Повышение устойчивости пойменных агроландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГУ ВПО Воронежский государственный аграрный университет

имени императора Петра I

Кафедра растениеводства, кормопроизводства и агротехнологий

Контрольная работа

По предмету Луговодство

Выполнил: Студент-заочник

Новикова И.С.

Проверил: Саратовский Л.И.

Воронеж 2014 г

Содержание

• 1. Понятия экотоп, биотоп
• 2. Растения космополиты, эндемики
• 3. Стабилизация агроландшафта в пойменных землях
• Список использованной литературы

1. Понятия экотоп, биотоп

Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Экосистема - сложная самоорганизующаяся, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система. Основной характеристикой экосистемы является наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы.

Основные компоненты экосистемы

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

1. климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды;

2. неорганические вещества, включающиеся в круговорот;

3. органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии;

4. продуценты - организмы, создающие первичную продукцию;

5. макроконсументы, или фаготрофы, - гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;

6. микроконсументы (сапротрофы) - гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

1. биофаги - организмы, поедающие других живых организмов,

2. сапрофаги - организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Данное разделение показывает временно-функциональную связь в экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического вещества и перераспределении его внутри экосистемы (биофаги) и переработки сапрофагами. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Экотоп. Обычно понятие экотоп определялось как местообитание организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и др. Однако, в этом случае это понятие фактически почти идентично понятию климатоп.

На данный момент под экотопом в отличие от биотопа понимается определённая территория или акватория со всем набором и особенностями почв, грунтов, микроклимата и других факторов в неизменённом организмами виде. Примерами экотопа могут служить наносные грунты, новообразовавшиеся вулканические или коралловые острова, вырытые человеком карьеры и другие заново образовавшиеся территории. В этом случае климатоп является частью экотопа.

Биотоп. "Биотоп" - преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза.

2. Растения космополиты, эндемики

Космополиты-растения или животные, встречающиеся на большей части земного шара. Число космополитов невелико. Среди растений это главным образом сорняки и синантропные виды: подорожник большой, пастушья сумка, спорыш, или птичья гречиха, мятлик однолетний или водные и болотные растения: рдест, рогоз, ряска. Синантропными являются и многие космополиты-животные: комнатная муха, домовый воробей, серая крыса и др.

Эндемики, или эдемы - биологические таксоны, представители которых обитают на относительно ограниченном ареале. Такая характеристика таксона, как обитание на ограниченном ареале, называется эндемизмом. Эндемизму противопоставляется космополитизм.

Ареалы эндемиков ограничены биотическими, климатическими или геологическими барьерами. Наиболее богаты эндемичными формами океанические острова, изолированные горные долины и водоёмы, изолированные от других аналогичных по биотическим характеристикам водоёмов. В частности, на острове Святой Елены около 85 % видов эндемичны, а на Галапагосских островах - до 97 %. Различают палеоэндемики и неоэндемики.

Палеоэндемики - это представители древних таксонов, как правило, сохранившиеся до настоящего времени благодаря изолированности их мест обитания от более прогрессивных групп. Наиболее яркими палеоэндемиками являются однопроходные (Monotremata) и сумчатые (Metatheria) млекопитающие Австралии. В настоящее время, в связи с завозом в Австралию множества видов других растений и животных, происходит вытеснение эндемичной флоры и фауны (относительно большой ущерб природе Австралии нанесла интродукция кроликов и коз). Палеоэндемики, являющиеся представителями наиболее древних групп, называются живыми ископаемыми и представляют большой интерес с точки зрения теории эволюции. Наиболее известные живые ископаемые - это рыба надотряда кистепёрых (Crossopterygii) латимерия (Latimeria chalumnae) и рептилия отряда клювоголовых (Rhynchocephalia) гаттерия (Sphenodon punctatum).

К неоэндемикам относятся молодые виды, образовавшиеся на изолированом ареале. К таковым относятся эндемики Британских островов, Крыма, Байкала. Наиболее известный эндемик озера Байкал - байкальская нерпа (Pusa sibirica).

Эндемичные виды, в связи с ограниченным ареалом и, следовательно, ограниченной численностью, часто заносятся в Красные книги как редкие или исчезающие виды.

Для инфекционных заболеваний термин эндемичный применяется в несколько ином смысле: например, местность называется эндемичной по чуме, когда это заболевание постоянно на протяжении многих лет проявляется именно в этой местности, хотя таких мест много, и чума время от времени широко распространяется и за пределы этих мест. Эндемичным заболеваниям противопоставляются заносные инфекции.

В переносном смысле эндемичными могут именоваться различные локальные явления - например, культурные особенности, свойственные только одной этнографической группе или религиозной деноминации.

3. Стабилизация агроландшафта в пойменных землях

биомасса агроландшафт ареал пойма

Проблема загрязнения почвенного покрова периодически затопляемых речных пойм стоит в ряду наиболее актуальных экологических проблем современности. Эта актуальность обусловлена необходимостью предотвращения прогрессирующего техногенного загрязнения речных пойм с целью сохранения их как уникальных природно-хозяйственных объектов.

Для разработки рациональной стратегии природоохранной деятельности и формирования системы мероприятий по предотвращению техногенного загрязнения речных пойм исключительно важным является не только контроль уровня загрязненности пойменных почв, но и изучение процессов миграции и трансформации загрязняющих веществ в пределах пойменных агроландшафтов.

Исходные требования к комплексу природоохранных мероприятий на речных поймах разработаны на основе системного анализа и обобщения материалов наблюдений за состоянием пойменных агроландшафтов, результатов теоретических и натурных исследований вопросов миграции и трансформации веществ в системе "русло-пойма". При составлении требований были учтены результаты разработок в области почвоведения, биохимии, токсикологии, ландшафтоведения и экологии.

Установлено, что одним из основных источников загрязнения пойменных агроландшафтов являются удобрения и ядохимикаты. Например, внесение суперфосфата представляет большую опасность и способствует загрязнению почв фтором и кадмием; с пестицидами в почву поступают наиболее мобильные формы токсических элементов. Реакция почв на внесение удобрений может быть различной и иметь следующие последствия:

- вызывать подкисление или подщелачивание среды;

- улучшать, ухудшать агрохимические и физические свойства почвы;

- способствовать обменному поглощению ионов или вытеснять их в почвенный раствор;

- способствовать, препятствовать химическому поглощению катионов (биогенных и токсичных элементов);

- способствовать минерализации или синтезу гумуса почвы;

- усиливать, ослаблять действие других питательных элементов почвы и удобрений;

- мобилизовать, иммобилизовать питательные элементы почвы;

- вызывать антагонизм или синергизм питательных элементов и, следовательно, существенно влиять на их поглощение и способствовать метаболизму в растениях.

Применение удобрений может не только мобилизовать отдельные питательные элементы почвы, но и связать их, превращая в недоступные для растений формы. Например, одностороннее использование высоких доз фосфорных удобрений зачастую значительно снижает содержание подвижного цинка в почве, вызывая цинковое голодание растений, отрицательно влияющее на величину и качество урожая. Поэтому использование повышенных доз фосфорных удобрений вызывает необходимость внесения цинкового удобрения. Отметим, что раздельное внесение фосфорного, либо цинкового удобрения может не дать необходимого эффекта, в то же время совместное применение этих удобрений приведет к их значительному положительному взаимодействию.

Фосфорные удобрения, как известно, способствуют значительному увеличению содержания подвижных элементов (в 1,5-2 раза возрастает подвижность марганца, мышьяка, свинца и ванадия, в 4 раза - стронция), что может привести к усиленному их потреблению растениями, особенно кормовыми травами.

Известкование (в необходимых объемах) кислых почв также влияет на подвижность макро- и микроэлементов, что положительно отражается на продуктивности и качестве сельскохозяйственной продукции, а также на здоровье потребителей этой продукции (человек и животные). В случае "переизвесткования" почв эффект от этого мероприятия может быть отрицательным.

Пестициды, содержащие большое количество тяжелых металлов, вносимые на поля бессистемно и возвышенных дозах, также являются значительным источником загрязнения пойменных почв.

Техногенное загрязнение почв приводит к потере четкой структуры, способствует уменьшению общей порозности, снижению водопроницаемости и электропроводности, изменению кислотности среды, разрушению почвенного поглощающего комплекса (ППК). На загрязненных почвах наблюдается угнетение растительности вплоть до полного ее исчезновения, в результате чего происходит активизация процессов делювиального сноса и почвенной эрозии.

При увеличении содержания тяжелых металлов в почве происходит снижение ее нитрифицирующей активности и микробиологической деятельности, уменьшается содержание минерального азота, снижается ферментативная активность почв, падает численность насекомых, в том числе гибнут дождевые черви. Развитие перечисленных процессов приводит к снижению урожайности на 20-50% и значительному ухудшению качества сельскохозяйственной продукции.

Отметим, что содержание в почве тяжелых металлов в малых дозах полезно, поскольку они способствуют питанию и росту растений; избыток - вызывает у растений токсикозы, которые по мере роста концентрации сначала лишь задерживает рост растений, а затем - происходит хлороз листьев, их отмирание и, наконец, повреждение корневой системы.

По величине токсического воздействия на растения металлы могут быть проранжированы в следующем порядке: Hg >Pb>Cu>Co>Cr>Ni>Zn.

Мероприятия по повышению устойчивости пойменных агроландшафтов должны обеспечить устранение причин и последствий негативных процессов таких, как уплотнение пахотного горизонта и снижение его водопроницаемости; подкисление и подщелачивание почвы, ухудшение ее агрохимических свойств, чрезмерная минерализация гумуса; мобилизация повышенного количества загрязняющих элементов, приводящая к токсическому воздействию на растения. Мероприятия должны направлять антагонизм и синергизм ионов на улучшение роста растений; создавать условия для формирования высокого урожая и получения качественной продукции при сохранении оптимальных параметров агрохимических показателей плодородия и свойств почв.

Основные показатели экологической устойчивости пойменных почв центра России представлены в таблице.

Таблица - Рациональные и критические показатели, характеризующие экологическую устойчивость почв пойменных агроландшафтов

Основные направления деятельности по предотвращению загрязнения пойменных агроландшафтов должны включать:

- создание условий, ограничивающих поступление загрязняющих веществ на пойменные земли;

- благоустройство русла реки и строительство гидротехнических сооружений;

- удаление или погребение загрязненного слоя почв;

- разбавление поступающих в почву загрязнений их химическими аналогами (кальций, калий и др.);

- создание условий для изменения реакции почвенной среды путем внесения минеральных и органических удобрений, известкования, способствующих переходу загрязняющих веществ в соединения, недоступные или труднодоступные для растений;

- инактивация почвенных загрязнителей путем внесения специальных веществ;

- использование загрязненных площадей для выращивания культур, устойчивых к токсичным веществам;

- выведение культур, устойчивых к воздействию загрязнения.

При разработке мероприятий, направленных на повышение устойчивости пойменных ландшафтов, следует учитывать специфику пойменных почв, отличающую их от почв внепойменных территорий, а также основные факторы, определяющие особенности процесса техногенного загрязнения пойменных земель:

- метеорологические: гидротермический режим, направление и скорость ветра;

- гидрологические и гидрохимические: высота и продолжительность стояния паводковых вод на пойме, химический состав речных вод;

- геоморфологические: макро- и мезорельеф;

- величина и химический состав наилков;

- гидротермический режим почв: режим увлажнения почв по периодам вегетации, температурные изменения;

- геохимические: кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия;

- гидрогеологические: глубина и динамика грунтовых вод, содержание в них химических элементов;

- ботанические: устойчивость растений к воздействию токсических веществ.

Учитывая сложность процессов загрязнения пойменных почв и неявный характер их проявления (по сравнению с другими процессами деградации почв), разработка и научное обоснование мероприятий по предотвращению негативных последствий антропогенного воздействия должны базироваться на результатах специальных мониторинговых исследований с использованием современной аналитической и вычислительной техники.

Для выявления пространственных закономерностей загрязнения пойменных агроландшафтов целесообразно использовать сравнительно-географический метод, в том числе картирование. Карты позволяют регистрировать уровень загрязнения почв, соответствующие изменения в надпочвенном покрове и обеспечивают информационную базу для прогнозирования состояния природной среды.

На первом этапе работы предполагается ограничиться информацией, полученной на репрезентативных сравнительных площадях, поскольку затраты, необходимые для выполнения мониторинговых исследований в полном объеме, чрезвычайно высоки.

Комплекс мероприятий по предотвращению загрязнения пойменных агроландшафтов должен быть ориентирован на использование в проектах мелиоративного обустройства пойменных земель Нечерноземного центра Российской Федерации.

Экономический эффект от использования комплекса мероприятий по повышению устойчивости пойменных агроландшафтов может быть получен за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур и качества производимой продукции при экономии удобрений; экологический эффект определяется улучшением состояния пойменных агроландшафтов, предотвращения процесса деградации пойм и в конечном итоге - улучшением условий жизни людей.

Список использованной литературы

1. Экологический словарь

2. Словарь по естественным наукам

3. Т.А. Работнов "О Биогеоценозах"

4. "Биологический энциклопедический словарь." Гл. ред. М.С. Гиляров; Редкол.: А.А. Бабаев, Г.Г. Винберг, Г.А. Заварзин и др. - 2-е изд., исправл. - М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

5. .(Источник: "Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия." Гл. ред. А.П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

6. Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М.С. Гиляров. - М.: Изд-во Советская Энциклопедия, 1986.

7. Арциховский В.М., Эндемизм // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890-1907.

8. /Большаков В.А., Гальпер Н.Я., Клименко и др. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. - М., 1978/.

Размещено на Allbest.ru