Общие законы функционирования экосистем
Предмет, основные задачи и структура современной экологии. "Законы экологии" Б. Коммонера. Учение о биосфере, роль живого вещества в ее образовании. Биохимические круговороты веществ в природе. Человечество в экологической системе планеты Земля.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.04.2017 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Дополнительное правило взаимодействия факторов: "организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором (например, одно вещество другим, химически близким)" [5].
В природе на организмы одновременно действуют множество факторов. Какой из них значит больше, чем другие? Ответ на этот вопрос дают закон ограничивающих факторов, установленный Ф. Блэкманом в 1909 г. и близкий по значению к нему закон толерантности В. Шелфорда, установленный им в 1913 г.
Закон Блэкмана гласит, что "наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений" [5].
Закон толерантности В. Шелфорда очень близок к предыдущему: "лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору" [5].
С этими законами постоянно сталкивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом в первую очередь компенсировать или смягчать действие ограничивающих факторов.
Закон толерантности Шелфорда был дополнен положениями, выдвинутыми американским экологом Ю. Одумом:
1. организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого;
2. организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены;
3. если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов;
4. многие факторы среды становятся лимитирующими в критические периоды жизни организмов особенно в период размножения.
Пределы толерантности для размножающихся особей, семян, яиц, эмбрионов и т.д. обычно уже, чем для взрослых растений и животных [3].
Экологическая ниша и среда обитания
Живущие на Земле организмы очень разнообразны. Это разнообразие поддерживается изменчивостью физических условий, как в пространстве, так и во времени. Организмы распределены по своим местообитаниям не случайно. Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к пище, территории, воспроизводству и другими функциями организма.
Совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе называется экологической нишей данного организма.
Как бы ни были близки два вида организмов, они всегда занимают разные экологические ниши, (рис. 1.5).
Справедливо также то, что один и тот же вид может занимать различные ниши в разных местообитаниях или географических районах. Можно дать такое определение: экологическая ниша - это место вида в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе.
Экологи часто пользуются терминами "местообитание" или "среда обитания" для обозначения места, где живет тот или иной вид, а термин "экологическая ниша" включает в себя ту роль, которую играет данный вид в среде обитания.
Лучшие определения экологической ниши и среды дали Виберт и Лаглер: "Среда - это адрес, по которому проживает данный организм, тогда как ниша дополнительно указывает на его занятие, его профессию" [7].
Живые организмы в природе существуют в виде популяций, под которой понимают группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании. Популяции состоят из одновидовых организмов, совместно населяющих определенные участки и связанных между собой различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое состояние в данной природной среде.
Каждой популяции свойственны колебания численности и структура (возрастная, сексуальная, пространственная), зависящие от экологической ниши и факторов среды. Воздействуя на последние, человек может привести к исчезновению популяций.
В естественных условиях численность и плотность (численность, отнесенная к единице площади или объема) популяции не случайны, они определяются регулирующими (ограничивающими) экологическими факторами.
Рост популяции возможен только до предела, допускаемого емкостью экологической ниши. Совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту популяции, называется сопротивлением среды. Численность популяций меняется под влиянием регулирующих факторов среды.
Биоценоз, биогеоценоз, экосистема
Основной объект изучения экологии - экологическая система, или экосистема - совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых совместно обитающих различных видов живых организмов и условий их существования.
В экосистеме связаны биоценоз (сообщество совместно живущих организмов) и биотоп (среда обитания).
Экосистемы могут быть разными по размеру, к ним относятся простые искусственные экосистемы (аквариум, теплица), так и сложные естественные комплексы организмов с их средой (озеро, океан, биосфера). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы академик В.Н. Сукачев в 1944 г. предложил понятие "биогеоценоз", считая его основной наиболее активной единицей биосферы.
Биогеоценоз (от "биос" - жизнь, "Ге" - Земля, "ценоз" - общий) по Сукачеву В.Н. - "это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии" [24].
В соответствии с этой формулировкой биогеоценоз включает две главные составляющие: совокупность на определенной территории абиотических факторов, т.е. экотоп (от греч. "топос" - место) и совокупность биотических факторов (биоценоз), (рисунок 1.5). Особенностью биогеоценоза является его однородность. Понятие "экосистема" шире "биогеоценоза", например, земляничная поляна (биогеоценоз) в экосистеме леса.
Автором термина "экосистема" является английский ботаник А. Тэнсли, который ввел его в 1935 г. Примером экосистем могут служить пресноводное озеро и лес вокруг него. Между ними нет четкой границы, а есть зона перехода от одной системы к другой, где лесные растения и животные постепенно исчезают и появляются растения и животные другой системы. Эти переходные зоны называются экотонами.
При классификации наземных экосистем часто в ее основу кладут тип ландшафта, т.е. территория, которая характеризуется суммой типичных признаков и включает определенный набор биогеоценозов.
Таких типов экосистем десять на всех континентах, главными из них являются тундра, хвойные северные леса, лиственные леса, влажные и сухие тропические леса, прерии, саванны и пустыни.
Все экологические системы существуют длительное время, иногда сотни лет, причем отдельные популяции увеличиваются, численность других уменьшается, но система находится в равновесии. Это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы называется гомеостазом ("гомео" - подобный, сходный, "стазис" - состояние).
Гомеостаз в природных системах поддерживается тем, что из окружающей среды непрерывно поступает информация, экосистема открыта, накопление вещества сопровождается распадом.
Любая природная экосистема медленно меняется во времени в первую очередь в части биоты, т.е. живых организмов.
Эта последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов или воздействия человека называется сукцессией (от лат. "сукцедо" - следую).
Так, на свежей вырубке, вначале появляются травянистые растения, затем - всходы деревьев и кустарников - светолюбивых и быстрорастущих, обычно - лиственных; далее - под их пологом растут хвойные деревья. Завершающее сообщество - устойчивое, самовосстанавливающееся и находящееся в равновесии со средой - называется климаксным (от греч. "klimax", лестница).
Климакс - стабильное, конечное состояние развития экосистемы в условиях данной среды.
Положение вершины кривой указывает на условия, оптимальные (наилучшие) для данного пpоцесса. Для некоторых видов живых организмов характерны кривые с очень острыми пиками (узкий диапазон толерантности). Это означает, что вид обитает в узких гpаницах изменений того или иного. экологического фактора
Рисунок 1.6 - Схема биогеоценоза (по В.Н. Сукачеву)
Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте, например, на обнаженной горной породе или другой поверхности, лишенной почвы (песчаные дюны, бывшее ложе ледника), называется первичной сукцессией. В отличие от нее вторичной называют сукцессию, начинающуюся там, где поверхность полностью или в значительной степени лишена растительности, но прежде находилась под влиянием живых организмов и содержит органические вещества. Примером вторичной сукцессии являются, например, лесные вырубки, выгоревшие участки или заброшенные сельскохозяйственные угодья. Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например, корневища, которые будут оказывать влияние на сукцессию. Как при первичной, так и при вторичной сукцессиях, флора и фауна окружающих территорий являются главным фактором, определяющим типы растений и животных, включающихся в сукцессию в результате случайного расселения и миграций. К типичным наземным климаксным сообществам относятся листопадные леса.
В экосистемах первичное органическое вещество образуется в процессе фотосинтеза зелеными растениями, поглощающими солнечную энергию. Энергия фотонов преобразуется в энергию химических связей, при этом выделяется свободный кислород в атмосферу и поглощается диоксид углерода. Благодаря растениям поддерживается стабильный газовый состав атмосферы. Процесс фотосинтеза проходит с участием поглощающих свет пигментов (хлорофиллов) по формуле: 6 CO2 + 12H2O - E-> C6H12O6 + 6O2 +6H2O хлорофилл углеводы Фотосинтез - единственный биологический процесс, который идет с увеличением свободной энергии и прямо или косвенно обеспечивает доступной химической энергией все земные организмы. Молекула, с помощью которой растения улавливают световую энергию, необходимую для фотосинтеза, представляет собой зеленый пигмент - хлорофилл, поэтому все фотосинтезирующие растения зеленого цвета (и микроскопические одноклеточные водоросли и огромные деревья). Хлорофилл поглощает световую энергию, сосредоточенную в видимом спектре с длиной волны от 0,4 до 0,69 мкм (голубой и красные цвета). Следовательно, зная состав солнечного излучения, можно утверждать, что теоретически в реакцию фотосинтеза может вовлекаться не более 10% солнечной энергии (реальная цифра еще меньше - 1 - 2%). В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно образует более 100 млрд.т органического вещества. Около половины этого количества приходится на долю фотосинтеза растений морей и океанов.
Именно благодаря растениям на Земле началось бурное развитие различных форм жизни и активный обмен веществом и энергией между живой и неживой природой. Растения ежегодно запасают в результате фотосинтеза энергию, равную 20,9*1022 кДж.
Помимо растений, бактерии также могут синтезировать органическое вещество из неорганических соединений, используя энергию, освобождающуюся при химических реакциях - это хемотрофы. К ним относятся серобактерии, железобактерии, пурпурные бактерии. Животные не могут аналогично растениям синтезировать вещество из солнечной энергии, они используют эту энергию через вещество растений.
Основные типы пищевых цепей
В экосистеме (биогеоценозе) первичное органическое вещество последовательно передается от одних живых организмов к другим по цепи. Эта цепь называется трофической (от греч. "трофе" - питаюсь) (рисунок 1.7).
Рисунок 1.7 - Основные компоненты экосистем. Потоки веществ и энергии Основные типы пищевых цепей - пастбищная и детритная.
Пастбищной пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором каждый вид питается предшественником по цепи и в свою очередь оказывается съеденным видом, занимающим более высокий пищевой уровень. Начало пастбищной цепи - автотрофные организмы (продуценты), которые относятся к первому трофическому уровню. Они создают первичное органическое вещество, используя для этого солнечный свет, углекислоту, воду и минеральные вещества.
На втором трофическом уровне находятся организмы, которые питаются автотрофами - это растительноядные животные, которые строят белки своего тела из белков растений, они называются гетеротрофами (питаемые другими) или первичными консументами (от лат. "консумо" - потребляю). Далее, в третьем звене - вторичные консументы, плотоядные животные (хищники), использующие животные белки. Существуют консументы третьего порядка, питающиеся вторичными консументами. Цепи могут быть простые "осина - заяц - лиса" и сложные - "трава - насекомые - лягушки - змеи - хищные птицы".
На этом цепь не кончается, так как во всех предыдущих звеньях образуются отходы - листья, отмирающие организмы, отбросы и др. Эти отходы поступают в следующее звено - в детритные пищевые цепи, в которых организмы потребляют мертвое органическое вещество, последовательно разлагая его на все более простые соединения.
К этой группе организмов относятся редуценты (от лат. "редукцио" - возврат) или (деструкторы), состоящие из микроорганизмов (бактерий, грибов) и детритофаги (двухстворчатые моллюски, коловратки, дождевые черви, личинки насекомых и др.). Они разлагают органические остатки всех трофических уровней до минеральных веществ (сюда входит примерно 45 % кислорода, 44 % водорода, 6,5 % азота, 1,5 % воды с кальцием, кремнием, калием и фосфором).
Присутствие детритных пищевых цепей необходимо в каждой экосистеме, так как они замыкают круговорот элементов, который без участия живых организмов проходил бы крайне медленно.
Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они составляют так называемые пищевые сети. Принцип образования пищевых сетей состоит в следующем. Каждый продуцент имеет не одного, а несколько консументов. В свою очередь, консументы, среди которых преобладают полифаги (от греч. "Poly" - много), пользуются не одним, а несколькими источниками питания.
Потоки энергии и вещества в экосистемах
Термин "поток" употребляется в экологии в значении: перенос, переход, передача, перемещение (вещества и энергии). Поток вещества и энергии не тождественные понятия, хотя нередко для измерения потока вещества используются различные энергетические эквиваленты (калории, джоули). Это объясняется тем, что на всех трофических уровнях, за исключением первого, энергия необходимая для жизнедеятельности организмов, передается в форме вещества потребленной пищи. Лишь растения могут непосредственно использовать для своей жизнедеятельности лучистую энергию Солнца.
Поток вещества - перемещение вещества в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них).
Поток энергии - переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому).
Строгое измерение циркулирующего в экосистеме вещества можно получить, учитывая круговорот отдельных химических элементов, прежде всего тех, которые являются основным строительным материалом для цитоплазмы растительных и животных клеток.
В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входит в круговорот, энергия может быть использована только один раз.
Односторонний приток энергии как универсальное явление природы происходит в результате действия законов термодинамики:
1. первый закон утверждает, что энергия может переходить из одной формы (например, энергия света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает;
2. второй закон гласит, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части. В таких превращениях определенное количество энергии рассеивается в недоступную тепловую энергию и, следовательно, теряется.
По этой причине не может быть превращений, например, пищевых веществ в вещество, их которого состоит тело организма, идущих со 100% эффективностью.
Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их жизнедеятельности и самовоспроизведения. Практически единственным источником всей энергии на Земле является Солнце. Однако далеко не вся его энергия может усваиваться и использоваться организмами. Как отмечалось выше, лишь небольшая часть солнечной энергии участвует в реакциях фотосинтеза и лишь малая часть поглощенной при этом энергии (от 1/100 до 1/20 части) запасается в виде биохимической энергии (энергии пищи). Таким образом, большая часть солнечной энергии теряется в виде тепла на испарение. В целом поддержание жизни требует постоянного притока энергии.
Скорость потока энергии - количество энергии, выраженное в энергетических единицах, перешедшее с одного трофического уровня на другой в единицу времени.
Пищевая цепь - основной канал переноса энергии в сообществе. По мере удаления от первичного продуцента скорость потока энергии резко ослабевает, ее количество уменьшается. Это объясняется рядом причин:
1. Перенос энергии с одного уровня на другой никогда не бывает полным, так как не вся энергия, содержащаяся в любом виде пищи бывает, доступна хищнику. Усвоенная из пищи часть энергии продуцентов расходуется им частично на построение своего органического вещества, частично - на движение, дыхание, теплоотдачу; часть энергии теряется в виде экскрементов и выделений, а затем разлагается деструкторами.
2. Устойчивые взаимосвязи между хищниками и жертвами не позволяют первым полностью выедать популяции, за счет которых они существуют. По этой причине эффективность переноса энергии от жертвы к хищнику ослаблена выработанной в процессе эволюции тактикой избегания хищника.
3. Не вся энергия, полученная с пищей, переходит в биомассу, то есть не вся используется на построение тела организма. Часть ее теряется в виде тепла в процессе дыхания. Это объясняется тем, что ни у одного из процессов преобразования энергии КПД не равен 1 (в соответствии со вторым законом термодинамики), а также тем, что любое животное, перемещаясь, охотясь, строя гнездо или производя иные действия, совершает работу, которая требует затрат энергии, в результате чего опять происходит выделение тепла.
В соответствии со вторым законом термодинамики процесс непрерывной передачи энергии по трофической цепи сопровождается ее рассеиванием, потерями, ростом энтропии, компенсируемым постоянным поступлением солнечной энергии (для сравнения: 1 г сухого органического вещества растений содержит 18,7 кДж энергии).
Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. Подсчитано, что на любой данный трофический уровень поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко превышает три - четыре.
Пирамиды численности, биомассы, энергии
Важным свойством сообществ является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы. Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией. Масса тел живых организмов называется биомассой. Таким образом, биологическая продукция экосистем - это скорость создания биомассы. Первичная (основная) продуктивность - это скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Это важный параметр, так как им определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит, и количество (биомасса) живых организмов, которые могут существовать в экосистеме.
Чистая первичная продуктивность - это скорость накопления органического вещества продуцентами за вычетом расхода энергии на дыхание и другие процессы жизнедеятельности.
Втоpичная пpодуктивность - это скорость накопления органического вещества гетеротрофными организмами (продуктивность консументов), она очень низка, пpи пеpедаче от каждого пpедыдущего звена к последующему звену тpофической цепи теpяется около 90-99 % энеpгии: так, если pастениями создано на 1 м2 почвы 84 кДж энеpгии, то пpодукция пеpвичных консументов составит 8,4 кДж, а вторичных - около 0,84 кДж [6]. Иными словами, для создания 1 кг говядины расходуется около 80 кг свежей травы.
В результате взаимодействия в пищевых цепях при переносе энергии каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру.
В общем случае трофическую структуру можно определить количеством энергии, фиксируемой на единицу площади в единицу времени на последовательных трофических уровнях, и изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Различают три основных типа экологических пирамид:
1. пирамида численности (число особей/ м 2) - отражает численность организмов на разных трофических уровнях;
2. пирамида биомасс характеризует общую сухую массу живого вещества на разных трофических уровнях (сухая масса органического вещества, г/ м2), (рисунок 1.8);
Пирамиды численности отражают только плотность населения организмов на каждом трофическом уровне, но не скорость самовозобновления (оборота) организмов. Если скорость воспроизводства популяции жертвы велика, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. В этом случае пирамиды численности и биомассы могут быть перевернутыми, то есть низкие трофические уровни могут иметь меньшие плотность и биомассу, чем высокие уровни. Например, в случае пастбищных пищевых цепей леса, когда продуцентом служит дерево, а первичными консументами - насекомые, уровень первичных консументов численно богаче особями уровня продуцентов. Перевернутая пирамида биомассы свойственна водным экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо крупнее, но имеют длительный цикл воспроизводства.
1. пирамида энергий (Дж/ м2 * год) показывает величину энергетического потока или "продуктивность" на последовательных трофических уровнях.
Энергетическая пирамида всегда сужается кверху при условии, что учтены все источники энергии, поступающей в систему с пищей. С пирамидой энергий связан закон, сформулированный в 1942 г.Р. Линдеманом, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии. Его следствием является ограниченная длина пищевых цепей. Из закона вытекает важное правило: максимальный переход с одного трофического уровня на другой порядка 10% энергии не ведет к пагубным для экосистем последствиям. Использование правила 10% позволяет определять возможный и безопасный объем промысла особей.
Биохимические круговороты веществ в природе
Все вещества на Земле находятся в биохимическом кpуговоpоте - большом (геологическом) и малом (биотическом). В большом круговороте, длящемся миллионы лет, участвуют горные породы, которые выветриваются, сносятся в Мировой океан, образуют напластования и в процессе перемещения морей, океанов, материков могут возвратиться на сушу, где снова подвергаются выветриванию.
С появлением на Земле живой материи химические элементы непрерывно циркулируют в биосфере, переходя из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. В этом малом кpуговоpоте, являющемся частью большого, участвуют питательные вещества почвы, вода, углеpод, котоpые используются pастениями для постpоения их тела и жизненных пpоцессов, а затем - на те же задачи животных-консументов; далее, пpодукты pаспада всего оpганического вещества pазлагаются почвенной микpофлоpой и мезофауной (бактеpии, гpибы, чеpви и дp.) до минеpальных компонентов и снова поступают в pастения. Этот кpуговоpот называется биогеохимическим циклом. Основными биогеохимическими циклами являются круговороты кислорода, углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биогенных элементов. Несоответствие между наличием и доступностью химических элементов в земной коре, с одной стороны, и потребностями живых организмов, с другой, породило проблему дефицита некоторых элементов в биосфере и привело к ограничению живого вещества на Земле. Единственным выходом из этого положения оказалось использование химических элементов по типу круговоротов.
В настоящее время биогенные элементы земной коры охвачены глобальными и локальными круговоротами, причем движущей силой являются сами живые организмы.
В формировании и специфике функционирования современных круговоротов химических элементов важнейшую роль сыграло накопление в атмосфере сильного окислителя - кислорода, который в свою очередь явился побочным продуктом фотосинтезирующих организмов. Так само живое вещество стало мощной геологической силой, в значительной мере определившей своеобразие состояния земной коры, воды и атмосферы.
Круговорот кислорода
В добиологический период существования Земли атмосфера состояла в основном из водяного пара, углекислого газа, азота и некоторых других газов. Кислород в более или менее значительных количествах начал накапливаться в атмосфере после распространения фотосинтезирующих организмов - около 2 млрд. лет тому назад.
По мере возрастания количества кислорода в атмосфере он частично трансформируется под действием ультрафиолетового излучения в озон. Все возрастающий слой озона усиливал свои защитные функции. Соответственно росло количество хлорофилловых организмов, главным образом фитопланктона, которые освобождали новые порции кислорода.
В последние 20 миллионов лет содержание кислорода в атмосфере стабилизировалось. Современная атмосфера содержит около 1/20 части кислорода, имеющегося в биосфере.
По содержанию в атмосфере он является вторым после азота газом. Однако именно потому, что кислород содержится в земной коре повсеместно, экологи уделяют его круговороту меньше внимания, чем круговоротам углерода, азота, фосфора и др.
В атмосфере кислород содержится в виде О2, СО2, О3, в воде - в растворенном виде как газ и в соединении с водородом - Н2О, в литосфере - в форме различных оксидов (Fe2O3, Na2O, Mg O, SiO2, K2O и т.д.) и солей (CaCO3 и др.). Самый большой фонд кислорода находиться у поверхности Земли в виде углекислого кальция осадочных пород, но за исключением небольшого количества, освобождаемого в результате вулканической деятельности, он недоступен в этом виде живым организмам
Рисунок 1.9 - Круговорот кислорода [41]
В биохимическом круговороте участвует в основном атмосферный кислород. Образование свободного кислорода происходит главным образом в результате фотосинтеза растений (рисунок 1.9), а потребление - в ходе дыхания, реакции окисления (в том числе сжигания топлива) и других химических преобразований. Общее количество свободного кислорода оценивается в 1,18*1015т. Это количество накопилось за все время существования земной растительности. Сейчас свободный кислород образуется со скоростью примерно 1,55*109 т/год, а расходуется со скоростью около 2,1610 т/год. Таким образом, расход кислорода больше его поступления в атмосферу. Пока усиление техногенного потребления кислорода, а также вырубка лесов не привели к заметному снижению содержания свободного кислорода в атмосфере, но наметившаяся тенденция этого процесса в перспективе опасна. Зеленые растения освобождают в год около 1/2500 содержания кислорода в атмосфере, поэтому время его круговорота в атмосфере составляет примерно 2500 лет.
Круговорот углерода
Биологический круговорот углерода проще круговорота кислорода, так как в нем участвуют только органические соединения и диоксид углерода. Фонды углерода в атмосфере обширны. Основная его масса аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана (1,3*1016 т), в кристаллических породах (1*1016 т), каменном угле и нефти (0,34*1016 т) В атмосфере углекислого газа относительно немного (1,3*1012 т.), менее 1/10000 общего запаса углерода.
Аккумулированный углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте Земли. Влияние этого круговорота на краткосрочное функционирование экосистемы незначительно. Поэтому жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживаются относительно небольшим количеством углерода, участвующего в малом круговороте. Фотосинтез и дыхание полностью комплементарны. (от лат. "complementum", дополнение). Весь ассимилированный в процессе фотосинтеза углерод включается в углеводы, а в процессе дыхания весь углерод, содержащийся в органических соединениях, превращается в диоксид углерода, (рисунок 1.10).
Биологический круговорот углерода протекает по схеме: биоассимиляция углерода из атмосферы, водной или наземной среды растениями - потребление органических соединений животными - окисление органических веществ до углекислого газа в процессе дыхания и разложения отходов - возврат углекислого газа в атмосферу. Если принять за 100% углерод, ассимилированный растениями в ходе фотосинтеза, то примерно 30% возвращается в фонд атмосферного углекислого газа в результате дыхания растений, а остальные 70% обеспечивают дыхание и продукцию животных, бактерий и грибов в растительноядных и детритных пищевых цепях.
Рисунок 1.10 - Круговорот углерода [41]
В наземных экосистемах в круговорот вовлекается ежегодно 12% содержащегося в атмосфере углекислого газа. Поэтому углерод сравнительно быстро циркулирует между атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Время переноса атмосферного углерода равно примерно восьми годам. В связи с этим система круговорота атмосферного углерода значительно более чувствительна к внешним воздействиям, чем таковая кислорода. С середины XIX в. ускорился процесс перехода углекислого газа в атмосферу за счет сжигания топлива. Его содержания в атмосфере увеличилось на 22% и продолжает расти. Такое положение вызывает серьезную озабоченность, так как нарушается сложившееся в природе энергетическое равновесие.
Круговорот азота
Азот - один из главных биогенных элементов. Основным резервуаром газообразного азота служит атмосфера (78% объема воздуха).
Однако в отличие от углекислого газа круговорот азота связан с рядом особенностей. Во-первых, усваивать азот из воздуха могут только отдельные виды так называемых азотфиксирующих организмов - некоторые сине-зеленые водоросли и симбиотические бактерии бобовых растений. Во-вторых, являясь химически весьма инертным, азот не принимает непосредственного участия, как углерод, в высвобождении энергии при дыхании, он только входит в состав белков и нуклеиновых кислот. В-третьих, разложение азотсодержащих веществ с выделением газообразного азота осуществляется, как правило, в несколько стадий с помощью целого ряда специализированных микроорганизмов. В связи с этим большая часть биохимических превращений происходит в почве, где доступность азота растениям облегчается растворимостью его неорганических соединений.
Содержание азота в тканях живых организмов около 3%. В окружающую среду органический азот попадает в виде аминогруппы NH2 или мочевины CO (NH2) 2. Стадии трансформации азотсодержащих веществ в приемлемую для растений форму представлены на рисунке 1.11 Процессы аммонификации и нитрификации происходят при участии специализированных бактерий. При недостатке кислорода в почве бактерии могут использовать кислород нитратов и нитритов. В процессе денитрификации азот переводиться в газообразное состояние и частично фиксируется клубеньковыми растениями, а остальная часть удаляется из активных фондов почвы и попадает в виде свободного азота в атмосферу.
В естественных условиях процессы связывания и освобождения азота уравновешивают друг друга. Искусственное внесение азота с удобрениями достигло 30 млн. т. в год и сравнялось с естественным потоком азота в биосфере, что привело к избытку азота в некоторых почвах и водоемах. Однако глобального нарушения круговорота азота пока не произошло.
Рисунок 1.11 - Круговорот азота
Круговорот фосфора
К круговоротам основных химических элементов, имеющих газовую фазу, примыкают так называемые осадочные круговороты.
Минеральный фосфор - редкий элемент в биосфере, его содержание в земной коре не превышает 1%.
Рисунок 1.12 - Круговорот фосфора
Основным источником фосфора служат изверженные и осадочные породы.
Неорганический фосфор из пород земной коры вовлекается в циркуляцию при их выщелачивании и растворении в континентальных водах. На суше неорганический фосфор поглощается растениями и переводится в состав живого вещества растений и потребляющих растения животных. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и экскрементами животных возвращаются в землю, подвергаются переработке микроорганизмами и снова включаются в круговорот (рисунок 1.12).
Фосфор доступен растениям только в узком диапазоне кислотности - в слабокислой среде, при другой кислотности он переходит в нерастворимые соединения, и становиться недоступным для них.
С текучими водами фосфор поступает в водоемы в виде фосфатов. Если на суше его круговорот происходит в сравнительно благоприятных условиях, то в водоемах дело обстоит сложнее. Отмершие организмы накапливаются в донных отложениях. Разложение органики вблизи дна замедлено вследствие недостаточного притока кислорода. Минерализованный фосфор образует нерастворимые соединения с трехвалентным железом, кальцием и прочно удерживается в осадке. Происходит обеднение фосфором верхних слоев воды. Это обстоятельство ограничивает развитие водной растительности.
Во многих водоемах возврат фосфора из донных отложений происходит в основном только при сезонном перемещении вод. В мелких водоемах важную роль в поддержании круговорота фосфора играет его анаэробный возврат - в этом случае в водоеме создаются восстановительные условия. При этом железо переходит в растворимую двухвалентную форму с одновременным высвобождением растворимых фосфатов. Фосфаты возвращаются в верхние слои воды с пузырьками метана, сероводорода и при перемешивании вод. Анаэробный возврат фосфора в жаркое время нередко бывает причиной массового "цветения" водоемов.
Ежегодный вынос фосфора в водные объекты оценивается в 1,4*107 т. Скорость его обратного переноса на сушу птицами и продуктами рыбного промысла значительно меньше - около 105 т/год. Искусственное внесение удобрений в наземные агроценозы оценивается в 7*107 т/год, причем, заметная доля их смывается с полей в водоемы.
Таким образом, механизмы естественного возврата фосфора на сушу не способны сегодня компенсировать потери этого элемента. Поскольку на Земле запасы фосфора малы и круговорот его недостаточно совершенен, любые воздействия человека на его биогеохимический круговорот могут привести к серьезным последствиям.
Круговороты других биогенных элементов изучены в меньшей степени, чем круговорот фосфора, но все они происходят по похожей схеме с рядом своих особенностей. При этом следует отметить, что перемещение минеральных солей - это очень важный фактор. Человек, расширяя сельскохозяйственную деятельность, забирает вместе с продукцией и входящие в ее состав минеральные элементы. Поэтому необходимо знать, сколько минеральных солей извлекается из почвы, чтобы вернуть ей идентичное количество. Ранее этот процесс обеспечивался естественным круговоротом минеральных солей, но теперь в зонах деятельности человека этот процесс необходимо регулировать.
Круговорот воды
Роль воды в происходящих в биосфере процессах огромна. Без воды невозможен обмен веществ в живых организмах. С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физиологического испарения добавился более сложный процесс биологического испарения (транспирация), связанный с жизнедеятельностью растений и животных.
Кратко круговорот воды в природе можно описать следующим образом. Вода поступает на поверхность Земли в виде осадков, которые образуются главным образом из водяного пара, попадающего в атмосферу в результате физического испарения и испарения воды растениями. Одна часть этой воды испаряется прямо с поверхности водных объектов или косвенно, при посредстве растений и животных, а другая питает подземные воды (рисунок 1.13).
Характер испарения зависит от многих факторов. Так, с единицы площади в лесной местности испаряется значительно больше воды, чем с поверхности водного объекта. С уменьшением растительного покрова уменьшается и транспирация, а, следовательно, и количество осадков.
Поток воды в гидрологическом цикле определяется испарением, а не осадками. Способность атмосферы удерживать водяной пар ограниченна. Увеличение скорости испарения ведет к соответствующему увеличению осадков. Вода, содержащаяся в воздухе в виде пара в любой момент, соответствует в среднем слою толщиной 2,5 см., равномерно распределенному по поверхности Земли. Количество осадков, выпадающих в год, составляет в среднем 65 см. Следовательно, водяные пары атмосферного фронта ежегодно совершают круговорот примерно 25 раз (раз в две недели).
Содержание воды в водных объектах и почве в сотни раз больше, чем в атмосфере, однако она протекает через два первых фонда с одинаковой скоростью. Среднее время переноса воды в ее жидкой фазе по поверхности Земли около 3650 лет, в 10000 раз больше, чем время ее переноса в атмосфере. Человек в процессе хозяйственной деятельности оказывает сильное воздействие на основу гидрологического цикла - испарение воды.
Загрязнение водных объектов и в первую очередь морей и океанов нефтепродуктами резко ухудшает процесс физического испарения, а уменьшение площади лесов - транспирацию. Это не может не сказаться на характере круговорота воды в природе.
Рисунок 1.13 - Круговорот воды [41]
Глобальные круговороты жизненно важных биогенных элементов распадаются в биосфере на множество мелких круговоротов, приуроченных к локальным местам обитания различных биологических сообществ. Они могут быть более или менее сложными и в разной степени чувствительными к различного рода внешним воздействия. Но природа распорядилась так, что в естественных условиях эти биохимические круговороты являются "образцовыми безотходными технологиями". Цикличность охватывает 98-99% биогенных элементов и лишь 1-2% уходит даже не в отходы, а в геологический запас (рисунок 1.14).
Основы устойчивости биосферы
Устойчивость экосистем и их совокупности биосферы зависит от многих факторов (рисунок 1.15), суть наиболее важных из них в следующем:
Рисунок 1.15 - Факторы устойчивости биосферы [41]
1. Биосфера использует внешние источники энергии: солнечную энергию и энергию разогрева земных недр для упорядочения ее организации, эффективного использования свободной энергии, не вызывая загрязнения окружающей среды. Постоянное использование определенного количества энергии и ее рассеивание в виде тепла создало эволюционно сложившийся тепловой баланс в биосфере.
Для биоценозов характерен закон (принцип)"энергетической проводимости": сквозной поток энергии, проходя через трофические уровни биоценоза, постоянно гасится.
В 1942 г.Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии или закон (правило) 10 %, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий ее уровень (" по лестнице " продуцент - консумент - редуцент) в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии.
2. Биосфера использует вещества (преимущественно легкие биогенные элементы) в основном в форме круговоротов. Биогеохимические циклы элементов отработаны эволюционно и не приводят к накоплению отходов.
3. В биосфере существует огромное многообразие видов и биологических сообществ. Конкурентные и хищнические отношения между видами способствуют установлению между ними равновесия. При этом практически отсутствуют доминирующие виды с чрезмерной численностью, что обеспечивает защиту биосферы от сильной опасности со стороны внутренних факторов.
Видовое разнообразие - это фактор повышения устойчивости экосистем к воздействию внешних факторов. Генофонд дикой природы - бесценный дар, возможности которого пока использованы лишь в малой степени.
4. Практически все закономерности, характерные для живого вещества, имеют адаптивное значение. Биосистемы вынуждены приспосабливаться к непрерывно изменяющимся условиям жизни. В вечно меняющейся среде жизни каждый вид организма адаптирован по - своему. Это выражается правилом экологической индивидуальности: двух идентичных видов не существует.
Экологическая специфичность видов подчеркивается так называемой аксиомой адаптированности: каждый вид адаптирован к строго определенной специфичной для него совокупности условий существования - экологической нише.
5. Саморегуляция или поддержание численности популяции зависит от совокупности абиотических и биотических факторов. Каждая популяция взаимодействует с природой как целостная система.
Правило популяционного максимума: численность естественных популяций ограничена истощением пищевых ресурсов и условий размножения, недостаточностью этих ресурсов и слишком коротким периодом ускорения роста популяции.
Любая популяция обладает строго определенной генетической, фенотической, половозрастной и другой структурой. Она не может состоять из меньшего числа индивидов, чем это необходимо для обеспечения ее устойчивости к факторам внешней среды.
Принцип минимального размера не есть константа для любых видов, он строго специфичен для каждой популяции. Выход за пределы минимума грозит популяции гибелью: она уже не будет в состоянии самовосстановиться.
Разрушение каждого из приведенных факторов может привести к снижению устойчивости, как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.
Человечество в экосистеме Земли
Человек - биосоциальный вид Человек - один из 3 млн. известных сейчас биологических видов на Земле. Определено его место в системе животного царства: класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род человек, в котором до нашего времени дожил только один вид - человек разумный (Homo sapiens).
С экологических позиций человечество можно рассматривать как общемировую популяцию биологического вида, составную часть экосистемы Земли. Но вид этот особый, существенно отличающийся от всех других видов, живущих на нашей планете. Изучая роль человека в экосистеме Земли, экология учитывает его специфическое положение, которое вытекает из его личности как биосоциального существа.
Жизнь человека, как любого другого живого организма, невозможно без окружающей внешней среды. Как биологическому виду ему присущи обмен веществ с окружающей средой, стремление сохранить и продолжить свою жизнь во времени и пространстве, обеспечит максимум безопасности и комфорта. Постоянный приток атмосферного кислорода, питьевой воды, пищи с определенным набором биогенных элементов абсолютно необходим для биологической жизнедеятельности и существования человека. Человеческий организм, как и организм других животных, подчинен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивности солнечного излучения и т.д. В этом заключается основное экологическое сходство человечества с популяциями других биологических видов.
Экологическое отличие человечества от популяций иных видов проявляются в уровне развития многих экологических связей и в особенностях форм их реализации. Суммарно эти различия наиболее отчетливо выражены в силе и масштабах влияния человечества на окружающую среду. Как популяция любого вида, человечество оказывает определенное воздействие на среду своей жизни, в свою очередь, испытывая ответное ее сопротивление. Но давление человечества несоизмеримо по своей мощи и скорости ее нарастания с влиянием на окружающую среду других видов. По масштабам оно сейчас существенно превосходит сопротивление среды, подавляет его на значительной части планеты. В отчетливом дисбалансе сил давления человечества на среду и ответного ее сопротивления заключается одна из самых существенных экологических особенностей человека.
Таким образом, экологическое сходство человека с другими видами объясняется биологическим происхождением, принадлежностью к миру живой природы, где действуют биологические законы. А экологические его отличия определяются принадлежностью также и к человеческому обществу, где действуют законы общественные, т.е. социальные. Эта двойственность присуща только человеку, который представляет собой единственный на нашей планете биосоциальный вид.
Как и в глубокой древности, современному человеку для поддержания жизнедеятельности требуется физиологическая норма - примерно 2500 ккал в сутки. В этом его биологическая сущность за многие тысячелетия не изменилась. Пищевые (трофические) связи древнего человека были простыми и непосредственными: потратил свою мускульную энергию на добывание пищи, съел добытое и восстановил свои энергозатраты. Но обязательно с превышением, чтобы осталось на процессы жизнедеятельности и согревание организма. Кроме того, добычи должно было хватить более слабым членам племени: детям, женщинам, старцам.
Современный человек для производства пищи использует машины для обработки почвы, переработки сельскохозяйственного сырья, производства удобрений и т.д. При этом затрачивается энергия во многом превосходящая мускульную силу человека. Но благодаря этому многократно повысилась и продуктивность обрабатываемых земель. Значит, на такой же территории, где в древности мог прокормиться один из собирателей съестного, сейчас можно собрать урожай, достаточный для тысячи человек. Пищевые связи стали сложными, энергетическая цена 1 ккал конечной, потребляемой современным человеком пищи, возросла примерно в 10 раз.
Главные особенности пищевых связей современного человечества - их усложнение, удлинение и примерно десятикратное возрастание энергетической цены производства каждой калории конечной пищевой продукции при тысячекратном уменьшении необходимой для этого площади. В результате общая экологическая (в данном случае - трофическая, т.е. пищевая) емкость среды обитания человечества возросла во много тысяч раз. Кроме пищевых изменились и информационные связи, уровень их развития качественно иной, чем у других живых существ.
Во-первых, человек создал систему сложных сигналов - слов и фраз, в которых кодируется любая информация: как конкретно - описательная, так и абстрактно - логическая.
Во-вторых, человек разработал технические средства, благодаря которым дальность действия информационных сигналов в пределах Земли стала практически безграничной, а скорость их передачи почти мгновенной.
В-третьих, человек научился фиксировать информацию (рисунки, письменность, магнитная и электронная память), накапливать ее (книги, архивы, музеи, фоно - и видеотеки, информационные банки) и передавать в пользование всем последующим поколениям. Такой уровень развития информационных связей обеспечивает согласованные общественные действия большого числа людей. Это производственные, военные и иные коллективы, жители городов и поселков, население государств. В принципе они способны обеспечить координацию взаимодействия всей видовой популяции, человечества в целом.
Способность к взаимодействиям со средой обитания в форме согласованных общественных действий означает, что человечеству свойственны социально - экологические связи с окружающим миром.
В 20 веке социально - экологические связи человечества все более отчетливо стали приобретать характер конфликта с природой, который к концу века достиг критического уровня. Давление человечества на среду обитания, стало несоизмеримо с ее способностью к сопротивлению. Своей деятельностью человек постоянно нарушает основные принципы естественного устройства биосферы. Это обстоятельство таит в себе угрозу полного разрушения природы Земли. Угроза возникновения острого глобального экологического кризиса приобретает реальные очертания, а в отдельных регионах мира экологическая ситуация становится близкой к катастрофической.
Возникла парадоксальная ситуация. С одной стороны, человек использует биосферу, чтобы дышать и питаться, а с другой - разрушает ее своей деятельностью. Несовместимость этих процессов в конце века стала настолько очевидной, что многие эксперты уже предостерегают: над человечеством нависла угроза экологического катастрофы.
Основные принципы естественного устройства биосферы:
1. Аккумулируя энергию в виде сложных органических соединений и рассеивая ее в виде тепла, природа создала эволюционно сложившийся тепловой баланс, который человек нарушает.
Если автотрофные растения, с которых начинается трансформация солнечной энергии в живое вещество, преобразуют ее из рассеянного состояния в концентрированное, синтезируя органическое вещество, то человек напротив, забирая органическое вещество, в том числе и из запасников природы, сжигает его, переводя сосредоточенную в нем энергию из концентрированного в рассеянное состояние. Причем при ведении работ по добыче энергетических ресурсов человек разрушает биологические характеристики почв, происходит гибель или деградация растительного покрова, загрязняются водные объекты и атмосфера, формируются отвалы пород, что приводит к подъему уровня грунтовых вод и появлению в окружающей местности контурного кольца из озер, болот т.д.
2. Биохимические циклы биогенных элементов, участвующих в природных круговоротах, отработаны эволюционно и не приводят к накоплению отходов.
Человек же использует вещество планеты крайне неэффективно, при этом образуется огромное количество отходов, многие их которых переводятся из пассивной формы, в которой они находились в природной среде, в активную, токсическую форму. В сферу хозяйственной деятельности вовлечены практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева, а также синтезированное человеком огромное количество соединений. В результате происходит "обогащение" биосферы не свойственными ей соединениями, т.е. нарушается естественное соотношение химических элементов и веществ. Для сравнительной оценки на рисунке 1.16 представлены упрощенные схемы круговоротов веществ в природе и в хозяйственной деятельности человека. Сравнительный анализ представленных схем круговоротов наглядно подтверждает исключительно экономное использование вещества биосферы в природе. Человек же "копирует" природные круговороты с точностью до наоборот - лишь 1 - 2% первичного сырья используется в круговоротах, а 98 - 99% уходит в отходы.
...Подобные документы
Определение экологии. Основные разделы. Законы экологии. Организм и среда. Практическое значение экологии. Взаимодействие сельскохозяйственных и природных экосистем, сочетания окультуренных и естественных ландшафтов.
реферат [14,4 K], добавлен 25.10.2006Структура современной экологии, основные экологические понятия и термины. Учение В.И. Вернадского о биосфере, биогеохимические циклы. Антропогенный фактор в биосфере и основы социоэкологии. Последствия загрязнения атмосферного воздуха и водных ресурсов.
курс лекций [60,7 K], добавлен 15.02.2012Структура современной экологии как науки. Понятие среды обитания и экологических факторов. Экологическое значение пожаров. Биосфера как одна из геосфер Земли. Сущность законов экологии Коммонера. Опасность загрязнителей (поллютантов) и их разновидности.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 22.06.2012Общие экологические законы, принципы и правила экологии. Основные положения рационального природопользования. Планирование и прогнозирование использования природных ресурсов. Рациональное использование полезных ископаемых и энергетических ресурсов.
реферат [323,5 K], добавлен 04.05.2009Теоретические проблемы социальной экологии. Информационные, математические и нормативно-технологические методы, их закономерности, специфика и объективная необходимость единства. Основные законы социальной экологии, их сущность, содержание и значение.
реферат [15,0 K], добавлен 29.03.2009Ознакомление с предметом изучения, разделами (общая, частная) и законами (незаменимость биосферы, биогенная миграция атомов, физико-химическое единство живого вещества, однонаправленности потока энергии, толерантности, исключения Гаузе) экологии.
реферат [27,5 K], добавлен 20.06.2010Зарождение и становление экологии как науки. Взгляды Ч. Дарвина на борьбу за существование. Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний. Свойства "живого вещества" согласно учению В.И. Вернадского. Превращение экологии в комплексную науку.
реферат [36,5 K], добавлен 21.12.2009Содержание, структура и задачи экологии как научной дисциплины. Характеристика наземно-воздушной популяции. Биологический и геологический круговороты веществ. Понятие и классификация эвтрофикации водоемов. Экологические аспекты интенсификации земледелия.
контрольная работа [183,3 K], добавлен 16.08.2013Предмет, задачи, методы исследования экологи. Структура современной экологии, ее связь с другими науками. Уровни организации живых систем. Взаимодействие природы и общества. Виды и методы экологических исследований. Основные экологические проблемы.
реферат [71,5 K], добавлен 10.09.2013Основные компоненты экологической системы. Законы экологии (принцип Коммонера. Эрозия почв, методы борьбы с эрозией. Нетрадиционные методы получения энергии. Приливныя электростанция, водородная энергетика. Механическая очистка сточных вод от примесей.
реферат [15,8 K], добавлен 28.07.2010Сущность понятия "экология". Основные законы экологии. Закон развития системы за счет окружающей ее среды. Классификация экологических законов. Концепции взаимоотношения общества и природы. Необходимые предпосылки для создания ноосферы по Вернадскому.
контрольная работа [30,3 K], добавлен 14.04.2011Основные этапы развития экологии: накопление информации о животном и растительном мире, открытие новых континентов; систематизация знаний; становление науки. Структура современной экологии, ее взаимосвязь с другими естественными и общественными науками.
презентация [842,6 K], добавлен 02.12.2013Общие законы действия факторов среды на организмы. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов. Основные среды жизни. Понятие и структура биоценоза. Математическое моделирование в экологии. Биологическая продуктивность экосистем.
учебное пособие [6,9 M], добавлен 11.04.2014Термин «экология» происхождение и толкование. Содержание, предмет и задача экологии. Методы исследования и их цели. Законы экологии. Закон физико-химического единства существа. "Законы-афоризмы". Биосфера. Почва. Нормативы санитарно - защитных зон.
реферат [49,0 K], добавлен 01.06.2008Изучение взаимодействия объектов железнодорожного транспорта с окружающей средой. Анализ экологической обстановки в районах сельскохозяйственной деятельности. Обзор закона незаменимости биосферы, биогенной миграции атомов, структуры и функций экосистем.
реферат [34,9 K], добавлен 18.01.2012Функции социальной экологии, ее вклад в современную экологическую науку. Правоохранительные органы РФ на страже норм социальной экологии. Понятие живого вещества в биосфере по Вернадскому, концепция ноосферы. Построение аминокислот в генетическом коде.
контрольная работа [23,2 K], добавлен 27.07.2010Проблемы экологии как науки. Среда как экологическое понятие, ее основные факторы. Среды жизни, популяции, их структура и экологические характеристики. Экосистемы и биогеоценоз. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Охрана окружающей среды.
методичка [66,2 K], добавлен 07.01.2012Предмет экологии и задачи ее изучения в процессе подготовки специалистов в области экономики. Понятия среды обитания и экологических факторов. Закон сохранения и превращения энергии. Равновесие замкнутых открытых систем. Природа тепловой формы энергии.
реферат [41,1 K], добавлен 10.10.2015Создание и существование биомассы. Биогеохимические круговороты в биосфере. Световое и тепловое излучение Солнца - первичный источник внешней энергии. Понятие большого (геологического) и малого (биогенного и биохимического) круговорота веществ в природе.
реферат [20,6 K], добавлен 16.05.2013Факторы, определяющие длину пищевых цепей и механизм передачи энергии по ним. Особенности функционирования типичных наземных экосистем. Сущность предельно-допустимой концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. Животные в круговороте веществ в природе.
контрольная работа [249,5 K], добавлен 17.06.2009
