03.02 Наземные транспортно-технологические комплексы, транспортно-технологических машин и 23.03.03Эксплуатация комплексов, 15.03.02 Технологические машины и оборудование, 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства.

Екатеринбург

Разделы:

Введение………………………………………………………………………4 Глава 1. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА……………………………………..6 Глава 2. БИОСФЕРА-ЖИВАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ……………….20 Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ……………………………..40 Глава 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В БИОСФЕРЕ…………………..58 Глава 5. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ………78 Глава 6 ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ТРАНСПОРТА…………………101 Глава 7. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………………………………….……113 Глава 8. ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА,

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И НОРМИРОВАНИЕ….…….

Глава 9. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ И ПРОСВЕЩЕНИЕ………………………………………………………….1..

Глава10. СИСТЕМА ЭКОНОМИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ…………139 Глава 11.



ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА.

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ……………………………………………….1..

Заключение …………………..……………………………………………1..

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕСТОВ…………………..1… ПРИМЕРЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ………………………………….

Источники Введение В материале рассмотрены основные законы экологии, история ее развития как науки; формирование биосферы, основы учения В. И. Вернадского о биосфере, а также воздействие абиотических и биотических факторов на организмы; глобальные экологические проблемы современности, их причины, пути и методы уменьшения загрязнения окружающей среды; основы экологического нормирования, права, образования и просвещения; влияние токсико-химических компонентов окружающей среды на здоровье человека; система экономического механизма охраны окружающей среды и природопользования и основы международного сотрудничества в области окружающей среды.

Современное взаимодействие общества и природы все более приковывает к себе внимание ученых, политических партий, правительств, самых широких слоев общественности. На наших глазах экология приобретает черты всеобъемлющего и очень актуального мировоззрения, превращается в учение о путях выживания человечества.

Биосфера Земли подвергается мощному и постоянно нарастающему антропогенному воздействию. Громадные техногенные выбросы тепла от сжигания топлив, резкие, скачкообразные изменения его общепланетарной водно-воздушной циркуляции чреваты глобальным таянием ледников, аномальным распределением осадков, непредсказуемым движением приземных слоев атмосферы, изменением климата.

Экстенсивный рост разработок различных видов топлива, угольных бассейнов, увеличение добычи и объемов транспортировки газа и нефти — все это сопровождается неизбежными авариями, загрязнением и биологической гибелью сапрофитной микрофлоры почв, растительности, планктона с последующим прекращением синтеза исходных продуктов и катализаторов обменных процессов биосферы.





По данным государственных докладов Министерства природных ресурсов и экологии РФ «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации», техногенное токсико-химическое загрязнение атмосферного воздуха в настоящее время достигает чрезвычайных размеров:

свыше 10 предельно допустимых концентраций (ПДК) по таким веществам, как свинец, формальдегид, фенол, оксид и диоксид азота, фтористый и хлористый водород, этилбензол, сероводород, сероуглерод, взвешенные вещества и сажа; его воздействию подвергаются 17% населения в 37 городах Российской Федерации, от 5 до 10 ПДК — 49% в 129 городах, до 5 ПДК — 15% в 35 городах и ниже одной ПДК — 19% населения в 47 городах страны.

В этом аспекте нам важно понять, каким требованиям должны отвечать транспортная система, круг возникающих проблем и пути их решения (85% загрязнений – от транспорта).

Сегодня классифицированы отдельные источники негативного воздействия транспорта на окружающую среду, установлены причинноследственные связи для управления уровнем экологической безопасности.

Разработана методика оценки удельных (на единицу пробега) выбросов одиночных транспортных средств и погонных (на единицу длины пути) выбросов транспортных потоков, загрязнения придорожной полосы токсичными веществами, формирования парка машин с использованием экологических критериев.

Также установлена мера экологической безопасности транспортных средств различного назначения и требования к этим объектам. Причинноследственные связи влияния на эти показатели как инженернотехнологических, так и организационных факторов. Установленные закономерности «экологического поведения» налагают не только ограничения на поведение одиночных автомобилей в транспортном потоке и не позволяют распространять принцип аддитивности при оценке выбросов вредных веществ транспортным потоком и парком машин. Экологические оценки ставят задачи определения и расчета концентраций примесей в атмосфере на значительной площади территорий с учетом ряда факторов, в том числе и заболеваний людей.

Актуальными являются следующие вопросы:

1. Оценка влияния транспортных коммуникаций на устойчивое социально-экономическое развитие регионов, обеспеченности его топливом, минеральными и другими ресурсами.

2. Приборное обеспечение и осуществление экологического контроля транспортных средств.

3. Создание средств и методов предотвращения загрязнений при реализации жизненных циклов транспорта, инженерных сооружений с использованием малоотходных и ресурсосберегающих технологий.

4. Оценка ресурсо- и средовоспроизведений способности ландшафтов, конструирование искусственных экосистем на придорожных территориях.

5. Экологическое нормирование транспортной нагрузки на экосистемы, формирование требований к транспортной технике, технологиям и материалам.

6. Разработка механизмов управления природоохранной деятельностью и рациональным использованием природных ресурсов.

7. Прогнозирование чрезвычайных экологических ситуаций, связанных с транспортом и обоснование мер по их предотвращению.

Проблема взаимоотношения человека и окружающей среды не может быть решена в рамках одной страны или отдельного региона. Даже самая совершенная техника или технология, если они вступают в противоречие с законами самовоспроизводства природы, неизбежно наносят ущерб окружающей среде. Считается, что в результате хозяйственной деятельности людей за последние 50 лет наша планета изменилась в большей степени, чем за те 800 тыс. лет, которые отделяют нас от начала овладения человечества огнем.

Время стихийного, безоглядного использования природных ресурсов уже прошло. Будущее за нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии. Природопользование должно осуществляться только на научной основе, с учетом всех тех сложных процессов, которые происходят в окружающей среде, как без участия, так и при участии человека, поскольку воздействие его на природу становится все сильнее и сильнее. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов являются одним из наиболее актуальных природоохранных направлений.

В результате изучения данного курса студент должен:

- уметь анализировать представленный материал, тем самым способствуя его лучшему усвоению, что позволит быстро подготовиться к экзамену;

- владеть методами оценки состояния окружающей среды по токсикохимическим параметрам.

Глава 1. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

1.1. Экология как самостоятельная наука Термин «экология» появился во второй половине XIX в. В 1866 г.

молодой немецкий биолог, профессор Йенского университета Эрнест Геккель в своем фундаментальном труде «Всеобщая морфология организмов»

впервые употребил этот термин, который был образован из двух греческих слов: ойкос (oikos) — дом, жилище; логос (logos) — слово, логика, наука.

Дословный перевод означает «наука о доме (жилище)».

Э. Геккель писал, что экология — это наука о взаимоотношениях животных с окружающей их средой, т.е. он рассматривал экологию в узком смысле — как область зоологии, изучающую взаимоотношения животных с живой и неживой природой.

Как научная дисциплина экология начала формироваться только в начале XX в., когда в ней обозначились два основных направления. Первое — антропоцентрическое, в котором человеческое общество рассматривалось как новое царство наряду с царствами минералов, растений и животных. Сторонники второго направления — биоцентрического — включали человека разумного в сферу интересов общей экологии. С их точки зрения человек — это млекопитающее, подчиняющееся общим законам природы, и развитие его происходило параллельно с развитием других животных.

В первой половине XX в. термин «экология» использовался весьма ограниченно, и экология как наука не выходила за рамки биологических исследований. В 1960—70-е гг. появляются первые признаки неблагоприятных последствий воздействия человечества на природную среду (смог, кислотные дожди, накопление вредных химических и радиоактивных отходов и т.д.). В июне 1972 г. в Стокгольме была проведена первая конференция ООН по окружающей среде. Было отмечено, что окружающая человека природная среда постоянно ухудшается и причиной этому является сам человек. Поэтому была поставлена задача: в первую очередь изучать экологию самого человека. Так, экология из внутрибиологической постепенно превращается в самостоятельную науку. На данном этапе развития человек уже рассматривается не как биологический вид (как животное по Геккелю), а как социотип, что предполагает рассмотрение предмета экологии более широко.

Взоры научного мира обращаются к трудам гениального русского геохимика В. И. Вернадского, который еще в первой половине XX столетия создал учение о «живой оболочке» Земли — биосфере. Это учение явилось основой для восприятия природных процессов как целостной системы. Почти через полвека стало ясно, что Вернадский является основоположником современной глобальной экологии.

Огромный вклад в развитие системной концепции внес английский геоботаник А. Тенсли. Он впервые показал, что организмы с окружающей их природной средой образуют единое целое — экологическую систему.

Тенсли отмечал, что по отношению к природной среде экосистемы являются ее подсистемами.

Теоретик современной экологии Н. Ф. Реймерс утверждает, что экология — это биоцентрическая наука, но не биология. Это совокупность отраслей знаний, исследующих взаимодействие между биологически значимыми отдельностями, а также между ними и окружающей средой [6].

Человечество, приобретя огромную власть над природой, забыло, что в то же время само является всего лишь ее небольшой частью. Невиданные достижения в науке и технике чрезвычайно расширили человеческие возможности воздействия на окружающую среду. Одновременно с этим как никогда очевидно, что могущество нашей цивилизации напрямую зависит от ресурсов биосферы, многие из которых являются исчерпаемыми, т.е.

это могущество очень хрупкое.

В последние десятилетия XX в. существенно возрос общественный интерес к экологии. Видимо, это связано с глобальными проявлениями негативного антропогенного воздействия на природную среду: потепление климата, разрушение озонового слоя, возрастание количества и мощности природных катаклизмов (ураганы, землетрясения, наводнения) и т.д., поэтому экологию следует рассматривать как интегрированную дисциплину, связывающую естественные, технические и общественные науки. Все больше доминируют взгляды на экологию как на науку об экологических системах, причем рассматриваются не только природные экосистемы, но и антропогенные. Появляется осознание того, что хозяйственную деятельность необходимо приводить в соответствие с экологическими законами.

Экология становится важнейшей наукой современной цивилизации.

Современная экология не только изучает законы функционирования природных и антропогенных систем, но и определяет рациональные способы взаимодействия природы и человечества.

Живое вещество настолько многообразно, что его изучают на разных уровнях организации и под разным углом зрения.

Различают следующие уровни организации биосистем (рис. 1).

В современном понимании экология — наука о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем надорганизменного уровня во взаимосвязи со средой обитания.

Кроме того, данная наука позволяет определить оптимальные формы взаимоотношений природы и человеческого общества.

Уровни организмов, популяций и экосистем являются областью интересов классической экологии. В зависимости от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.

По размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда),биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию ( учение о биосфере Земли).

В зависимости от объекта изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, агроэкологию, промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.

Уточним содержание двух последних направлений - экологии человека и промышленной экологии, поскольку именно они получили широкое распространение в последнее время.

Экология человека - это научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека со средой обитания. В отличие от всех других видов живого, которые приспосабливаются к условиям окружающей среды, человек изменяет и приспосабливает среду обитания для своих нужд под себя. Кроме того, в отличие от других видов живого, человек - существо социальное. Его деятельность может быть направлена как во благо, так и во вред. Стремительное развитие человечества привело к изменению его духовного мира, последствием которого может стать кризис цивилизации.

Синтезированная дисциплина, изучающая все аспекты взаимодействия человека с природой, называется экологией человека.

Люди уже давно поняли, что человеческая активность меняет характер окружающей среды. Но в то же время любая деятельность человека промышленная, сельскохозяйственная, рекреационная есть источник жизни человека, основа его существования. Значит, человек неизбежно будет менять характеристики окружающей среды. Весь вопрос: как ?

Прежде всего, через создание таких технологий, которые в наименьшей степени влияют на окружающую среду. Те технологии, которые обладают таким свойством, называются экологичными. А научные (инженерные) дисциплины, которые занимаются принципами создания таких технологий, объединяются общим названием инженерной или промышленной экологии. Данные дисциплины - разные по своему конкретному содержанию, но они объединяются общей методологией и общей целью - предельно сократить влияние промышленной деятельности на процессы кругооборота веществ в природе и загрязнение окружающей среды.

По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, моря, пустынь, высокогорий и других средовых и географических пространств.

К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.

Охрана окружающей человека среды - это комплекс международных, государственных, региональных и локальных (местных) административно - хозяйственных, технологических, политических, юридических и общественных мероприятий, направленных на обеспечение социально - экономического, куль-турно - исторического, физического, химического и биологического комфорта, необходимого для сохранения здоровья человека. Здоровье человека - критерий состояния окружающей среды, а организм человека - это инструмент, позволяющий оценивать это состояние.

Биологические системы на Земле имеют строгую иерархическую структуру, определяемую уровнями организации живого вещества.

В соответствии с данными уровнями экологию зачастую подразделяют на аутэкологию, демэкологию и синэкологию:

Аутэкология (греч. autos — сам) изучает взаимодействие отдельных организмов или групп этих организмов с окружающей средой. При этом взаимодействие данных объектов рассматривается как бы в изоляции от целостной биологической системы, в которую они входят как составные части, для познания основных закономерностей их взаимодействия с окружающей средой. Полученные знания позволяют оценить роль одной особи или группы особей в среде обитания. Однако их недостаточно для установления основных законов функционирования различных систем надорганизменного уровня, а именно сообществ организмов различных видов во взаимодействии между собой и с абиотической средой, а также биосферы в целом. Решением упомянутых проблем занимаются демэкология и синэкология.

Демэкология (греч. demos — народ), или популяционная экология, направлена на изучение биологических систем более высокого уровня — группировок особей одного вида, совместно проживающих на определенной территории и способных к устойчивому воспроизводству популяций.

В данном разделе экологии особи рассматриваются не изолированно, а в виде взаимодействующих между собой организмов одного вида в составе популяции, исследуются условия, при которых происходит формирование популяции, изучаются внутрипо- пуляционные группировки, динамика их численности и др.

Синэкология (греч. syn — вместе), или биоценология, исследует взаимодействие сообществ организмов различных видов между собой, а также с окружающей их абиотической (неживой) средой. Сообщества и окружающая их среда образуют систему более высокого иерархического уровня — экосистему. Совокупность всех экосистем планеты образует экосистему наивысшего уровня — биосферу. Различные экосистемы и вся биосфера в целом являются также объектом изучения синэкологии.

В рамках основных разделов при исследовании конкретных групп организмов выделяют экологию животных, растений, человека и т.д., а при изучении природных комплексов — экологию водоемов, экологию суши, агроэкологию и т.д.

На базе уже рассмотренных разделов экологии в последние годы сформировались и бурно развиваются два новых направления: глобальная экология и социоэкология. Объектом изучения глобальной экологии является биосфера в целом. Проблемы взаимодействия природы и общества исследует социоэкология.

Развитие промышленности, транспорта, сельского хозяйства привело к возникновению ряда факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду и человека, поэтому возникло новое направление — прикладная экология (инженерная, сельскохозяйственная и т.д.).

Экологи и специалисты сегодня по-новому ставят саму задачу охраны окружающей человека среды и охраны природы. Они считают, что пришло время говорить не об охране cреды или природы, а о сохранении биосферы, имея в виду прежде всего сохранение в ней самого человека как биологического вида, поскольку пока есть приток энергии Солнца, биосфера Земли будет существовать, но это может происходить и без человека.

Исходя из изложенного, можно сформулировать основную цель современной экологии — определение основных законов функционирования биологических систем различного уровня во взаимосвязи с окружающей средой и умение их использовать для устойчивого развития цивилизации путем управления природными и антропогенными системами, человеческим обществом и биосферой в целом.

Из поставленной цели вытекают задачи экологии:

исследование закономерностей организации жизни, в том числе с учетом антропогенных воздействий на биосферу;

разработка научных основ:

использования ресурсов Земли, прогнозов изменения природы в результате антропогенного воздействия;

системы мероприятий, обеспечивающих управление процессами в — биосфере с целью сохранения среды обитания;

регулирования численности живых организмов;

— мониторинг окружающей среды.

Таким образом, можно отметить, что экология — это наука будущего и, видимо, существование и развитие нынешней цивилизации будет зависеть от ее прогресса.

Вместе с тем, несмотря на многочисленные предупреждения экологов, негативное антропогенное воздействие на биосферу усиливается.

Сравнительно недавно стали понятны техногенные причины изменения климата, физико-химического состава атмосферы и т.д., которые заключаются в том, что специалисты, создающие сложные технические системы, не в должной мере знают основные правила и законы экологии. Понимая это, ученые-экологи пытаются их изложить в доступной форме. Такая попытка, довольно успешная, по мнению авторов, сделана известным американским экологом Б. Коммонером (1974). Наиболее общие постулаты экологии обобщены и изложены им в виде четырех правил.

Правило всеобщей связи процессов в биосфере: все связано со 1.

всем. Экологи рассматривают биосферу как сложную саморегулируемую динамическую систему с множеством подсистем и элементов. Здесь экология опять смыкается с кибернетикой, так как одной из задач кибернетики является установление закономерностей в поведении таких систем.

Механизм взаимодействия в данной системе упрощенно рассмотрим на примере поведения подсистемы «хищник — жертва». Если резкое изменение внешних условий приводит к значительному сокращению численности жертв, то следом сокращается численность хищников. Это приводит к уменьшению давления на жертву и создает условия для ее размножения, что в конце концов увеличивает численность хищников. Таким образом обеспечивается динамическое равновесие системы. В теории автоматического управления это называется системой с отрицательной обратной связью. Искусственное вмешательство в нее приводит к разрегулированию такой системы и в итоге — к упадку. Б. Коммонер писал: «Система стабилизируется благодаря своим динамическим самокомпенсирующим свойствам... сложность экологической системы и скорость ее кругооборота определяют степень нагрузки, которую она может выдержать...

небольшой сдвиг в одном месте может вызвать отдаленные, значительные и долговременные последствия».

Действие этого правила наиболее ярко проявилось в XIX— XX вв., в эпоху «покорения» человеком природы, что привело к известным негативным последствиям.

Правило безотходности биосферных технологий: все должно куда-то деваться. В окружающей среде в соответствии с законом сохранения материи нет такого места, куда бы могли исчезать ненужные нам предметы, отходы производства.

На примерах биотического круговорота веществ видно, как рационально Создатель построил биосферу: одни организмы или их останки и отбросы служат пищей для других, т.е. действует принцип безотходного производства. Б. Коммонер отмечал: «В применении к экологии этот закон означает, что в природе не существует такой вещи, как мусор. В любой природной системе экскременты и отбросы одних организмов служат пищей для других. Углекислый газ, который выделяют животные как отходы дыхания, — это превосходное питательное вещество для зеленых растений. Растения выбрасывают кислород, который используется животными. Органические отбросы животных служат пищей для разлагающих бактерий».

К сожалению, современное производство создано совсем по иным принципам. Отходы производства не исчезают, они накапливаются и вовлекаются в круговороты веществ, которые ранее не существовали. Так, в последние годы широко применяются лампы дневного света, в которых в качестве люминофора используются соли ртути. Эти лампы более экономичны, чем лампы накаливания, их срок службы значительно выше. Однако до сих пор не везде решен вопрос их утилизации, и после использования эти лампы выбрасывают на свалку. Дождем и талыми водами соединения ртути вымываются и заносятся в водоемы, где накапливаются в рыбе, а затем в организмах питающихся рыбой людей. Ртуть является ядовитым веществом, поражающим в первую очередь печень и почки, и может привести к гибели организма.

«Одна из главных причин нынешнего кризиса окружающей среды состоит в том, — писал Б. Коммонер, — что огромные количества веществ извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде без учета того факта, что все куда-то девается. В результате пагубно большие количества веществ нередко накапливаются в тех местах, где по природе их быть не должно».

Правило рациональности природных веществ и соединений:

3.

природа знает лучше. «Третий закон экологии утверждает, — писал Б.

Коммонер, — что искусственное введение органических веществ, не существующих в природе, а созданных человеком и, тем не менее, участвующих в живой системе, скорее всего, принесет вред... Один из поразительных факторов в химии живых систем — это то, что для любой органической субстанции, вырабатываемой организмами, существует где-то в природе фермент, способный эту субстанцию разложить... Поэтому, когда человек синтезирует новое органическое вещество, по структуре значительно отличающееся от природных веществ, есть вероятность, что для него не существует разлагающего фермента, и это вещество будет накапливаться».

Очень поучителен в этом плане печально известный пример с ДЦТ (дихлордифенолтрихлорэтаном). Во время Второй мировой войны и после нее десятки миллионов людей оказались в крайне неблагоприятных условиях жизни. Прогрессировали такие болезни, как малярия и сыпной тиф, переносчиками которых являлись комары, вши. Был изобретен инсектицид ДЦТ, казавшийся идеальным препаратом для этих целей при якобы незначительной токсичности для людей. Почти два десятилетия он использовался достаточно широко. Не распадаясь на безвредные составляющие, ДЦТ накапливался в почве, воде и организмах животных и человека, приводя к отравлениям и заболеваниям печени, почек и других органов, и через 20 лет после окончания применения был обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде.

Б. Коммонер предостерегает: «...Ко всем искусственным органическим веществам, которые обладают общей биологической активностью, следует относиться также, как к лекарствам, или, вернее, так, как мы должны относиться к лекарствам, — предусмотрительно, осторожно».

4. Правило целостности и рациональности построения биосферы: ничто не дается даром. «Этот закон объединяет предыдущие три закона, потому что глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из него человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка слишком затянулась», — предупреждал Б. Коммонер.

Двадцатый век — век блестящих достижений науки и техники. К основным из них относятся овладение ядерной реакцией, создание лазера, выход в космос, создание современных транспортных средств и коммуникаций, победа над многими страшными болезнями и т.д. Эти достижения вызвали колоссальный рост промышленности, которая развивалась, зачастую исходя из принципа неисчерпаемости природных ресурсов и бесконечности земных пространств.

Такой подход породил ряд экологических проблем:

1. отравление воздуха, воды и почвы ядовитыми отходами промышленности и сельского хозяйства;

2. острый недостаток чистой пресной воды, а в крупных мегаполисах — и кислорода в воздухе;

3. истощение минеральных ресурсов;

4. энергетический кризис;

5. недостаток продуктов питания из-за резкого увеличения населения Земли и эрозии почв;

6. нарушение биологического и климатического равновесия в природе.

Эти признаки экологического кризиса говорят о том, что человечество не спешит исправлять допущенные ошибки, а отсрочка существенно затянулась и только усугубляет положение.

1.2. Связь экологии с другими науками Экология, как следует из ее определения, имеет биологическую основу. Однако в сознании людей в настоящее время она ассоциируется с проблемами, возникшими в результате деятельности человека. Поэтому экология связана не только с естественными, но и с техническими и гуманитарными науками (рис. 1.1). Многие философы полагали и полагают, что экологические проблемы в первую очередь являются нравственными, философско-этическими. Безоговорочное поклонение и страх перед силами природы сменились стремлением покорить природу, что нанесло ей огромный вред.

Проблема взаимоотношений человека с окружающей средой в настоящее время носит не только практический, но и философско-нравственный характер. Философию, как и естественные науки, всегда интересовали и интересуют проблемы возникновения и развития жизни на Земле, проблемы взаимоотношений человека с природой. На протяжении почти всей истории процесс развития биосферы шел в виде естественной самоорганизации. В настоящее время этими процессами все больше начинает управлять человек. Дальнейшая эволюция биосферы приобретает новую цель — обеспечение будущего человечества. Осознание человечеством беспредельности научно-технических возможностей привело к очень опасной мысли о необходимости улучшения природы. Возникла философия насилия над природой. Старшему поколению еще помнится лозунг о том, что человек не может ждать милости от природы. Такая деятельность привела цивилизацию на грань экологической катастрофы, поэтому мы должны точно знать, что может нарушить стабильность биосферы, и исключить условия, при которых цивилизация не может устойчиво развиваться. В этой связи современная философская мысль должна быть направлена на поиск путей гармонизации общества и природы, что определяет необходимость связи экологии с философией.

Рис. 1.1. Связь экологии с другими науками

Современный человек прежде всего существо социальное, поэтому взаимоотношения человека с природой необходимо рассматривать в системе «человек — общество — природа». Глобальные экологические проблемы — это совокупность социоприродных проблем. В основе их обострения лежат два взаимосвязанных процесса. Первый — это результат совершенствования и развития производительных сил и производственных отношений, результат развития материальной культуры общества. Второй — результат социального прогресса.

При решении этих проблем в конечном счете определяющим фактором является человек, поэтому наряду с технологическими, организационными и экономическими решениями многое зависит от экологического сознания и поведения людей. До недавнего времени экологическое сознание было потребительским, базировалось на глубоком убеждении в неисчерпаемости ресурсов Земли. Кроме того, долгое время люди неоправданно считали, что природа сама справится с негативными воздействиями на нее.

Еще в недалеком прошлом мы гордились дымом заводских труб, которые поднимались над городской окраиной, в степи или тайге. Они были символом успеха, экономической мощи страны. Однако неблагоприятные проявления антропогенного воздействия на природную среду привели к необходимости изменения экологического сознания, экологической культуры. Поэтому решение глобальных экологических проблем невозможно вне связи экологии с политологией и социологией.

В процессе хозяйственной деятельности предприятий и отдельных граждан может быть нанесен экологический ущерб окружающей среде.

Кроме того, неблагоприятная окружающая среда может наносить вред здоровью граждан. Регулирование этих взаимоотношений осуществляется на основе экологического права, которое базируется на статьях 9,42 и 58 Конституции Российской Федерации. В этих статьях провозглашено право каждого гражданина на благоприятную окружающую среду и возмещение вреда, причиненного нарушением этого права. Также установлено, что охрана природной среды является долгом каждого гражданина.

Экология — точная наука. Взаимодействие между организмами и окружающей средой оценивается не только качественно, но и количественно.

Прогнозирование развития природно-антропогенных комплексов, протекания климатических и погодных явлений, изменений численности различных организмов невозможно без математического моделирования. Современные средства вычислительной техники позволяют проводить такие расчеты и широко их использовать. Отсюда тесная связь экологии с математикой.

Закономерности биохимических процессов подчиняются фундаментальным законам физики — закону сохранения энергии и массы, второму закону термодинамики. Кроме того, такие экологические факторы, как солнечное излучение, влажность воздуха, атмосферное давление имеют физическую природу, поэтому изучение экологических процессов и явлений невозможно без знания физики.

В основе жизнедеятельности организмов лежит обмен веществ между ними и окружающей средой. Это химические процессы, но поскольку они происходят и в живых организмах, то их называют биохимическими.

Такие процессы происходят как на уровне отдельных организмов, так и на уровне групп, сообществ, экологических систем и биосферы в целом. В результате образуется круговорот веществ или, по определению В. И. Вернадского, происходят биогеохимические циклы.

В результате деятельности человека возник антропогенный круговорот веществ, являющийся составной частью биогео- химических циклов.

Изучая процессы в биосфере, В. И. Вернадский пришел к выводу, что самой мощной химической силой на Земле является живое вещество (совокупность всех живых организмов). Такой подход позволил ему основать новую науку — биогеохимию. Из изложенного очевидна связь экологии с химией.

Живое вещество на нашей планете распределено крайне неравномерно. Экосистемы полярной, умеренной и тропической зон существенно различаются. Они заселены различными организмами, плотность живого вещества тоже неодинакова. Восприимчивость экосистем различных географических зон к антропогенным воздействиям различна, что необходимо учитывать при организации природопользования. В этом связь экологии с географией.

В настоящее время количество безотходных технологий крайне мало. Вредные отходы промышленности, транспорта, энергетики тем или иным образом попадают в окружающую среду и ухудшают ее качество.

Зто приводит к отклонению основных показателей экологических факторов от оптимальных значений. Реакцией организма на эти отклонения являются болезни, а иногда и гибель, поэтому необходимо знать предельно допустимые концентрации (ПДК) различных вредных веществ в воздухе, воде, почве, продуктах питания. Кроме того, отрицательное воздействие на организм оказывают вирусы, бактерии, грибки и т.д. Установлением ПДК, защитой человека и других организмов от упомянутых вредных воздействий занимается медицина, которая тесно связана с экологией.

Климатические факторы оказывают существенное влияние на жизнедеятельность организмов. Коренные изменения климата приводят к значительным изменениям не только отдельных экосистем, но и всей биосферы в целом, поэтому экология неразрывно связана с климатологией.

Тщательное изучение и учет геологического строения подстилающих грунтов позволяет обеспечить не только надежную работу инженерных конструкций, но и уменьшить экологическую нагрузку инженерного сооружения на литосферу. Этим определяется связь экологии с геологией.

В последние 100— 150 лет человек создал крупные антропогенные системы (промышленные предприятия, транспортные сети, предприятия энергетики, устройства передачи информации и т.д.), сравнимые по воздействию на окружающую среду с природными явлениями (извержения вулканов, землетрясения, ураганы). Они характеризуются высокой концентрацией вещества и энергии в ограниченном пространстве и являются источниками экологических факторов, зачастую неблагоприятных для окружающей среды. Одним из наиболее эффективных средств защиты окружающей среды и рационального природопользования является экологическое нормирование. Таким образом, экология напрямую связана с охраной окружающей среды и природопользованием.

Важнейшие экологические аспекты рассматриваются в гидрологии.

Учет режимов работы водных потоков позволяет обеспечить благоприятное с точки зрения экологии сопряжение инженерных сооружений с водотоками.

Использование при строительстве инженерных сооружений экологически чистых материалов, а в производстве строительных материалов — отходов промышленности невозможно без знаний в области материаловедения.

Довольно тесно экология связана с экономикой. Еще Э. Геккель называл экологию наукой об экономии природы. Для решения вопросов охраны окружающей среды и рационального природопользования, охраны труда, обеспечения предельно допустимых выбросов (ПДВ) и утилизации отходов необходима система инженерных и организационных мероприятий. Реализация данных мероприятий невозможна без затрат, которые не дают быстрой отдачи. Однако отказ от этих затрат ради быстрой экономической выгоды приводит в конечном итоге к значительным экономическим потерям. На решение этих проблем направлена новая научная дисциплина — экономика природопользования, которая образована на стыке, экологии с экономикой.

Научно-технический прогресс остановить невозможно, поэтому решение экологических проблем должно заключаться в устранении противоречий между общественным развитием и развитием природы.

Все технологические процессы производства должны базироваться на учете природных и климатических условий, радиационных и других характеристик. Важнейшим критерием приемлемости той или иной технологии в настоящее время, наряду с экономической эффективностью, должна быть экологическая безопасность применяемых способов и методов производства работ.

Обобщая сказанное в первой главе, необходимо отметить следующее. С момента зарождения жизни на Земле и до настоящего времени произошло два экологических кризиса. Первый кризис связан с появлением на Земле организмов (цианобактерий), способных в процессе фотосинтеза выделять в атмосферу кислород и пришедших на смену хемотрофным бактериям (архебактериям), существующим за счет энергии химических реакций. В результате атмосфера из восстановительной стала превращаться в окислительную и большинство архебактерий погибло, т.е. произошла смена форм жизни. Появились одно- и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие, высшие животные и растения, способные потреблять кислород и эволюционировать. Второй кризис связан с деятельностью человека, уничтожившего крупных животных, используемых в качестве пищи.

В конечном итоге это привело к сокращению населения планеты почти вдвое в ту эпоху.

Человечество в настоящее время постепенно входит в полосу третьего экологического кризиса, также связанного с деятельностью человека.

Его признаки налицо: отравление воздуха, воды и почвы ядовитыми отходами промышленности и сельского хозяйства; острый недостаток чистой пресной воды, а в крупных мегаполисах — и кислорода в воздухе; истощение минеральных ресурсов; нехватка энергоресурсов; недостаток продуктов питания из-за резкого увеличения населения Земли и эрозии почв; нарушение биологического и климатического равновесия в природе.

Осознание этого побудило человечество к поиску путей решения экологических проблем. Очевидно, что без науки это сейчас невозможно.

В этом причина бурного развития в конце XX — начале XXI в. новой науки — экологии.

Следует отметить, что корни данной науки уходят в глубокую древность. Еще крупнейшие ученые античности обращали внимание на ухудшение природной среды из-за деятельности человека. Становление экологии как науки связано с именами крупнейших ученых эпохи Возрождения — биолога Джона Рея и химика Роберта Бойля. Огромный вклад в становление экологии как науки внесли шведский естествоиспытатель Карл Линней и гениальный английский ученый Чарльз Дарвин. Значительный вклад в развитие экологии внесли русские ученые: М. В. Ломоносов, К. Ф.

Рулье, В. И. Вернадский, М. И. Будыко и др.

Экология, отпочковавшаяся от биологии, развивается в тесной связи с гуманитарными, естественными, техническими и экономическими науками, что, несомненно, ее обогащает и укрепляет.

Пытаясь осмыслить причины надвигающегося экологического кризиса, ученые пришли к выводу, что одна из причин — незнание современными специалистами основных правил экологии. В доступной форме эти правила изложены американским экологом Барри Коммонером. Основное из них — правило целостности и рациональности построения биосферы.

Биосфера не может быть объектом улучшения — настолько целостно и рационально она построена! То, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено.

Глава 2. БИОСФЕРА-ЖИВАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

2.1. Формирование биосферы Примерный возраст Земли составляет 4,5—4,7 млрд лет. Около 3 млрд лет жизнь развивалась только в воде. Затем начался выход живых организмов на сушу и ее преобразование (примерно 500 млн лет назад). Первые организмы были одноклеточными, безъядерными бактериями (прокариоты).

Позже появились одноклеточные организмы (цианобактерии), состоящие из клетки с ядром и выделяющие в атмосферу кислород в процессе фотосинтеза. По современным данным, они возникли примерно 3,8 млрд лет назад. Эволюция живых организмов шла по пути усложнения биологических систем, совершенствования их приспособляемости к окружающей среде, увеличения числа видов.

Эволюционный процесс от низших биологических форм к высшим сопровождался повышением эффективности преобразования вещества и энергии организмами, совершенствованием и усложнением физиологических функций, нервной, эндокринной и других систем организма. Вершиной земной эволюции живого вещества стало появление человека. По оценкам ученых, примерно 23—26 млн лет назад появляется отдаленный предок человека — гоминоид рода проконсул. Первобытный человек появился где-то 6-7 млн. лет назад.

За время эволюции жизни на Земле, по оценкам палеонтологов, существовало около 500 млн видов живых организмов. В настоящее время насчитывается около 2 млн видов, из которых почти 75% — насекомые.

Таким образом, развитие жизни на Земле привело к коренной перестройке поверхностных слоев Земли. Благодаря жизнедеятельности зеленых растений современная атмосфера насыщена кислородом ( 21%), а углекислый газ составляет ничтожную долю ( 0,037%). По данным отечественных и зарубежных ученых, суммарная масса живого вещества на Земле находится в пределах 1800—4400 млрд. т, причем биомасса обитателей водной среды меньше биомассы обитателей суши более чем в тысячу раз!

Такой длительный процесс привел к формированию определенного единства живой и неживой материи, т.е. биосферы.

Первые понятия и представления о биосфере как области существования живых организмов принадлежат знаменитому французскому естествоиспытателю Ж. Б. Ламарку. В лекциях (1800) профессор зоологии Ламарк отмечал, что живые тела содержат все неорганические вещества, имеющиеся в природе, поэтому животным и растениям принадлежит важная роль в формировании поверхности планеты. Позже, в труде «Гидрология» (1802) он использовал понятие «биосфера» (без употребления самого термина) для обозначения совокупности организмов, обитающих на Земле.

Термин «биосфера» был введен австрийским геологом, профессором Венского университета Э. Зюссом (1831—1914).

В труде «Происхождение Альп» (1875) он изложил представление о биосфере как об особой оболочке Земли, наполненной жизнью. Он писал:

«Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а именно органическая жизнь... В области взаимодействия верхних сфер и литосферы и на поверхности материалов можно выделить самостоятельную биосферу. Она простирается теперь как над сухой, так и над влажной поверхностью, но ясно, что раньше она была ограничена только гидросферой».

2.2. Учение В. И. Вернадского о биосфере Биосфера (греч. bios—жизнь, sphaira — шар) — совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), в которой развивается жизнь разнообразных живых организмов.

Академик В. И. Вернадский (1863—1945) — великий русский ученыйминералог, кристаллограф, геохимик, радиогеолог, создатель биогеохимии и развернутого учения о биосфере. Вернадский провел первые исследования закономерности строения состава взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы и атмосферы. Он исследовал миграцию химических элементов в литосфере и роль радиоактивных элементов в ее эволюции. В 1923 г. им сформулирована теория о ведущей роли живых организмов в геохимических процессах; в 1926 г. — концепция и определение биосферы и живого вещества; создано учение, согласно которому живое вещество, трансформируя солнечное излучение, вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот.

По Вернадскому, биосфера — это наружная оболочка Земли, область существования живого вещества (совокупности всех живых организмов), включающая все живое вещество и взаимодействующие с ним элементы неживой природы.

До Вернадского жизнь рассматривалась как случайное явление на Земле.

Наука не замечала влияния живого на ход земных процессов, они рассматривались как рад случайностей. Изучение этого сложного процесса привело к необходимости введения в геохимию понятие «живое вещество» как совокупность живых организмов, неразрывно связанных с биосферой, как неотделимая часть ее или функция.

Обобщая результаты исследований, В. И.

Вернадский сформулировал три биогеохимических принципа:

1. биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению;

2. эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию в биосфере устойчивых форм жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов.

3. геохимическая неизменность биосферы неразрывно связана с непрерывным эволюционным изменением живого вещества — высокая устойчивость и изменяемость являются двумя важнейшими сторонами процессов функционирования биосферы.

Биосфера развивается и преобразуется, согласно Вернадскому, в ноосферу — сферу взаимодействия общества и природы, в пределах которой разумная деятельность представляется главным, определяющим фактором развития биосферы и человечества. Человек - часть живого вещества, подчиненный общим законам организованности биосферы, вне которой он существовать не может. Человек является частью биосферы. Целью общественного развития должно быть сохранение организованности биосферы.

В. И. Вернадский, предугадавший наступление эпохи научно-технической революции в XX в., основной предпосылкой перехода биосферы в ноосферу считал научную мысль. «Наука есть максимальная сила создания ноосферы» - таково главное положение В. И. Вернадского в учении о биосфере.

2.3. Строение биосферы Биосфера, охватывающая весь земной шар, имеет определенные границы. Они определяются распространением живого вещества. В Антарктиде на высоте 2000 м над уровнем моря встречаются лишайники, в Мертвом море, где концентрация солей достигает 270—300 г/л, присутствуют живые организмы в виде бактерий. Верхняя граница распространения жизни определяется в основном не низкой температурой, а губительным воздействием космического излучения. Пыльца растений, споры грибов, мхов, папоротников и лишайников и микроорганизмы постоянно присутствуют в воздухе, но их количество с высотой уменьшается. Жесткое ультрафиолетовое излучение с длиной волны 200-320 нм, поглощаемое озоновым экраном, убивает все живое. Нижняя граница определяется глубиной распространения микроорганизмов в земной коре. Норы и ходы грызунов, некоторых насекомых и червей проникают в почву на глубину обычно не более 5-7 м. Этим практически ограничивается распространение жизни в каменной оболочке Земли — литосфере.

Таким образом, биосфера распространяется в гидросфере, верхних спояхлитосферы и нижних слоях атмосферы. Оболочка планеты на границе тропо-, гидро- и литосфер носит название биогеосферы (рис. 2.1). В ней наблюдается наибольшая концентрация живого вещества. Здесь самые благоприятные условия жизни, так как температура, влажность, содержание кислорода и химических элементов, необходимых для питания организмов, являются оптимальными. В остальной части биосферы живое вещество находится в разреженном состоянии.

Гидросфера — это водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, подземных вод, ледников и снежного покрова.

Основной объем воды, составляющий 1,46 • 109 км3, сосредоточен в Мировом океане. Это 94% всего объема гидросферы. Мировой океан занимает большую часть поверхности Земли — 70,8%. Оставшиеся 6% объема] гидросферы распределены следующим образом: подземные воды занимают 4%, ледяной и снежный покров — 1,6%, остальное — воды озер, рек, водохранилищ, болот, почв и пары воды в атмосфере.

Вода Мирового океана представляет собой раствор солей со средней концентрацией 35 г/л. В основном это хлористый натрий (77,7%). Поверхностные воды суши (озер, рек и т.д.) довольно неоднородны по своему химическому составу.

Рис. 2.1. Строение биосферы

Вместе с тем, подавляющая часть этих вод является пресной: с концентрацией солей до 0,5 г/л. Очевидно, что пресная вода, как среда обитания живых организмов, существенно отличается от морской, поэтому растения и животные, способные жить как в пресной, так и в морской воде, встречаются крайне редко.

В гидросфере выделяют эвфотическую и афотическую зоны. К эвфотической относят зону продуцирования, так как в нее проникает достаточное для фотосинтеза количество солнечной энергии. За нижнюю границу этой зоны принята глубина (около 200 м), в которой освещенность составляет 1 % от освещенности на поверхности. Ниже 200 м расположена афотическая зона, в которую солнечный свет практически не проникает, и фотосинтез там не происходит.

К литосфере относят внешний твердый слой Земли, включающий земную кору и верхнюю часть земной мантии. Толщина литосферного слоя изменяется от нескольких километров под рифтовыми долинами срединных океанических хребтов до 100 км под периферией океанов. На суше она достигает 300— 350 км. В литосфере с изменением глубины имеет место изменение температуры. При этом выделяют три температурные зоны: переменных, постоянных и возрастающих температур.

В зоне переменных температур диапазон колебаний во многом зависит от климата местности. Суточные колебания практически не регистрируются уже на глубине 1,5 м, а годовые — на глубине 20—30 м. Примерно на глубине 30—40 м расположена зона постоянной температуры. В этой зоне температура соответствует среднегодовой для данной местности. Ниже расположена зона возрастающих температур с примерным градиентом 3 10—2°С/м.

Литосферные организмы сосредоточены в основном в почвенном слое, глубина которого составляет несколько метров. По определению В.

В. Докучаева: «Почва — это такое естественно-историческое, вполне самостоятельное тело, которое, одевая земную поверхность сплошной пеленой, является продуктом совокупной деятельности сложных почвообразователей: грунта, климата, растительных и животных организмов, возраста страны, а отчасти и рельефа местности». Химический состав почв в основном унаследован от материнских горных пород, поэтому различные области суши характеризуются преобладанием одних элементов и недостатком других. Так в таежно-лесном Нечерноземье наблюдается недостаток йода, кальция, меди, фосфора, кобальта, цинка, так как из-за обильного увлажнения эти элементы легко вымываются в нижние горизонты почвенного слоя и недоступны для растений. В этом регионе у людей часто проявляются заболевания, связанные с недостатком йода, у домашних животных болезни опорно-двигательного аппарата (недостаток кальция и фосфора) Такие различия оказали существенное влияние на процесса естественного отбора в ходе эволюции живых организмов.

Атмосфера — это воздушная оболочка нашей планеты, газовая среда обитания живого вещества. Атмосферный воздух является источником дыхания практически всех живых организмов, сырьем для процессов горения, разложения и синтеза химических соединений. Сюда выбрасываются газообразные отходы жизнедеятельности организмов и антропогенных устройств и систем (заводов, транспортных средств и т.д.). Атмосфера предохраняет живые организмы от губительного воздействия солнечного коротковолнового ультрафиолетового излучения и других жестких космических излучений. Через атмосферу проходит биогенный и абиогенный круговороты веществ. В атмосфере кроме газов присутствуют частицы пыли и воды, находящиеся во взвешенном состоянии.

Слой атмосферы высотой примерно 8—18 км, в котором сосредоточено более 80% всей массы воздуха и протекают в основном все погодные явления, называют тропосферой. Высота тропосферы зависит от интенсивности восходящих и нисходящих потоков воздуха, которая в свою очередь определяется нагревом земной поверхности, поэтому на экваторе тропосфера простирается до высоты 16—18 км, в умеренных широтах — до 10—12 км, а на полюсах — до 8 км. На уровне моря чистый и сухой воздух представляет собой механическую смесь следующих газов: азот — 78,08% объема, кислород — 20,95%, аргон — 0,93%, углекислый газ — 0,037%. На долю остальных газов: неона, гелия, метана, криптона, ксенона, водорода и оксидов азота — приходится не более 0,003%. Важнейшим компонентом атмосферы является озон — трехатомный кислород Ог Он присутствует в атмосфере от поверхности Земли до высоты 70 км. В тропосфере он образуется в результате разрядов атмосферного электричества, окисления органических веществ. Озон является очень ядовитым газом, его предельно допустимая концентрация в воздухе должна составлять всего 0,00001%.

2.4. Живое вещество Сложность молекул живых организмов несет в себе потенциальную возможность создания бесконечного числа комбинаций соединений, чем обеспечивается огромное разнообразие живых организмов. Академик В.

И. Вернадский первым показал, что несмотря на существенные различия все живые организмы биосферы образуют единое целое, единый механизм. В этом сложнейшем механизме каждый организм выполняет свою роль, благодаря этому в течение многих миллионов лет биосфера устойчиво развивается. В. И. Вернадский вводит обобщающее понятие «живое вещество» как совокупность всех живых организмов биосферы.

Живое вещество выполняет следующие функции: энергетическую, деструктивную, концентрационную, газовую и окислительновосстановительную.

Энергетическая функция. Известно, что для функционирования любого объекта необходим источник энергии. Для существования и развития биосферы необходим внешний источник энергии, так как энергия внутренних источников (энергия распада радиоизотопов, внутреннее тепло Земли) невелика. Таким внешним источником является Солнце, посылающее в космическое пространство энергию в виде электромагнитных волн, в основном светового диапазона. Часть этой энергии поступает к Земле и поглощается биосферой. Основная часть поступившей энергии расходуется на поддержание физических и химических процессов в биосфере (испарение воды, перемещение водных и воздушных масс, выветривание горных пород и т.д.), и только около 1% этой энергии участвует в биохимических реакциях фотосинтеза..

Под фотосинтезом понимают превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами углекислого газа, воды и других минеральных элементов в сложные органические вещества под воздействием солнечной энергии и при участии поглощающих эту энергию пигментов.

Реакция фотосинтеза в общем случае имеет вид:

6СО2 + 12Н2О + 2821,9 кДж С6Н12О6 + 6Н2О + 6О2 Наряду с зелеными растениями процесс фотосинтеза осуществляют также и микроорганизмы-фотосинтетики. Они используют для этого пигменты бактериохлорин и бактерио- родопсин и не выделяют кислород в окружающую среду. Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) содержат хлорофилл, а также пигменты фикоцианин и фикоэритрин, поэтому цианобактерии при фотосинтезе могут выделять свободный кислород. Поданным И. А. Шилова, в некоторых озерах фотосинтезирующими бактериями создается до 3/4 первичного органического вещества. Ежегодно фотосинтезирующие организмы биосферы потребляют огромное количество солнечной энергии. Расчеты, выполненные В. И. Вернадским в первой половине XX в. и Ю. Одумом в 70-х гг. XX в., показывают, что эта энергия равна (1...4,2) 1019 кДж в год, а по данным современных ученых — (0,36...0,5) 1019 кДж в год. В результате за год поглощается около 3,4 10" т СО2, а в атмосферу поступает примерно 2,5 1011 т О2 и синтезируется более 2,3-1011 т природных органических веществ!

Сравним количество энергии, потребляемое при фотосинтезе, с энергопотреблением человечества. В настоящее время все человечество потребляет около 6,4 1017 кДж энергии в год, что примерно в 7 раз меньше той энергии, которая расходуется при фотосинтезе.

Существуют группы бактерий, которые в отличие от зеленых растений синтезируют органическое вещество за счет энергии, выделяемой в реакциях окисления азотных и серных соединений. Такой процесс называют хемосинтезом. В создании органического вещества в биосфере роль хемосинтеза невелика. Так, в океане им синтезируется не более 2% первичной органической продукции.

Таким образом, превращение солнечной энергии в энергию химических связей в хлорофиллоносных организмах — это главная функция живого вещества. Без этого остальные функции живого вещества были бы невозможны.

Дальнейшая переработка органических веществ, синтезированных зелеными растениями (живое вещество первого порядка), производится живым веществом второго порядка — животными, которые поедают растения. Они осуществляют дальнейшее преобразование накопленной солнечной энергии. После отмирания организмов происходит разрушение органических веществ с выделением энергии. В некоторых случаях происходит накопление отмершего органического вещества с переходом его в ископаемое состояние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других энергоносителей. Итак, энергетическая функция живого вещества заключается в последовательном преобразовании солнечной энергии в энергию химических связей органических веществ.

Деструктивная функция. Она состоит в разложении мертвого органического вещества вплоть до его минерализации, химическом разложении горных пород с последующим вовлечением образовавшихся минералов в биогенный круговорот.

Мертвое органическое вещество разлагается определенной группой организмов, называемых деструкторами (редуцентами), до простых минералов: СО2, Н2,О, H2S, СН4, NH3 и др. Эти минералы затем используются живыми организмами для синтеза сложных органических соединений.

Живое вещество разрушает не только отмершие организмы. Большой интерес представляет биохимическое разложение горных пород. Бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники разрушают горные породы с помощью выделяемых ими кислот: угольной, азотной, серной, а также различных органических кислот. Разлагая таким образом минералы, организмы извлекают важнейшие питательные элементы: фосфор, кальций, натрий, калий, кремний и другие микроэлементы, которые затем вовлекаются в биогенный круговорот.

Так, исследованиями установлено, что плесневый грибок за неделю в лабораторных условиях извлекал из базальта 11 % содержащегося там алюминия, 59% магния, 64% железа, 3% кремния. Общая масса химических элементов, вовлекаемых в биогенный круговорот из косного вещества, только на суше достигает 8 млрд т ежегодно.

Благодаря деструктивной функции живого вещества обеспечивается уникальное свойство почв — плодородие.

Таким образом, деструктивная функция живого вещества заключается в разложении мертвого органического и косного веществ на простые минералы для вовлечения их в биогенный круговорот.

Концентрационная функция. Одной из особенностей живого вещества является способность избирательного накопления атомов химических элементов, рассеянных в окружающей среде. Наиболее эффективными концентраторами являются микроорганизмы. В продуктах их жизнедеятельности содержание некоторых металлов по сравнению с окружающей средой может быть больше в миллионы раз.

Некоторые организмы являются активными концентратами рассеянных в морской воде атомов, используемых для построения скелетов или покровов. Так, ряд организмов (моллюски, кораллы, иглокожие) для этих целей используют рассеянный кальций. В. И. Вернадский отмечал, что марганцевые руды Закавказья — это «следы» концентрационной деятельности живого вещества.

Следует выделить способность живых организмов гидросферы накапливать тяжелые металлы (в том числе и ядовитые — ртуть, свинец, кадмий) и радиоактивные элементы. Попадая в воду вместе с промышленными стоками при авариях на ядерных объектах, эти элементы накапливаются в организмах водных животных. Использование данных животных в пищу может вызвать у человека тяжелое отравление, а также иные заболевания, связанные с попаданием в организм избыточного количества радионуклидов.

За счет концентрационной функции живого вещества происходит накопление в определенных местах редких химических элементов, рассеянных в природе.

Газовая функция. Газовый обмен в организме, т.е. дыхание, обеспечивает биогенную миграцию и превращение газов. Состав атмосферы соответствует газам, образующимся при газовом обмене живых организмов.

Зеленые растения выделяют свободный кислород, а углекислый газ образуется в результате дыхания животных, грибов, микроорганизмов и растений. Создание основной массы свободного азота происходит при разложении мертвого органического вещества азотовыделяющими бактериями.

Среди бактерий есть также азотофиксирующие организмы, которые усваивают молекулярный азот из атмосферного воздуха и тем самым вовлекают его в биогенный круговорот.

При наличии газовой функции у живого вещества на нашей планете сформировалась уникальная атмосфера с высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа, что обеспечивает умеренные температуры на границе раздела тропосферы и литосферы (или гидросферы).

Окислительно-восстановительная функция. Окислительная функция заключается в окислении с помощью бактерий и некоторых видов грибов бедных кислородом неорганических соединений в почве, коре выветривания и гидросфере. Таким образом создаются болотные железные руды, ожелезненные горизонты.

Восстановительная функция по своей сущности противоположна окислительной. В результате деятельности анаэробных (способных жить без кислорода) бактерий в нижних горизонтах заболоченных почв при практическом отсутствии кислорода образуются оксиды железа.

Описанные функции многие авторы сводят в единую основополагающую функцию — средообразующую, так как живое вещество не только адаптируется к окружающей среде, но и приспосабливает ее к своим биологическим потребностям. По образному выражению В. И. Вернадского, «живое вещество само создает себе область жизни».

2.5. Круговороты веществ До возникновения биосферы на Земле было три круговорота веществ: минеральный круговорот — перемещение магматических продуктов из глубин на поверхность и обратно; газовый круговорот — циркуляция воздушных масс, периодически разогреваемых Солнцем; круговорот воды — испарение воды и перенос ее воздушными массами, выпадение осадков (дождь, снег). Эти три круговорота объединяют единым термином — геологический (абиотический) круговорот. С появлением жизни к газовому, минеральному и водному круговоротам добавился биотический (биогенный) круговорот — круговорот химических элементов, осуществляемый жизнедеятельностью организмов. Вместе с геологическим образовался единый биогеохимический круговорот веществ на Земле.

Геологический круговорот. Около половины достигающей поверхности Земли солнечной энергии расходуется на испарение воды, выветривание горных пород, растворение минералов, перемещение воздушных масс и вместе с ними паров воды, пыли, твердых частиц выветривания.

Движение воды и ветра приводит к эрозии почв, перемещению, перераспределению и накоплению механических и химических осадков в гидросфере и литосфере. Данный круговорот происходит и в настоящее время.

Большой интерес представляет круговорот воды (рис. 2.2). Из гидросферы за один год испаряется примерно 3,8 1014т воды, а возвращается с осадками в водную оболочку Земли только 3,4 1014 т воды. Недостающая часть выпадает на сушу. Всего осадков на сушу выпадает около 1 1014т, а испаряется примерно 0,6 1014т воды. Излишки воды, образующиеся в литосфере, стекают в озера и реки, а затем в Мировой океан. Поверхностный

• сток примерно равен 0,2 1014 т, оставшиеся 0,2 1014 т воды поступают в подпочвенные водоносные горизонты, откуда вода I поступает в реки, озера и океан, а также пополняет резервуары грунтовых вод.

Появление жизни на нашей планете усложнило круговорот / воды, так как добавился процесс биологического испарения воды, связанный с жизнедеятельностью живых организмов и называемый транспирацией.

Так, во влажном тропическом лесу масса воды, испаряемая растениями, достигает 7 103 т/(км2 г). В саванне, расположенной на такой же широте, транспирация,. меньше почти в 2,5 раза.

Растительность является водоохранным и водорегулирующим фактором.

Она удерживает влагу в почвах, препятствуя их эрозии и иссушению.

Деятельность человека чаще всего оказывает негативное влияние на круговорот воды. Покрытие земной поверхности. влагонепроницаемыми материалами, строительство оросительных и осушительных систем, уплотнение пахотных земель, вы- ) рубка лесов ведут к увеличению поверхностного стока в океан. 5 Пополнение резервуаров грунтовых вод при этом сокращается. Так, в засушливых районах США (штаты Канзас, Техас, Оклахома) подземные воды выкачиваются быстрее, чем происходит их естественное заполнение.

–  –  –

В России для водоснабжения и орошения земель разведано 3367 месторождений подземных вод, эксплуатационные запасы которых составляют 28,5 109 м3/г. Степень освоения этих запасов не превышает 40%. Однако в Европейской части России уже наблюдается существенное снижение уровня 1 грунтовых вод.

Биотический круговорот. Круговорот биогенных элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистемах, называется биотическим круговоротом веществ. I Кроме биогенных элементов в биотический круговорот вовлечены важнейшие для биоты минеральные элементы и множество различных соединений. Поэтому весь циклический процесс химических превращений, обусловленный биотой, особенно когда речь идет о всей биосфере, называют еще биогеохимическим круговоротом, или циклом (био — относительно живых организмов, а гео — относительно почвы, воздуха, воды на земной поверхности). Для равновесия в биосфере огромное значение имеет глобальная замкнутость биотического круговорота.

Необходимые для жизни элементы и растворенные соли называются биогенными элементами (дающими жизнь), т.е. питательными веществами. Среди биогенных элементов различают две группы: макротрофные и микротрофные вещества. Макротрофные вещества охватывают элементы, составляющие химическую основу тканей живых организмов (водород, кислород, углерод, азот, сера, фосфор, калий, кальций и др.).

Микротрофные вещества включают элементы и их соединения, также необходимые для существования живых систем, но исключительно в малых количествах. Такие вещества называются микроэлементами (железо, марганец, цинк, молибден, ванадий, кобальт и др.).

Циркуляция биогенных элементов сопровождается их химическими превращениями. Например, нитратный азот может превращаться в белковый, затем переходить в мочевину и вновь синтезироваться в нитратную форму под влиянием микроорганизмов. В отличие от энергии (идущей потоком в одном направлении) биогенные элементы могут использоваться неоднократно: круговорот (цикл) — их характерная черта. Другое отличие от энергии — запасы биогенных элементов непостоянны. Процесс связывания некоторой их части в виде живой биомассы снижает количество, остающееся в среде экосистемы. Если бы растения и другие организмы не разлагались, запас биогенов был бы исчерпан и жизнь на Земле прекратилась.

Вывод: активность гетеротрофов, функционирующих в детритных цепях, — решающий фактор сохранения биогенных экосистем и образования продукции. В его основе лежа’ процессы синтеза органических веществ с последующим их разрушением на исходные минералы. Процессы синтез?

и разрушения органических веществ являются фундаментом существования живого вещества и основной особенностью функционирования биосферы.

В отличие от геологического биотический круговорот характеризуется незначительным потреблением энергии. Как уже отмечалось, на создание первичного органического вещества расходуется около 1% солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Вместе с тем этой энергии достаточно для функционирования сложнейших биогеохимических процесса на планете.

Глобальный круговорот. Все планетарные круговороты веществ тесно переплетены, образуя единый глобальный круговорот в котором осуществляется перенос вещества и энергии. Это означает, что все химические элементы участвуют как в геологическом, так и в биотическом круговоротах. Зачастую некоторые круговороты являются замкнутыми, и их называют биогеохимическими циклами. Продолжительность циклов для различных химических элементов существенно различается. Так, время полного оборота углекислого газа через фотосинтез составляет 300 лет, кислорода через фотосинтез — 2000—2500 лет, азота через биологическую фиксацию и окисление электрическими разрядами и фотохимическим способом — примерно 100 млн. лет.

В биогеохимических циклах участвует множество химических элементов и соединений. Важнейшими являются круговороты углерода, кислорода, азота и фосфора, так как эти элементы являются наиболее важными в процессах жизнедеятельности живого вещества. Большое влияние на живые эрганизмы оказывают круговороты токсичных элементов — ртути и свинца. В биотический круговорот вовлекаются многие вещества антропогенного происхождения, яды для химической защиты растений, радионуклиды ядерно-энергетического происхождения.

Круговорот углерода. В настоящее время количество углерода в атмосфере (в соединении с кислородом) невелико по сравнению с его запасами в литосфере в виде ископаемого топлива. Этот круговорот основан на поступлении углекислого газа в атмосферу и его потреблении живыми организмами. Запасы углерода в атмосфере составляют 700, а в гидросфере — 50 000 млрд. т. За год в результате фотосинтеза прирост растительной массы на суше и в воде составляет соответственно 30 и 150 млрд т; полный круговорот углерода — около 300 лет. Углекислый газ необходим для питания автотрофов (растений).

В атмосфере углекислый газ образуется за счет дыхания гетеотрофов и сгорания топлива. В природе (почвы, воды) углерод ходит в состав осадочных пород. Образовавшиеся уголь, газ, нефть — результат разложения органических остатков в разное время на различной глубине земли и в определенных условиях. Автотрофы играют роль источника кислорода, пиши для растительноядных животных; это место обитания (биотоп), возвращение в почву минеральных солей.

Схема круговорота углерода (рис. 2.3): 1) углекислый газ атмосфере накапливается в результате, сжигания топлива нефть, уголь, природный газ, мазут), извержения вулканов и дыхания живых организмов, а также при разрушении горных пород; 2) растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза; 3) углерод по цепям питания поступает в любой живой организм; 4) после отмирания живых организмов с помощью редуцентов происходит минерализация, т.е.

разрушение органических остатков до СО2, Н2О и минеральных солей; 5) разложение органических остатков приводит к образованию ископаемого топлива (уголь, нефть, торф, известняк, метан); 6) в результате сжигания топлив образуется СО2.

Большая часть углекислого газа в атмосферу поступает результате сжигания углеродного топлива на ТЭЦ, в котельных, в двигателях транспортных средств. Общепланетарный расход кислорода на сжигание углеродного топлива составляв почти 17 млрд т в год, при этом в атмосферу поступает около 23,4 млрд т углекислого газа.

Поступления СО2 при извержении вулканов и из осадочных пород незначительны и не превышают 0,1%.

Рис. 2.3. Круговорот углерода

Большинство ученых-экологов считают, что до наступления индустриальной эры круговорот углерода был сбалансирован. В начале промышленной революции (1650) примерное содержание С02 в атмосфере составляло 0,027—0,029%. В 1958 г. содержание СО2 повысилось до 0,0315%, а в 1980 г. — до0,0335%. К2003 г. концентрация СО2 достигла 0,037%. Если содержание СО2 в атмосфере достигнет 0,06%, то среднегодовая температура Земли может повыситься на 1,4—5°С. По прогнозам специалистов, это может произойти уже в конце XXI в. и привести к катастрофическим последствиям для нынешней цивилизации.

Круговорот азота. Объемное содержание воздуха в атмосфере достигает 78%, т.е. атмосфера представляет собой крупнейшую кладовую этого элемента.

В атмосферу азот поступает в основном из трех источников: 1)при биохимическом восстановлении оксидов азота NOx цо молекулярного азота N2;

2) от антропогенных объектов при сжигании топлива; 3) при извержении вулканов.

Схема круговорота азота (рис. 2.4): 1) азот в атмосфере (сжигание топлива, извержение вулканов); 2) молнии; 3) оксиды азота в атмосфере; 4) осадки;

5) азотофиксирующие бактерии и сине-зеленые водоросли; 6) нитраты (NО3 и NО2) в почве и воде; 7) растительные белки; 8) животные белки; 9) деструкторы; 10) аммоний и ионы аммония в почве и воде;

11)денитрифицирующие бактерии; 12) азот снова попадает в атмосферу.

Азотосодержащие вещества мертвых организмов и экскретов с помощью редуцентов постепенно превращаются неорганические. Конечным звеном редукционной цепи являются аммонифицирующие организмы, образующие аммиак NH3. Часть NH3 входит в цикл нитрификации, где соответствующими бактериями превращается в нитриты и нитраты.

Последним звеном в процессе восстановления молекулярного азота являются бактерии-денитрификаторы. Благодаря их деятельности с 1 га почвы ежегодно в атмосферу поступает цо 60 кг N2 Следует отметить, что подобные процессы денитрификации используются при глубокой очистке сточных Ьод от соединений азота, образующихся при принудительном разложении органических веществ в очистных сооружениях.

При извержениях вулканов в составе вулканических газов присутствует молекулярный азот, но суммарный вклад вулканов в этот процесс незначителен.

Известно, что для сжигания топлива необходим кислород который потребляется из атмосферы. При сжигании топлива в антропогенных установках в камеры сгорания подается воздух, хотя необходим только кислород. Это вынужденная мера, так как пока нет дешевых технологий выделения кислорода из атмосферного воздуха. Под воздействием высоких температур происходит образование оксидов азота NOx, которые поступают в атмосферу.

Поглощение азота из воздуха происходит: 1) в результате жизнедеятельности азотофиксирующих бактерий; 2) в результате естественных физических процессов в атмосфере; 3) при промышленном синтезе аммиака NH3.

Обратный процесс денитрификации называется азотофиксацией. В почве обитают свободноживущие азотофиксирующие бактерии (Azotobacter, Clostridium), которые синтезируют ложные протеиды. Отмирая, они обогащают почву органическим азотом (до 25 кг в год на 1 га), который достаточно быстро минерализуется редуцентами.

Рис. 2.4. Круговорот азота

Самая эффективная фиксация азота проводится клубеньковыми бактериями бобовых растений (Rhizobium). Таким путем этих растениях на одном гектаре накапливается до 400 кг азота в год.

Существуют также азотофиксирующие бактерии, образующие симбиоз (греч. symbiosis - сожительство) с другими растениями. Кроме того, способностью фиксировать азот обладают примитивные грибы. В клубеньках многих деревьев, например ольхи, они могут достаточно эффективно фиксировать N2. Способностью к фиксации азота обладают и цианобактерии сине-зеленые водоросли).

Окисление атмосферного азота происходит при извержениях вулканов, электрических разрядах, процессах ионизации воздуха, фотохимических процессах. При этом оксиды азота растворяются в дождевой воде и попадают в почву. Таким же образом вместе с осадками в почву попадает раствор аммиака, удержание которого в 1 м3 воздуха достигает 0,04 мг.

Суммарное поступление азота абиотическим путем в почву составляет 10—15 кг/га в год.

При производстве азотных удобрений происходит фиксация атмосферного азота, в основном в виде NH3. Любая фиксация (биотическая и абиотическая) газообразного азота требует достаточно больших затрат энергии. Так, клубеньковые бактерии для фиксации 1 г N2 расходуют до 170 кДж энергии, извлекаемой из глюкозы растений. Затраты энергии на фиксацию N2 при производстве удобрений значительно выше, поэтому азотные удобрения — одни из самых дорогих.

В последние годы влияние человека на круговорот азота стало достаточно ощутимым. Промышленность и сельское хозяйство дают почти на 60% больше фиксированного азота, чем естественные экосистемы. В сельском хозяйстве это достигается за счет увеличения посевов бобовых.

Значительное количество азота, поступившего с синтезированными минеральными удобрениями, не вовлекается в круговорот повторно. При этом часть азота выносится в реки, а затем — в озера и моря, часть изымается вместе с урожаем, часть теряете в процессе денитрификации.

Во второй половине XX в. главным источником питания сельскохозяйственных растений азотом стали минеральные удобрения. Так, в США объем вносимых в почву азотных удобрений за истекшие 50 лет возрос в 12 раз, а урожайность зерновых — не более чем в два раза. В мире в настоящее время вносится до 40 млн. т азота в виде удобрений. В результате происходит насыщение нитратами грунтовых вод на равнинных территориях. Так, в черноземной зоне России практически' повсеместно наблюдается превышение предельно допустимо; концентрации по нитратам в водах сельских колодцев.

Ежегодно в круговороте живым веществом планеты усваивается около 10 млрд. т азота, при этом только 20% поступает из атмосферы. За последние годы содержание азота в атмосфере практически не менялось и в глобальных масштабах можно считать процессы денитрификации и азотофиксации достаточно уравновешенными. Следует, однако, отметить, что из-за антропогенных процессов азотофиксация должна преобладать. Видимо, механизм денитрификации имеет достаточные резервы для поддержания постоянства N2 в атмосфере.

Круговорот кислорода. Кислород (О2) — источник энергии для гетеротрофных организмов. По различным оценкам, благодаря зеленой растительности суши в результате фотосинтез ежегодно в атмосферу Земли поступает до 2,5 1011 т кислорода. Кислород расщепляет органические вещества (белки, жиры, углеводы) до конечных продуктов метаболизма (вода и углекислый газ с минеральными солями). При этом вырабатывается энергия, которая тратится на все процессы жизнедеятельности движение, размножение, поддержание гомеостаза, проведение нервных импульсов и др. Под действием ультрафиолетовых излучений кислород превращается в озон, который защищает живые организмы от ультрафиолетовых излучений. Запасы кислорода — 21% в атмосфере, 1% — в гидросфере. Схема круговорота кислорода представлена на рис. 2.5.

–  –  –

В. И. Вернадский в своей знаменитой «Биосфере» подчеркивал:

«Жизнь, создающая в земной коре свободный кислород, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных коротких излучений небесных светил».

Незначительное количество О2 поступает в атмосферу в результате диссоциации паров воды под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения. Общее количество свободного кислорода в атмосфере достигает 1,8 1015 т.

Одним из негативных проявлений современной цивилизации является то, что темпы потребления кислорода возрастают, а площади лесов, особенно тропических, сокращаются. В основном антропогенное потребление кислорода приходится на сжигание топлива.

Круговорот фосфора. Фосфор является одним из важнейших химических элементов, необходимых для жизнедеятельности организма. Он участвует в синтезе белков протоплазмы, входит в состав нуклеиновых кислот тканей мозга, скелета, панцирей животных. Содержание фосфора в тканях растений достигает 2,5—3,0 г/кг сухого вещества, морских животных — 4—18 г/кг, наземных животных — 17—44 г/кг.

Рис. 2.6. Круговорот фосфора

В отличие от азота, углерода и кислорода резервы фосфора содержатся не в атмосфере, а в литосфере (рис. 2.6). Это фосфорсодержащие горные породы, прежде всего апатиты, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Среднее содержание фосфора в земной коре около 0,09%. Поступление фосфора из литосферы в круговорот происходит в процессе выветривания горных пород. Значительная часть фосфатов, попавших в почву, выносится в моря и внутриматериковые озера. Там фосфаты потребляются водными растениями, а также откладываются на мелководье и в глубоководных осадках. На больших глубинах практически происходит резервирование фосфора. С поверхностным стоком в гидросферу поступает 3-4 млн т фосфата ежегодно.

Вместе с почвенным раствором растения потребляют отрицательные ионы фосфата. В растениях фосфор приобретает форму органических фосфатов и в таком виде передается к другим организмам при питании.

Частично органические фосфаты выходят из биогенного круговорота в виде экскреций и могут быть вновь вовлечены растениями в биогеохимические циклы.

В разложении отмерших организмов участвуют также и фосфаторазрушающие бактерии, обеспечивая тем самым возможность дальнейшего вовлечения фосфора в биогенный круговорот. Вовлечение глубоководных богатых фосфором осадочных пород возможно в результате тектонических процессов, которые через сотни миллионов лет могут привести к подъему пород на поверхность. Частичное возвращение фосфора из гидросферы на сушу происходит рыбоядными птицами в виде их помета (залежи гуано на побережье Перу), а также с выловленной рыбой. Такой возврат фосфора значительно меньше его выноса с водостоком.

Сложившийся за многие миллионы лет круговорот фосфора в биосфере в XX веке оказался нарушенным. Основная причина — производство фосфорных удобрений и бытовых препаратов.

С этой целью ежегодно добывается около 3 млн. т фосфорсодержащих горных пород. Значительная часть этого фосфора смывается в гидросферу. Потери фосфора невелики, если природные водосборные бассейны рек не нарушены. С увеличением степени освоения данных бассейнов, т.е. увеличением площадей, занятых городами и агросистемами, в водах рек резко возрастает содержание фосфора. В результате от избытка фосфора начинается бурное развитие водорослей («цветение» воды).

Таким образом, наиболее проблемным из всех является круговорот фосфора. Это связано с тем, что возврат фосфора из гидросферы на сушу невелик и не восполняет потерь со стоком. Сохранение биогеохимических циклов фосфора очень важно, так как из всех биогенных веществ, потребляемых живыми организмами в больших количествах, фосфор является самым малодоступным элементом биосферы. Если не принять необходимые меры, то в обозримом будущем возможно снижение пищевых ресурсов Земли.

Подводя итог сказанному, следует отметить, что длительный процесс эволюции привел к формированию определенного единства живой и неживой материи, т.е. биосферы.

Основоположником целостного учения о биосфере является гениальный русский ученый, академик В. И. Вернадский. До него жизнь рассматривалась как случайное явление на Земле, наука не замечала влияния живого на ход земных процессов. Вернадский показал, что живое вещество (совокупность всех живых организмов) является мощной геохимической силой, под воздействием которой существенно меняется облик планеты. В. И. Вернадский отмечал, что наряду с круговоротом минералов, воздуха и воды существует и биотический круговорот веществ, связанный с жизнедеятельностью живых организмов. Все эти круговороты тесно связаны между собой и образуют единый глобальный круговорот в биосфере.

Живое вещество в биосфере выполняет ряд функций: энергетическую, деструктивную, концентрационную и газовую. Превращение солнечной энергии в энергию химических связей в хлорофиллоносных организмах — это главная функция живого вещества. Данные функции многие ученые сводят в единую основополагающую функцию — средообразующую, так как живое вещество не только адаптируется к окружающей среде, но и приспосабливает ее к своим биологическим потребностям. По образному выражению В. И. Вернадского, «живое вещество само создает себе область жизни».

Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

3.1. Абиотические и биотические факторы Живые организмы не могут существовать вне окружающей их среды со всем многообразием ее природных элементов и условий. К элементам окружающей среды относят атмосферный воздух, воду, почвы, горные породы, ландшафты и т.д. Природные условия - это прежде всего климатические и погодные условия, а также условия, созданные человеком и ранее не существовавшие в природе. Участвуя в биотическом круговороте веществ, живые организмы находятся в непрерывной связи с окружающей средой. Кроме того, из нее через органы чувств организмы получают различную информацию — это и снижение температуры окружающей среды, и уменьшение потока солнечной энергии, и недостаток или избыток воды.

Полученная информация используется организмом для выработки приспособительных реакций. Такие информационные сигналы экологи называют экологическими факторами.

Экологический фактор — это любой элемент или условие окружающей среды, оказывающие на организм внешнее воздействие и вызывающее у него приспособительные реакции.

Окружающая среда характеризуется большим количеством экологических факторов. Их можно разделить на две категории: факторы неживой (косной) природы — абиотические {абиогенные) и факторы живой природы — биотические (биогенные). По своему происхождению эти две категории факторов могут быть как природными, так и антропогенными (от греч.

anthropos — человек). Антропогенные — это факторы, обязанные своим происхождением человеку. Так, выбросы SO., в атмосферу могут быть как при извержении вулканов (природный абиотический фактор), так и при сжигании ископаемого топлива в котельных (антропогенный абиотический фактор).

Рассмотрим основные абиотические факторы: солнечное излучение, влажность воздуха, температура окружающей среды, атмосферные осадки, атмосферное давление, химический состав воздуха, почвенный покров, водная среда, ионизирующее излучение.

Солнечное излучение. Без солнечной энергии невозможно существование жизни на Земле, поэтому солнечное излучение является важнейшим экологическим фактором. Лучистая энергия Солнца распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн, длина которых находится в диапазоне 0,01 —100 мкм. Их называют световыми. Глаз человека воспринимает световые волны длиной от 0,4 до 0,76 мкм как видимый свет. Волны длиной 0,76—100 мкм представляют собой инфракрасное излучение, а менее 0,4 мкм — ультрафиолетовое. Около 47% солнечной энергии поступает к нам в диапазоне видимого света, около 9% — в диапазоне ультрафиолетового излучения, остальная часть — это инфракрасное излучение.

В процессе фотосинтеза зелеными растениями используется солнечная радиация с длиной волн от 0,38 до 0,71 мкм, т.е. практически видимый спектр.

Формирование различных жизненных форм на Земле происходило в условиях периодически изменяющихся условий среды. Закономерная смена дня и ночи, времени года — все это требовало приспособления со стороны живых организмов. В результате появилась ритмичность общих проявлений жизнедеятельности организмов. Реакция организмов на су точный ритм изменения солнечного освещения называется - фотопериодической регуляцией.

Как уже отмечалось, наиболее чувствительными к изменению освещенности являются растения, поэтому сформировалось три группы:

растения короткого дня, растения длинного дня и растения индифферентные (безразличные) к продолжительности дня. Развитие! растений короткого дня продолжается 10—12 ч в день, а затем замедляется, даже при большей длительности светлой части суток (кукуруза, хлопчатник, бобовые). В отличие от них растения длинного дня лучше всего развиваются при достаточном освещении в течение суток (растения экваториальных широт). Индифферентные растения практически не реагируют на величину светлого периода суток.

Фотопериодическая регуляция свойственна и для большинства животных.

Режим освещения для них является сигналом который определяет время начала и окончания активности При этом характер активности, как правило, определяете) типом питания и взаимоотношениями с хищниками и конкурентами. Так, сумеречно-ночная активность куньей акулы напрямую связана с аналогичной активностью ее главной пищи — ракообразных.

Влажность воздуха. Она оценивается абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность — это масса водяных паров в 1 м3 воздуха. Максимально возможное содержание водяного пара называется состоянием насыщения, которое зависит от температуры воздуха и атмосферного давления. Для оценки влажности чаще всего используют относительную влажность — отношение абсолютной влажности к максимально возможной, выраженное в процентах.

Разница между максимально возможной и действительной влажностью называется дефицитом влажности. Это важнейший экологический показатель, который используется в сельском и лесном хозяйстве.

Рассмотрим известные примеры с саранчой. В сухое и жаркое лето наблюдаются всплески ее численности. Постоянные наблюдения за дефицитом влажности позволяют предсказать такие всплески и принять меры по защите растений.

Температура окружающей среды. В процессе длительной эволюции живые организмы адаптировались к определенному температурному интервалу, верхнее и нижнее значения которого определяются летальным исходом. За пределами данного интервала организм погибает от высокой или низкой температуры.

Температурный интервал в общем случае определяется свойствами живой клетки и находится в пределах от 0 до 60°С. При температуре 0°С вода, входящая в состав клетки, замерзает, и процессы жизнедеятельности в ней становятся невозможными. Если температура превышает 60°С, то начинается пpoцecc разрушения белковых молекул, который завершается гибелью клетки.

Следует отметить, что некоторые организмы приспособились к более высоким температурам. Так, некоторые виды бактерий могут существовать в горячих термальных водах с температурой до 85°С, что определяется химическими особенностями протоплазмы, обладающей высокой термоустойчивостью. У большинства животных тепловая смерть наступает при температуре 42-43°С из-за нарушений деятельности нервной системы, т.е.

значительно раньше, чем начинается свертывание белков. Более простые организмы, например растения, могут выдерживать температуру до 60°С.

Тепловой режим Земли закономерно изменяется от полюсов к экватору. В этой связи различают полярную, умеренно-холодную, умеренно-теплую, субтропическую и тропическую зоны. Каждой из зон свойствен определенный видовой состав живых организмов, приспособленных к определенному интервалу температур. Температура измеряется всеми метеостанциями мира, одинаковые ее значения наносятся на карту и соединяются линиями — изотермами.

Атмосферные осадки — это вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая на поверхность Земли из облаков или конденсирующаяся из влажного воздуха при достижении точки росы. Дня всех живых организмов вода является одним из главных экологических факторов. Без нее невозможно существование жизни на Земле, так как процессы в живых клетках протекают в водной среде. Достаточно длительное время жизни развивалась в воде. Видимо, поэтому вода — это основной минерал, входящий в состав живых организмов.

Тела сухопутных животных, как правило, состоят более чем на половину из воды. Для человека этот показатель находите» в пределах 65В листьях наземных растений содержите» 73-86% воды, а в верхушках молодых побегов - до 93%. Для организмов гидросферы данный показатель еще выше. Рыбы примерно на 70% состоят из воды, медузы - на 95водоросли - на 92-98%. Все обменные процессы организма протекают в водной среде, без воды невозможно создание первичной органической продукции растениями. Живые организмы добывают воду из почвы, воздуха и водоемов, т.е. из своей среды обитания.

В почве вода содержится в пустотах между почвенными частицами.

Влажность почвы увеличивается после выпадения дождя или таяния снега и уменьшается в результате подсыхания и поглощения влаги корнями растений. Наличие у сосудистых растений корневой системы и системы транспирации (испарения) дает возможность поддерживать в них количество вод в достаточно малом объеме.

Атмосферные осадки — один из важнейших экологически факторов, влияющих на процессы загрязнения окружающей среды. При наличии в воздухе водяных паров и загрязнителей (диоксида серы азота, сероводорода и т.д.) образуется кислотный туман, который повышает кислотность выпадающих на поверхность суши и океана атмосферных осадков.

Атмосферное давление. Сила давления атмосферного столб воздуха, приходящаяся на единицу площади поверхности, называется атмосферным давлением. На уровне моря атмосферно давление примерно равно 101 320 Па — его принято называть нормальным. Эта величина не остается постоянной для определенной местности. Из-за разности температур атмосферного воздуха периодически возникают области с пониженным (циклоны) и повышенным давлением воздуха (антициклоны).

Циклоны приносят большое количество осадков, неустойчивую погоду, сильные ветры. Антициклоны характеризуются солнечной устойчивой погодой при малых скоростях ветра. При антициклонах могут возникать устойчивые локальные скопления вредных примесей в атмосфере, так называемые смоги, что неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности организмов. За время эволюции живые организмы приспособились к достаточно высокому атмосферному давлению (на каждый квадратный сантиметр поверхности тела организма на уровне моря действует сила в 10 Н), поэтому все внутренние органы наполнены воздухом, имеющим такое же давление, как и внешнее атмосферное, т.е. внутреннее давление уравновешивает внешнее. В горах на высоте человек достаточно сильно ощущает уменьшение давления воздуха, наступает удушье. Рыбы, живущие в океане на больших глубинах, приспосабливаются к еще большему давлению. Так, на глубине 100 м давление около 1,2 МПа, поэтому выловленные на больших глубинах и поднятые на поверхность рыбы, гибнут — их разрывает внутреннее давление, не уравновешенное внешним.

Химический состав воздуха. На протяжении нескольких последних миллионов лет химический состав воздуха оставался.практически неизменным. С началом индустриальной эпохи, Особенно с середины XX в., постоянство химического состава воздуха стало нарушаться. Значительное влияние на организмы оказывают токсичные газовые примеси: пары кислот и ацетона, фенолы, аэрозоли тяжелых металлов. Они отрицательно воздействуют на флору, подавляя рост и развитие растений. Это ведет к обеднению фитоценозов и даже к их перестройке, что влечет за собой изменение зооценозов (совокупности •видов животных) и биоценозов в целом. В итоге уменьшается биологическое разнообразие. По данным Государственного доклада Министерства природных ресурсов и экологии РФ «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2009 гг.», техногенное токсико-химическое загрязнение атмосферного воздуха в настоящее время достигает чрезвычайных размеров. Свыше 10 ПДК по таким веществам, как бенз(а)пирен, свинец, формальдегид, фенол, оксид и диоксид азота, фтористый и хлористый водород, этилбензол, сероводород, сероуглерод, взвешенные вещества и сажа подвергаются 17% населения в 37 городах Российской Федерации, от 5 до 10 ПДК — 49% в 129 городах, до 5 ПДК в 35 городах и ниже 1 ПДК — 19% населения в 47 городах страны.

Увеличивается также концентрация СО2 в атмосфере, что приводит к нарастанию парниковод эффекта и в итоге к значительному потеплению климата.

Почвенный покров. Первое научное определение понятию «почва» дал в работе «Разбор главнейших почвенных классификаций» В. В.

Докучаев:

«Почвой следует называть дневные или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых». Почва — это трехфазная среда, содержащая твердые, жидкие и газообразные составляющие. В.И. Вернадский считал ее биокосным веществом, содержащим частицы выветривания горных пород, живые организмы и продукты их жизнедеятельности и разложения.

Для растений почва является важнейшим экологическим фактором.

Во-первых, это источник питания растений минеральными веществами и водой. Во-вторых — в почве рас положена корневая система растений.

Существует множество типов почв, обусловленных различными климатическими условиями и спецификой их образования. К главнейшим типам почв России относятся тундровые, подзолистые, черноземы, серые лесные, каштановые, бурые, красноземы, солончаки.

Почвы разделены на слои, или горизонты. Толщина слоев и их соотношение зависят от типа почвы. Наиболее плодов родным является гумусовый слой. Он представляет собой разложившиеся с помощью микроорганизмов останки растений и животных и имеет зернисто-комковатую или слоистую структуру. В состав этого слоя также входят твердые частицы пород выветривания. Его толщина составляет 5—15 см. В гумусовом слое происходят сложные биохимические процессы в результате которых образуются минеральные питательные вещества для растений. Ниже гумусового горизонта расположен подзолистый горизонт. Питательных веществ в нем мало, так как они вымыты водой и кислотами. В черноземных почвах этот горизонт отсутствует. Далее расположен иллювиальный горизонт. В нем накапливаются вымытые из вышележащих горизонтов минеральные и органические соединения.

Сочетание величины атмосферных осадков, температуры и плодородности почвы создают определенные условия для существования растительного мира. Между растительностью и почвами сформировались достаточно сложные отношения: зоне степей соответствуют черноземы, лесам умеренного пояса — подзолистые почвы, влажным тропическим лесам — красноземы. Как уже отмечалось, тип почвы влияет на видовой состав растений, но и растения изменяют почву, приспосабливая ее к своим потребностям. Так, большой листовой опад (отмирающая часть надземной растительности) увеличивает толщину гумусового слоя и соответственно плодородие почвы.

Водная среда. Площадь поверхности Мирового океана занимает преобладающую часть — около 71 % от общей площади поверхности Земли. Гидросфера является колыбелью жизни, без нее невозможны биохимические процессы на Земле. Весь объем водной среды насыщен организмами. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается в океанах и морях, в пресных водоемах оно значительно меньше.

Ионизирующее излучение. Поток частиц и электромагнитных квантов, прохождение которых через живую клетку и организм в целом приводит к ионизации и возбуждению составляющих их атомов или молекул, называется ионизирующим излучением. Все живое на Земле с самого начала ее существования находится под воздействием ионизирующего излучения, которое складывается из естественного и техногенного фонов.

Естественный фон создается космическим излучением, радиоактивными веществами (радионуклидами), содержащимися в горных породах и объектах окружающей среды. Техногенный Фон обусловливается практической деятельностью человека. Сюда входят облучение в ходе медицинских процедур и просмотра телепередач, воздействие выбросов тепловых электростанций (в угле содержится радиоактивный изотоп углерода, который выбрасывается с дымом) и многое другое.

Естественный и особенно техногенный фон в зависимости 1от местных условий изменяется в широких пределах (в 2—5 раз и более). В разных частях биосферы естественное излучение различно: минимальное — у поверхности моря, максимальное— на больших высотах в горах, образованных гранитными породами. Как правило, в обычных условиях естественный радиоактивный фон составляет 1/3 от общего, остальное приводится на техногенный.

Превышение фоновых значений может вызвать необратимые изменения в живых организмах и привести к их гибели.

Жизнь человека в условиях радиации также является естественным состоянием. Более того, снижение ее уровня ниже обычного воспринимается болезненно. Однако несравненно большую опасность представляет радиоактивное облучение ;верх допускаемых нормативов.

Различают три вида ионизирующего излучения: альфа-, бета- и гамма-излучения. Альфа-излучение — это поток ядер атомов гелия, имеющих по сравнению с другими частицами (нейтронами) огромные размеры.

Длина их пробега в воздухе составляет всего несколько сантиметров, их останавливает листок бумаги или верхний роговой слой кожи человека, но будучи остановленными, они вызывают сильную локальную ионизацию.

Бета-излучение представляет собой поток быстрых электронов, длина пробега которых в воздухе равна нескольким метрам, а в тканях — нескольким сантиметрам.

Гамма-излучение (рентгеновские и гамма-лучи) — пото1 квантов, который может легко пройти через организм, вызвав ионизацию на большом отрезке своего пути. Биологи нередко называют радиоактивные вещества, испускающие альфа- и бета-излучение, «внутренними излучателями», так как они обладают наибольшим эффектом, оказавшись внутри или вблизи живой ткани. Радиоактивные вещества, испускающие гаммаизлучение, относятся к «внешним излучателям», так как это проникающее излучение оказывает действие при условиях нахождения источника вне организма.

Радионуклиды — атомы, в которых ядра самопроизвольные распадаются с выделением энергии в виде гамма-квантов, электрически заряженных бета- и альфа-частиц или нейтронов. Ионизирующее излучение проникает в ткани, образуют в них электрически заряженные ионы. Количество радио нуклидов в организме, как правило, не превышает определенного уровня. Поддержание этого уровня обеспечивается; у растений вследствие накопления радионуклидов в основном в растущих органах, у животных — вследствие установленного подвижного равновесия между поступлением и выделением радионуклидов.

Изменение ионизирующих факторов среды в географическом плане отличается значительной монотонностью (естественно, в отсутствие чрезвычайных ситуаций, например испытаний атомного оружия или аварий на АЭС), вследствие чего образуется радиационный фон обширных территорий. Для горных ландшафтов характерен повышенный вклад космического излучения в общую лучевую нагрузку организмов, населяющих нагорья.

Ледникам обычно свойственны крайне слабая мощность гаммаизлучения (благодаря экранирующему действию льда, поглощающего излучение горных пород), относительно высокая мощность дозы космического излучения, пониженная концентрация в воздухе радионуклидов, практическое отсутствие сезонных колебаний дозы внешнего облучения.

В зоне вечной мерзлоты, особенно в тундре, радиоактивность приземного слоя воздуха значительно меньше, чем в других районах, и меньше лучевая нагрузка на органы дыхания по сравнению с ландшафтами умеренного климата. Для тундры характерно повышенное содержание некоторых радионуклидов в тканях животных, питающихся мхами, лишайниками и многолетними травами, а также в тканях человека, употребляющего в пищу этих животных. Повышенное накопление радионуклидов в теле организмов связано с употреблением талой воды и снега, в которых природных или искусственных радионуклидов больше, чем в водах умеренного климата.

Фон континентальных районов образуется в основном гаммаизлучением радионуклидов, рассеянных в окружающей среде, в первую очередь в горных породах и почве.

В радиоактивных провинциях с большим содержанием приходных альфаизлучений в тканях всех животных и растений отмечаются повышенное содержание тория (ториевые провинции), урана (урановые провинции) и радия (радиевые провинции).

Организмы в процессе эволюции приспособились к постоянному поступлению в них радионуклидов с воздухом, водой, пищей. По этой причине доза внутреннего облучения отдельного организма и биоценоза в целом относительно устойчива. Сезонные колебания содержания радиоактивных аэрозолей в атмосферном воздухе, происходящие в природной обстановке, не могут оказать заметного влияния на экологию организмов.

Время, за которое активность вещества уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных радиоактивных веществ он изменяется от доли секунды до миллиарда лет.

Экологическое значение разных радионуклидов различно и зависит в том числе от периода полураспада. Радионуклиды с коротким периодом полураспада (менее двух суток) не представляют большой опасности, за исключением случаев аварийных выбросов, когда возникает их высокая концентрация в окружающей среде. Радионуклиды с большим периодом полураспада также малоопасны, поскольку в единицу времени испускают очень слабое излучение. Наиболее опасны радионуклиды, имеющие период полураспада от нескольких недель до десятков лет. Они могут накапливаться в организмах и через пищевые цепи проникать в различные ткани и органы (например, стронций-90, попадающий с продуктами питания в организм и далее в костную ткань, который замещает кальций, и цезий-137 накапливающийся во всех мягких тканях вместо калия).

По опыту ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС, в первые минуты после выброса радиоактивного облака наибольшую опасность представляли короткоживущие изотопы благородных газов, затем радиоактивный изотоп йода (период полураспада изотопа йода-31 равен 8,05 сут.).

Этот изотоп характеризуется высокой активностью и способностью усваиваться живыми организмами и накапливаться в различных органах. Спустя месяц, когда большая часть радиоактивного йода распалась, наибольшую опасность представлял плутоний-239. Он не столь радиоактивен, так как имеет длительную продолжительность полураспада, но является токсичным. Е накопление (даже в малых дозах) опасно для легких. В после' дующем наибольшее значение приобрели долгоживущие изо топы цезия-137 и стронция-90, период полураспада которых равен 30 и 29 лет соответственно.

Не существует никаких способов биологического разложения или какого-либо другого механизма, позволяющего предотвратить радиоактивное загрязнение окружающей среды после взрыв атомной бомбы или аварии на атомной электростанции. Так перемещение или захоронение радиоактивного грунта, умерших животных и лесного опада не решает проблему, хотя приводи к улучшению радиационной ситуации на конкретной дезактивируемой территории.

Следует отметить, что на жизнедеятельность организмов влияют не только абиотические факторы. Различные живы организмы находятся в постоянном взаимодействии между собой. Совокупность воздействий одних организмов на другие в процессе жизнедеятельности, а также на неживую сред обитания называют биотическими факторами.

Биотические факторы делятся на фитогенные (от гре' phyton — растение), зоогенные (от греч. zoon — животное и микробогенные (от греч. micros — малый). Они возникают при воздействии растений, животных и микроорганизмов на другие организмы.

Биотические взаимоотношения. Виды любых живых организмов, живущих на одной территории и контактирующих друг с другом, вступают в различные отношения между собой. Тиш биотических взаимоотношений между живыми организмам! а также положение вида при различных формах взаимодействий обозначаются условными знаками (табл. 3.1).

Антропогенные факторы.

Результаты проявления этих факторов можно разделить на три группы:

1. изменение численности организмов;

2. переселение организмов (целенаправленное или случайное);

3. изменение среды обитания.

Начало изменения численности организмов было положено| на заре становления человека еще собирательством и охотой. Сегодня на Земле уже не встречаются около 130 видов животных, существовавших 400 лет назад, на грани исчезновения до 1000 видов, среди которых 550 — редкие млекопитающие и птицы.

Оскуднение растительного покрова и животного мира привело к необходимости вводить определенные ограничения на использование природных ресурсов. В Древнем Египте считалось греховным уничтожать животных на пастбищах. В Средние века в странах Западной Европы и Великом княжестве Литовском были установлены запреты на использование лесов, служащих охотничьими угодьями, а под охрану были взяты лебедь, бобр, лисица и др.

В 1913 г. 18 государств, включая Россию, провели первую Международную конференцию (г. Берн) по охране природы. В 1948 г. ЮНЕСКО организован Международный союз защиты природы, с 1956 г. носящий название Международный coюз охраны природы и природных ресурсов (МСОП). Человек часто сознательно или случайно увеличивает численность полезных для него животных и растений, оберегая и расселяя их.

Расселение их за пределы естественных ареалов называется интродукцией. Некоторые виды животных и растений после расселения акклиматизируются, т.е. приспосабливаются к новым условиям существования. Сознательный или случайный завоз человеком новых видов не всегда имеет положительное значение, как для биоценоза, так и для самого человека. Так, например, акклиматизация дальневосточной енотовидной собаки в России уменьшила численность тетеревов, глухарей, рябчиков, а колорадский жук не поддается уничтожению.

Изменение местообитания организмов связано с вырубкой лесов, распашкой земель, загрязнением окружающей среды. Антропогенные факторы стали ведущими в эволюции биосферы.

Современную среду обитания по степени влияния на нее человека можно классифицировать на:

урбанизированные территории, на которых естественная биота практически полностью уничтожена (города);

сельскохозяйственные земли, в которых естественный покров заменен возделываемым (сельскохозяйственные культуры; сельскохозяйственный ландшафт);

охраняемые территории — участки земной поверхности, где природная среда подверглась меньшему изменению. На больших площадях природная среда непосредственно не изменена человеком, но оказалась в зонах рассеивания загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу и гидросферу. Эти вещества, вовлеченные в биологический круговорот, приводят к изменению видового разнообразия и структуры биоценозов.

3.2. Воздействие экологических факторов на организмы Экологические факторы не являются постоянными, некоторые из них носят ярко выраженный динамический характер (суточные и годовые колебания температуры, поступлений солнечной энергии и т.д.) Кроме природных изменений экологических факторов, имеются и антропогенные. Вмешательство человека в природные системы также изменяет экологические факторы. Так, создание крупных водохранилищ меняет климат на обширной прилегающей территории.

Формирование живых организмов происходит под непрерывным воздействием экологических факторов. Каждый организм может существовать и давать жизнеспособное потомство в строго определенных границах наследственно закрепленных экологических факторов.

Любому живому организму для обеспечения процессов жизнедеятельности необходимы различные вещества, причем некоторые из них в крайне малых количествах. Немецкий агрохимик, член-корреспондент Петербургской академии наук Юстус Либих в 1840 г. разработал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие и урожайность растений зависят не от тех питательных веществ, которые присутствуют в изобилии, а от тех, которые необходимы в очень незначительных количествах. Либих писал: «Если в почве или атмосфере один из элементов, участвующих в питании растений, находится в недостаточном количестве или не обладает достаточной усвояемостью, растение не развивается или развивается плохо. Отсутствие или недостаток одного из необходимых элементов, при наличии в почве всех прочих, делает последнюю бесплодной для всех растений, для жизни которых этот элемент необходим».

Как выяснилось позже, этот закон справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов. Современная трактовка этого закона, называемого законом минимума Либиха, следующая: экологические факторы, значения которых приближаются к минимуму (лимитирующие факторы), наиболее существенно ограничивают развитие организмов, несмотря на оптимальное значение остальных факторов.

Лимитирующими могут быть любые экологические факторы: недостаток влаги, света, тепла, отсутствие в почве питательных веществ и др.

Так, недостаток влаги ограничивает распространение малоподвижных животных в пустынях и полупустынях. В морях и водоемах лимитирующим фактором развития организмов является недостаток азота и фосфора.

Смыв азотных и фосфорных удобрений в водоемы при неправильном их внесении приводит к бурному развитию водорослей и других растений и в конечном итоге к зарастанию водоема.

Э. Рюбель в 1930 г. из закона Либиха вывел как дополнительное следствие закон компенсации факторов, согласно которому отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другими, функционально или физически близкими факторами. Так, некоторые моллюски при отсутствии или значительном дефиците кальция могут использовать стронций для строительства раковин.

У некоторых растений потребность в цинке снижается, если oни растут в тени. Таким образом, недостаточная концентрация цинка будет более существенно лимитировать рост растений, на свету, чем в тени. Однако подобные возможности крайне ограничены. В соответствии с законом Вильямса (1949) отсутствие фундаментальных экологических факторов (света, воды, углекислого газа, кислорода, азота, фосфора, калия и др.) не может быть компенсировано другими факторами.

Американский зоолог, профессор Иллинойского университета Виктор Э. Шелфорд (1877—1968) при изучении действия лимитирующих факторов на насекомых в 1913 г. пришел к выводу, что лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия. Диапазон между минимумом и максимумом фактора определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору. Это положение называют законом толерантности Шелфорда. Из него вытекает важнейшее следствие: любой избыток вещества или энергии вреден для организмов и является загрязнителем окружающей среды. Так, исследование рыб в водоемах, связанных с системой конденсации ТЭЦ и соответственно имеющих повышенную температуру воды, показало повышенную смертность в их популяции. Рыбы тратили большое количество энергии на охлаждение организма, в результате энергии на обеспечение других процессов их жизнедеятельности не хватало.

Таким образом, основной смысл законов Либиха и Шелфорда заключается в том, что рост и развитие организмов существенно зависят от тех экологических факторов, значения которых приближаются к минимуму или максимуму, т.е. как недостаток, так и избыток экологических факторов для организмов одинаково вредны (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Воздействие экологического фактора на организмы Из сказанного следует важнейшее правило охраны окружающей среды: охранять окружающую среду — значит обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого организма.

При выходе количественного значения экологического фактора за критические точки наступает гибель организма. Теоретически кривая на рис. 3.1 является симметричной. В реальных условиях симметричность, как правило, нарушается (например, для насекомых, рис. 3.2).

Следует отметить, что величина толерантности для различных организмов при одном и том же факторе различна. Способность организма адаптироваться к определенному диапазону изменения экологического фактора называют экологической пластичностью.

Рис. 3.2. Реальное воздействие экологического фактора

По степени пластичности различают два типа организмов: стенобионтные и эврибионтные.

Величина толерантности для определенного экологического фактора у стенобионтных (от греч. stenos — узкий, тесный) организмов достаточно небольшая. В отличие от них эврибионтные (от греч. eurus - широкий) организмы могут существовать при значительно больших изменениях данного фактора. Это означает, что стенобионты экологически непластичны, а эврибионты, наоборот, обладают экологической пластичностью. Так, к стенобионтам относят типичных обитателей только пресных (карась) или только соленых вод (камбала). В отличие от них трехиглая колюшка может жить как в пресной, так и в соленой воде, т.е. является эврибионтом (рис. 3.3).

Организмы, живущие в условиях достаточно стабильных значений экологических факторов, утрачивают экологическую пластичность. И наоборот, значительные изменения значений факторов, конечно же, в пределах величины толерантности, приводят к повышению экологической пластичности. В биосфере больше распространены эврибионты, стенобионтов значительно меньше.

Рис. 3.3. Экологическая пластичность

Кроме того, исследования, проведенные в данной области, показали:

1. для определенного организма величина толерантности по различным экологическим факторам неодинакова. Так, животные более выносливы к недостатку воды, чем к недостатку воздуха;

2. если один из факторов соответствует области угнетения, то может измениться величина толерантности и по другим факторам. Так, при недостатке азота в почве оптимальная область по количеству влаги в почве для злаков смещается в большую сторону, т.е. для этих растений требуется больше воды;

3. реальная величина толерантности по определенному фактору всегда меньше потенциально возможной из-за влияния на организм других факторов, особенно биотических;

4. если один из факторов имеет экстремальные значения, то величина толерантности по другим факторам уменьшается. Так, при высокой температуре среды многим организмам требуется больше воды.

В результате длительной эволюции животные, растения, микроорганизмы приспосабливались к экологическим факторам, формируя тем самым все многообразие живого вещества планеты.

3.3. Экологическая ниша На протяжении миллионов лет эволюции произошла адаптация организмов к определенным факторам окружающей среды. При этом происходило наследственное закрепление особенностей организма. Унаследованные требования организма к качественным и количественным показателям экологических факторов определяют географические границы (их называют ареалом) распространения того вида, к которому данный организм принадлежит. Так, трудно представить слона в полярных льдах или кита в Байкале.

Таким образом, любой организм способен оптимально обитать в том месте биосферы, которое установила ему эволюция на протяжении тысячелетий, начиная с его предков. Для его обозначения используется термин экологическая ниша (от франц. niche — гнездо).

Впервые представление об экологической нише было высказано зоологом Дж. Гринеллом (1914), который рассматривал ее в основном как часть ареала. Вместе с тем, в этом пространстве он отводил некоторую роль и биологическим потребностям организма. У. Элтон (1927) под экологической нишей в значительной степени понимал место организма в цепях питания. В середине прошлого столетия американский биолог Дж.

Хатчинсон объединил эти два подхода и впервые рассмотрел экологическую нишу как сумму всех связей организмов данного вида с абиотическими факторами среды и организмами других видов!

В настоящее время экологическую нишу рассматривай как многомерное пространство, в котором по осям координат расположены оптимальные значения экологических факторов для данного вида.

Экологическая ниша — это совокупность абиотических и биотических факторов среды обитания, соответствующих требованиям организма данного вида.

Термин «экологическая ниша» используется во множестве значений.

Например, любой вид, а тем более популяция, может выживать, расти, поддерживать свою численность в определенных температурных границах. Определяемый этими границами интервал и есть экологическая ниша по температурному фактору. Экологические ниши бывают следующих видов: одномерные (воздействие одного фактора, например температуры);

двухмерные (температура и влажность); трехмерные (температура, влажность, освещенность); многомерные (температура, влажность, освещенность, скорость движения воздуха атмосферное давление, рельеф местности и т.д.).

Каждый вид занимает свою, только ему присущую экологическую нишу. Два даже очень близких вида не могут занимать одну экологическую нишу. Рассмотрим разные виды дятлов Все они питаются насекомыми и гнездятся в дуплах деревьев однако большой пестрый дятел добывает пищу в стволах деревьев, средний пестрый — в крупных верхних ветвях, малый пестрый — в тонких веточках; зеленый дятел охотится на муравьев на земле, а трехпалый — выискивает насекомых в обгорелых и мертвых стволах деревьев. Таким образом, разные виды дятлов занимают разные пространственные области и различные места в цепях питания, т.е. различные экологические ниши.

Исследования показали, что два вида, обитающие на одной территории, не могут иметь совершенно одинаковые требования к значениям экологических факторов. В противном случае один вид непременно вытеснит другой. В 30-е годы прошлого столетия советским ученым Г.Ф. Гаузе это было подтверждено экспериментально. Он поместил культуры инфузории двух видов (Paramecium aurelia и Paramecium caudatum) вместе в богатую пищей среду. Через 18 суток в данной среде остался в основном только один вид - Paramecium aurelia. Он отличался более высокой скоростью роста и достаточно быстро занял имевшуюся экологическую нишу. При этом никто из них не выделял токсинов и не нападал друг на друга. Эта закономерность получила название принципа (правила) конкурентного исключения Гаузе: два вида со сходными экологическими требованиями не могут длительное время занимать одну и ту же экологическую нишу.

Два близких вида, обитающие рядом в природной среде, тем или иным образом избегают конкуренции. Так, большой и хохлатый бакланы (два родственных вида) гнездятся на обрывах и кормятся водными животными. Однако большой баклан добывает придонную рыбу и креветки, а хохлатый — планктонную рыбу в верхних слоях воды.

Человек также имеет свою экологическую нишу. Как биологический вид он может обитать только в пределах тропиков и субтропиков (по вертикали его ниша простирается до 3,5 км над уровнем моря), но, в отличие от других животных, ему присущи такие основные специфические качества, как разум, членораздельная речь, способность целенаправленно трудиться, биосоциальность. Вследствие этого человек существенно расширил границы своего начального ареала, за пределами которого он может выживать лишь с помощью созданных им Защитных устройств и систем (отапливаемые жилища, транспортные системы, теплая одежда и обувь и т.д.). Защитные Устройства и системы позволяют преодолеть неблагоприятное воздействие экологических факторов и создавать искусственную экологическую нишу.

Вместе с тем, созданные человеком, упомянутые устройства и системы сами являются источником неблагоприятных антропогенных экологических факторов. В условиях промышленных предприятий это шум, вибрация, электромагнитные поля, повышенная или пониженная температура, опасность поражения электрическим током, загазованность и др. Для снижения воздействия этих факторов на человека (им же самим и созданных) разработана система организационных, технических и правовых мероприятий. При невозможности обеспечения оптимального диапазона антропогенных факторов ограничивается рабочий день, рабочая неделя, трудовой возраст и т.д.

В целом устройства и системы, разработанные человеком для создания и обслуживания его искусственной экологической ниши, вызывают загрязнение атмосферы, водных источников и почвы. Это приводит к разрушению экологических ниш живых организмов. Поэтому на данном этапе развития цивилизации достаточно остро стоит вопрос сохранения экологических ниш живых организмов и особенно человека. Либо его ниша будет сохранена для настоящих и будущих поколений, либо человек обречен на исчезновение как биологический вид.

Подводя итог третьей главы, необходимо отметить, что живые организмы существуют в тесной связи с окружающей средой. На них оказывают воздействие, как неживая природа, так и другие организмы. На протяжении миллионов лет эволюции произошла адаптация организмов к определенным экологическим факторам окружающей среды. При этом особенности организма наследственно закреплялись.

Экологические факторы для каждого организма находятся в определенных границах, соответствующих наследственно закрепленным требованиям организма. При этом как недостаток, так и избыток количественных показателей этих факторов вреден для организма.

Требования организма к показателям экологических факторов определяют географические границы (ареал) распространения того вида, к которому данный организм принадлежит. Таким образом, любой организм способен оптимально обитать в том месте биосферы, которое установила ему эволюция на протяжении тысячелетий, начиная с его предков, т.е.

каждый организм занимает свою экологическую нишу.

Как уже было сказано, человек для расширения своего начального ареала с помощью различных устройств и систем создал искусственную экологическую нишу. Однако эти устройства и системы в некоторых случаях являются источником неблагоприятных экологических факторов и приносят вред, как человеку, так и другим организмам.

Глава 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В БИОСФЕРЕ

4.1. Популяции Все живые организмы, для того чтобы обеспечить устойчивое существование и воспроизводство вида в условиях изменяющихся экологических факторов, должны существовать группами, которые называются популяциями (от лат. populus — народ, население). В научной литературе существует немало понятий термина «популяция». Микробиологи, генетики, биологии вкладывают свои, зачастую различные представления в этот термин. Такие подходы связаны с двойственностью положения популяции в иерархии биологических систем, отражающих различные Дровни и структуры организации живого вещества. С одной стороны, популяция является составной частью генетикоэволюционного ряда и выступает как структурная единица вида. Ее основная функция заключается в обеспечении устойчивого Эволюционного развития вида (рис. 4.1).

С другой стороны, определенная популяция, вступая в тропические (от греч. trophe — пища, питание) и иные отношения с популяциями других видов, является неотъемлемой составной Частью экосистемы и биосферы в целом. В сложной системе передачи и преобразования вещества и энергии популяция выступает как функциональный элемент. Такой подход отражает положение популяции как составной части функционально- энергетического ряда. Выполнение этой функции основывается !ьа свойствах адаптивности популяции, способности поддерживать устойчивое динамическое равновесие в условиях изменяющихся экологических факторов.

В результате обеспечивается стабильное участие вида в биогеохимических циклах.

С учетом изложенного представим две формулировки термина «популяция». Первая формулировка: популяция — это совокупность разновозрастных особей одного вида, достаточно длительное время занимающая определенное пространство и способная к самовоспроизводству в течение многих поколений. Вторая формулировка: любая популяция занимает определенное место в пространстве таким образом, чтобы это позволяло наиболее эффективно использовать ресурсы окружающей среды и обеспечивало устойчивые внутрипопуляционные взаимоотношения особей и их групп.

Рис. 4.1. Положение популяции в структуре биологических систем биосферы Пространственное размещение особей в популяции может носить равномерный, случайный и групповой характер (рис. 4.2). При равномерном размещении особи распределены в пространстве примерно на одинаковых расстояниях друг от друга. Такое размещение чаще всего встречается в популяциях растений (хвойные деревья в тайге). Этот тип размещения позволяет наиболее полно использовать ресурсы окружающей среды.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
Похожие работы:

«ЮНЕСКО: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, КУЛЬТУРА УДК 17:57 ЭКОЛОГО-ЭТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГЛОБАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В КОНТЕКСТЕ СОЦИАЛЬНЫХ ИНИЦИАТИВ ЮНЕСКО ENVIRONMENTAL AND ETHICAL ASPECTS OF GLOBAL CLIMATE CHANGE IN THE CONTEXT OF UNESCO SOCIAL INITIATIVES МИШАТКИНА Т.В., канд. филос. наук, доцент, профессор кафедры философии Международного государственног...»

«Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Экономика и экологический менеджмент" № 3, 2015 УДК330.16 Имидж организации: концептуализация подходов Ковалева Е.Н. ken_ap@mail.ru Федеральное государственное бюджетное образовательное у...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА" УДК 629.113 № госрегистрации 01201066023 от 30.11.2010 Инв. № УТВЕ...»

«© 1992 г. о.н. яницкий ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ И КОНТЕКСТ: СТАНОВЛЕНИЕ ГРАЖДАНСКОГО ОБЩЕСТВА В ПОСТТОТАЛИТАРНОЙ СРЕДЕ* ЯНИЦКИЙ Олег Николаевич — доктор философских наук, главный научный сотрудник Института проблем з...»

«1005459 ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭРГОНОМИЧНЫЕ ЭКОЛОГИЧНЫЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НОВОГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ WWW.YASNOGORFARMS.RU вешала PELLON © KRAI BURG У' SUEVIA CHHORMANN I ФЕРМЫ Уважаемые д а м ы и господа! ЯСНОГОРЬЯ Вас приветствует компания "Фермы Ясногорья"! Мы с удивлением замечаем, как...»

«135 МИР РОССИИ. 1999. N1-2 СОЦИАЛЬНЫЕ РЕАЛЬНОСТИ И СОЦИАЛЬНЫЕ МИРАЖИ ТРАНСНАЦИОНАЛИЗАЦИЯ ГРАЖДАНСКОГО ОБЩЕСТВА: на примере неправительственных экологических организаций в трех постсоветских странах О.Н. Яницкий Статья представляет собой попытку теоретического осмысления процессов выхода еще только формирующегося...»

«"УТВЕРЖДАЮ" Первый проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО "Алтайский государственный университет" Е.С. Аничкин "_" марта 2014 г. ПРОГРАММА вступительного испытания для поступающих на обучение по направлению подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре 06.06.01 – Биологические науки Пр...»

«1 УДК 577.322.4 Количественный анализ образования комплексов IgМ с иммобилизованным лигандом с помощью атомно-силовой микроскопии Н.В. Малюченко1*, И.И. Агапов1, А.Г. Тоневицки...»

«ЧАПАРИН АНТОН НИКОЛАЕВИЧ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА И ЕГО ОТОБРАЖЕНИЕ В ГИС В ИНТЕРЕСАХ ЖКХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ Специальность: 25.00.36 – Геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2013 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г.ЧЕРНЫШЕВСКОГО" Балашовский институт (филиал) Кафедра биологии и экологии...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РГАУ МСХА-им. К.А.Тимирязева институт природообустройства им. А.Н.Костякова И.В. ГЛАЗУНОВА, В.Н. МАРКИН, Л.Д. РАТКОВИЧ, С.А. ФЕДОРОВ, В.В.ШАБАНОВ ОЦЕНКА РЕСУРСОВ БАССЕЙНА РЕКИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Москва 2015 И.В. ГЛАЗУН...»

«Для сайтов Научно –технические доклады членов ИНАРН*1 и НТА "ЭИ*2". 01/08/16 и 31/10/16 В Доме ученых Хайфы было прочитано два доклада, объединнных общей темой "Экономические, экологические и технологические аспекты проектов развития промзоны и железнодорожной сети в...»

«УКРАЇНСЬКА УКРАИНСКАЯ АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК ДЕРЖАВНИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НІКІТСЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД НИКИТСКИЙ БОТАНИЧЕСКИЙ САД ФІЗІОЛОГІЧНІ ТА ЕМБРІОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВИЩИХ РОСЛИН Збірник наукових праць Том 125 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ Сборник научных трудов Т...»

«Биокарта Bufo marinus ЖАБА АГА Bufo marinus Cane Toad, Marine Toad, Giant Toad, Giant Marine Toad Составили: Нуникян Е.Ф. Дата последнего обновления: 29.10.11 1. Биология и полевые данные 1.1 Таксономия...»

«Бюллетень Никитского ботанического сада. 2006. Вып. 93 53 ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОДНОГО РЕЖИМА NEPETA CATARIA L. И.Н. ПАЛИЙ, О. А. ИЛЬНИЦКИЙ доктор биологических н...»

«крахмальными зернами клубня картофеля, зерновок кукурузы, риса, овса, плодов гречихи. Научиться изготавливать временные препараты запасных веществ клеток растений для демонстрации их в школе на уроках биологии. Средства обучения: предварительно намоченные зерновки злаков: пше...»

«Всероссийская молодёжная научно­практическая конференция "Фундаментальные основы современных аграрных технологий и техники" ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО Ю.О. Пономарев, аспирант кафедры агрономии и экологии СГСХА Научный руководитель: Прудникова А.Г., доктор сельскохозяйс...»

«ОСОБО ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ Г. ТОБОЛЬСКА SPECIALLY PROTECTED NATURAL TERRITORIES OF TOBOLSK Капустина Татьяна Андреевна, Тобольский педагогический институт им. Д.И. Менделеева (филиал) ТюмГУ в г. Тобольск Kapustina Tatiana Andreevna, Tobolsk Pedagogical Institute, named after D.I. Mendeleev (branch) of TGU in Tobolsk Основ...»

«Бюллетень Никитского ботанического сада. 2011. Вып. 100 91 РАЗВИТИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В НИКИТСКОМ БОТАНИЧЕСКОМ САДУ И.В. МИТРОФАНОВА, доктор биологических наук Никитский ботанический сад – Национальный научный центр Начало биотехнологическим исследованиям в Никитском ботаническом саду было...»

«1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Биологический факультет РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ И...»

«КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Кафедра прикладной экологии О.В. НИКИТИН КОНТРОЛЬ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Конспект лекций Казань – 2015 УДК 504.064:504.3.054 Принято на заседании кафедры прикладной экол...»

«Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН Лаборатория геохимии и рудогенеза Мышьяк в компонентах ландшафтов Шерловой Горы (Забайкальский край) Солодухина Мария Анатольевна E-mail: mabn@ya.ru Объект ис...»

«ТЕРЕЩЕНКО Наталья Николаевна ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И МЕХАНИЗМЫ РЕМЕДИАЦИИ АНТРОПОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ПОЧВ Специальность 03.00.16 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора био...»

«WWW.MEDLINE.RU ТОМ10, ЭКОЛОГИЯ, ОКТЯБРЬ 2009 РТУТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГРУНТА ГОРОДА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА. Малов А.М., Александрова М.Л. ФГУН Институт токсикологии ФМБА России, Санкт-Петербург, malexmish@rambler.ru Резюме: Для оценки наличия ртути в окружающей среде Санкт-Петербурга использованы...»

«АКАДЕЛ,\ИЯ НАУК СССР УРАЛЬСКИй НАУЧНЫй ЦЕНТР ИНТРОДУКЦИЯ И АККЛИМАТИЗАЦИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ С В Е Р Д Л О В С К. 19 8 2 УдК 581.582+595.70+635.91.92 Интродукция и акклиматизация декоративных р...»

«РАСТЕНИЕВОДСТВО 1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины "Растениеводство" является формирование у студентов знаний и навыков по приемам повышения продуктивности полевых культур, современным технологиям их выращивания в соответствии с их биологическими особенностями в различных почвенно-климатических зонах на...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Учебно-методическое объединение по экологическому образованию УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель Мин истра образования Республики Беларусь с В.А.Богуш 1 | -с п ГГ 20 г. /...»

«Никита Николаевич Моисеев Материал из свободной русской энциклопедии "Традиция". Дата рождения: 23 августа 1917 Место рождения: Москва Дата смерти: 29 февраля 2000 Место смерти: Москва Нау...»








 
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.