Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биогеохимический круговорот азота и последствия воздействия на него антропогенной деятельности

Азот и его соединения играют в жизни биосферы важную и незаменимую роль. Основным резервуаром азота в биосфере также является воздушная оболочка. Около 80% всех запасов азота сосредоточено в атмосфере планеты, что связано с направлением биогеохимических потоков соединений азота, образующихся при денитрификации. Основной формой, в которой содержится азот в атмосфере, является молекулярная - N2.

Биогеохимический цикл азота хорошо изучен в различных экосистемах. Основные процессы цикла следующие:

* Фиксация - трансформация атмосферного N2 в органический N;

* Минерализация - превращение органического N в неорганический;

* Нитрификация - окисление NН4+ в нитрит NО2- и нитрат NО3 -;

* Денитрификация - трансформация неорганического N в атмосферный N2О и N2;

* Ассимиляция - превращение неорганического N в органический.

Первичный азот в атмосфере, вероятно, появился в результате процессов дегазации верхней мантии и из вулканических выделений. Фотохимические реакции в высоких слоях атмосферы приводят к образованию соединений азота и заметному поступлению их на сушу и в океан с атмосферными осадками (3-8 кг/га аммонийного азота в год и 1,5-6 кг/га нитратного). Этот азот также включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в почвообразовательных процессах и в формировании биомассы растений. (Рис. 1)

Рис. 1 Круговорот азота

Атмосферный азот не может напрямую использоваться высшими растениями. Поэтому ключевую роль в биологическом круговороте азота играют организмы-фиксаторы. Это микроорганизмы нескольких различных групп, обладающие способностью путём прямой фиксации непосредственно извлекать азот из атмосферы и, в конечном счёте, связывать его в почве. К ним относятся:

- некоторые свободноживущие почвенные бактерии;

- Симбионтные клубеньковые бактерии (существующие в симбиозе с бобовыми);

- цианобионты, которые также бывают симбионтами грибов, мхов, папоротников, а иногда и высших растений. В результате деятельности организмов - фиксаторов азота он связывается в почвах в нитритной форме (соединения на основе NH3).

Нитритные соединения азота способны мигрировать в водных растворах. При этом они окисляются и преобразуются в нитратные - соли азотной кислоты HNO3. В этой форме азотные соединения способны эффективно усваиваться высшими растениями и использоваться для синтеза белковых молекул на основе пептидных связей C-N. Далее, по трофическим цепям, азот попадает в организмы животных. В окружающую среду (в водные растворы и в почву) он возвращается в процессах выделительной деятельности животных или разложения органического вещества.

Возврат свободного азота в атмосферу, как и его извлечение, осуществляется в результате микробиологических процессов. Это звено круговорота функционирует благодаря деятельности почвенных бактерий-денитрификаторов, вновь переводящих азот в молекулярную форму. (Рис. 1)

В литосфере, в составе осадочных отложений, связывается весьма небольшая часть азота. Причина этого в том, что минеральные соединения азота, в отличие от карбонатов, очень хорошо растворимы. Выпадение некоторой доли азота из биологического круговорота также компенсируется вулканическими процессами. Благодаря вулканической деятельности в атмосферу поступают различные газообразные соединения азота, который в условиях географической оболочки Земли неизбежно переходит в свободную молекулярную форму.

Антропогенное влияние на биогеохимические циклы

Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов. По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа). Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные. Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

Обобщающие вывод: Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов. Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию. (источник - учебник для вузов «Экология», авт. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П., глава 6.3.1.3. (с. 167-170)).

2. Загрязнение атмосферы. Основные источники и вещества-загрязнители атмосферного воздуха. Экологические последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочувствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Экологические последствия загрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового слоя;

3) выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.

1. Парниковый эффект

В настоящее время, наблюдаемое изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов». Парниковые газы, и в первую очередь СО₂, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

2. Нарушение озонового слоя

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др.

3. Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

Обобщающие вывод: В современное время необходимо принятие мер по защите природного мира. А значит, отказываться от загрязняющего природу производства. Находить новые способы реализаций своих потребностей (источник - учебник для вузов «Экология», авт. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П., глава 9.1.1 (с. 364-375)).

азот антропогенный экологический атмосферный

3. Меры по защите животного и растительного мира. Красные книги

Органический мир Земли образован совокупностью видов животных, растений, грибов, микроорганизмов. Каждый компонент органического мира взаимосвязан с другим, справедлив закон «все связано со всем». Изменение и тем более уничтожение одного из компонентов системы влечет за собой изменение, а в предельном случае гибель всей системы. Все это делает необходимым осуществление специальных природоохранных мероприятий, направленных на защиту всех живых организмов, сохранению биоразнообразия на планете. Главная задача охраны природы - охрана генофонда - совокупности генов, которые имеются у всех особей популяций. Уничтожение, истребление отдельных видов популяции обедняет генофонд планеты, который в настоящее время насчитывает около 1,3 млн видов только животных. Из 300 тыс. видов высших растений мировой флоры лишь около 2,5 тыс. постоянно применяют в сельском хозяйстве, а 20 тыс. - по мере необходимости. Разнообразие природных форм организмов необходимо для проведения селекции.

Селекция - наука о методах создания сортов, гибридов растений и пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.

Особо охраняемые территории и природные объекты

Идея создания охраняемых территорий - заповедников - возникла давно. Еще с древних времен существовали «священные места», где запрещалась охота, рыбная ловля, вырубка леса, где звери и птицы могли выводить свое потомство. В конце XIX в. быстрое оскудение растительного и животного мира стало тревожить людей. Бобры, соболи, лоси и многие другие пушные и промысловые звери стали редкостью. Необходимость охраны природы, создания заповедных территорий стала очевидна. Современный природно-заповедный фонд нашей страны образуют: государственные природоохранные заповедники (в том числе биосферные), государственные природные заказники; национальные и природные парки; памятники природы; дендрологические парки и ботанические сады; иные особо охраняемые территории и природные объекты, имеющие ценное значение.

Режим особо охраняемых природных территорий в нашей стране наряду с Федеральным законом от 10.01.02 №7-ФЗ «Об охране ОС» устанавливается Федеральными законами от 14.03.95 №33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях «и от 23.02.95 №26-ФЗ «О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах».

Государственные природные заповедники. Они решают следующие задачи:

* сохранение биологического разнообразия и поддержание в естественном состоянии охраняемых природных объектов;

* организация и проведение научных исследований;

* экологический мониторинг;

* экологическое просвещение;

* участие в государственной экологической экспертизе проектов и в подготовке научных кадров в области охраны природной среды.

Государственные природные заказники. Это участки, в пределах которых запрещены отдельные виды и форма хозяйственной деятельности с целью охраны одного или нескольких видов живых существ, биогеоценозов, экологических компонентов или общего характера охраняемой местности.

Национальные парки. Это значительные по площади территории, включающие особо охраняемые природные (не подвергающиеся антропогенному воздействию) ландшафты, которые, помимо главной задачи сохранения природных комплексов, предназначены преимущественно для рекреационных целей.

Природные парки. Они являются рекреационными учреждениями, их территория также может использоваться в просветительских и рекреационных целях. Территории или акватории природных парков включают комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность.

Памятники природы. Природный памятник - естественная или издревле измененная человеком природная территория, представляющая большую научную, культурную или социальную ценность, выделенная в качестве особо охраняемого участка, либо отдельный природный уникальный объект (комплекс). Памятниками природы могут быть объявлены: участки живописных местностей; эталонные участки нетронутой природы; участки с преобладанием культурного ландшафта; места обитания и произрастания ценных видов животных и растений; уникальные формы рельефа и связанные с ним природные ландшафты; геологические обнажения, имеющие особую научную ценность; термальные и минеральные водные источники, местонахождение лечебных грязей; отдельные объекты живой и неживой природы, места гнездования птиц, деревья-долгожители, имеющие историко-мемориальное значение, вулканы, холмы и др.

Дендрологические парки и ботанические сады. Они представляют собой коллекции растений дикой флоры, высаженные на значительных территориях для сохранения разнообразия, обогащения растительного мира, Дендрологические парки и ботанические сады создаются для научных и просветительских целей, используются в качестве рекреационных территорий.

Иные особо охраняемые территории. К их числу относятся, например, лечебно-оздоровительные учреждения и курорты, являющиеся национальным достоянием народов России.

Красные книги

Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения растения и животные принято относить к особо охраняемым объектам. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в 1949 г. начал сбор информации о редких, находящихся под угрозой исчезновения видах растений и животных, а в 1966 г. издал «Красную книгу фактов» («Red Data Book»).

Красная книга - официальный документ, содержащий регулярно обновляемые данные о состоянии и распространении редких и находящихся под угрозой исчезновения видов (подвидов и популяций) редких животных, дикорастущих растений и грибов. Существуют международный, национальные и региональные (локальные) варианты Красной книги, которые ведутся раздельно для растений и для животных. В СССР Красная книга была учреждена в 1974 г. В наши дни Красная книга Российской Федерации и Красные книги субъектов РФ ведутся в соответствии с Федеральным законом от 10.01.02 №7-ФЗ «Об охране ОС», Федеральным законом РФ от 24.04.95 №52-ФЗ «О животном мире» и Постановлением Правительства РФ от 19.02.96 №158 «О Красной книге Российской Федерации». В целях сохранения редких и находящихся под угрозой исчезновения растений, животных и других организмов, их генетический фонд подлежит сохранению в низкотемпературных генетических банках, а также в искусственно созданной среде обитания. Это достигается, в частности, организацией сети особо охраняемых природных территорий. Сегодня в Красную книгу России занесено 562 вида растений и 247 видов животных. В целях учета и охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения почв учреждены Красная книга почв Российской Федерации и Красные книги почв субъектов Российской Федерации.

Обобщающий вывод: В современное время необходимо принятие мер по защите животного и растительного мира. Проведение селекции, формирование охраняемых территорий, создание красных книг - именно эти мероприятия помогают сохранить природу (источник - учебник для вузов «Экология», авт. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П., глава 10.2 (с. 464-472)).

Список используемой литературы

1. Экология: Учеб. для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2004. - 624 с: ил.

2. ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru