Основы экологии

Разнообразие живых организмов в них резко снижено для получения максимально высокой продукции. На ржаном или пшеничном поле кроме злаковой монокультуры можно встретить разве что несколько видов сорняков. На естественном лугу биологическое разнообразие значительно выше, но биологическая продуктивность во много раз уступает засеянному полю.

Виды сельскохозяйственных растений и животных в агроэкосистемах получены в результате действия искусственного, а не естественного отбора. В результате происходит резкое сужение генетической базы сельскохозяйственных культур, которые крайне чувствительны к массовому размножению вредителей и болезням.

В естественных биоценозах первичная продукция растений потребляется в многочисленных цепях питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания.

Смена растительного покрова в агроэкосистемах происходит не естественным путем, а по воле человека, что не всегда хорошо отражается на качестве входящих в нее абиотических факторов. Особенно это касается почвенного плодородия.

Главное отличие агроэкосистемы от природных экосистем -- получение дополнительной энергии для нормального функционирования. Под дополнительной понимается любой тип энергии, привносимой в агроэкосистемы. Это может быть мускульная сила человека или животных, различные виды горючего для работы сельскохозяйственных машин, удобрения, пестициды, ядохимикаты, дополнительное освещение и т.д. В понятие «дополнительная энергия» входят также новые породы домашних животных и сорта культурных растений, внедряемые в структуру агроэкосистем.

Все искусственно создаваемые в сельскохозяйственной практике агроэкосистемы полей, садов, пастбищных лугов, огородов, теплиц представляют собой системы, специально поддерживаемые человеком. В агроэкосистемах используется их свойство производить чистую продукцию, так как все конкурентные воздействия на культивируемые растения со стороны сорняков сдерживаются агротехническими мероприятиями, а формирование пищевых цепей за счет вредителей пресекается с помощью различных мер, например химической и биологической борьбы.

Какие признаки экосистемы считаются устойчивыми? Прежде всего это сложная, полидоминантная структура, включающая максимально возможное при данных условиях число видов и популяций. Второй признак -- максимальная биомасса. И последнее -- относительное равновесие между приходом и расходом энергии.

Следует отметить, что агроэкосистемы -- крайне НЕСТАБИЛЬНЫЕ сообщества. Они не способны к самовосстановлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели от массового размножения вредителей или болезней. Для их поддержания необходима постоянная деятельность людей.

СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ

способность оставаться относительно неизменной в течение определенного (достаточно длительного) периода времени, вопреки внешним и внутренним возмущениям, ее способность к пропорциональному по величине отклику на величину воздействия.

Закон Эшби- разнообразие есть синоним устойчивости. Видовое разнообразие связано с устойчивостью сообщества по той простой причине, что чем больше разнообразие, тем шире возможности адаптации сообщества к изменившимся условиям, будь это изменение климата или других факторов. Объяснение этого состоит в том, что наличие разных организмов с разными требованиями к среде повышает приспособленность сообщества в целом. Так, редкие в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, за счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе как бы резерв выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни.

Все агроэкосистемы обладают низкой стабильностью, низкой устойчивостью.



13. Биосфера как высший уровень организации живых систем. Границы биосферы

Термин биосфера введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом, который рассматривал биосферу главным образом как топологическое образование, т. е. пространство, заполненное жизнью. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

В. И. Вернадский (1863-1945) использовал этот термин и создал науку с аналогичным названием. Если с понятием «биосфера», по Э. Зюссу, связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой и газообразной) живых организмов, то, по В. И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы. При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом.

Биосфера - область «жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором обитают живые существа. «Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь». Особенности биосферы как особой оболочки земного шара:

1. Достаточное количество кислорода и углекислого газа.

2. Достаточное количество жидкой воды.

3. Благоприятный термический режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).

4. Наличие «прожиточного минимума» элементов минерального питания. Недостаток их ощущается на больших площадях в океанах, однако отсутствие жизни по этой причине наблюдается крайне редко.

5. Сверхсоленость водной среды, превышающая концентрацию солей в морской воде примерно в 10 раз. Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей выше 270 г/л.

6. В биосферу постоянно поступает солнечная энергия. Источником энергии, от которого зависит жизнь на Земле, является Солнце. На современной Земле энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот только через фотосинтез: зеленые и пурпурные, сине-зеленые бактерии, фитопланктон и высшие растения. Все эти организмы обитают в той части биосферы, которая получает днем солнечную энергию, - атмосфера, поверхность суши и верхние слои воды (до 100 м и глубже).

По современным представлениям биосфера в атмосфере простирается примерно до озонового экрана (у полюсов 8-10 км, у экватора 17-18 км и над остальной поверхностью Земли до 20-25 км). За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. Гидросфера практически вся, в том числе и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11 022 м), занята жизнью. К биосфере следует относить также и донные отложения, где возможно существование живых организмов. В литосферу жизнь проникает на несколько метров, ограничиваясь в основном почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров.

Как оболочка Земли биосфера имеет несколько неправильную форму, поскольку она окружена неопределенной «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии, в виде спор грибов и бактерий. «Парабиосфера (от гр. «пара» - у, возле, при) - зона, примыкающая к биосфере сверху»

14. Трофическая структура биоценоза. Экологические пирамиды

Взаимодействия организмов, занимающих определенное место в биологическом круговороте

в биоценозах определяет трофическую структуру биоценоза В биоценозе различают три группы организмов, связанных между собой разнообразными пищевыми взаимоотношениями.

1. Продуценты - организмы, синтезирующие из неорганических веществ все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию, или энергию окисления неорганических веществ. Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения, дающие первичную продукцию. Общий вес сухого вещества фитомассы (массы растений) оценивается в 2,42х1012 т. Это составляет 99% всего живого вещества на Земле. И лишь 1% приходится на долю гетеротрофных организмов.

Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно

зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале

разнообразного доисторического зверья, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали

энергию в отложениях каменного угля, торфе и даже нефти.

Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они

очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают

шумы. Продуценты составляют первое звено в пищевой цепи и лежат в основе

экологических пирамид.

2. Консументы - гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом. Консументы сами не могут строить органическое вещество из неорганического и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих телах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду выделяют отходы, которые образуются в процессе их

жизнедеятельности. Количество органического вещества (биомасса), образованного консументами носит название вторичной продукции.

3. Редуценты -- организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в

неорганические вещества, которые в состоянии усваивать другие организмы (продуценты).

Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве

гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность, то ухудшаются условия для продукционного

процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, пусть это будет гниющий в лесу

древесный пень, или труп какого-либо животного не исчезают в никуда. Обычно для процесса их

утилизации мы используем глагол «гнить» или «перегнивать». Все это так, но без участия особых

организмов сама по себе мертвая органика не смогла бы перегнить. В качестве могильщиков и

выступают редуценты (деструкторы, разрушители).

Экологическая пирамида -- графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

Различают три типа экологических пирамид.

1. Пирамида чисел (численностей) - отражает численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне.

Пирамида численности представляет собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы.

При этом сначала подсчитывают число организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема).

Пирамида численности может иметь правильную форму, т.е. суживаться кверху (правильная или прямая), а может быть и перевернутой вершиной вниз (перевернутая или обращенная)

Пирамида численности имеет правильную форму, т.е. сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким трофическим уровням, для водных экосистем (пруд, озеро и др.) и наземных экосистем (луг, степь, пастбище и др.).

Пирамида численности для некоторых экосистем, например для леса умеренного пояса, имеет перевернутую форму.

Однако в экологии пирамида численности употребляется редко, так как из-за большого числа особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.

2. Пирамида биомасс - соотношение между продуцентами и консументами, выраженное в их массе (общем сухом весе, энергосодержании или другой мере общего живого вещества).

Обычно в наземных биоценозах общий вес продуцентов больше, чем консументов. В свою очередь общий вес консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка

и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой.

Однако зачастую (это касается в основном водных экосистем) можно получить так называемую обращенную (перевернутую)

пирамиду, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса его в данный момент может быть меньше, чем у потребителей - консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).

3. Пирамида энергии - отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи.

Установлено, что максимальная величина энергии, передающаяся на следующий трофический уровень (от одного звена пищевой цепи к другому), может в лучшем случае составлять 30% от предыдущего, а во многих биоценозах, пищевых цепях эта доля передаваемой энергии составляет всего 1%.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, согласно которому с одного трофического уровня на другой через пищевые цепи переходит в среднем около 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.

Остальная часть энергии тратится на обеспечение процессов жизнедеятельности. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии.

15. Цепи питания, пищевые сети, трофические уровни. Экологические пирамиды

Перенос энергии пищи от её источника - автотрофов (растений) - через ряд организмов, происходящий путём поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью. При каждом очередном переносе большая часть (80 - 90 %) потенциальной энергии теряется, переходя в тепло. Поэтому чем короче пищевая цепь (чем ближе организмы к началу), тем большее количество энергии доступно для популяции. Пищевые цепи делятся на два типа: пастбищную цепь, которая начинается с зелёного растения и идёт к пасущимся фитофагам (то есть к организмам, поедающим живые растительные клетки и ткани) и к хищникам (поедающим травоядных животных), и детритную цепь,которая от мёртвого органического вещества идёт к микроорганизмам, а затем к детритофагам и к их хищникам.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга, а тесно переплетаются, образуя так называемые пищевые сети. В сложных природных сообществах организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню.

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем, он характеризуется различной интенсивностью протекания потока вещества и энергии. Так, зелёные растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные составляют второй трофический уровень (уровень первичных консументов), первичные хищники, поедающие травоядных животных - третий уровень (уровень вторичных консументов), вторичные хищники - четвёртый (уровень третичных консументов).

Экологическая пирамида представляет собой трофическую цепь. Чем длиннее цепь, тем меньше значение по биомассе, числу или энергии имеют плодоядные на вершине пирамиды. Всего около 0,1% энергии, полу- чаемой от Солнца, связывается в процессе фотосинтеза. За счет этой энергии синтезируется несколько тысяч грамм сухого органического вещества на 1 м3 в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется в процессе дыхания самих растений. Другая её часть переносится посредством ряда организмов по пищевым цепям. При поедании животными растений большая часть энергии, содержащейся в пище: расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Проиллюстрируем: пирамидами чисел, биомасс и энергий очень простую пищевую цепь человека.

16. Экосистема и биогеоценоз. Теория биогеоценологии Сукачева

Экосистема - это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы - это основные природные единицы на поверхности Земли.Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ .Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть идолговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы - всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).

Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.

Смысл биогеоценологии В.Н. Сукачев точнее всего выразил в следующих словах: «Живое само создает для себя среду обитания. Вся верхняя пленка нашей планеты создана жизнью». По В.Н. Сукачеву, биогеоценоз - это элементарная ячейка насыщенных организмами слоев биосферы, маркируемая фитоценозом - растительным сообществом. Это эволю ционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система живых организмов и абиотической среды, в которой происходит постоянный обмен веществом и энергией. Сущность биогеоценоза Сукачев видел в процессе взаимного обмена веществом и энергией между составляющими его компонентами, между ними и окружающей внешней средой, а также между самими биогеоценозами. Однако ученый крайне отрицательно относился к попыткам свести биогеоценологию лишь к проблеме энергетики биогеоценоза. Проблемы биогеоценологии - это проблемы комплексного анализа структуры растительного и животного мира, почвы, выявления трофических уровней, определения биологической продуктивности и др. Хотя В.Н. Сукачев разрабатывал концепцию биогеоценоза как ботаник и фитоценолог, она была принята большинством современных экологов. Важной ее особенностью является то, что биогеоценоз связывается с определенным участком земной поверхности. Исходным понятием при определении биогеоценоза был геоботанический термин «фитоценоз» - растительное сообщество, группировка растений с однородным характером взаимоотношений между ними самими и между ними и средой. Растения (автотрофные организмы) развиваются на вполне конкретном субстрате - почве, представляющем собой органико-минеральное естественноисторическое природное образование, которое населено микроорганизмами. Еще одним природным компонентом, с которым непосредственно контактируют растения, является атмосфера. Любой фитоценоз всегда населен разнообразными животными (гетеротрофными организмами).

17. Заповедные и другие охраняемые территории Беларуси. Биосферные заповедники и Национальные парки

Особо охраняемые природные территории Республики Беларусь- деятельность, направленная на сохранение и восстановление природных комплексов и объектов, их рациональное использование и воспроизводство, предотвращение загрязнения, деградации, повреждения, истощения, разрушения, уничтожения и иного вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности на природные комплексы и объекты и ликвидацию ее последствий;

Национальный парк - особо охраняемая природная территория, объявленная в целях восстановления и (или) сохранения уникальных, эталонных и иных ценных природных комплексов и объектов, их использования в процессе природоохранной, научной, просветительской, туристической, рекреационной и оздоровительной деятельности;

Это территории, включающие природные комплексы, не только имеющие высокую экологическую и научную ценность, но и обладающие потенциальными рекреационными возможностями. Заповедные зоны в них занимают от 10 до 50% от общей площади. На остальной части организуется хозяйственная и рекреационная деятельность со щадящим режимом природопользования. Среди национальных парков Беларуси -- «Браславские озера», «Припятский», «Нарочанский». А первым национальным парком стала Беловежская пуща.

Биосферный заповедник- особо охраняемая природная территория, объявленная в целях сохранения эталонных и иных ценных природных комплексов и объектов, изучения животного и растительного мира, естественных экологических систем и ландшафтов, создания условий для обеспечения естественного течения природных процессов;

Уникальное сочетание естественных лесов, болот, живописных рек и озёр- идеалье место для обитания более 6 000 видов животных- всё это Березинский биосферный заповедник. Несмотря на девственную природу, здесь созданы комфортные условия для отдыха и проживания.

«Беловежская пуща» включена в систему биосферных заповедников, с помощью которых экологи Европы следят за глобальными изменениями, происходящими на планете. Вблизи комфортабельной гостиницы есть прекрасно оборудованные вольеры, где можно увидеть зубров и других обитателей пущи. В ресторане можно отведать блюда национальной кухни и блюда из дичи. Беловежская пуща также и резиденция белорусского Деда Мороза. Сказочный городок принимает гостей в любое время года!

Заповедники

В Беларуси два заповедника -- Березинский биосферный и Полесский радиационно-экологический.

19. Основные экологические проблемы Беларуси и пути их решения

Как и в других местах, в Беларуси воздействие человека на природу на протяжении исторического времени неуклонно расширялось и увеличивалось по своей интенсивности. Первые его проявления известны со времен палеолита, когда кочевые племена проникли в бассейн Днепра и Сожа, истребляя крупных животных. С переходом к земледелию и животноводству начала уменьшаться лесистость Беларуси, развивалась водная и ветровая эрозия почв, менялся ландшафт. В последующем добыча полезных ископаемых, мелиорация и другая деятельность человека еще более стали воздействовать на природную среду, что отразилось на составе растительного и животного мира Беларуси (исчезли тур, лесной тарпан, соболь, выхухоль, осетры, около 50 видов растений и др.). Негативное влияние на природу продолжается.

Загрязнение атмосферы происходит по причине выбросов вредных веществ в результате работы транспорта, многих про-мышленных предприятий, особенно ТЭЦ, нефтеперерабатывающих заводов, химических комбинатов, цементных заводов. Наблюдается неблагоприятная экологическая обстановка в таких городах, как Новополоцк, Бобруйск, Гродно, Кри-чев. Пути очистки воздуха - усовершенствование технологических процессов (с помощью пыле- и газоулавливающих установок в республике обезвреживается 2/3 выбросов в атмосферу).

Загрязнение вод и почв. Источники загрязнений: сточные воды промышленных предприятий, животноводческих комплексов, жилищно-коммунального хозяйства (около 3 млрд. мЗ в год), машиностроительных заводов; засоление и загрязнение грунтовых вод и почв химическими предприятиями; химизация сельскохозяйственного производства. Особую угрозу рекам и водоемам представляют стоки животноводческих комплексов. Пути охраны почв и вод: оборотное водоиспользо-вание; охрана растительного мира вдоль водоемов; сбор и утилизация промышленных отходов; введение в промышленность маловодных технологий и т. п.

Радиационное загрязнение - наличие в атмосфере радиоактивных веществ, опасных для жизни человека, растительного и животного мира, уровень содержания которых превышает допустимую норму. В результате катастрофы на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. за 9 дней выброшено в атмосферу около 50 млн. кюри радиоактивных элементов, загрязнено около 1/5 территории Беларуси (более 7 тыс. км2). Беларусь была объявлена зоной экологического бедствия. В настоящее время ведется постоянный контроль за уровнем радиации, проводится комплекс мероприятий по ее снижению. Организован Полесский радиационно-экологический заповедник на территории зоны отселения в Брагинском, Хойникском и Наровлянском районах Гомельской области (1988 г.) для изучения и ведения радиобиоэкологического мониторинга главных компонентов этой местности.

Следует заметить, что территория Беларуси подвержена экологическому загрязнению из-за насыщенности предприятиями, построенными в основном в 1960-е гг., производящими аммиак, бензол, полимеры, другими химически вредными производствами; ее территорию пронизывают небезопасные нефте- и нефтепродуктопроводы. Все это требует тщательных экологических прогнозов и перепрофилирования хозяйства.



20. Источники и масштабы загрязнения атмосферы. Кислотные осадки

Кислотные осадки -один из ощутимых источников загрязнения окружающей среды. Кислотные соединения - преимущественно производные оксидов серы и азота. Они образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бактерий. Но все же основной источник оксидов серы и азота - выбрасываемые газы автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, различных плавильных печей и т. п.

Систематические наблюдения показывают, что в некоторых местах выпадают осадки, приближающиеся по кислотности к столовому уксусу. Масштабы ущерба от кислотных осадков остаются пока предметом дискуссий, но ясно, что они огромны. Выявляются новые формы проявления таких осадков. Если вначале оценивался вред, приносимый кислотными дождями преимущественно озерным и речным экосистемам, то в дальнейшем стали анализироваться и учитываться и такие последствия кислотных осадков, как повреждение зданий, мостов и других сооружений. Труднее всего оценить непосредственное влияние кислотных осадков на здоровье человека. Особенно большой вред наносится озерам, вода которых не содержит щелочных соединений, способных нейтрализовать кислотные осадки. В результате образуются растворы ионов таких металлов, как алюминий и марганец, что влечет за собой подавление роста растений и водорослей, а в некоторых случаях и сокращение или вообще исчезновение популяций рыб. Кислотные осадки приводят к значительному снижению плодородия почвы. В результате окисления почвы резко снижается урожайность культурных растений. Нейтрализация почвы требует существенных материальных и энергетических затрат.

Сравнительно высокий уровень кислотных загрязнений дают электростанции, потребляющие уголь, содержащий серу большой концентрации.

Содержащаяся в угле сера окисляется в газообразный диоксид и в таком виде выбрасывается из дымовых труб. Перемещаясь в атмосфере, диоксид медленно реагирует с водой, образуя серную кислоту. Образовавшийся таким образом серный кислотный осадок может выпасть на почву не только рядом с потребителем угля, но и унестись ветром за сотни километров от него. Кислотные осадки вне зависимости от их природы могут распространяться на сравнительно большие расстояния от их источника.

21. Парниковый эффект. Состояние озонового экрана

Явление парникового эффекта -- это повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Механизм парникового эффекта впервые описал в 1827 году Жозеф Фурье.

Фурье предположил, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны свойствам стекла, прозрачность которого в инфракрасном диапазоне ниже, чем в оптическом. Поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи, и поскольку для теплового излучения атмосфера менее прозрачна, то тепло у поверхности Земли накапливается.

Способность атмосферы не пропускать тепловое излучение вызвана наличием в ней парниковых газов. Основные парниковые газы--это водяной пар, углекислый газ, метан и озон. В последние десятилетия концентрация парниковых газов в атмосфере существенно выросла. Считается, что причина этого роста -- деятельность человека.

Регулярное увеличение среднегодовых температур в конце восьмидесятых -- начале девяностых годов XX века вызвало опасение, что глобальное потепление, вызванное человеческой деятельностью, уже началось. Сегодня среди ученых существует консенсус, что основной фактор, который влияет на парниковый эффект на Земле, - это жизнедеятельность человека.

22. Красная книга Беларуси редкие и исчезающие виды растений и животных

Красная книга-анотированный перечень редких видов флоры и фауны на территории Белоруссии, стоящих перед угрозой исчезновения на территории страны.

Ичезающие - это находящиеся под угрозой исчезновения таксоны, подвергающиеся прямой опасности вымирания. Численность видов достигла критического уровня или места обитания настолько сокращены, что их спасение невозможно без осуществления специальных мер. К этой категории относятся таксоны, которых длительное время (10-20 лет) человек не встречает в природе.

Редкие - таксоны с малочисленными популяциями, они находятся в состоянии риска, связанного с малой численностью или чрезмерной ограниченностью ареалов. Эти таксоны не всегда требуют охраны, но нуждаются в постоянном наблюдении за популяциями и биотопами. В Красную книгу республики Беларусь включено 182 вида редких и изчезающих животных (14 видов млекопитающих, 75 птиц, 2 рептилии, 1 амфибия, 5 рыб, 79 насекомых, 5 ракообразных, 1 моллюск), 180 видов растений, 17 видов грибов и 17 видов лишайников. Особую группу составляют относительно редкие и хозяйственно полезные виды растений (36 видов), численность которых сокращается. Список этих растений приведен в приложении Красной книги.Барсук,филин, европейская рысь,малый подорлик,коростель,большая выпь,орлан-белохвост,скопа,малая крачка,зеленый дятел,серый журавль,красный коршун,орел-карлик,бородатая неясыть,трехлапый дятел,зимородок обыкновенный,большая белая цапля,большой крохаль,полевой конек,черный аист,белоглазая чернеть.Многоножка обыкновенная,тайник яйцевидный,баранец обыкновенный,прострел луговой,ветреница лесная,берула прямая,лилия кудреватая,щитолистник обыкновенный,зверобой горный,таник сердцевидный,медуница мягонькая,любка зеленоцветковая,остролодочник волосистый,астра степная.

23. Система охраняемых обьектов Беларуси

Охраняемые объекты - здания, строения, сооружения, участки местности, транспортные средства, грузы, перемещаемые транспортом, денежные средства, материальные ценности и иное имущество юридических и физических лиц;

Особо охраняемые природные территории - участки земли и части водного пространства (включая атмосферный воздух над ними и недра), в том числе природные комплексы, имеющие особое экологическое, научное, культурное, эстетическое, историческое значение, изъятые полностью или частично из хозяйственного оборота и в отношении которых установлен особый режим охраны и использования.

Основной целю объявления территорий особо охраняемыми природными территориями является сохранение биологического и ландшафтного разнообразия (ст. 1 Закона «Об особо охраняемых территориях»).

К особо охраняемым объектам природы относятся государственные заповедники, национальные парки, заказники, памятники природы, а также животные и растения, относящиеся к видам, занесенным в Красную книгу Республики Беларусь. Порядок ведения Красной книги Республики Беларусь определяется Советом Министров Республики Беларусь. Особой охране подлежат также курортные зоны, зоны отдыха, прибрежные полосы, водоохранные зоны (полосы), зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения, леса зеленых зон городов и других населенных пунктов, запретные полосы лесов и иные территории в порядке, определяемом законодательством Республики Беларусь.

В Республике Беларусь имеется два государственных заповедника: Березинский биосферный (основан в 1925г.), Полесский радиационно-экологический (1988г.) и четыре государственных национальных парка: «Беловежская пуща» (1989г.), «Браславские озера», «Нарочанский» и «При-пятский».

На территории заповедников обитают 59 видов млекопитающих, 256 - птиц, 7 - рептилий, 12 - амфибий, 34 - рыб, 8500 - насекомых, 10 - ракообразных и 30 видов моллюсков. В среднем на 1000 га заповедных территорий приходится 13,2 кабана, 7,4 благородных оленя, 6,6 косули, 4,4 лося и 3,1 бобра.

В заповедниках обитает 42 вида животных, внесенных в Красную книгу Беларуси. Среди них 333 зубра, 27 особей бурого медведя, 16 семей барсуков, 35 видов птиц и другие виды животных.

В Беларуси охраняется также 152 памятника природы и 70 государственных заказников, в том числе 6 охотничьих и 6 ландшафтных заказников, 12 ботанических заказников дикорастущих лекарственных растений, 20 клюквенных заказников, 15 гидрогеологических (болотных и озерных), 2 зоологических, 7 биологических, 1 мемориальный, 1 лесной. Их общая площадь 689,7 тыс. га. Площадь особо охраняемых территорий составляет 5,1% территории республики [1, с.7].

Максимальной репрезентативностью в отношении флоры республики отличается государственный национальный парк «Беловежская пуща», насчитывающий 885 видов сосудистых растений (58%). Здесь встречается 39 видов растений, внесенных в Красную книгу республики. В Припятском национальном парке насчитывается 794 вида флоры (52% видов флоры республики), 26 видов внесены в Красную книгу. Во флоре Березинского заповедника выявлен 761 вид, или 45% видов флоры республики, из них 27 включены в Красную книгу. Всего во флоре заповедников насчитывается 1032 вида (67% флоры Беларуси), в том числе 51 вид, включенный в Красную книгу Беларуси.

24. Малые и большие дозы радиации и их влияние на организм человека

При воздействии на организм человека больших доз радиации, а именно более 1 Гр (100 рад), кратковременно (до нескольких суток), на значительные области тела, развивается острая лучевая болезнь.В результате - гибнут преимущественно делящиеся клетки организма. Степень тяжести острой лучевой болезни зависит от дозы поглощенной радиации. Дозы, превышающие 10 Гр - абсолютно смертельны для человека.

При воздействии на человека излучения мощностью поглощенной дозы свыше 100 Гр происходит «смерть под лучом» - немедленная гибель

Таким образом, большие и малые дозы облучения выделяют условно. Различия заключаются в эффекте от их воздействии на организм человека. Мерилом такого деления является полулетальная доза. Верхняя граница диапазона малых доз является величиной, которая в сто раз меньше чем ЛД50\30для человека, это 0,04 - 0,05 Гр в условиях разового облучения. Их воздействие приводит к стохастическим эффектам. К сверхмалым дозам относятся те, которые не превышают фоновые (естественная радиация земли, солнца) в 10 раз. Такие дозы считаются не опасными, а для некоторых видов описан гормезис (стимуляция жизнедеятельности), их влияние на человека недостаточно изучено, однако имеются сообщения о явлении гормезиса и у человека. В сельском хозяйстве этот эффект используется для стимуляции роста растений, половой активности животных. Большие дозы - это те, которые вызывают детерминированные эффекты, у человека лучевую болезнь, лучевые ожоги. Большое значение имеет путь проникновения радионуклида в организм, его химическая структура, а так же время выведения. В случаи с хроническим воздействия радиации пределы доз могут значительно увеличиваться, из-за того, что организм успевает обновить часть пораженных клеток. Особое место среди эффектов занимают последствия воздействия на генотип популяции, передающиеся по наследству и проявляющиеся спустя поколения.

большие и малые дозы облучения выделяют условно. Различия заключаются в эффекте от их воздействии на организм человека. Мерилом такого деления является полулетальная доза. К сверх малым дозам относятся те, которые не превышают фоновые (естественная радиация земли, солнца) в 10 раз. Такие дозы считаются не опасными, а для некоторых видов описангормезис (стимуляция жизнедеятельности), их влияние на человека недостаточно изучено, однако имеются сообщения о явлении гормезиса и у человека. В сельском хозяйстве этот эффект используется для стимуляции роста растений, половой активности животных. Большие дозы - это те, которые вызывают детерминированные эффекты, у человека лучевую болезнь, лучевые ожоги. Большое значение имеет путь проникновения радионуклида в организм, его химическая структура, а так же время выведения. В случае с хроническим воздействия радиации пределы доз могут значительно увеличиваться, из-за того, что организм успевает обновить часть пораженных клеток. Особое место среди эффектов занимают последствия воздействия на генотип популяции, передающиеся по наследству и проявляющиеся спустя поколения.

25. Генетические последствия облучения

Последствия облучения приводят к разнообразным изменениям в наследственных особенностях потомков - мутаций. При этом у потомков может изменяться число или строение хромосом, равно как и тонкая структура генов. Воздействие разнообразных факторов окружающей среды, включая радиацию и ряд химических соединений, приводит к увеличению частоты мутаций. генетические мутации будут наблюдаться только в том случае, если поврежденный ген соединится с геном, имеющим такое же повреждение. Поэтому вероятность появления генетических эффектов, обусловленных радиацией, зависит не только от дозы облучения, но и от количества лиц, которые подверглись облучению. использование атомной энергии в военных и мирных целях привело к массовому облучению людей. Всем известны трагедии Хиросимы, Нагасаки и Чернобыля, когда десятки тысяч людей подверглись воздействию ионизирующей радиации. Около 10% всех живых новорожденных имеют те или иные генетические дефекты, начиная от необременительных физических недостатков типа дальтонизма и кончая такими тяжелыми состояниями, как синдром Дауна и различные пороки развития. Генетические нарушения можно отнести к двум основным типам: изменение число хромосом и мутация в самих генах. Оба типа аномалий могут привести к наследствснным заболеваниям в последующих поколениях, а могут и не проявиться вообще. Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь. Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга. облучения больших доз отличаются от меньших лишь тем, что смерть в первом случае наступает раньше, а во втором позже. Чем больше доза, тем больше потеря зрения. Сначала приведет к катаракте, а после к слепоте. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у детей рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его характере, привести к потере памяти. При дозах облучения у беременной женщины, может родиться умственно отсталый ребенок. Рак наиболее серьезное из всех последствий облучения человека. Среди наиболее важных биологических эффектов, приписываемых действию радиоактивных изотопов, можно отметить следующие: изменения крови, ; кожные повреждения, облысение и рак, повреждение костей, изменения деятельности щитовидной железы, изменения деятельности половых желез и т.д.

27. Альтернативные источники энергии. Солнечная энергетика, ветроэнергетика, биоэнергетика, геотермальная энергетика

Альтернативные источники энергии -- способы, устройства или сооружения, позволяющие получать энергию и заменяющие собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, природном газе и угле.

К альтернативным источникам энергии относятся:

1) Ветроэнергетика

2)Биоэнергетика

3)Солнечная энергетика

4)Геотермальная энергетика

1)Ветрогенератор -- устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию.

Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сеть, в результате получается ветряная электростанция. Её основное отличие от традиционных электростанций (тепловых, атомных) -- полное отсутствие, как сырья, так и отходов. Единственное важное требование для ВЭУ -- высокая среднегодовая скорость ветра.

Ветер -- наиболее перспективный источник энергии, обладающий огромным потенциалом, но в то же время с его использованием возникает больше всего проблем.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Однако в тоже время ветряные установки приносят не мало проблем, из них - дорогостоимость, сложность в ремонте, шум и неудобства для жителей неподалеку, преграда для птиц.

2) Биомасса -- крупнейший по использованию и самый многогранный в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс, имеющий большой потенциал роста.

Биомасса пригодна для использования в качестве топлива, а также для производства тепла и электроэнергии.

Биомасса бывает твердой, жидкой и газообразной.

Сжигание дерева, дающее тепло - старейший метод использования возобновляемого источника энергии. Однако в отличие от костра или старинной печки современные установки по сжиганию имеют несравненно более высокий коэффициент полезного действия.

В настоящее время различные страны проводят эксперименты по выращиванию энергетических лесовдля производства биомассы. На больших плантациях выращиваются быстрорастущие деревья: тополь, акация, эвкалипт, ива и другие. Испытано около 20 видов растений. В биоэнергетике сегодня используют отходы лесного и сельского хозяйства (опилки, щепа, кора, лузга, шелуха, солома и т.п.), твёрдые бытовые отходы и др.

3) Пока вклад в мировую энергетику солнечных батарей, превращающих силу солнечного излучения в электричество, ничтожно мал: их суммарная мощность еще недавно составляла лишь 5 тыс. мегаватт (МВт), т.е. 0,15% энергии, поставляемой всеми остальными источниками вместе взятыми.

Однако перспективы солнечной энергетики весьма масштабны. Многие люди устанавливают на своих домах солнечные батареи - чем полностью самостоятельно обеспечивают все свои потребности в электроэнергии. В некоторых странах установлены масштабные солнечные электростанции, для удовлетворения потребностей в энергии небольших городов.

4) В вулканических районах в земле на относительно небольших глубинах циркулирующая вода нагревается выше температуры кипения и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Главным достоинством геотермии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Главная проблема заключается в необходимости обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт.

В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х -- около 6 тысяч МВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10 500 МВт.

28. Эффективное использование энергии в населенных пунктах. Тепловые потери в зданиях и сооружениях. Энергосбережение в быту

В настоящее время энергосбережение - одна из приоритетных задач. Это связано с дефицитом основных энергоресурсов, возрастающей стоимостью их добычи, а также с глобальными экологическими проблемами. Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям. Внедрение энергосберегающих технологий в хозяйственную деятельность как предприятий, так и частных лиц на бытовом уровне, является одним из важных шагов в решении многих экологических проблем - изменения климата, загрязнения атмосферы (например, выбросами от ТЭЦ), истощения ископаемых ресурсов и др. Обычно предприятия внедряют следующие типы технологий, которые дают значительный энергосберегающий эффект:

1. Общие технологии для многих предприятий, связанные с использованием энергии (двигатели с переменной частотой вращения, теплообменники, сжатый воздух, освещение, пар, охлаждение, сушка и пр.).

2. Более эффективное производство энергии, включая современные котельные, когенерацию (тепло и электричество), а также тригенерацию (тепло, холод, электричество); замена старого промышленного оборудования на новое, более эффективное.

3. Альтернативные источники энергии.

В холодное время года обязательно отапливаются комнаты, в которых люди живут и работают Чем холоднее погода, тем больше приходится топить, потому что при похолодании увеличиваются теплопотери через стены, окна и все наружные ограждающие конструкции.

Высокой теплопроводностью обладают плотные материалы -- металл, железобетон, мрамор. Воздух имеет низкую теплопроводность. Поэтому через материалы с большим количеством замкнутых пор, заполненных воздухом, тепло передается плохо, и они могут использоваться как теплоизоляционные. На теплопотери через ограждения наибольшие влияние оказывает их способность передавать теплоту, которая зависит от коэффициента теплопередачи и толщины материала. Чем меньше коэффициент теплопередачи и толще стена, тем больше ее термическое сопротивление (передача тепла) и лучше ее теплозащитные свойства. Наибольшая площадь наружных ограждений приходится на наружные стены (рис. 8.7.5). Поэтому их теплозащитные качества во многом определяют условия внутреннего микроклимата помещения. Чем выше сопротивление стены теплопередаче, тем меньший поток тепла через нее проходит и тем меньше теплопотери. В зависимости от конструкции стен дома через них теряется до 35--45%.

У себя в доме каждый потребитель может экономить электроэнергию, придерживаясь следующих правил:

1. Заменить лампы накаливания на современные энергосберегающие лампы.

2. Выключать неиспользуемые приборы из сети (например, телевизор, видеомагнитофон, музыкальный центр).

3. На электроплитах применять посуду с дном, которое равно или чуть превосходит диаметр конфорки, не использовать посуду с искривленным дном.

4. Стирать в стиральной машине при полной загрузке и правильно выбирать режим стирки.

5. Своевременно удалять из электрочайника накипь.

6. Не пересушивать белье, это дает экономию при глажке.

7. Чаще менять мешки для сбора пыли в пылесосе.

8. Ставить холодильник в самое прохладное место кухни.

9. Использовать светлые шторы, обои.

10. Чаще мыть окна, на подоконниках ставить небольшое количество цветов.

11. Не закрывать плотными шторами батареи отопления.

Размещено на Allbest.ru

...