WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«ЭКОЛОГИЯ Краткий курс лекций для студентов специальности 190601.65 Автомобили и автомобильное хозяйство, 260303.65 Технология молока и молочных продуктов Составитель ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Технологический институт –

филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»

Кафедра естественнонаучных дисциплин

ЭКОЛОГИЯ

Краткий курс лекций

для студентов специальности 190601.65 «Автомобили и

автомобильное хозяйство», 260303.65 «Технология молока и

молочных продуктов»

Составитель З.М. Губейдуллина

Димитровград, 2009

УДК 574

ББК 20.1

Г-63

Экология: Краткий курс лекций для студентов специальности для

студентов специальности 190601.65 «Автомобили и автомобильное

хозяйство», 260303.65 «Технология молока и молочных продуктов» /

Губейдуллина З.М. — Димитровград: Технологический институт – филиал

ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2009- 68с.

© Технологический институт – филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»

© Губейдуллина З.М.

Введение в экологию.

I.

Лекция 1. Экология как наука и история ее развития.

План лекции.

1. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии.

2. Основные методы экологии.

3. История развития экологии как науки.

4. Значение экологического образования в настоящее время.

1. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии.

Экология — (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально она развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками. Термин экология впервые предложил немецкий ученый Эрнст Геккель в 1866 году. Он понимал под экологией науку о взаимоотношениях живых организмов и окружающей среды, которая и является местом обитания всего живого на Земле.

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е.

совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ, т. е. совокупностей популяций (биоценологический уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).

Главной целью в экологии является изучение проблемы выживания живых существ в окружающей среде, и задачи перед ними стоят биологического содержания — изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы в целом. В таком понимании общую экологию называют биоэкологией.

Экология классифицируется с точки зрения изучения экологических процессов во времени на историческую и эволюционную, а с точки зрения изучения конкретных объектов и сред — на экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.

В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.

Экологию можно разделить на две части (по Реймерсу, 1994) — теоретическую и прикладную. Теоретическая экология раскрывает общие закономерности организации жизни в экосистемах и самой биосфере как глобальной экосистеме Земли, на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов фундаментальной (теоретической) экологии.

В XXI в. экология возведена в ранг обобщающей науки, которая включает в себя экологические направления самых различных наук. Так, например, на стыке экологии с другими науками получили развитие такие новые направления, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, промышленная экология, космическая экология, например, химическая – разрабатывает методы определения загрязнений в объектах окружающей среды; экономическая – разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и возможности рационального снижения отрицательного воздействия на окружающую среду; юридическая – разрабатывает систему законов, направленных на охрану окружающей среды.

Экологическими проблемами Земли как планеты занимается глобальная экология, объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема (экосфера), а взаимоотношениями в системе «человеческое общество — природа» — социальная экология. Одним из новых самостоятельных ответвлений экологии человека становится быстро развивающаяся отрасль — валеология, рассматривающая вопросы приобретения человеком навыков здорового образа жизни.

Экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая и международное право), психологией и педагогикой и т. п. Ее методическую основу составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования.

Задачи экологической науки состоят в следующем:

• разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем на всех уровнях, включая биосферный;

• исследование проблем популяционной экологии, экологии биотических сообществ, сохранения биоразнообразия в природе, регулирующего воздействия биоты на окружающую среду;

• изучение и прогнозирование изменений биосферы под влиянием природных и антропогенных факторов и оценка экологических последствий этих изменений;

• оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;

• разработка и совершенствование методов управления качеством окружающей среды;

• формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали;

• оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государства.

2.Основные методы экологии.

Традиционное деление экологии на общую (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не столько проблематику экологии как науки, сколько различие в характере и методах конкретных исследований.

Определенная соподчиненность и функциональная взаимозависимость биологических систем различных уровней определяют главную задачу экологии, которая состоит в изучении организменного, популяционного и биоценотического уровней организации экологических систем.

В настоящее время основными методами экологии являются:

полевые наблюдения, позволяющие получить конкретные сведения о состоянии отдельных видов и популяций; их роли в существовании определенной экологической системы; зависимость от деятельности определенных групп организмов, антропогенного влияния; изменении численности популяций и т.д.

эксперименты в природных условиях, позволяющие моделировать ту или иную ситуацию, последствия ее развития для конкретного сообщества организмов, биоценоза или биогеоценоза;

математическое моделирование процессов и ситуаций, встречающихся в популяциях и биоценозах с помощью вычислительной техники; математическое моделирование позволяет произвести количественную оценку изучаемых процессов и явлений.

Математическое моделирование позволяет с большой долей достоверности, используя накопленные данные, прогнозировать возможное развитие тех или иных процессов и ситуаций в экологических системах. Однако, используя математические приемы, эколог должен помнить, что в связи с наличием у сложных экологических систем большого числа степеней свободы, а также параметров, зависящих от времени, к этим системам не могут применяться классические, жестко детерминированные алгоритмы управления и прогнозирования. Иными словами, математический расчет в экологии может и должен ориентировать при решении практических вопросов, но не может и не должен предсказывать конкретные частности. Однако, развитие количественных методов исследования, превращающих экологию в точную науку, является потребностью времени.

3. История развития экологии как науки Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей органической и неорганической среде» отражена еще в трудах Аристотеля (384—322 гг.

до н. э.). С тех пор в истории развития экологических знаний можно выделить три основных этапа.

Первый этап — до 60-х гг. XIX в. Зарождение и становление экологии как науки:

накопление данных о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания и до первых научных обобщений. В XVII—XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Реомюр, А. Трамбле, Ж.

Бюффон, К. Линней, И.И. Лепехин, С.П. Крашенников, К.Ф. Рулье и др.). В этот же период Ж. Ламарк (1744—1829) и Т. Мальтус (1766—1834) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап — 60-е гг. XIX в. — 50-е гг. XX в. Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний: начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых Н.А. Северцева (1827—1885), В.В. Докучаева (1846—1903) и, наконец, Ч. Дарвина (1809-1882) и Э. Геккеля (1834-1919).

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес труд Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь». Эта книга вышла в свет в 1859 г., но уже в 1866 г. выходит капитальный труд немецкого зоолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов», в которой биолог-эволюционист впервые показал: то, что Ч. Дарвин назвал в своей книге «борьбой за существование», есть самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией. Он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний... о всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия.

В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч.

Эльтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.), и крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.





В 30—40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных биосистем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул и обосновал понятие об экосистеме, а несколько позже В.Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. В этот же период в СССР работали такие крупные экологи, как В.В. Станчинский, Э.С. Бауэр, Г.Г. Гаузе, В.Н. Беклемишев, А.Н.

Формозов, Д.Н. Кашкаров и др.

Третий этап — с 50-х гг. XX в. и до настоящего времени. Превращение экологии в комплексную науку, вобравшую в себя не только биоэкологию, но и разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры и экономики (по Реймерсу, 1994), а также включившую в себя науки об охране окружающей среды. Современный период развития экологии связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как Ю.

Одум, Дж. М. Андерсен, А. Швейцер, Т. Миллер и др. Среди отечественных ученых следует назвать И.П. Герасимова. A.M. Гилярова, В.Г. Горшкова, Ю.А. Израэля, Ю.Н.

Куражковского, К.С. Лосева, Н.Н. Моисеева, Н.Ф. Реймерса, Ю.М. Свирижева, В.Д.

Федорова, С.С. Шварца, А.В. Яблокова, А.Л, Яншина и др.

Одновременно с развитием теоретических основ решались и прикладные вопросы экологии. В конце XIX — начале XX вв. трудами выдающихся ученых В.В. Докучаева, Г.А. Кожевникова, И.П. Бородина, Д.Н. Анучина, С.В. Завадского и др. были заложены научные основы охраны природы, которая как основной вид природоохранной деятельности получила законодательное выражение в «Декрете о земле» от 26 октября 1917 г. В 30—40-е гг. в связи с ростом индустриализации страны в России возникает новый вид природоохранной деятельности — рациональное использование природных ресурсов, а в 50—60-е возникла необходимость создания еще одной формы, регулирующей взаимодействие общества и природы — охраны среды обитания человека.

4. Значение экологического образования в настоящее время Человек прежде всего отличается от остальных видов тем, что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т. е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле культурную среду благодаря передаче из поколения в поколение своего трудового и духовного опыта. Но, как отмечал К. Маркс, — «культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно... оставляет после себя пустыню».

Остановить стихийное развитие событий могут знания о том, как ими управлять и, в случае с экологией, эти знания должны «овладеть массами», по крайней мере, большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование, начиная со школьной скамьи и заканчивая. вузом и послевузовским образованием.

Экологические знания нужны каждому человеку, чтобы сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, обеспечить гармонию человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу. Важнейшее из экологических условий выживания человека и всего живого — это мир на Земле. Именно к этому обязан стремиться экологически образованный человек.

Но было бы несправедливо строить всю экологию только «вокруг» человека.

Экологически образованный человек не допустит стихийного отношения к окружающей его среде жизни. Он будет бороться против окружающего его варварства, находя наилучшие «экологически чистые» варианты взаимоотношения природы и общества. Из сказанного следует, что в настоящее время беспредел в нарушении экологических законов можно остановить, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, что возможно, прежде всего, через изучение основ экологии Лекция 2. Взаимодействие организма и среды План лекции.

1. Понятие о среде обитания и экологических факторах 2. Основные представления об адаптациях организма 3. Лимитирующие факторы 4. Значение физических и химических факторов среды в жизни организма 5. Эдафические факторы и их роль.

6. Ресурсы живых существ как экологические факторы 1. Понятие о среде обитания и экологических факторах Среда обитания организма - совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Известны три среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с подстилающими горными породами. Среда организмом воспринимается через экологические факторы - это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они могут быть природными и антропогенными. Природные факторы делят на абиотические и биотические.

Абиотические факторы - это совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение организмов. Их делят на физические, химические и эдафические. Физические факторы - это те, источник которых - физическое состояние или явление (механическое, температурное воздействие и др.), химические происходят от химического состава среды (соленость воды, содержание кислорода и др.), эдафические (почвенные) - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающие воздействие как на организмы почвенной биоты, так и на корневую систему растений (влияние влажности, структуры почв, содержания гумуса и т.

п. на рост и развитие растений).

Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других (внутривидовые и межвидовые взаимодействия), а также на неживую среду обитания. Внутривидовые взаимодействия между особями складываются в результате конкурентной борьбы в условиях роста численности и плотности популяций за места своих гнездовий, за пищевые ресурсы. Межвидовые взаимодействия значительно более разнообразны: нейтрализм (оба вида не оказывают никакого воздействия друг на друга), конкуренция (оба вида оказывают друг на друга неблагоприятное воздействие), мутуализм (оба вида не могут существовать друг без друга), паразитизм (паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель), хищничество (хищный вид питается своей жертвой) и другие взаимодействия.

Межвидовые взаимоотношения лежат в основе существования биотических сообществ.

Биотические факторы способны влиять на абиотическую среду, создавая микроклимат или микросреду: например, в лесу летом прохладнее и влажнее, а зимой - теплее. Но микросреда может иметь и абиотическую природу: под снегом, в результате его отепляющего действия, выживают мелкие животные (грызуны), сохраняются всходы озимых злаков.

Антропогенные факторы - факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.).

Факторы, изменение которых во времени повторяется регулярно, называют периодическими (климатические, приливы и отливы, некоторые океанские течения), а те, которые возникают неожиданно, - непериодическими (нападение хищника, извержение вулкана и т. д.) 2. Основные представления об адаптациях организма Адаптация (лат. - приспособление) - приспособление организмов к среде. Она развивается под воздействием трех основных факторов - изменчивости, наследственности и естественного (равно как и искусственного) отбора. Основные адаптации наследственно обусловлены. На своем историко-эволюционном пути организмы адаптировались к периодическим факторам, как к первичным, так и к вторичным.

Первичные факторы - это те, которые существовали до появления жизни: температура, освещенность, приливы и отливы и др. К этим факторам адаптация наиболее совершенна.

Вторичные факторы - это следствие изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений и др. В нормальных условиях в местообитании должны присутствовать только периодические факторы, а непериодические - должны отсутствовать.

Непериодические факторы воздействуют катастрофически, вызывая болезни или даже смерть живых организмов. Но источником адаптации являются мутации генов, которые могут произойти и под воздействием искусственных факторов. Это приводит, например, к приспособлению насекомых даже к отравляющим веществам, которые на них перестают действовать.

3. Лимитирующие факторы Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием).

В середине XIX в. Ю. Либихом был установлен закон минимума: урожай зависит от фактора, находящегося в минимуме. Например, если фосфор содержится в почве лишь в минимальных количествах, то это снижает урожай. Но оказалось, что если это же вещество находится в избытке, это также снижает урожай. Более того, факторы могут действовать изолированно или совокупно - ведь урожай зависит и от влажности, и от других факторов жизни растений. Тем не менее факторы не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе независимости факторов В.Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим.

Например, нельзя заменить действие влажности действием углекислого газа или солнечного света и т. п.

Всю сложность взаимоотношения экологических факторов отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности.

Например, организм способен существовать при температуре от минус 5°С до плюс 25°С. Это и будет диапазоном толерантности организма по отношению к температуре.

Если этот диапазон небольшой, то организм называют стенотермным («стено» - узкий), если он достаточно широкий, то его называют эвритермным («эври» - широкий). Подобно температуре действуют и другие факторы, например, соленость воды и т. п., а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами или эврибионтами.

4. Значение физических и химических факторов среды в жизни организма Температура - важнейший из ограничивающих факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которой вид смертельно поражают жара или холод. Все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток, но различные приспособительные механизмы, выработанные эволюцией, значительно расширяют эти возможности как в сторону высоких, так и низких температур. Поэтому интервал выживания, особенно популяции в целом, может быть и значительно шире указанного, между так называемыми нижней и верхней «границами стойкости» (по М. Ламотту), В этом интервале можно выделить «оптимальный интервал», в котором организмы чувствуют себя комфортно и численность популяции растет, а за его пределами они оказываются сначала в условиях «пониженной жизнедеятельности», где организм чувствуют себя угнетенно, а затем погибают либо от холода (за нижней границей стойкости), либо от жары (за верхней границей стойкости). Этот пример влияния температуры на организмы иллюстрирует общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важнейших лимитирующих факторов:

величина «оптимального интервала» характеризует величину «стойкости» организма, т. е.

величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».

Все животные подразделяются на пойкилотермных, т. е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды, и гомойотермных, т. е.

имеющих постоянную температуру тела, не зависящую от внешней среды. В животном мире резко преобладают первые: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др.

Значительно меньше гомойотермных животных: млекопитающие (в том числе человек) и птицы. Что касается наземных растений, то температура в их жизни имеет не меньшее значение: они погибают уже при температуре, близкой к 50°С, а при температурах ниже 0° часть растений выживает благодаря специальным приспособлениям.

Известны морфологические приспособления растений и животных к низким температурам, так называемые жизненные формы растений и животных. Растения приспосабливаются таким образом, чтобы уберечь свои почки от мороза под снегом, в почве и т. п. (по Раункеру), а животные увеличивают массу тела, запасая на зиму вещества, поэтому даже животные одного вида на севере крупнее, чем на юге (правило Бергмана).

У животных большее значение имеют физиологические адаптации, простейшая из которых - акклиматизация - физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Более радикальным способом защиты от холода является миграция в теплые края, зимовка - впадение зимой в спячку. Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые - вообще останавливаются в своем развитии, наступает период диапаузы.

Свет - это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле.

Важнейшая его энергетическая функция - участие в фотосинтезе. Однако свет не только энергетический ресурс, но и важнейший экологический фактор.

Важное значение для растений имеет интенсивность освещения. По отношению к освещенности они подразделяются на светолюбивые (не выносят тени), тенелюбивые (не выносят яркого солнечного света) и теневыносливые (имеют широкий диапазон толерантности к свету).

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Самый надежный сигнал - длина дня, т. е. фотопериод. Фотопериодизм - это реакция организма на сезонные изменения длины дня, всегда одинаковой в данном месте, в данное время, что позволяет всем организмам определиться со временем цветения, созревания и т. п. на данной широте. Развитие природы, благодаря фотопериодизму, происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных природных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря.

У человека и животных внешние суточные ритмы переходят во врожденные свойства вида и становятся внутренними ритмами, отличаясь обычно от 24 часов на 15-20 минут, поэтому их называют циркадными (в переводе - близкие к суткам). Эти ритмы помогают организму чувствовать время, и такую его способность называют «биологическими часами».

Вода - входит в состав клеток организмов, выступает как абиотический экологический фактор, влияет на другие факторы при совокупном воздействии на организм, и, наконец, является средой обитания для многих животных и растений. Вода является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях.

В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется:

количеством атмосферных осадков, но для организмов важнее равномерность их распределения по сезонам года, которое в умеренных широтах может привести к засухе или переувлажнению, в тропиках - к чередованию влажных и сухих сезонов;

влажностью воздушной среды, которая способна изменять эффекты температуры:

понижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха;

иссушающее действие воздуха приводит к иссушению почвы, что затрудняет всасывание воды корневой системой растений. Адаптация растений - увеличение всасывающей силы и глубины корневой системы;

транспирацией- испарением воды растениями через листья, на что уходит 97-99% воды. Эффективность транспирации оценивается отношением прироста вещества к количеству транспирированной воды (в граммах сухого вещества на 1000 см 3 воды), которая для большинства растений равна двум.

По способу адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп:

гигрофиты; мезофиты (древесные, травянистые и другие растения); ксерофиты (суккуленты: алоэ, кактусы) и др.

У животных по отношению к воде также выделяются свои экологические группы:

гигрофилы (влаголюбивые) и ксерофилы (сухолюбивые), промежуточная группа мезофилы. Способы регуляции водного баланса поведенческие (посещение водопоя, переход на ночной образ жизни), морфологические (раковины наземных улиток), физиологические (образование метаболической воды: собаки и др.).

Воздушная среда имеет малые плотности и подъемную силу, незначительную спорность. Поэтому в ней нет постоянно живущих организмов - все они связаны с землей, а воздушную среду используют только для перемещения или для поиска добычи.

Воздушная среда оказывает на организмы физическое и химическое воздействие.

Физические факторы воздушной среды: движение воздушных масс и атмосферное давление. Движение воздушных масс конвективное и ветровое обеспечивают расселение семян, спор и пыльцы растений. Атмосферное давление оказывает существенное влияние на жизнь позвоночных животных - они не могут жить выше 6000 м над уровнем моря.

Химические факторы воздушной среды обусловлены однородным в качественном и количественном отношении составом атмосферы: в наземных условиях содержание кислорода находится в максимуме, а углекислого газа - в минимуме толерантности растений, в почве - наоборот - кислород становится лимитирующим фактором для аэробов - редуцентов, замедляет разложение органики. В воде кислорода в 20 раза меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором.

Пожары по своему экологическому воздействию разделяются на верховые и низовые.

Верховые уничтожают всю pacтительность и большинство животных, и необходимы десятки лет, чтобы снова вырос лес. Низовые пожары обладают избирательностью, стимулируют процессы разложения мертвое органики и превращение минеральных веществ в форму, доступную для питания растений, ослабляют опасность верховых пожаров. Человек использует искусственные низовые палы как фактор управления средой в целях обновления и оздоровления лесов умеренной зоны.

Биогенные вещества (биогенные соли и элементы) являются лимитирующими факторами и ресурсами среды организмов. Растения получают их из почвы, а животные человек - с пищей. Их разделяют на макроэлементы и микроэлементы.

Биогенные макроэлементы это те, которых требуется opгaнизмам в относительно больших количествах: фосфор, азот калий, кальций, сера и магний. Основной источник азота атмосферный воздух, фосфора - горные породы и отмершие организмы. Фосфор это необходимый элемент протоплазмы, его в организме в процентном отношении содержится больше, чем в исходных природных источниках, поэтому он является лимитирующим фактором, по значимости он второй после воды. Калий играет важную роль в работе нервной системы человека и животных, в росте растений. Кальций составная часть скелета организмов. Сера входит в состав аминокислот витаминов, обеспечивает хемосинтез. Магний - необходима часть молекул хлорофилла и рибосом организмов. Биогенные микроэлементы тоже необходимы организмам, но в очень малых количествах. Входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами:

железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Весь этот набор микроэлементов необходим как растениям, так, животным и человеку.

5. Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты Эдафические факторы (от греч. edaphos - почва) - почвенные условия произрастания растений. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность.

Почва - геологическое тело, отличающееся от всех похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием. Плодородие почвы - ее способность удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде, включая тепловой режим, обеспечивая биогенную продуктивность растительности. Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы.

Твердая компонента преобладает в почве и представлена минеральной и органической частями. Преобладают минералы первичные (кварц, полевые шпаты и др.), оставшиеся от материнской породы, меньше вторичных - результата разложения первичных (глинистые минералы, минералы-соли: карбонаты, сульфаты, галоиды и др.). Процентное содержание в почве легко растворимых в воде минералов-солей характеризует ее степень засоления.

Органическая часть представлена гумусом - органическим веществом, образовавшимся в результате разложения отмершей органики. Он играет ключевую роль в плодородии почвы благодаря питательным веществам в его составе, в том числе и биогенным элементам. Содержание гумуса в почвах - от десятых долей процента до 20-22%. Самые богатые гумусом - черноземы, они же и самые плодородные почвы.

Почвенная биота представлена фауной (дождевыми червями, нематодами и др.) и флорой (грибами, бактериями, водорослями и др.), которые перераспределяют и перерабатывают органику, вплоть до исходных неорганических составляющих (деструкторы). Жидкая компонента почв - вода. Свободная вода перемещается по порам под действием силы тяжести, связанная адсорбируется на частицах в виде пленки, капиллярная - удерживается в тонких порах за счет менисковых сил, а парообразная находится в газообразной составляющей пор. Отношение массы всей воды в почве к массе ее твердой компоненты именуют влажностью почвы. Состав и концентрация почвенного раствора определяют реакцию среды. Структура почв обусловлена связанными между собой частицами почв, которыми образуются пустоты, называемые порами. Пористостъ это доля объема пор в объеме почвы, которая может достигать 50 % и более.

Важнейшие экологические факторы почв разделяют на физические и химические. К физическим относятся влажность, температура, структура и пористость. Влажность, а точнее доступная влажность для растений, зависит от сосущей их корневой системы и от физического состояния воды. Недоступна часть пленочной воды, легко доступна свободная вода, но она довольно быстро уходит в глубокие горизонты, а связанная и капиллярная влага удерживается в почве длительное время. Сила водоудерживающей способности почв тем выше, чем они глинистее и суше. При очень низкой влажности остается только недоступная для растения влага, и оно погибает. Температура почвы зависит от внешней температуры, но благодаря ее низкой теплопроводности уже на глубине 0,3 м суточные колебания температуры менее 2°С, ниже они ощутимы до глубины 1 м. Летом температура почвы ниже, а зимой выше, чем на поверхности. Такие условия комфортны для почвенных животных. Структура и пористость почвы должны обеспечивать ее хорошую аэрацию. Перемещение червей в почвах увеличивает пористость. В почвенных горизонтах, в норах живут и млекопитающие (грызуны). В плотных почвах затрудняется аэрация, и кислород может стать лимитирующим фактором.

Химические экологические факторы почв - реакция среды и засоленность. Реакция среды - очень важный фактор: многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и слабощелочных почвах (ячмень, пшеница), каковыми являются черноземы. Засоленными называют почвы с избыточным содержанием водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов) Они возникают вследствие вторичного засоления почв при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов. Растения, произрастающие здесь, солеустойчивые, их называют галофитами. По таким организмам можно определить тот тип физической среды, где они росли и развивались. Такие организмы называют индикаторами среды или экологическими индикаторами. По организмам-индикаторам можно судить, например, о загрязнении среды: исчезновение лишайников на стволах деревьев свидетельствует об увеличении содержания сернистого газа в воздухе; по качественному и количественному составу фитопланктона можно судить о степени загрязнения водной среды и т.д.

6. Ресурсы живых существ как экологические факторы «Ресурсы живых существ - это по преимуществу вещества, из которых состоят их тела, энергия, вовлекаемая в процессы их жизнедеятельности, а также места, где протекают те или иные фазы их жизненных циклов» (Бигон и др., 1989).

Зеленое растение создается из неорганических молекул и ионов - вода, углекислый газ, кислород, биогенные вещества - и солнечной радиации в результате фотосинтеза.

Неорганические компоненты здесь можно рассматривать как пищевой ресурс, а свет как ресурс энергетический. Сами растения являются пищевым ресурсом травоядных животных, травоядные - ресурс для хищников, те и другие - пищевой ресурс для паразитов, а после гибели - для деструктуров. Конкурентная борьба за пищевые ресурсы вынуждает животных охранять свои места охоты. Такие места и территории, где организмы размножаются, проходят стадии развития по типу метаморфоза и т.п., относят к ресурсам среды для определенного вида организмов, популяций и биоценозов.

Ресурсы живых существ разделяют на незаменимые и взаимозаменяемые.

Незаменимые ресурсы - это когда один из них не в состоянии заменить другой, который, в свою очередь, становится жестким лимитирующим фактором в минимуме. При высокой ресурсной обеспеченности незаменимые ресурсы вызывают явление ингибирования - они становятся токсичными, превращаясь в лимитирующие факторы, выходящие за верхний предел толерантности к ним организмов. Взаимозаменяемые ресурсы- это такие ресурсы, когда любой из двух ресурсов можно заменить другим, при этом они могут быть и различного качества.

Организм не сможет выжить, если не выдержит конкурентной борьбы. Первое испытание - это конкуренция на внутривидовом уровне за ресурсы энергии, минеральные и пищевые ресурсы.

Незаменимым ресурсом энергии для зеленых растений является свет. Количество солнечной энергии, используемое на фотосинтез, пропорционально освещенной площади листьев зависящей от формы и расположения листьев, высоты солнца над горизонтом и интенсивности излучения. Минеральные ресурсы - это извлекаемые растением из почвы биогенные микро- и макроэлементы. Их доступность связана с доступностью воды, а состав зависит от держания в почве. Пищевые ресурсы - это сами организмы.

Автотрофные организмы становятся ресурсами для гетеротрофных, принимая участие в пищевой цепи, где каждый предшествующий потребитель превращается в пищевой ресурс для следующего потребителя.

Лекция3 Экологические системы.

1. Концепция экосистемы 2. Продуцирование и разложение в природе 3. Гомеостаз и динамика экосистемы 4. Энергия экосистемы 5. Биологическая продуктивность экосистемы 6. Основные экологические законы.

1. Концепция экосистемы.

Термин «экосистема» был впервые предложен в 1935 году английским ученым А.

Тенсли. Он понимал под экосистемой любую совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды.

Согласно Закону РФ «Об охране окружающей среды», 2002, ст. 1. экологическая система, или экосистема, - это «объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией». В настоящее время концепция экосистемы играет весьма важную роль в экологии благодаря гибкости самого понятия: к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания - от пруда до Мирового океана и от пня в лесу до обширного лесного массива - тайги и т.п.

Природные экосистемы - это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ, усвояемые организмами и прежде всего продуцентами, в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, то жизнь на Земле была бы невозможна. Вечный круговорот биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, которые осуществляют и поддерживают поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.

С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний - автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы и 2) нижний - гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.

Состав экосистемы:

1) неорганические вещества, участвующие в круговоротах;

2) органические соединения, связывающие биотическую и абиотическую части;

3) воздушная, водная и субстратная среда с абиотическими факторами;

4) продуценты - автотрофные организмы;

5) консументы, или фаготрофы (пожиратели), - гетеротрофные организмы;

6) редуценты, или сапротрофы (питающиеся гнилью), - гетеротрофные организмы.

2. Продуцирование и разложение в природе.

Фотосинтезирующие организмы создают органические вещества на Земле -продукцию - в количестве 100 млрд. т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду. Однако 300 млн.

лет назад в соотношении О2/СО2 баланс сдвинулся в сторону СО2 возник избыток органического вещества, и часть продукции не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а фоссилизировалась (окаменевала) в осадках, превратившись в уголь.

Дыхание - это процесс окисления, «сгорания» накопленного органического вещества.

Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение. При обильном поступлении детрита в почву или в донный осадок деструкторы быстро расходуют кислород на его разложение, и оно резко замедляется вследствие «работы» только организмов с анаэробным метаболизмом. Иными словами, происходит некоторое отставание во времени гетеротрофного разложения от продуцирования, являющееся одним из важнейших свойств экосистемы (Ю. Одум, 1975). По этой причине разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования гумуса (гумификация) идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, процесс медленный, обусловливающий накопление гумуса в почвах.

3. Гомеостаз и динамика экосистемы Гомеостаз - способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие. Для управления экосистемами не требуется регуляция извне - это саморегулирующаяся система. Гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов, например, субсистема «хищник - жертва». Если рассматривать хищника и жертву как условно выделенные блоки - кибернитеческие системы, то управление между ними должно осуществляться посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников. Эта кибернетическая схема отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник-жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы. Если в эту саморегулирующуюся систему не вмешиваются другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то отрицательные и положительные связи будут сами уравновешиваться, в противном случае система погибнет. Иными словами, для существования экосистемы ее параметры не должны выходить за те пределы, когда уже невозможно восстановить равновесие между положительными и отрицательными связями.

Экологическое равновесие – это состояние экосистемы, при котором состав и продуктивность биотической части (растения, водоросли, бактерии, животные) в каждый конкретный момент времени наиболее полно соответствует абиотическим условиям (состав почвы, климат). Главной особенностью экологического равновесия является его подвижность.

Различают 2 типа подвижности равновесия:

1. обратимые изменения;

2. экологические сукцессии;

1.Обратимые изменения в экосистеме – это изменения экосистемы в течение года при колебаниях климата и изменения, связанные с ролью некоторых видов живых организмов в зависимости от ритма их жизненного цикла (смена времени года, зимняя спячка, перелёт птиц, растения в стадии семян). При этом видовой состав экосистемы сохраняется, она лишь подстраивается к колебаниям внешних и внутренних факторов.

Экологические сукцесии или закон сукцессионного замедления - это последовательная смена экосистем при постепенном изменении условий среды. При этом изменяется состав живых организмов, отдельные виды выбывают из экосистемы, а иные её пополняют, и соответственно изменяется продуктивность экосистемы. При резких изменениях условий среды (пожар, разлив нефти) – экологическое равновесие нарушается.

4. Энергия экосистемы Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам, создающим пищевую или трофическую цепь: от продуцентов к консументам, и так четыре-шесть раз с одного трофического уровня на другой. Трофический уровень - это место каждого звена в пищевой цепи. Первый трофический уровень - это продуценты, все остальные - консументы. Второй уровень это растительноядные консументы; третий - плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами; четвертый - консументы, потребляющие других плотоядных, и т.д. Следовательно, можно и консументов разделить по уровням:

консументы первого, второго, третьего и т.д. порядков.

Энергетические затраты связаны прежде всего с поддержанием метаболических процессов, которые называют тратой на дыхание, меньшая часть идет на рост, а остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. В конечном итоге, вся эта энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде, а на следующий более высокий трофический уровень передается не более 10% энергии от предыдущего.

Однако такая строгая картина перехода энергии с уровня на уровень не совсем реальна, так как трофические цепи экосистем сложно переплетаются, образуя трофические сети.

Например, явление «трофического каскада» (по П. Митчеллу, 2001): морские выдры питаются морскими ежами, которые едят бурые водоросли, уничтожение охотниками выдр привело к уничтожению водорослей вследствие роста популяции ежей. Когда запретили охоту на выдр, водоросли стали возвращаться на места обитания.

В круговорот веществ в экосистеме часто добавляются вещества, попадающие сюда извне, которые концентрируются в трофических цепях и накапливаются в них происходит их биологическое накопление. Ю. Одум (1975) приводит пример биологического накопления ДДТ при опылении комаров на болотах п-ова Флорида: при опылении даже концентрациями ДДТ значительно ниже дозы, смертельной для рыб, оказалось, что благодаря многократному поглощению с начала детритной цепи, яд накапливался в жировых отложениях рыб и рыбоядных птиц. И хотя накопившаяся доза у птиц была не смертельна для них, ДДТ препятствовал образованию яичной скорлупы:

тонкая скорлупа лопалась еще до развития птенца. Таким образом, биологическое накопление надо учитывать при поступлении в среду любых, даже очень малых, количеств загрязнителей.

5. Биологическая продуктивность экосистемы.

Продуктивность экологической системы - это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использовано в качестве пищи. Различают разные уровни продуцирования органического вещества: первичная продукция, создаваемая продуцентами в единицу времени, и вторичная продукция- прирост за единицу времени массы консументов. Первичная продукция подразделяется на валовую и чистую продукцию. Валовая первичная продукция - это общая масса валового органического вещества, создаваемая растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты растения на дыхание - от 40 до 70% от валовой продукции.

Та часть валовой продукции, которая не израсходована «на дыхание», называется чистой первичной продукцией, представляет собой величину прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами. Вторичная продукция не делится уже на валовую и чистую, так как консументы и редуценты, т.е. все гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной ранее созданной продукции.

Все живые компоненты экосистемы составляют общую биомассу сообщества в целом или тех или иных групп организмов. Ее выражают в г/см3 в сыром или сухом виде, или в энергетических единицах - в калориях, джоулях и т.п. Если скорость изъятия биомассы консументами отстает от скорости прироста растений, то это ведет к постепенному приросту биомассы продуцентов и к избытку мертвого органического вещества.

Последнее приводит к заторфовыванию болот и зарастанию мелких водоемов. В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических сетях, и биомасса остается практически постоянной. Трофическую структуру экосистемы можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид.

Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, 2) пирамида биомассы, 3) пирамида продукции (или энергии). Пирамида чисел отображает закономерность, обнаруженную Элтоном:

количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается. Пирамида биомасс четко указывает на количество всего живого вещества на данном трофическом уровне. В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических цепях и имеет универсальный характер и для всех экосистем.

6. Основные экологические законы, обеспечивающие самосохранение экосистем.

1. Закон максимизации энергии.

Сохранение экосистемы определяется наилучшей организацией поступления в нее энергии и использования ее максимального количества.

2. Закон минимума. ( Ю. Либих, 1840.) Устойчивость экосистемы определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности системы ограничивают экологические факторы, количество и качество которых близки к минимуму, необходимому организму или системе, при дальнейшем их снижении происходит гибель.

3. Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913) Этот закон является обобщением 2-х предыдущих. Отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально развивается.

Всё разнообразие проявления жизни сопровождается превращениями энергии, основным источником которой является солнце. Усваивается и используется организмами лишь незначительная ее часть. Поглощенная энергия с пищей передается по трофическим цепям. Схематически можно изобразить в виде пирамиды:

4-й уровень - деструкторы;

3-й уровень - редуценты;

2-й уровень - консументы;

1-й уровень - продуценты.

В соответствии с законом пирамиды энергий – переход энергии или вещества в энергетическом выражении с одного уровня на другой составляет в среднем не более 10 %. Превышение этой величины нарушает экологическое равновесие. Этот закон используют для эколого-экономических расчетов. Например, расчет необходимой площади для обеспечения населения продовольствием и является общим ограничением в хозяйственной деятельности человека.

5. Закон – правило «Мягкого» управления природой.

Он основывается на восстановлении естественной продуктивности экосистем согласно объективным законам природы – целесообразное преобразование природы.

Пример: сплошная вырубка леса – жесткая; и выборочное – мягкая. На первый взгляд сплошная рубка леса экономически более выгодна, но восстановление лесов на участке сложнее, так как массовая посадка требует затрат и зарастание лесосеки другими видами растений препятствуют росту молодого леса, происходит также заболачивание. При выборочной рубке восстановление леса облегчается из-за сохранения лесной среды, и повышенные первоначальные затраты окупаются в результате предотвращения ущерба лесу. Жесткое управление природой иногда бывает целесообразно, если оно рассчитано на короткое время. Для долгосрочного ведения хозяйства эффективно лишь мягкое управление природными процессами.

6. Закон (правило) обязательного заполнения экологических ниш.

За счет применения антибиотиков уничтожено много видов инфекционных заболеваний, их возбудителей. Освобожденная ниша заполнилась вирусом СПИДа с высокой степенью приспособленности, предсказанным более, чем за 10 лет до возникновения болезни.

Закон конкурентного исключения.

Два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать неограниченно долго, неспособность вида к биотической конкуренции ведет его к оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам существования.

Лекция 4 Биосфера — глобальная экосистема Земли.

План лекции.

1. Биосфера как одна из оболочек Земли.

2. Круговорот веществ в природе.

3. Биогеохимические циклы жизненно важных биогенных веществ.

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере 5. Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции 6. Эволюция биосферы 7. Ноосфера как новая стадия развития биосферы 1. Биосфера как одна из оболочек Земли.

Биосфера («сфера жизни») - сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. В первой трети XX в. возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании - учение о биосфере, основоположником которого является великий русский ученый В. И. Вернадский.

Земля и окружающая ее среда в сегодняшнем ее виде сформировались в результате закономерного развития всей солнечной системы примерно за 4,7 млрд. лет. Солнечное тепло - одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из глубины Земли.

По новейшим данным, масса Земли составляет 641021 т, объем - 1,08341012 км3, площадь поверхности -5 10,2 млн км2. Она состоит из концентрических оболочек (геосфер) - внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли - биосфера.

Размеры, и следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены.

Литосфера (от греч. литое - камень) - каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Земная кора сложена горными породами, среди которых более 70% магматических пород, 17% метаморфических (преобразованных давлением и температурой) и чуть больше 12% приходится на осадочные породы. Она является важнейшим ресурсом для человечества:

содержит топливно-энергетическое сырье, рудные и нерудные полезные ископаемые, естественные строительные материалы.

Гидросфера (от греч. гидора - вода) - водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную. Объем гидросферы не превышает 0,13% объема земного шара. Мировой океан составляет 96,53% от общего объема гидросферы, подземные воды млн. км3), остальное - воды рек, озер и ледников. От всех водных ресурсов Земли соленые воды составляют 98%, пресные - около 2% (28,25 млн. км3). Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках, воды которых пока используются очень мало. На долю пресных вод, пригодных для водоснабжения, приходится всего 0,3 % (4, млн. км3). Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой и т.д.).

Атмосфера (от греч. атмос - пар) - газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Общая масса атмосферы - 5,1541015 т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20-25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов. В формировании природной среды Земли велика роль тропосферы - нижний слой атмосферы до высоты 8-10 км в полярных, 10- 12 - в умеренных и 16-18 км в тропических широтах. В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между собой.

Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.

Таким образом, в биосферу входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины три километра. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое веществе планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы - воздуха, воды и горных пород и органического вещества биоты, обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И.

Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические Эпохи.

2. Круговорот веществ в природе Биосфера - это глобальная экосистема Земли - экосфера, «состав, структура и энергия которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов - биотой» (Акимова, Хаскин, 2000). Взаимодействие между биотой и абиотическими компонентами биосферы осуществляется в результате двух основных круговоротов веществ в природе: большого (геологического) и малого (биогеохимического).

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Этот круговорот в системе «магматические породы - осадочные породы - метаморфические породы (преобразованные температурой и давлением) - магматические породы» происходит за счет глубинных (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов, происходящих, соответственно в глубинах Земли и на ее поверхности.

Но большой круговорот - это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности океана (на это тратится 50% солнечной энергии), частью переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, а часть осадков выпадает на эту же водную поверхность океана. В круговороте на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за два миллиона лет.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимическнй) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его - в образовании живого вещества из неорганического в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы - главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на Земле, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ Методические указания для подготовки дипломированных специалистов по направлению 656200 Лесное хозяйство и ландшафтное строительство специальности 250201 Лесное хозяйство СЫКТЫВКАР...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Экономический факультет Учебно-консультационный информационный центр АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ СЕВЕРО-КАВКАЗСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА Сборник научных трудов по материалам 75-й научно-практической студенческой конференции СтГАУ (г. Ставрополь, март 2011 г.) Ставрополь АГРУС 2011 УДК 338.22 ББК 65.9(2Рос) А43...»

«Светлой памяти Евгении Николаевны Синской посвящается 1889 - 1965.главное не то, что без великих мыслеймы оставались бы дикарями, а главное то, что от великих мыслей когда-нибудь станет человечнее на земле Е Н. СИНСКАЯ (Воспоминания о Н.И.Вавилове, 1991) 1 RUSSIAN ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENSES _ State Scientific Center of the Russian Federation N. I. Vavilov All-Russian Research Institute of Plant Industry (VIR) INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE In commemoration of the 120-th birthday of...»

«УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВИТЕБСКАЯ ОРДЕНА ЗНАК ПОЧЕТА ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности Ветеринарная медицина, Зоотехния, врачей ветеринарной медицины и слушателей факультета повышения квалификации Витебск УО ВГАВМ 2010 УДК 619:579.6(07) ББК 48.73 П 69 Жуков А.И., доцент кафедры патанатомии и гистологии УО ВитебРецензенты: ская ордена Знак Почета государственная академия...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БОТАНИКИ ГЕРБАРИЙ ИМЕНИ П.Н. КРЫЛОВА ТОМСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА ИНТЕГРАЦИЯ БОТАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАЗОВАНИЯ: ТРАДИЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ Труды Международной научно-практической конференции, посвящнной 125-летию кафедры...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УО ВИТЕБСКАЯ ОРДЕНА ЗНАК ПОЧЕТА ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ КАФЕДРА ЗООЛОГИИ Н.И.Олехнович, О.В.Кузьмич, Т.В.Медведская А.М.Субботин ЗООЛОГИЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФАКУЛЬТЕТА ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 74 03 02 ВЕТЕРИНАРНАЯ МЕДИЦИНА И 74 03 01 ЗООТЕХНИЯ ВИТЕБСК, 2004 УДК ББК 28. О Авторы: Н.И.Олехнович -...»

«Научно-техническая информация в лесном хозяйстве. Выпуск № 12 Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь Республиканское унитарное предприятие Белгипролес Научно-техническая информация в лесном хозяйстве Выпуск № 12 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ И ВЫРАЩИВАНИЮ КУЛЬТУР ЛИСТВЕННИЦЫ ЕВРОПЕЙСКОЙ ВРЕМЕННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ УСЛОВНО-ПОСТЕПЕННЫХ РУБОК В СМЕШАННЫХ ХВОЙНО-ЛИСТВЕННЫХ И ДУБОВОМЯГКОЛИСТВЕННЫХ ДРЕВОСТОЯХ ТЕМЫ ВЫПУСКОВ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ В 2007 ГОДУ...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Комитет образования и науки Курской области Курский государственный университет Воронежский государственный педагогический университет Курская государственная сельскохозяйственная академия Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка (Беларусь) Минский государственный лингвистический университет (Беларусь) Полтавский национальный педагогический университет им. В.Г. Короленко (Украина) Кокшетауский университет...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.Т. Аракчеева ЭКОНОМИКА ОТРАСЛИ. СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ. ЧАСТЬ I. Орел 2011 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com УДК 69.003.12 ББК 65.31 Рецензенты: кандидат технических наук, доцент кафедры Строительные конструкции и материалы Орловского...»

«УДК 575.222.5/.6:591.56:599.323.43 Кокенова Гульмира Толегеновна ВЛИЯНИЕ БРАЧНОГО ПОДБОРА И ДЛИТЕЛЬНОГО ИНБРЕДНОГО РАЗВЕДЕНИЯ НА РЕПРОДУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕПНОЙ ПЕСТРУШКИ (Lagurus lagurus Pallas, 1773) 03.00.08 – зоология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Новосибирск – 2007 Работа выполнена в лаборатории экологических основ охраны...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН СИСТЕМА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН ИННОВАЦИИ НА БАЗЕ ТРАДИЦИЙ ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ АСПЕКТЫ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Казань - 2013 2 УДК 631.151: 631.58 ББК 40 С 52 Печатается по решению Научно-технического совета Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан от 4 февраля 2013 года Редакционная коллегия Габдрахманов И.Х., Файзрахманов Д.И., Валеев И.Р., Павлова Л.В. Авторский коллектив Глава 1 (Габдрахманов...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБР АЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образ ования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИСиС НОВОТРОИЦКИЙ ФИЛИАЛ Кафедра гуманитарных и социально-экономических наук В.И. Юдина ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Методические указания по организации самостоятельной работы студентов Новотроицк, 2011 УДК 382 ББК 65.298 Ю-16 Рецензенты: Заведующий отделом экономических...»

«Книгообеспеченность кафедры Кафедра Ботаники Зав.кафедрой Лебедев Владимир Павлович Кол-во № Литература Специальность книг 1 Биогеоценология (М) (020400.68) (2-3) Основная литература 1 Шилов, И. А. 2040068(Биологи 29 Экология : Учеб. для студ. биол. и мед. спец. вузов : я (020400.68)) рекомендовано МО РФ / И. А. Шилов. - 2-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2000. - 512 с. : ил. - Библиогр.: с. 498-510. - ISBN 5-06-003730Валова, Валентина Дмитриевна (Копылова). 2040068(Биологи Экология : [учебник...»

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М. ГОРЬКОГО КАФЕДРА СОЦИАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ И ОРГАНИЗАЦИИ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по социальной медицине и организации здравоохранения для студентов 4 курса стоматологического факультета Донецк – 2012 УДК 614.2:31 (075.8) ББК 51.1 (2 Ук) 0-2 С 78 Методические указания по социальной медицине и организации здравоохранения для студентов 4 курса стоматологического факультета / Агарков В.И., Грищенко С.В., Бутева Л.В. и др. – Донецк:...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ассоциация Агрообразование Всероссийский совет молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений ФГОУ ВПО Уральская государственная академия ветеринарной медицины Труды Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений Том 3 Материалы Международной научно-практической конференции Молодость, талант, знания – ветеринарной медицине и животноводству 21-24 сентября 2010...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОТДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. КОЛЬЦОВА СЕРИЯ УЧЕНЫЕ РОССИИ. ОЧЕРКИ, ВОСПОМИНАНИЯ, МАТЕРИАЛЫ Основана в 1986 году РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: член-корреспондент РАН Г.Б. СТАРУШЕНКО (председатель), академик A.M. БАЛДИН, кандидат исторических наук Н.В. БОЙКО (ученый секретарь), доктор филологических наук В.И. ВАСИЛЬЕВ, академик О.Г. ГАЗЕНКО, академик И.А. ГЛЕБОВ, доктор исторических наук В.Д. ЕСАКОВ, академик В.А. ИЛЬИН, академик А.Ю. ИШЛИНСКИЙ,...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова Кафедра агрохимии Н.М. Мудрых, М.А. Алёшин ПОСОБИЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО АГРОХИМИИ Методическое пособие для студентов специальности (направления) 110201.65 Агрономия, 110202.65 Плодоовощеводство и виноградарство, 110203.65 Защита растений, 110400.62 Агрономия Пермь ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА 2011 1 УДК...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИИ, НАНОТЕХНОЛОГИЙ И МЕДИЦИНЫ Материалы IV Международной научно-практической конференции Ростов-на-Дону, 22–25 сентября 2011 г. Ростов-на-Дону Издательство Южного федерального университета 2011 УДК 57+61 ББК ЕО+Р А43 Главный редактор: доктор биологических наук, профессор Т.П. Шкурат доктор технических наук, профессор А.Е. Панич...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СИБИРСКОЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВО ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ МЯСНОГО СКОТОВОДСТВА И КОРМОПРОИЗВОДСТВА В СИБИРИ Материалы научной сессии (19-21 июня 2013 г.) Тюмень 2013 УДК 636.2:633.2.002.2 (571.1/5) (063) С 83 Стратегия развития мясного скотоводства и кормопроизводства в Сибири: Материалы научной сессии (Тюмень, 20-21 июня 2013 г.)/ Российская академия сельскохозяйственных наук, Сибирское региональное отделение,...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА ФИЛОСОФИЯ КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ МОСКВА 2009 К 87я73 УДК 1(075.8) Ф Рецензенты: Философия. Краткий курс лекций. Учебное пособие / Составление и общая редакция к. филос.н., Байдаевой Ф.Б. – М.: МГУП, 2009. 96с. В учебном пособии содержится необходимый минимум профессиональных сведений по философии,...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.