Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Что понимается под экосистемой? Энергетические потоки в экосистеме

экосистема окружающий антропогенный природный

Под экосистемой понимается совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Термин экосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли. При его рассмотрении с позиций понятий о системах представляется как « множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство» и полностью этим понятиям отвечает.

Таким образом, под экосистемой понимается совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих благодаря круговороту веществ, устойчивую систему жизни.

Понятие «экосистема» можно применить к объектам различной степени сложности и величины. Примером экосистемы может служить тропический лес в определенном месте и в конкретный момент времени, населенный тысячами видов живущих вместе растений, животных и микробов и связанный происходящими между ними взаимодействиями. Экосистемами являются такие природные образования, как океан, море, озеро, луг, болото. Экосистемой может быть кочка на болоте и гниющее дерево в лесу с живущими на них и в них организмами, муравейник с муравьями. Самой большой экосистемой является планета Земля.

Каждая экосистема может характеризоваться определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» безранговое. Она обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями и т.п. Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т.д.). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии. Поэтому под экосистемой обычно понимают совокупность компонентов биотической (живые организмы) и абиотической среды, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема (агроэкосистема).

Экосистемы можно разделить на микроэкосистемы (небольшой водоем, дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений, аквариум и даже лужица или капля воды, пока они существуют и в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ); мезоэкосистемы (лес, пруд, река, поле и т. п.); макроэкосистемы (океан, континент, природная зона и т. п.) и глобальная экосистема - биосфера в целом.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера.

Энергетические потоки в экосистеме.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии является Солнце, которая в соединении с углекислым газом и водой, рождает процесс фотосинтеза. Фотосинтезирующие растения создают органическое вещество, которым питаются травоядные животные, ими питаются плотоядные и т. д., в конечном итоге растения «кормят» весь остальной живой мир, т. е. солнечная энергия через растения как бы передается всем организмам. Таким образом, перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется цепью питания или пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем.

Первый трофический уровень образуют продуценты (растения), второй - первичные консументы (растительноядные животные), третий - вторичные консументы (плотоядные животные и паразиты). Поскольку каждый организм имеет несколько источников питания и сам является объектом питания для других организмов из одной и той же пищевой цепи или даже из разных (всеядные организмы, например человек, медведь, воробей, потребляют как продуцентов, так и консументов, т. е. живут на разных трофических уровнях), цепи питания многократно разветвляются и переплетаются в сложные пищевые сети (рис.1).

Сети питания в экологической системе

Существуют два основных типа пищевых цепей - пастбищные (цепи выедания, или цепи потребления) и детритные (цепи разложения).

Пастбищные цепи начинаются с продуцентов: клевер ->кролик -> волк; фитопланктон (водоросли) -> зоопланктон (простейшие) ->плотва -> щука -> скопа.

Детритные цепи начинаются от растительных и животных остатков, экскрементов животных - детрита; идут к микроорганизмам, которые ими питаются, а затем к мелким животным (детритофагам) и к их потребителям - хищникам. Детритные цепи наиболее распространены в лесах, где большая часть (более 90%) ежегодного прироста биомассы растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь разложению (сапротрофными организмами) и минерализации. Типичным примером детритной пищевой связи наших лесов является следующий: листовая подстилка -> дождевой червь -> черный дрозд-> ястреб-перепелятник. Кроме дождевых червей, детритофагами являются мокрицы, клеши, ногохвостки, нематоды и др.

Таким образом, входя в экосистему, поток лучистой энергии разбивается на две части, распространяясь по двум видам трофических сетей, но источник энергии общий - солнечный свет.

2. Связи и взаимоотношения организмов в экосистеме (перечислить и указать их значение)

Ни один организм в природе не существует вне экосистем. И проявляется это в первую очередь в наличии огромного количества взаимосвязей данного организма с другими организмами и с абиотическими факторами. Эти связи - основное условие жизни организмов и их сообществ. Через эти связи реализуются механизмы круговорота биогенных веществ, механизмы передачи энергии, механизмы устойчивости экосистем. Эти связи настолько отточены ходом эволюционного процесса, что нарушение хотя бы одной из них может повлечь за собой цепь необратимых последствий вплоть до коренной перестройки ее структуры или замене другой экосистемой, как правило, более бедной. Это обязательно должен помнить человек, вмешиваясь в природу своей производственной деятельностью. Согласно третьему закону Коммонера, любое такое вмешательство, как правило, неблагоприятно для природы. Поэтому мы должны знать, что, преобразуя природу, мы очень часто выступаем в роли “убийц надсистем”, которые в некоторых случаях по сложности связей намного превышают сложность организации любого живого организма (в общепринятом понимании этого термина).

Взаимосвязи между организмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Межвидовые отношения оказывают наибольшее влияние на организацию экосистем. Эти взаимосвязи обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения:

1) пищевые (трофические) связи - формируют трофическую структуру экосистемы, которую мы уже рассмотрели ранее; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный тип связей;

2) топические связи (от греческого слова топос - место) - основаны на особенностях местообитания, например, отношения между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими на них насекомыми, отношения между организмами и их паразитами и т.п.;

3) форические связи (от латинского слова форас - наружу) - отношения по распространению семян, плодов и т.п.;

4) фабрические связи (от латинского слова фабрикато - изготовление) - использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.

Внутривидовые следующие виды взаимодействий.

Конкуренция эти взаимоотношения невыгодны обоим партнерам. Они возникают обычно между организмами, претендующими на один и тот же ресурс. Конкуренция может возникать по поводу пространства, пищи или биогенных элементов, света, зависимости от хищников, подверженности болезням и т.д.

Конкуренция возникает в некоторых случаях и внутри одного вида между отдельными организмами. Что в большинстве случаев вызвано тем, что эти организмы используют одни и те же ресурсы, и протекает тем острее, чем ограниченнее эти ресурсы. К такому виду конкуренции относится, например, борьба за лучшее место гнездования, за самку для продолжения рода. В этом случае выживает, как правило, только один из конкурирующих видов, проигравший либо погибает, либо мигрирует из данной экосистемы. Есть еще один выход, по которому часто идет природа: переадаптация, изменение своих требований, например, переход на новый вид пищи. Таким путем обычно создаются новые виды. Иногда достаточно просто сменить время питания или найти новое местообитание.

Хищничество и паразитизм эти отношения положительны для одного вида и отрицательны для другого. Несмотря на кажущиеся отличия между хищниками и паразитами, их объединяет главное - они на кого-то отрицательно воздействуют, получая от этого выгоду. Отличия состоят лишь в том, что в отношениях хищник-жертва оба организма постоянно совершенствуются, а в отношениях паразит-хозяин адаптации паразита часто направлены на упрощение внутренней организации и приспособление к конкретному местообитанию на теле или в теле хозяина. Наверное, поэтому хищники нам более симпатичны, чем паразиты, но суть их одна и та же. Сам человек поставил себя в роли хищника по отношению практически ко всем видам живых организмов, но по отношению к биосфере в целом человек является, по-видимому, типичным паразитом (чем выше развитие цивилизации, тем более деградирует сам человек, “высокоцивилизованный” человек “один на один” с природой не выживет).

Хищничество и паразитизм играют важную роль в жизни экосистем, регулируя плотность соответствующих популяций на достаточно низком уровне, сдерживая катастрофические вспышки из численности, одновременно не подавляя их полностью. Отсутствие хищника для какой-либо популяции может вызвать “взрыв” численности популяции “жертв”, который подрывает кормовую базу данной популяции и вызывает к жизни какие-то иные механизмы корректировки численности, чаще всего в виде болезней.

Отношения хищник-жертва привели к образованию скотоводства, которое также является примером симбиоза. В природе подобные случаи также нередки, например, отношения муравьев и тлей.

Симбиоз (мутуалистические отношения или мутуализм) эти один из способов реализации пищевых цепей. В целом в пищевых цепях подразумевается, что один из видов извлекает выгоду, а другому наносится вред. Однако в природе существует не мало случаев, когда виды вступает в взаимовыгодные отношения, - этот феномен и носит название мутуализма. Классическим примером являются лишайники, которые собственно и представляют собой не один, а два организма - гриб и водоросль. Гриб обеспечивает водоросли защиту, позволяя её выжить в таких условиях малой влажности, где она собственно сама выжить не может, а водоросль, как продуцент, поставляет грибу пищевые ресурсы. Кстати и сами грибы сосуществуют с корнями деревьев, где процессы положительного мутуализма или симбиоза аналогичны лишайникам.

Нахлебничество - это взаимоотношения, когда один из видов извлекает пользу от присутствия другого, которому большей частью наличие этого вида безразлично: рыбы-лоцманы и рыбы-прилипалы следуют за акулами и др. В отдельных случаях отмечен так же такой вид отношений, который можно назвать квартиранством, например, в полости рта голотурии живут мелкие живые организмы.

Таким образом, среди организмов, населяющих экосистему, существуют весьма непростые виды взаимоотношений. Как пищевые, так и непищевые, что в силу разнообразия их проявления повышает устойчивость жизненных процессов.

3. В чем смысл нормирования качества окружающей природной среды?

Нормирование качества окружающей природной среды производится для установления предельно допустимых норм воздействия на окружающую природную среду, гарантирующих экологическую безопасность и сохранения генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.

В систему оценки техногенного воздействия на окружающую среду входит широкий класс экологических нормативов, включающих предельно допустимые выбросы (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и предельно допустимые сбросы (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты, размещение твердых отходов. Квоты изъятия природных ресурсов, а также многочисленные нормы и регламентации различных сторон хозяйственной деятельности.

Сегодня различают две группы экологических нормативов: предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в природных компонентах и предельно-допустимые уровни (ПДУ) физических свойств природной среды (вкусовые качества, прозрачность, запах, территориальная целостность и т. д.).

Под вредным воздействием понимается нанесение организму временного раздражающего воздействия (появляется головная боль, кашель, и др.). К прямому воздействию на организм человека также относится влияние тех загрязняющих веществ, которые накапливаются в организме и при превышении определенной дозы могут вызвать патологические изменения. Под косвенным воздействием подразумевается такие изменения в окружающей природной среде, которые, не оказывая прямого воздействия на организм человека, ухудшают обычные условия обитания.

В настоящее время в установленном порядке для атмосферного воздуха утверждены нормативы ПДК более чем для 1 500 загрязняющих веществ, для водных объектов - более чем 2 000 веществ, для почв - более чем для 50. И это количество постоянно растет. В основе разработки ПДК для воздуха лежит определение «порогового» содержания в нем того или иного загрязняющего вещества, при котором ни прямое, ни косвенное воздействие на человека и окружающую среду ещё не оказывается.

Разработанные и утвержденные в установленном порядке нормативы вступают в качестве стандартов. Основным правовым документом является закон РФ « Об охране окружающей природной среды».

Особенность установления нормативов ПДК для почв состоит в том, что почвы, во-первых, способны накапливать значимое количество загрязняющих веществ (эмиссия в почвы), а во-вторых, накопленные в почве ингредиенты действуют на человека косвенным путем через контактирующие с почвой природные среды (эмиссия из почвы) путем жизнедеятельности почвенных организмов, прямого испарения с водой, диффузии, ветровой эрозии и т. д. Поэтому при определении величины допустимого содержания загрязняющего вещества в почве используются, наряду с показателем его влияния на почвенный микробиоценоз и процесс самоочищения почвы (общесанитарный показатель), ещё три специфических показателя: транслокационный (миграция химических веществ из почвы в растения); миграционный воздушный (миграция химических веществ из почвы в атмосферный воздух); миграционный водный (миграция химических веществ из почвы в грунтовые воды).

Нормативы ПДК загрязняющих веществ в почве устанавливаются с учетом лимитирующего показателя их вредности. На первом месте по важности нормирования стоят пестициды и их метаболиты, затем нефтепродукты, сернистые вещества и т. д. При выборе индикаторных растений для обоснования нормативов ПДК в почве предпочтение отдается растениям, представленным в пищевом рационе населения.

Система нормативов ПДК для вод включает три вида показателей, установленных для хозяйственно-питьевого, культуно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Каждый водопользователь предъявляет свои требования к качеству воды, исходя из своих интересов и технических возможностей.

Постановка задачи по соблюдению пороговых нормативов содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, воде, водоемах и почвах и поступления загрязняющих веществ от предприятия при его эксплуатации привела к практике распределения квот и долей между субъектами хозяйствования на право загрязнять окружающую среду.

Подведя итог вышеприведенному анализу используемых в России «экологических» нормативов можно отметить, что система применяемых ПДК является жесткой, но принятые экологические нормативы во многих случаях не соблюдаются.

4. Что понимается под антропогенным воздействием на биосферу?

Биосфера, весьма динамическая планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянна изменялась под воздействием различных природных ресурсов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ. Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путём изменения внутривидовой информации. Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота, земледелие, промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, всё в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, культурных и других интересов человека, вносимую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую среду.

К числу особых видов антропогенного воздействия на биосферу относят: загрязнение среды опасными отходами (бытовые отходы, промышленные, радиоактивные), шумовое воздействие, биологическое загрязнение, воздействие электромагнитных полей и излучений и некоторые другие виды воздействий.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер после действия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после застройки. Анализ экологических последствий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные. К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести:

· воспроизводство природных ресурсов;

· восстановление запасов подземных вод;

· полезащитное лесоразведение, и т.д.

Отрицательное воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях:

· вырубке леса на больших площадях;

· истощении запасов пресных подземных вод;

· засолении и опустынивания земель;

· резком сокращении численности и видов животных и растений и т.д.

Главнейшим и наиболее распространённым видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнения. Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твёрдых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов и энергии (звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

По объектам загрязнения различают загрязнения поверхностных и подземных вод, загрязнения атмосферного воздуха, загрязнения почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасно для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.) теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и др. технологии. По видам загрязнений выделяют: химическое, физическое и биологическое. А по своим масштабам и распространению: локальным, региональным и глобальным.

5. Мероприятия по складированию и утилизации отработанных люминесцентных ламп

Мероприятия по складированию и утилизации отработанных люминесцентных ламп регулируется согласно Постановлению Правительства РФ от 03.09.2010 г. N 681 "Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде".

Данное постановление разработано, так как пары металлической ртути и соли ртути могут привести к тяжелому отравлению организма, поэтому отходы ртутьсодержащих ламп, относятся к первому классу опасности, что предполагает особый контроль за их транспортировкой, хранением и утилизацией.

Согласно вышеуказанному постановлению юридическими лицами и предпринимателями должны соблюдаться особые мероприятия по складированию и утилизации отработанных люминесцентных ламп.

Юридические лица и индивидуальные предприниматели в соответствии разрабатывают инструкции по организации сбора, накопления, использования, обезвреживания, транспортирования и размещения отработанных ртутьсодержащих ламп применительно к конкретным условиям и назначают в установленном порядке ответственных лиц за обращение с указанными отходами. 

Обязательным условием при замене, временном хранении, транспортировке отработанных ртутьсодержащих ламп, а также транспортировке, хранении и установке новых ртутьсодержащих ламп является сохранение их целостности и герметичности. В целях предотвращения случайного механического разрушения ртутьсодержащих ламп обращаться с ними следует очень осторожно. Запрещаются любые действия, могущие привести к механическому разрушению ртутьсодержащих ламп, а также складирование отработанных или бракованных ртутьсодержащих ламп в контейнеры с твердыми бытовыми отходами.

Временное накопление отработанных ртутьсодержащих ламп разрешается не более 6 месяцев. Тарой для сбора и хранения ламп являются целые картонные коробки, фанерные коробки, коробки из ДСП, полиэтиленовые и бумажные мешки. Согласно действующим санитарно-техническим нормативам не допускается совместное хранение целых и поврежденных люминесцентных ламп. Накапливаются они в отдельном специально оборудованном помещении. Планировка, устройство, оборудование, отопление, вентиляция, водоснабжение и канализация должна соответствовать требованиям, изложенным в санитарных правилах «Порядок сбор, учета и контроля отработанных ртутьсодержащих ламп» ГОСТ 6825-91 «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения». Помещения должны иметь планировку, позволяющую организовать эффективное проветривание, уборку помещений и демеркуризацию. Поверхность стен и потолка склада должны быть ровными и гладкими. В помещениях с выделением в воздух ртути запрещается применение алюминия качестве конструктивного материала

В процессе сбора лампы сортируются по диаметру и длине, аккуратно и плотно укладываются в контейнеры, коробки или ящики (транспортную тару). Для каждого типа ламп должен быть предусмотрен отдельный контейнер, коробка или ящик. В обязательном порядке проверяется правильность и целостность внутренней упаковки ламп, при необходимости исправляются недостатки.

Утилизация ртутьсодержащих ламп должна осуществляться на специальных предприятиях.

Во всех местах, где происходит сбор, хранение, перевозка и переработка ламп, содержащих ртуть, в том числе пункты выгрузки-разгрузки, обязательно должны оснащаться автоматической газосигнализацией на пары ртути. В случае обнаружения утечки ртути обязательным является демеркуризация, то есть обеззараживание территории.

Учет образования и движения отработанных ртутьсодержащих ламп ведется в журнале, где в обязательном порядке отмечается образование отхода и передача его на демеркуризацию в специализированное предприятие.

Размещено на Allbest.ru