Вид, популяция, биотическое сообщество, экосистема
Признаки естественной экосистемы. Абиотические и биотические факторы, биоценоз. Типы отношений между живыми организмами в экосистемах. Основные источники загрязнения водных объектов. Экологические последствия возведения водохранилищ на реке Волге.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.06.2013 |
| Размер файла | 69,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вид, популяция, биотическое сообщество, экосистема
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определённой системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определённым образом организовано, подчинено законам.
Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов:
Рис. 1
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.
Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.
Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такое наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединённых системообразующими связями, называют эмерджентностью. Краткое античное определение эмерджентности звучит так: целое больше суммы его частей. Поэтому эмерджентные свойства экологической системы представляют собой не простой переход количества в качество, а являются особой формой интеграции, подчиняющейся иным законам формообразования, функционирования и эволюции. Такие качественно новые, эмерджентные свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом уровне: он должен быть изучен непосредственно.
Например, молекула обладает иными свойствами, чем составляющие её атомы, в то время как скопление атомов, не объединённых в молекулы, не даст представления о качестве молекулы, а механическое сосредоточение всех необходимых для построения организма молекул, даже отдельных органов, не даёт качества организма. Принцип эмерджентности имеет важное значение для экологического мышления: одно дерево не может составить леса, разрозненные деревья - тоже; лес возникает лишь при определённых условиях - достаточной густоте древостоя, соответствующей флоре и фауне, сформированных сообществах взаимосвязанных организмов, живущих на данной терри-тории, и при других условиях, то есть эмерджентные свойства возникают в результате изменения природы этих компонентов, а не в результате изменения количества этих компонентов. Части не склеиваются, а интегрируются, обуславливая появление новых, до этого отсутствовавших свойств.
Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В её рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдёт в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и, скорее всего, исчезнет первым.
Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.
По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.
Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни.
Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.
Ареалы распространения и численность организмов каждого вида ограничиваются не только условиями внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами других видов. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду, а факторы этой среды называются биотическими. Представители каждого вида способны существовать в таком окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни.
Когда речь идет об экосистемах, под биотическим сообществом понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет собой население биотопа, а биотоп - это место жизни биоценоза.
Биоценоз (биотическое сообщество) - это надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами[5]. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин - от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т. е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз) - это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов.
Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Согласно конвенции о биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и развитию под биоразнообразием понимается разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Разнообразие в рамках вида является основой стабильности в развитии популяций, разнообразие между видами и, следовательно, популяциями - основа существования биоценоза, как основной части экосистемы.
Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы (сообщества) экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы - тропические леса, с разнообразным животным миром и где трудно найти даже два рядом стоящих дерева одного вида.
Форма существования жизни - вид. С позиций геохимической роли вида его наиболее существенным свойством является специфичность обмена веществ с внешней средой. Устойчивое участие видов в биогенном круговороте веществ в составе биогеоценозов осуществляется на уровне популяций.
Это естественные группировки особей одного вида, заселяющих общие места обитания и связанных общностью генофонда и закономерными функциональными взаимодействиями. В современной экологии популяцию рассматривают как биологическую систему надорганизменного уровня, характеризующуюся специфическими функциями и структурой.
Функция популяции как системы неоднозначна. С одной стороны, популяция есть форма существования вида. На уровне популяции воспроизведение вида в данных условиях обеспечивается устойчивое воспроизведение. Эта функция вида и его участие в биогенном круговороте, обеспечивается общей направленностью индивидуальных адаптации - на уровне биогеоценоза поддерживается устойчивый круговорот веществ, на уровне биосферы - составляющих глобальный круговорот популяцию особей (отсюда общность их морфобиологического типа) и формированием закономерных взаимоотношений, на основе которых поддерживается и регулируется размножение. В результате при непрерывной смене составляющих её индивидов популяция как целостная структурная единица практически бессмертна.
С другой стороны, популяция каждого вида входит в состав биогеоценоза как одна из его функциональных единиц (субсистем). Биоценотическая функция популяции - участие в биологическом круговороте - определяется видоспецифическим типом обмена веществ. Популяция представляет собой вид в составе экосистемы; все межвидовые взаимоотношения в биогеоценозах осуществляются на популяционном уровне. Устойчивая реализация биогеоценотической функции определяется специфическими механизмами популяционной авторегуляции, эффект которых выражается в самоподдержании популяции как системы в условиях сложной и изменчивой среды.
Таким образом, популяции обладают всеми качествами самостоятельных биологических систем. У большинства видов они пространственно структурированы, что определяет эффективное использование ресурсов среды и обеспечивает бесперебойные внутрипопуляционные взаимоотношения, составляющие сущность функционирования популяции как целого.
Типы отношений между живыми организмами в экосистемах
экосистема биоценоз водохранилище волга
Ареалы распространения и численность организмов каждого вида ограничиваются не только условиями внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами других видов. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду, а факторы этой среды называются биотическими. Представители каждого вида способны существовать в таком окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни.
Рассмотрим характерные особенности отношений различных типов.
Конкуренция является в природе наиболее всеохватывающим типом отношений, при котором две популяции или две особи в борьбе за необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно.
Конкуренция может быть внутривидовой и межвидовой.
Внутривидовая борьба происходит между особями одного и того же вида, межвидовая конкуренция имеет место между особями разных видов. Конкурентное взаимодействие может касаться жизненного пространства, пищи или биогенных элементов, света, места укрытия и многих других жизненно важных факторов.
Межвидовая конкуренция, независимо от того, что лежит в ее основе, может привести либо к установлению равновесия между двумя видами, либо к замене популяции одного вида популяцией другого, либо к тому, что один вид вытеснит другой в иное место или же заставит его перейти на использование иных ресурсов. Установлено, что два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида не могут сосуществовать в одном месте и рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Это так называемый принцип исключения или принцип Гаузе.
Поскольку в структуре экосистемы преобладают пищевые взаимодействия, наиболее характерной формой взаимодействия видов в трофических цепях является хищничество, при котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами (или частями организмов) другого вида, называемого жертвой, причём хищник живёт отдельно от жертвы. В таких случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения хищник - жертва.
Ещё один тип взаимодействия видов - паразитизм. Паразиты питаются за счёт другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постоянно ослабляя, а нередко убивая его.
От паразитизма отличается аменсализм, при котором один вид причиняет вред другому, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Чаще всего это те случаи, когда причиняемый вред заключается в изменении среды. Так поступает человек, разрушая и загрязняя окружающую среду.
Нейтрализм - это такой тип отношений, при котором ни одна из популяций не оказывает на другую никакого влияния: никак не сказывается на росте его популяций, находящихся в равновесии, и на их плотности. В действительности бывает, однако, довольно трудно при помощи наблюдений и экспериментов в природных условиях убедиться, что два вида абсолютно независимы один от другого.
Обобщая рассмотрение форм биотических отношений, можно сделать следующие выводы:
отношения между живыми организмами являются одним из основных регуляторов численности и пространственного распределения организмов в природе;
негативные взаимодействия между организмами проявляются на начальных стадиях развития сообщества или в нарушенных природных условиях; в недавно сформировавшихся или новых ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем в старых ассоциациях;
в процессе эволюции и развития экосистем обнаруживается тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счёт положительных, повышающих выживание взаимодействующих видов.
Основные источники загрязнения водных объектов. Экологические последствия возведения водохранилищ на реке Волге
Основные источники загрязнения водных объектов
На заре становления человеческой цивилизации загрязнения вод в основном содержали продукты жизнедеятельности человека и других живых организмов. Они не представляли собой существенной опасности, которая могла бы внести какие бы то ни было заметные изменения в естественные биохимические процессы природы. Природные воды легко справлялись с таким загрязнением, чему способствовали содержащиеся в воде кислород и водные организмы. Однако природная способность самоочищения, разумеется, имеет свои пределы, при нарушении которых замечательная способность самоочищаться сначала ослабевает, теряет активность, а затем и совсем исчезает.
После начала промышленной революции XVIII - нач. XIX вв., в период перехода от мануфактуры к машинно-фабричному производству и быстрого роста городов, резко увеличиваются сбросы загрязненных сточных вод в природные водоемы. Вода, не очищенная от продуктов сброса, поступая в водопровод, вызывает частые вспышки эпидемий.
О масштабах бедствий, вызываемых загрязнением водоемов, могут дать представление вспышки эпидемий в Индии (1940-1950 гг.), вызванные фекальными инфекциями, которые привели к массовым инфекционным заболеваниям с летальным (смертельным) исходом только от желудочно-кишечных заболеваний 27 430 000 человек.
Несмотря на то, что необходимость очистки воды перед подачей ее в питьевой водопровод стала очевидной, еще далеко не везде это требование может быть выполнено. За последние десятилетия промышленно развитые страны стали производить такое громадное количество самых различных веществ (загрязнителей воды), при котором водоочистные сооружения не обеспечивают необходимую очистку питьевой воды. По сведениям национальной ассоциации в защиту природы США, около 26 млн. американцев пьют воду с болезнетворными бактериями, 10 млн. - с радиоактивными веществами, 7 млн. - с пестицидами и свинцом. Во многих других странах загрязнение воды также превышает не только предельно допустимые концентрации, установленные самим человеком, но и противоречит элементарному здравому смыслу, взывающему к сохранению всего живого - к выживанию.
Последние десятилетия особенно стало прогрессировать загрязнение гидросферы, всех ее составляющих - океанов, морей, рек, прудов, болот, подземных вод. Основным источником загрязнения служат отходы антропогенной деятельности: бытовые и промышленные сточные воды, нефть, радиоактивные вещества. Количество указанных и многих других загрязнений гидросферы продолжает катастрофически расти. Опасные загрязнения нефтью и радиоактивными веществами уже сейчас охватывают колоссальные пространства Мирового океана.
Вследствие резко возросших масштабов промышленной деятельности человека в природные водоемы поступает огромное количество взвешенных и растворенных веществ, в основном неорганических, органических, бактериальных и биологических. Источником загрязнения считают объект, вносящий загрязняющие вещества, микроорганизмы и тепло в поверхностные или подземные воды. В большинстве случаев причиной загрязнения водных бассейнов служит сброс в водоемы неочищенных или частично очищенных сточных вод, после использования их в производственной и бытовой деятельности человека.
Многообразие промышленных и коммунальных стоков затрудняет их классификацию. По содержанию загрязнений водоемы разделяют на три группы: содержащие неорганические, органические, бактериальные и биологические вещества.
В первую группу входят минеральные примеси, содержащие частицы песка, глины, минеральных солей, кислот, щелочей, сернистые соединения, ионы тяжелых металлов. К ним следует отнести воды сернокислотных, содовых и азотно-туковых заводов, шахт и рудников, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и других отраслей промышленности, сточные воды которых неблагоприятно действуют на естественную воду, значительно ухудшая ее природные свойства - вкус, запах, цвет, прозрачность, рН.
Ко второй группе загрязнений относят органические вещества, в которые входят и ядовитые. Такие сточные воды обычно поступают в водоемы с нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятий синтетического каучука и органического синтеза, коксохимических, газосланцевых, ферромарганцевых и других предприятий. Эти стоки содержат опасные для растительности и живых организмов водоемов фенолы, смолы, сероводород, аммиак, кетоны, нафтеновые кислоты и отходы нефтепродуктов.
Третья группа загрязнений - сточные воды бытового хозяйства, сбросы предприятий медицины и пищевой промышленности; сюда следует отнести также стоки некоторых промышленных предприятий - бойен, кожевенных заводов, биофабрик, производств обработки шерсти, мехов и др.
По источнику загрязнений сточные воды разделяют на промышленные, сельскохозяйственные, бытовые и атмосферные. Промышленные сточные воды являются следствием производства различных отраслей народного хозяйства, среди которых наиболее крупные потребители воды - это черная и цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность.
Сельскохозяйственные загрязнения водоемов обусловлены использованием ядохимикатов для подавления вредителей и болезней растений, сорняков. Эти химикаты смываются с больших территорий и неизбежно оказываются в водоемах. Кроме того, большие массы загрязнений поступают в водные объекты от животноводства.
Бытовые сточные воды связаны с жизнедеятельностью городов и населенных пунктов. Это в основном бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные.
Атмосферные воды содержат загрязнители промышленного происхождения, попадающие в воздух, а затем захватываемые конденсирующейся атмосферной влагой, а также поступающие с испарением из стоков воды, смывающей городские улицы, территории промышленных предприятий.
Уже говорилось, что загрязнение прудов, рек, озёр, морей и океанов с каждым годом резко возрастает, поэтому необходимо подробнее остановиться на перечисленных источниках загрязнения.
К основным источникам загрязнения природных вод относятся сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Среди первых - это отходы производства при разработке рудных и других ископаемых, отходы древесины при обработке и заготовке лесных материалов, первичная обработка льна и других культур, сбросы водного и железнодорожного транспорта. Кроме того, из промышленных сточных вод особо важное значение в загрязнении водоемов поверхностно-активными веществами (ПАВ) и синтетическими моющими средствами (СМС) имеют стоки предприятий легкой промышленности, особенно текстильной, кожевенной, меховой. Здесь они применяются в качестве моющих средств для очистки шерсти, хлопковой пряжи, при крашении, отбелке и печатании тканей, или, например, для обезжиривания сырых кож при их дублении. В других отраслях ПАВ необходимы в различных "мокрых" технологиях, таких, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химического производства.
Еще одним крупным загрязнителем водоисточников с применением ПАВ стала нефтедобывающая промышленность, широко использующая в своих технологических процессах эти синтетические вещества. Так, ПАВ нужны для улучшения технологии бурения нефтяных и газовых скважин, для борьбы с отложениями парафина, коррозией оборудования.
Сброс в природные водоемы СМС даже в незначительном количестве ведет к образованию пены, а также придает воде неприятный специфический запах. Синтетические моющие средства угнетающе действуют на биохимические процессы, а концентрация их в воде около 1 мг/л приводит к гибели мелкого планктона, при увеличении до 3 мг/л - гибели дафний, до 5 мг/л - замору рыбы.
Промышленные и газодобывающие предприятия обильно загрязняют сточные воды минералами, неорганическими веществами, солями и кислотами. Выбросы часто содержат соли металлов, сами металлы и их окислы, различные кислоты и цианистые соединения, которые, воздействуя на организм человека, могут вызвать интоксикацию, а при определенной токсической дозе привести к выраженному отравлению с комплексом характерных патологических сдвигов в организме. Водные организмы накапливают в себе отравляющие вещества, которые медленно выводятся и почти не обезвреживаются (ДДТ, ртуть, свинец). Многие из этих веществ обладают способностью сохраняться в воде в течение многих лет и создавать опасность отравления людей.
Международная статистика свидетельствует о том, что "токсическая ситуация", сложившаяся в экономически развитых странах, характеризуется постоянным ростом числа общих отравлений, среди которых на первом месте по частоте бытовые и случайные отравления, на втором - так называемые суицидальные, или преднамеренные, на третьем - профессиональные отравления, относящиеся к производственным заболеваниям и травмам.
Особое место среди объектов, загрязняющих гидросферу, занимает химическая промышленность со всеми примыкающими к ней отраслями в промышленно развитых странах. Быстрое развитие химической промышленности отражает зримые, общемировые проблемы ее развития. Среди стран мира, располагающих мощной химической промышленностью, в первом ряду находятся США, Россия, Великобритания, Германия, Франция, Япония. США производят около 30% всей мировой химической продукции, средний годовой темп прироста в 60-е гг. составлял 7%, в начале 70-х гг. прирост химической продукции сократился и только к 80-м гг. восстановился. Одна из крупнейших химических держав - Япония - в 60-е гг. имела годовой прирост химической продукции 13-19%, и сейчас это островное государство дает 8-10% мировой химической продукции.
Доля развивающихся стран в мировой химии в начале 80-х гг. поднялась до 9%. В обозримом будущем следует ожидать, что все большее количество стран будет участвовать в мировом химическом производстве. Хорошо известный девиз - "лучше жить благодаря химии" - вскружил голову и всемирно поддерживается не только в промышленно развитых странах. Между тем теория и практика охраны окружающей среды, в том числе защиты водных ресурсов гидросферы от бесконтрольного загрязнения в третьем тысячелетии в значительной мере отстает от стремительного взлета химического производства.
Сложные проблемы защиты естественных водоемов от загрязнения связаны с промышленными стоками нефтехимических и химических предприятий. Особенно опасные для водоемов фенолы все чаще появляются в стоках предприятий этих отраслей. Попадая в водоем, фенол покрывает поверхность воды флюоресцирующей пленкой, нарушая естественные биологические процессы и равновесие экосистем. При наличии в воде фенола процесс биологической очистки водоема резко замедляется, при содержании его свыше 0,001 мг/л вода обретает неприятный вкус и специфический запах карболки, при 0,01-0,1 мг/л мясо рыб приобретает неприятный вкус и запах, а при больших концентрациях рыба и вовсе несъедобна. Особенно большое количество фенола содержат сточные воды коксохимических заводов, сбрасывающих в течение суток в водоемы до 4-10 т фенола.
Среди продуктов производства, загрязняющих водоемы токсическими веществами, опасными для многих водных организмов, широко распространены углеводороды - нефть, мазут, бензин, керосин и др. Попадая в водоем со стоками, они придают воде неприятный запах, изменяют цвет, покрывают поверхность воды пленкой, а смешиваясь с моющими синтетическими средствами - толстой пеной. Это резко нарушает естественный процесс газообмена с атмосферой и, в конце концов, приводит к значительному понижению содержания кислорода в воде и, как следствие, отмиранию жизни в водоеме.
Автомобильный бензин и соляровое масло даже в малых концентрациях - 0,01 мг/л - делают воду непригодной для питья, точнее 1 мг этих веществ при поступлении в водоем делает непригодным 10 л воды.
Нефтепродукты, попадая в водоем, создают плавающую по поверхности воды пленку, а также смесь смоляных частиц в эмульгированой и растворенной формах. Установлено, что всего одна капля нефти растекается на поверхности в пленку площадью около 25 м2, а одна тонна нефти покрывает более 500 га поверхности водоема, что препятствует газообмену, в том числе поглощению водой кислорода. Отсутствие же аэрации, создающее дефицит кислорода, угнетает многие водные организмы и может оказаться пагубным для жизни водоемов.
Растворенные и эмульгированые нефтепродукты наносят большой вред многим водным бактериям. При концентрации сернистой нефти и продуктов ее переработки в воде более 0,2 мг/л наблюдается гибель молоди рыб, при 1,4 мг/л - бентоса и 16 мг/л - замор рыбы. Процессы самоочищения воды от фенола и нефтепродуктов протекают очень медленно, и эти загрязнения (их следы) обнаруживаются на расстоянии до 100 км от места сброса[4].
Бытовые сточные воды, которые уносят с собой физиологические выделения человека, воду от кухонь, столовых, механизированных прачечных, больниц, бань, хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений, гаражей и пр., как сказано выше, также загрязняют водоемы. В этих водах органические вещества составляют около 60%, остальные, примерно 40% - минеральные. Органические вещества в процессе разложения в природных водоемах требуют много кислорода, а дефицит последнего приводит к гибели многих водных организмов и нарушению экосистем.
Особенностью коммунальных сточных вод является их бактериальное загрязнение, при котором в 1 мм3 воды могут содержаться десятки миллионов болезнетворных бактерий. Природная вода, загрязненная такими сбросами, совершенно непригодна для водоснабжения населения. Она содержит бактерии и вирусы, возбудители опасных болезней, которые способствуют вспышкам различных инфекционных заболеваний, таких, как холера, дизентерия, паротит, инфекционный вирусный гепатит, туляремия и др.
С бытовыми сточными водами могут поступить в природные водоемы и синтетические моющие средства. Так, в стоках крупных механизированных прачечных ПАВ содержится от 200 мг/л и выше. Потребление ПАВ на одного жителя составляет 3,5 г в сутки. При потреблении воды в пределах 150-350 л на человека в сутки среднерасчетная концентрация ПАВ в коммунальных стоках составляет 7,1-20 мг/л. Но кроме ПАВ в сточных водах имеются различные ингредиенты синтетических моющих средств, среди которых преобладают триподифосфат натрия, кальцинированная сода, силикат натрия, оптические отбеливатели, алкилодамиды, сульфат натрия, отдушки парфюмерные и другие вещества. Определенное значение имеют также ливневые стоки, при затяжных дождях объем их может превышать бытовые, а загрязнение поверхности промышленных площадок, завалы мусором и химическими отходами значительно повысят загрязнение водоемов.
Тепловые загрязнения связаны в основном с отводом водо-, теплоносителей в технологических процессах промышленности, а также систем энергопроизводителей и энергопотребителей в природные водоемы. Поступление термальных вод, например, с атомных электростанций, металлургических заводов, дает разницу температуры в водоемах до 30°С, что уменьшает содержание кислорода в воде, затрудняет нормальный газообмен, стимулирует вспышки цветения водорослей, повышает токсичность ядовитых веществ, нарушая биологическое равновесие.
Опасным источником загрязнения водоемов все больше становится сельское хозяйство, и эта опасность с каждым годом растет. Воды с сельскохозяйственных полей могут содержать синтетические моющие средства, различные химические соединения для борьбы с вредными насекомыми, сорными травами, грибками. Характерно, что за два десятилетия производство и использование минеральных удобрений и средств защиты растений в нашей стране выросло более чем в 18 раз. Такое увеличение количества ядохимикатов, предназначенных для уничтожения насекомых и сорняков и способствующих росту урожайности сельскохозяйственных культур, вполне понятно. Действительно, применение пестицидов (инсектицидов, гербицидов, фунгицидов), химических веществ, обладающих токсическими свойствами по отношению к тем или иным живым организмам, в последние десятилетия позволило не только увеличить производство сельскохозяйственной продукции, но также предотвратить такие опасные для человека заболевания, как малярия и тиф. Однако, попадая в природные водоемы (при неправильном их применении) в значительных дозах, пестициды, особенно органохлористые (ДДТ и более ядовитые - дилдрин и эндрин), на протяжении многих месяцев не поддаются биологическому распаду, накапливаются в живых организмах планктона, рыб, переходя по пищевой цепочке в организм человека.
Химическая промышленность производит много новых веществ с неизвестными или только частично известными биологическими и токсикологическими свойствами. Среди таких веществ широкое распространение в 50-60-х гг. получили пестициды ДДТ, успешно применявшиеся тогда в борьбе с малярией и в целях повышения урожайности. Однако уже в начале 60-х гг. ученые и специалисты-практики стали высказывать опасения о последствиях использования биоустойчивых пестицидов, а некоторые из них выступили против чрезмерного применения ДДТ. Так, Р. Карсон, ученый в области биологии моря, в книге "Безмолвная весна" писала, что промышленники, владельцы крупных промышленных объединений заинтересованы лишь в скорейшем получении прибыли и не считаются с экологическими последствиями применения пестицидов. В последующие годы исследования специалистов у нас и за рубежом подтвердили правомерность осуждения такого рода излишеств в применении опасных пестицидов.
Теперь уже окончательно установлено, что ДДТ (так же, как и ртуть) - особо опасный ядохимикат, обладающий свойством аккумуляции, т.е. накопления в тканях организма животных и человека. Действительно, хлорорганические соединения ДДТ сохраняют свое действие в течение 10-25 лет. Неслучайно это опасное вещество было обнаружено в тушах животных севера и водоплавающих птиц. Известно также что ДДТ, попадая по пищевой цепочке в организм животных и человека, вызывает генетические изменения и онкологические заболевания. Поэтому у нас и во многих странах за рубежом ДДТ сейчас не применяют.
За последние годы появился чрезвычайно опасный загрязнитель водных объектов - диоксид. В самых малых дозах этот особый ядохимикат, попадая в организм человека, вызывает тяжелые заболевания, которые поражают кроветворную, иммунную и нервную системы. Даже в ничтожно малых дозах яд оказывает канцерогенное и мутагенное действие.
Широкие круги общественности узнали о коварном ядовитом веществе диоксиде в годы войны во Вьетнаме, когда американцы распылили с самолетов около 200 кг этого вещества. Результат - трагедия для вьетнамцев и бывших американских солдат, длящаяся десятилетия.
В сельском хозяйстве есть крупный источник загрязнения - животноводство, которое создает большое количество органических загрязнителей (навоз, подстилки, мочевина), в конечном счете, оказывающихся в природных водоемах. Сточные воды с органическими веществами содержат массу биогенных элементов, включая азот и фосфор. Это стимулирует размножение фитопланктона (бурых и сине-зеленных водорослей), а также высших водных растений. Бурный рост количества потребителей кислорода приводит со временем к дефициту последнего. В воде начинают развиваться анаэробные процессы, ведущие к автотрофикации, т.е. повышению биологической продуктивности водных объектов в результате сосредоточения в воде большого количества биогенных элементов.
Наиболее опасными загрязнителями Мирового океана, так же как для человека и всего живого на планете, со второй половины ХХ в. становятся радиоактивные вещества. В 1954 г. в Тихом океане после взрыва водородной бомбы, произведенного США, огромная площадь акватории в 25600 км2 получила смертоносное излучение. Течения в океане способствовали увеличению площади заражения за несколько месяцев до 2,5 млн. км2.
Растения и биологические объекты кумулируют в себе радиоактивные вещества, которые затем передаются другим организмам по цепи питания. Кумуляция, т.е. накопление радиоактивных веществ, происходит настолько активно, что радиоактивность некоторых планктонных организмом может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а для некоторых видов рыб - до 50 тыс. раз. Эти заражения могут непредвиденно расширять свои границы. Животные, зараженные радиоактивными веществами, переносят загрязнения на огромные расстояния от источника излучения (например, птицы, залетающие далеко, рыбы, заплывающие на большие расстояния и т.п.).
Степень и форма радиоактивных поражений биологических организмов, обитающих в воде, зависит в основном от величины поглощенной энергии излучения. Характеристики поглощенных доз и степени опасности в зависимости от этих доз широко представлены в существующей литературе.
Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой (1963 г.) положил конец массовому радиоактивному загрязнению океана и морей. Между тем продолжается захоронение радиоактивных отходов в недрах Мирового океана, в результате чего проблема загрязнения еще больше обострилась. Контейнеры с отходами радиоактивных веществ, разрушаемые агрессивной океанской средой, становятся источниками заражения. Так в Ирландском море были заражены радиоактивными веществами планктон, водоросли, рыба и все живое в воде именно по причине разрушения захороненных контейнеров.
Радиоактивные загрязнения, связанные с аварией на Чернобыльской АЭС, повлекли значительные и печальные последствия и будут рассмотрены ниже в разделе "Загрязнение гидросферы через атмосферу".
Проблема антропогенного загрязнения Мирового океана, как это стало очевидно, для своего глобального решения требует централизованного управления деятельностью государств по использованию морских и океанских акваторий. Этой проблеме была посвящена XIX Международная конференция "Мир на морях", состоявшаяся в Лиссабоне в 1991 г. Начало проведения этих конференций было положено в 1970 г., когда, как бы в унисон энциклики папы Иоанна XXIII "Мир на земле", изданной в 1962 г., началось движение "Мир на морях", возглавляемое профессором Элизабет Манн-Боргезе, дочерью писателя Томаса Манна (штаб-квартира на Мальте). В частности, на конференции обращалось внимание на необходимость построения новой всеобщей структуры в рамках ООН для охраны Мирового океана, его ресурсов, мирного решения межгосударственных споров и т.д. Такая структура могла бы стать моделью глобального, регионального и национального управления деятельностью человека на морях в текущем и грядущем тысячелетии.
Мельчайшие частицы ртути, превращая ее в своих организмах в метил-ртуть, которая затем по пищевой цепочке - "бактерии - планктон - моллюски - хищники водоемов и т.д." попадает в конечном счете в рацион человека.
Экологические последствия возведения водохранилищ на реке Волге
Волга - река в Европейской части России, одна из крупнейших рек земного шара и самая большая в Европе. Длина реки - 3530 километров (до постройки водохранилищ - 3690 километров).
Крупнейший водоем Европы - площадь Волжского бассейна составляет 8% территории России (1 миллион 360 тысяч квадратных километров) - один из самых грязных в России. Согласно исследованию Всемирного банка, крупные притоки Волги, такие как Ока и Кама, оцениваются как "очень грязные", а местами даже как "чрезвычайно грязные" [7].
Согласно исследованию ученых Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США), опубликованному в журнале Conservation Letters, устье Волги вошло в первую десятку списка самых загрязненных береговых зон.
В настоящее время в бассейне Волги сосредоточено около 45% промышленного и примерно 50% сельскохозяйственного производства России. Из 100 городов страны с наиболее загрязненной атмосферой 65 расположены в бассейне Волги. Объем загрязнённых стоков, сбрасываемых в бассейны региона, составляет 38% от общероссийского [7].
По данным экспертов, нагрузка на водные ресурсы Волги в восемь раз выше, чем нагрузка на водные ресурсы в среднем по России. Это неизменно сказывается на экологии одной из главных водных артерий страны. По словам директора Института экологии Волжского бассейна РАН Геннадия Розенберга, в основном, загрязнение Волги идёт за счёт бесхозных стоков. "Так называемые организованные стоки, принадлежащие крупным промышленным предприятиям, на данный момент представляют меньше угрозы, поскольку за ними проще организовать контроль", - поясняет директор Института экологии.
Свою лепту в процесс загрязнения вносят и ливневые стоки, за счёт которых масла и другие нефтепродукты напрямую попадают в Волгу.
В наиболее критическом состоянии из-за сточных промышленных вод находятся малые реки Волжского бассейна. Только в самом Нижнем Новгороде их насчитывается 12. Самой грязной и токсичной из них признана река Ржавка. По мнению сотрудников экологического движения "Поможем реке", реки города уже "неживые", на их берегах - свалки мусора от гаражных массивов, в них попадают стоки от предприятий, стоящих рядом с водными объектами.
Весной 2009 года представители организации "Зелёный патруль" заявили о возможной экологической угрозе бассейну реки Волга в Саратовской области из-за опасности попадания ядовитых дорожных реагентов в ею воды в период весеннего половодья.
По данным проведённых экологами в рамках проекта "Велики реки России" исследований состояния рек в Саратовской и Самарской областях, в городе Балаково на берегу водоёма Линевого озера "чёрный снег" снег складировали прямо на берегу, в 12 метрах от воды. Концентрация предельно допустимых концентраций отравляющих веществ в снеге превышала допустимые уровни от 7 до 50 раз.
Экологическая ситуация осложняется ещё и тем, что после строительства водохранилищ на Волге резко изменился естественный режим реки и экология водоёмов. Восемь плотин волжского каскада гидроэлектростанций превратили Волгу в череду стоячих озёр-водохранилищ, навсегда нарушив привычной ход реки. По оценкам экспертов, самоочищаемость Волги, вода которой ещё в 50-е годы прошлого столетия считалась питьевой, снизилась в десятки раз, и она стала на большом протяжении антисанитарным водоёмом.
В настоящее время в реке находятся тонны химических веществ, многие из которых токсичны. Донные и взвешенные наносы, поступающие с бассейна и ранее удобрявшие пойменные и заливные земли, сейчас на 90% задерживаются в водохранилищах и откладываются на дне, загрязняя воду и теряясь безвозвратно. Туда же идут и те 300 миллионов тонн земли, которые ежегодно обрушивается с берегов в волжскую воду.
Ещё одна волжская проблема - сине-зелёные водоросли, которые летом, обычно в июле, разрастаются вдоль берегов. Они покрывают до 20-30% водохранилищ и стали настоящим бедствием для Волги. Эти растения выделяют до 300 видов органических веществ, большая часть из которых ядовита.
Так как биомониторинг на крупнейшей российской реке ввиду отсутствия средств не ведётся, 200 видов этих веществ до сих пор остаются неизвестными.
Отмершие водоросли, попадая на дно, увеличивают содержание фосфора и азота и создают идеальную среду для собственного самовоспроизведения. В результате происходит вторичное загрязнение.
В то же время, недостаточно денег вкладывается в очистку стоков. По словам специалистов, вода, которая забирается для водоснабжения Тольятти из поверхностного слоя Куйбышевского водохранилища, не очищается от вышеупомянутых токсинов.
Загрязнённость волжской воды сказывается на речных обитателях - по данным исследований за 2007 год, доля рыб-мутантов на разных участках реки составляет около 90%. В 2008 году число врождённых уродств у отдельных популяций мальков достигло 100%. Пробы личинок рыбы обнаружили изменение количества лучей в грудном плавнике. Улов местных рыбаков составляют в основном черноморские бычки, которые, несмотря на свою способность приспосабливаться к сложным условиям, мутируют, приобретая неестественный чёрный цвет.
Бассейн Волги, по данным на 2005 год, загрязняют около 2,4 тысячи затонувших и брошенных плавсредств, в том числе нефтеналивных, пассажирских, грузовых судов. Наиболее критическая ситуация, по данным экспертов, сложилась в Астрахани - там находится порядка 800 таких судов. Они представляют реальную опасность для экологии Волги и её притоков, поскольку содержат остатки топлива, которые вымываются течением. Некоторые суда затонули с остатками грузов - зачастую это ядохимикаты, которые со временем вымываются и попадают в воду.
В бассейне реки неоднократно были отмечены случаи разливов нефтепродуктов. В конце сентября 2008 года в Черноярском районе Астраханской области было обнаружено гигантское нефтяное пятно. Длина его составила почти километр, а общее количество нефтепродуктов - 32 килограмма. Ещё одно пятно неизвестного происхождения длиной около 1,7 км и шириной 10 метров было обнаружено 17 октября 2008 года в акватории правого притока Волги - Оке. По результатам анализа проб, содержание в воде нефтепродуктов составило 2,4 ПДК (предельно допустимая концентрация).
13 июля 2009 года около двух тонн мазута попали в Волгу в результате аварии нефтяного танкера в Самарской области, в реке образовалось десятикилометровое мазутное пятно.
По данным Волжского межрегионального природоохранного следственного управления Следственного комитета при Прокуратуре РФ, в 2008 году экологический ущерб Волге превысил 600 миллионов рублей.
Список используемой литературы
1. Валова (Копылова) В.Д. Экология: учебник / В.Д. Валова (Копылова). - М.: ИТК «Дашков и К», 2007.
2. Гриценко А.И. и др. Экология. Нефть и газ, 1997.
3. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. - М.: В.Ш., 1999.
4. Онлайн-учебник по промышленной экологии. http://ekologyprom.ru/
5. Протасов В.Ф. Экология: Термины и понятия. Стандарты, сертификация. Нормативы и показатели: Учеб. и справочное пособие. - М: Финансы и статистика, 2001.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Биотические и абиотические факторы, их отличительные особенности и направления исследований. Популяция: понятие, роль в природе, типы и значение. Биологическая продуктивность, уровни воспроизводства органического вещества. Источники загрязнения почвы.
контрольная работа [27,9 K], добавлен 10.03.2015Основные свойства популяции. Абиотические и биотические факторы взаимодействия организмов со средой обитания. Сущность и содержание паразитизма, комменсализма, конкуренции. Сравнительная характеристика биоценотических взаимоотношений между организмами.
контрольная работа [26,7 K], добавлен 28.09.2010Объект экологии, ее место среди других наук. Основные экологические проблемы. Законы и закономерности взаимодействия надорганизменных биологических систем (популяция), биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема), биом, биосфера) с окружающей средой.
презентация [3,8 M], добавлен 07.12.2016Деятельность живых организмов. Основные абиотические и биотические факторы. Формы взаимодействия между живыми организмами. Классификация экологических факторов по степени адаптивности. Факторы неживой природы. Классификация по степени постоянства.
презентация [2,2 M], добавлен 18.04.2014Структурно-функциональная схема северо-западной водной экосистемы. Источники поступления биогенных элементов. Морфология озёрных котловин. Имитационное моделирование экосистемы проточного водоема. Абиотические и биотические компоненты в речном стоке.
дипломная работа [660,3 K], добавлен 19.11.2017Изучение биоценоза границы лесной экосистемы и агроэкосистемы как результата взаимодействия естественной и искусственной экосистем. Взаимодействие человека с окружающей средой в сельскохозяйственном производстве. Видовой состав фитоценоза и зооценоза.
доклад [23,5 K], добавлен 18.07.2010Понятие и критерии оценивания плотности популяции, основные факторы, влияющие на ее значение. Структура плотности популяции. Сущность и структура биоценоза, типы пищевых цепей. Компоненты видового разнообразия биоценоза. Экосистема и ее динамика.
краткое изложение [18,7 K], добавлен 24.11.2010Ртуть в водных экосистемах, ее распространенность и свойства. Источники поступления и место в водных экосистемах. Методы определения ртути (холодного пара и атомной флуоресценции), а также используемые в данном процессе анализаторы. Уровни ртути в Оби.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.01.2017Сущность экологической ситуации в Алтайском крае. Основные пути решения проблемы загрязнения экосистемы реки Барнаулки. Оценка загрязнения водных массивов реки и ее притоков нефтепродуктами. Экологическая проблема загрязнения водных массивов в России.
курсовая работа [48,3 K], добавлен 28.11.2008Значение химических и геологических факторов в жизнедеятельности биогеоценоза. Понятие биогеохимического цикла. Биотический и геологический круговороты веществ между геосферами и живыми организмами. Влияние антропогенных факторов на равновесие экосистем.
реферат [637,3 K], добавлен 30.10.2014Понятие "экосистема", ее равновесие и благополучие. Значение водных экосистем на планете, их состояние, способность к самоочищению и факторы внешнего воздействия и внутренних закономерностей. Роль болот, биоценозы прудов и озер, реки и их обитатели.
реферат [32,1 K], добавлен 11.07.2009Действие биотических факторов. Рост численности населения планеты. Охрана и рациональное использование недр. Снижение загрязнения воздуха от тепловых установок и автотранспорта. Экономический ущерб от загрязнения атмосферы, водоемов, земельных ресурсов.
контрольная работа [341,8 K], добавлен 11.07.2011Общее определение и основные направления экологии. Сущность и составные элементы экосистемы. Трофические связи в экосистемах. Вклад В.И. Вернадского в развитие науки. Основные экологические проблемы современности и влияние общества на экологию.
реферат [23,1 K], добавлен 13.05.2011Поток энергии и элементов питания в экосистеме. Абиотические и биотические факторы среды. Угроза экологического кризиса. Источники поступления в атмосферу веществ, разрушающих озоновый слой. Загрязнение биосферы от АЭС.
контрольная работа [29,7 K], добавлен 10.09.2007Экосистема как биоценоз, биотоп и система связей, осуществляющая обмен веществ и энергии между ними. Классификация и сравнительная характеристика типов наземных и водных природных экологических систем: схема потока энергии, общие признаки и различия.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.02.2013Истощение ресурсов гидросферы. Загрязнение воды и нормирование параметров качества воды. Экологические факторы и их составляющие: абиотические, биотические, антропогенные. Рациональное использование водных ресурсов. Защита гидросферы от загрязнений.
контрольная работа [287,8 K], добавлен 17.05.2009Элементы окружающей среды, влияющие на живые организмы. Схема действия экологического фактора. Абиотические, биотические факторы окружающей среды. Временные и постоянные паразиты. Разработка и внедрение в практику глобальной концепции природопользования.
реферат [211,8 K], добавлен 26.02.2009Многообразие экологических факторов среды как совокупности соответствующего условия среды и его ресурса (запаса). Основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная. Абиотические, биотические и антропогенные экологические факторы среды.
реферат [810,8 K], добавлен 05.04.2011Предмет и задачи экологии. Аутэкология, синэкология и популяция в экологии. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах. Охрана природы и концепция устойчивого развития, рациональное природопользование и современные экологические проблемы.
курс лекций [99,6 K], добавлен 26.10.2012Изучение биосферы, как глобальной экосистемы, влияние на нее деятельности человека. Анализ видовой структуры биоценоза. Основные принципы охраны окружающей. Экологические последствия загрязнений, вызванных атомной промышленностью. Методы защиты атмосферы.
контрольная работа [35,9 K], добавлен 01.04.2010
