Некоторые аспекты экологии экосистем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Большой и малый круговороты веществ на Земле (в биосфере). В чем состоит их принципиальное отличие

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

3. В чем негативное воздействие складирования отходов производства и потребления

4. Основные особенности экологических проблем России

Библиографический список

1. Большой и малый круговороты веществ на Земле (в биосфере). В чем состоит их принципиальное отличие

Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический).

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму -- источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям. Большой круговорот -- это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана -- конденсация водяного пара -- выпадение осадков на эту же водную поверхность океана. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет . Большой круговорот веществ представлен на рисунке 1.

Большой круговорот (рис. 1)

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы -- главный, и он сам является порождением «жизни». Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара.

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 гибели экосистемы, точнее, 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 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.

Воздействие популяций двух видов друг на друга теоретически можно выразить в виде следующих комбинаций символов: (0,0), (-,-), (+,+), (+,0), (-,0), (+,-). Здесь “0” - отсутствие какого-либо воздействия; “+” - положительное воздействие одного вида на другой; “- “ - отрицательное воздействие. В результате мы получаем следующие основные виды взаимодействий.

(+,+) - симбиоз (протокооперация и мутуализм)

Эти отношения взаимовыгодны для обоих партнеров. Подобные ассоциации между разными видами очень распространены в природе и играют крайне важную роль в эволюции разрозненного сообщества живых организмов в целостную надсистему вплоть до единого живого организма. Именно в этих отношениях формируется наибольшее количество синергетических эффектов, перерастающих в конечном итоге в ярко выраженные эмерджентные свойства надсистемы.

Примером протокооперации могут служить отношения крабов и кишечнополостных, которые прикрепляются к крабам, маскируя и защищая их своими стрекательными клетками. В то же время они используют крабов как транспортные средства и поглощают остатки их пищи.

Ярким примером мутуализма являются лишайники. Долгое время было непонятно, относить ли лишайники к грибам или к водорослям. Оказалось, что лишайник - это симбиотическая система гриба и водоросли, функциональная и морфологическая связь которых настолько тесна, что их можно рассматривать как особого рода организм, не похожий ни на один из слагающих его компонентов. Поэтому лишайники обычно классифицируют не как симбиозы двух видов, а как отдельные виды живых организмов. Водоросль поставляет грибу продукты фотосинтеза, а гриб, будучи редуцентом, поставляет для водоросли минеральные вещества и, кроме того, является субстратом, на котором она живет. Это позволяет существовать лишайникам в крайне суровых условиях.

(+,0) - комменсализм

Это слово произошло от французского слова комменсал - сотрапезник. Отношения комменсализма положительны для одного партнера и безразличны для другого. Частные случаями комменсализма:

1) нахлебничество - один организм питается остатками пищи другого, например, взаимоотношения львов и гиен, акул и рыб-прилипал и т.п.;

2) сотрапезничество - потребление разных частей или веществ одной и той же пищи или последовательная переработка одного и того же вещества; примером могут служить отношения между сапротрофами, разлагающими органику до минеральных веществ, и высшими растениями, которые потребляют эти вещества; другими примером являются копрофаги, питающиеся экскрементами других животных;

3) квартирантство (сожительство) - одни организмы используют другие как убежища или транспорт, например, рыба горчак откладывает икру в мантию двустворчатого моллюска, не принося ему вреда, многие насекомые обитают в гнездах птиц и норах грызунов, и т.п.

Комменсализм является наиболее простым типом положительных взаимодействий, являющимся, по-видимому, первым шагом к симбиозу.

(+,-) - 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). круговорот биосфера экосистема отход

(-,-) - конкуренция

Эти взаимоотношения невыгодны обоим партнерам. Они возникают обычно между организмами, претендующими на один и тот же ресурс. То есть конкуренция абсолютно противоположна симбиозу, возникающему, как правило, на почве противоположных потребностей. Конкуренция может возникать по поводу пространства, пищи или биогенных элементов, света, зависимости от хищников, подверженности болезням и т.д.

Любая конкуренция приводит к тому, что в виду одинакового взаимного неприятия партнеров, они стремятся отдалиться друг от друга.

(-,0) - аменсализм

Слово аменсализм происходит от латинского слова «аменс»- безрассудный. Эти отношения отрицательны для одного вида, который угнетается другими видом, для которого эти отношения безразличны. Примером могут служить отношения между светолюбивыми растениями, случайно попавшими под полог елового леса, растение может погибнуть, деревьям же такое соседство безразлично.

(0,0) - нейтрализм

Это такой вид отношений, когда организмы практически не влияют друг на друга, например, отношения белок и лосей в лесу. По большому счету, чистого нейтрализма в природе не бывает, так как все в природе взаимосвязано и все мы косвенно как-то влияем друг на друга.

3. В чем негативное воздействие складирования отходов производства и потребления

Проблема сбора и утилизации отходов производства и потребления является одной из старейших в истории человечества. На свалках построены все древние города мира: отходами быта и производства заваливались ближайшие овраги, а по мере роста городов на этих территориях начиналось новое строительство. Неконтролируемый вывоз отходов приводил к загрязнению подземных и поверхностных вод, повышенному содержанию в воздухе метана, других продуктов гниения, размножению крыс, тараканов, распространению инфекционных болезней. Перенаселенная Западная Европа, потеряв значительную часть своих жителей от «болезней грязных рук», раньше России начала решать проблемы санитарной очистки городов от отходов, их складирования и переработки.

В настоящее время основной целью обращения с отходами производства и потребления является предотвращение их вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду. Санитарно-эпидемиологическое благополучие населения обеспечивается посредством: профилактики заболеваний в соответствии с санитарно-эпидемиологической обстановкой и прогнозом ее изменения; контроля за выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий и обязательным соблюдением гражданами, индивидуальными предпринимателями и юридическими лицами санитарных правил как составной части осуществляемой ими деятельности; лицензирования видов деятельности, представляющих потенциальную опасность для человека; государственной регистрации потенциально опасных для человека химических и биологических веществ, отдельных видов продукции, радиоактивных веществ, отходов производства и потребления. Отходы подлежат сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, хранению и захоронению, условия и способы которых должны быть безопасными для здоровья населения и среды обитания, которые должны осуществляться в соответствии с санитарными правилами и иными нормативными правовыми актами.

Опасность отходов состоит в их повсеместном и постоянном образовании в огромных количествах. В своем составе они могут содержать токсичные компоненты в биологически опасных концентрациях, возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний, радиоактивные вещества. Во многих странах выявлен широкий спектр заболеваний, в том числе онкологических, у населения проживающего около свалок промышленных отходов.

Отходы производства и потребления подразделяют на промышленные, твердые бытовые (ТБО), медицинские, биологические, радиоактивные, древесно-растительные, крупногабаритный мусор, строительные отходы и грунты, осадки очистных сооружений водопровода и канализации, осадки ливневых очистных сооружений.

К настоящему времени разработан ряд методов переработки ТБО. По технологическому принципу они делятся на биологические, химические, термические, механические, смешанные. Наибольшее распространение получили методы складирования (механические), сжигания (термические) и компостирования.

Ввиду большой неоднородности количественного, качественного и фракционного состава ТБО во всех странах мира используется преимущественно метод их складирования на специально подготовленных свалках или полигонах. В результате проблема мусорных свалок является сегодня одной из наиболее актуальных.

Основные проблемы захоронения ТБО заключаются в том, что, во-первых, полигоны требуют отведения значительных площадей, и во-вторых, при удалении отходов происходит безвозвратная потеря содержащихся в них полезных компонентов. К тому же формирование свалок, в особенности неорганизованных, сопровождается рядом сопутствующих проблем: загрязнением атмосферного воздуха метаном, сернистым газом, парами растворителей и т. д.; загрязнением почвы и грунтовых вод тяжелыми металлами, растворителями, полихлорбифенилами, диоксидами, инсектицидами и другими токсичными соединениями; эпидемиологической опасностью и т. п.

Помимо больших объемов образования особенностью канализационных осадков, существенно затрудняющих разработку технологий их утилизации, является высокая влажность. Канализационные отходы состоят из отработанного биологически активного ила, песка, частиц текстиля, бумаги и т. п. Отработанный ил мог бы использоваться в качестве удобрения в зеленом хозяйстве городов, но из-за повышенного содержания солей тяжелых металлов его складируют на полях аэрации, где уже находятся десятки миллионов кубометров ранее вывезенного осадка. Хранение такого осадка представляет опасность для подземных вод и почвы.

Осадки ливневых сточных вод представляют экологическую опасность, прежде всего из-за наличия в них взвешенных веществ, нефтепродуктов, хлоридов.

Отходы зеленого хозяйства практически безвредны для окружающей среды и обычно складируются. В Западной Европе они зачастую измельчаются и используются для приготовления компоста.

Группа радиоактивных отходов включает отработавшие источники излучения различных приборов, медицинских установок, а также хранящийся на территории предприятий слаборадиоактивный грунт.

Отходы медицинских учреждений составляют всего около 2% ТБО. Однако эта группа отходов опасна в эпидемиологическом отношении, так как помимо токсичных химических веществ в них присутствуют патогенные бактерии и вирусы, включая туберкулёз, чуму, сибирскую язву, гепатиты, яйца гельминтов, а также радиоактивные вещества.

Медицинские отходы оцениваются как фактор прямого и опосредованного риска возникновения инфекционных и неинфекционных заболеваний среди населения в силу возможного загрязнения практически всех элементов окружающей среды - воды, воздуха, почвы, продуктов питания, внутрибольничной среды. Однако система их сбора, удаления, переработки и обезвреживания в настоящее время далека от совершенства. Из-за отсутствия нормативно-правовой базы не решён вопрос уничтожения лекарственных редств, неразрешённых к применению или с просроченным сроком действия, препаратов, конфискованных таможней, фальсифицированных лекарственных средств.

Отходы класса «Г» - использованные люминесцентные лампы, ртутьсодержащие приборы, хранятся в закрытых упаковках и вывозятся на специализированные предприятия на демеркуризацию.

Отходы класса «Д», образующиеся в радиологических отделениях ЛПУ: вата, фильтрующая бумага, перчатки и т.д., загрязненные радионуклидами технеций-99, йод-131,- выдерживаются в хранилищах до полного распада, затем утилизируются на полигонах ТБО. Как это сказывается на состоянии окружающей среды, до настоящего времени неизвестно.

Одним из приоритетных видов отходов с точки зрения разработки системы обезвреживания являются биологические. Их образование является результатом функционирования медицинских, ветеринарных, лечебных учреждений, учебных заведений, рынков, зоопарков, цирков, муниципальных и таможенных организаций.

Опасность отходов проявляется в загрязнении окружающей среды и опосредованном влиянии ее компонентов на здоровье человека. До настоящего времени не проведено широких эпидемиологических исследований по выявлению закономерностей или зависимостей влияния токсичных отходов на здоровье населения и условия его жизни. Развитие работ в этом направлении сдерживается отсутствием необходимой информации как о количественных характеристиках степени загрязнения окружающей среды (почва, вода, атмосфера) различными химическими, биологическими и другими веществами, так и о доказанных фактах связи заболеваемости населения и качества среды. Решить эту проблему может только четкая, динамичная, объективная информация о гигиеническом состоянии окружающей среды (система мониторинга).

Для выявления неблагоприятного воздействия отходов производства и потребления на человека должен быть применен широкий набор токсикологических и физико-химических методов исследования. Учитывая принцип комплексности и критерий оценки вредного влияния на условия жизни человека, крайне важно использование экологических тестов. Сложность проблемы оценки опасности промышленных отходов состоит в том, что они резко отличаются по своему качественному и количественному составу даже на однотипных предприятиях.

4. Основные особенности экологических проблем России

Несмотря на спад производства и осуществление ряда природоохранных мер как на федеральном, так и на региональном уровне, экологическая обстановка в наиболее населенных и промышленно развитых районах страны остается неблагополучной, а загрязнение природной среды - высоким. Накопившиеся за десятилетия экологические проблемы нередко усугубляются проблемами, возникшими в последние годы (в том числе в результате ослабления государственного управления и поспешной приватизации собственности).

За последние годы произошла деэкологизация государственного управления: сократилась государственная поддержка природоохранной деятельности, перманентные реорганизации (сопровождавшиеся снижением статуса и сокращением штатной численности и объемов бюджетного финансирования) поставили государственную систему охраны природы в критическое положение. Продолжение этого процесса реально угрожает разрушением природоохранных структур.

Основные экологические, природоресурсные проблемы России:

Атмосферный воздух. Наиболее многочисленная группа населения (15 млн. человек) подвергается воздействию взвешенных веществ, второе место по масштабу воздействия занимает бенз(а)пирен - 14 млн. человек. Более 5 млн. человек проживает на территориях с повышенным содержанием в воздухе диоксида азота, фтористого водорода, сероуглерода, более 4 млн. человек - формальдегида и окиси углерода, более 3 млн. человек - аммиака, стирола. Значительная часть населения (более 1 млн. человек) подвергается воздействию повышенных концентраций бензола, оксида азота, сероводорода, метилмеркаптана.

Водные ресурсы. Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются загрязнению. В ряде регионов страны антропогенные нагрузки давно превысили установленные нормативы, и сложилась критическая ситуация. Среди основных рек России наибольшими экологическими проблемами характеризуются Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей. Они оцениваются как "загрязненные".

Почвы и землепользование. В составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают более 125 млн. га, в том числе эродированные - 54,1 млн. га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в осуществлении мер защиты от деградации. Загрязнение и захламление земель отмечены на 54% территории страны. Города изменяют экологическую ситуацию не только внутри собственных границ. Свыше 90% аварийных разливов нефти вызывают сильные и во многом необратимые повреждения природных комплексов.

Растительный и животный мир. По отношению к уровню 2006 г. общий объем лесовосстановления в целом по России снизился на 344 тыс. га. Не решаются проблемы сохранения растительности тундры, занимающей около трети территории Российской Федерации. В городах уровень обеспеченности зелеными насаждениями на душу населения не соответствует принятым нормам. В 2007 г. перечень животных, занесенных в Красную книгу Российской Федерации, увеличился в 1,6 раза.

Использование недр. В горнодобывающем секторе природоохранные мероприятия практически не финансируются. На нефтяных промыслах в 2007 г. произошло более 35 тыс. аварий, связанных с нарушением герметичности трубопроводных систем. Снижение надежности и рост аварийности трубопроводных систем через 3-4 года могут приобрести обвальный характер.

Существующие экономические механизмы охраны природы оказываются неэффективными в первую очередь потому, что не создают действенных стимулов применения ресурсо- и энергосберегающих технологий и не обеспечивают получения достаточных средств от платежей за выбросы и сбросы, размещение отходов и использование природных ресурсов для финансирования природоохранной деятельности в требуемых масштабах.

Библиографический список

1. Экология. Учебник для вузов / В. И. Коробкин, Л. В. Предельский. Изд. 10-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2206. - 576 с.

2. Интернет - ресурс www.inforeklog.ru

3. Интернет - ресурс www.portal-slovo.ru

Размещено на Allbest.ru