- •Г л а в а 1. Основные характеристики биосферы
- •1.1.Иерархическая структура биосферы
- •1.3. Вещественный состав среды обитания
- •1.4. Химические элементы в организмах
- •Общие закономерности химической дифференциации живого вещества в биосфере
- •1.5. Биосфера как сложная адаптивная система
- •1.5.1 Особенности термодинамической системы биосфера
- •1.5.2. Принцип Ле-Шателье - Брауна
- •Г л а в а 2. Организация живой материи
- •2.1. Упрощенная схема организации живой материи
- •2.2. Основные типы организмов
- •Автотрофы
- •Гетеротрофы
- •Анаэробы
- •Фенотип вида
- •2.3. Популяция
- •2.4. Экосистема
- •2.4.1. Экосистемная организация жизни
- •2.4.2. Размеры и биоразнообразие экосистем
- •2.4.3. Поведение экосистем
- •2.4.4. Важнейшие принципы строения биосферы
- •2.5. Факторы, определяющие состав и структуру экосистем
- •2.5.1. Энергетические факторы
- •Правило одного процента
- •Правило десяти процентов или закон пирамиды энергий р.Линдемана
- •Доля энергии, поступающей из биосферы в литосферу
- •2.5.2. Абиотические факторы
- •2.5.3. Биотические факторы
- •2.6. Действие экологических факторов на экосистемы
- •2.6.1. Показатели состояния экосистемы
- •2.6.2. Экологические риски
- •Вероятность неблагоприятного воздействия
- •Вероятность поражения объектов
- •Оценка экологического риска
- •2.6.3. Балльные оценки
- •Примерная шкала оценки состояния экосистемы
- •Г л а в а 3. Биогеохимические циклы
- •3.1. Общая характеристика циклов экосистем
- •Сопряжение биогеохимического цикла углерода с циклами других биогенов
- •3.2. Цикл углерода
- •Геологический кругооборот углерода
- •Накопление углерода в осадочных породах и процессы рифтогенеза
- •Биогеохимический цикл углерода
- •Антропогенное воздействие на круговорот углерода и его последствия
- •3.3. Биогеохимический цикл кислорода
- •Его расхода на окислительные процессы за неогей (1,6 млрд лет)
- •3.4. Биогеохимический цикл азота
- •3.5. Биогеохимический цикл фосфора
- •3.6. Биогеохимический цикл серы
- •3.7. Биогеохимический цикл железа
- •Г л а в а 4. Возникновение и эволюция жизни на Земле
- •4.1. Химическая эволюция
- •4.2. Сценарий образования и эволюции жизни на Земле
- •4.3. Закономерности эволюции биоты
- •Примеры наиболее ярких кризисов.
- •5.4. Эволюция человека
- •Г л а в а 5. Коэволюция биосферы и геосферных оболочек
- •Планета Земля
- •5.1. Начальный этап развития Земли (4,6‑4,0 млрд лет назад)
- •5.2. Особенности геологической истории
- •5.2.1. Докембрийский период
- •Ранний архей. Возникновение протоконтинентальной коры (4,0‑3,15 млрд лет)
- •Поздний архей. Формирование континентальной коры (3,15 – 2,50 млрд лет)
- •Ранний протерозой. Распад Пангеи (2,5‑1,7 млрд лет)
- •Нижний и средний рифей. Восстановление единства Пангеи (1,7—1,0 млрд лет)
- •Поздний протерозой. Раскол суперматерика Пангея (1,00 – 0,57 млрд лет)
- •Связь массовых вымираний с процессами рифтогенеза
- •Древнейшие экосистемы
- •5.2.2. Фанерозой
- •Палеозойская эра
- •Мезозойская эра
- •Кайнозойская эра
- •Г л а в а 6. Последствия антропогенного влияния на геосферы
- •6.1. Глобальные последствия загрязнения атмосферы
- •6.1.1 Санитарно-гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха
- •Характеристики уровня загрязнения атмосферы
- •Критерии суммарного загрязнения атмосферы
- •6.1.2. Кислотные дожди
- •Источники поступления оксидов серы
- •Источники поступления оксидов азота
- •Механизм образования кислотных осадков
- •Воздействие кислотных дождей на экосистемы и людей
- •Меры по защите окружающей среды от кислотных дождей
- •Кислотообразующие выбросы мегаполисов
- •6.1.3. Озоновые дыры
- •Механизмы разрушения озонового слоя
- •Особенности формирования озоновых дыр в полярных областях
- •6.1.4. Изменение климата
- •Факторы, определяющие климат Земли
- •Особенности орбитального движения Земли
- •Солнечная энергия
- •Вулканы
- •Природные факторы, влияющие на климат Земли
- •Система ветров
- •Морские течения
- •Тектоника плит
- •Парниковый эффект и аэрозоли
- •Основные тенденции изменения климата в истории Земли
- •Общая характеристика последствий изменений климата
- •Факторы изменения климата, не связанные с антропогенным влиянием
- •Международная политика и глобальное потепление
- •6.2. Загрязнение гидросферы
- •6.2.1. Санитарно-гигиенические критерии оценки качества вод
- •6.2.2. Загрязнение морей нефтью и нефтепродуктами
- •Состав нефтепродуктов и их поведение в водоемах
- •Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
- •Охрана морей и океанов
- •6.2.3.Загрязнение внутренних водоемов при добыче нефти
- •Характеристика источников воздействия на окружающую среду
- •Анализ состояния водотоков бассейна реки Ватинский Ёган
- •Динамика загрязнения нефтепродуктами и хлоридами
- •Р ис. 35. Результаты мониторинга р. Ватинский Ёган
- •6.2.3 Загрязнение внутренних водоемов
- •Эвтрофикация и механизм ее воздействия на экосистемы водоемов
- •Оценка степени эвтрофикации
- •Предупреждение эвтрофикации
- •Примеры решения проблем реабилитации внутренних водоемов
- •Великие озёра Северной Америки
- •Экологические проблемы Ладожского озера
- •6.3. Антропогенное влияние на литосферу
- •6.3.1. Химическое и биологическое загрязнение почв и грунтов
- •Санитарно-гигиеническая оценка опасности химического загрязнения почв
- •Общая характеристика опасности химического загрязнения
- •Тяжелые металлы
- •Пестициды.
- •Природный геохимический фон – биогеохимические провинции
- •6.3.2. Экологические проблемы городов
- •Поступление веществ в город
- •Состояние воздушного бассейна
- •Загрязнение водного бассейна
- •Твердые и концентрированные отходы
- •Биогеохимические процессы на полигонах тбо и их использование
- •Полигон тбо, как источник метана
- •6.3.3. Техногенное изменение литосферы в городах (на примере Москвы)
- •Геологическая среда территории Москвы
- •На территории Москвы Влияние хозяйственной деятельности на гидрогеологические условия
- •6.3.4. Воздействие на окружающую среду разработки месторождений полезных ископаемых
- •Эколого-геологические условия и ресурсы района оз. Баскунчак
- •Экологические неблагоприятные процессы, обусловленные добычей солей и гипса
- •И уровень соляного пласта (левая шкала, м абс. Отм.).
- •Рекомендации по рациональному освоению ресурсов
- •6.3.6. Радиационная безопасность
- •Характеристики величин и единиц в области ионизирующих излучений
- •Воздействие излучения на человека
- •Основные принципы нормирования дозовых нагрузок
- •Радиоактивность окружающей среды. Источники радиоактивного облучения
- •Месторождения полезных ископаемых, как источник радиоактивного загрязнения
- •Атомная энергетика и радиационная безопасность
- •Радиационная обстановка в районах ядерных взрывов и аварий
- •Облучение от источников, применяемых в медицине
- •Последствия ядерных аварий
- •Южно-Уральский след
- •Авария на Чернобыльской атомной электростанции
- •Результаты радиационно-гигиенической паспортизации опасных объектов
Г л а в а 3. Биогеохимические циклы
В экосистемах практически все химические элементы (не только биогенные) циркулируют из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду (рис. 10). В. И. Вернадский назвал эти круговороты биогеохимическими циклами. Их особенности следующее.
Важнейшими являются круговороты: СО2, Н2О, О2. N и P.
Большое значение имеют круговороты железа и серы. В современной биосфере их роль уменьшилась, но в эпоху древней жизни оно было велико.
Биота участвует в круговороте воды, перехватывая влагу корнями и тканями, далее часть воды участвует в биохимических процессах, а большая часть испаряется и возвращается в атмосферу. Круговорот воды объединяет составные части биосферы: биоту, океан, реки, подземные воды, атмосферу и почвы.
Многие элементы участвуют в процессах метаболизма клетки. Нейтральные или вредные вещества, которые попадают в организм, должны выводиться из него.
Говоря о биогеохимических циклах, следует иметь в виду, что существование биоты возможно только при определенных концентрациях элементов или их соединений. Учитывая стабильность биосферы в течение продолжительного времени, можно предположить, что биогеохимические циклы более или менее замкнуты. Определенный дисбаланс циклов, однако, существует. Огромные массы органического вещества были выведены из оборота и образовали толщи осадочных пород. Это является одной из причини изменения биосферы.
Геохимические процессы, в которых биота не участвует, так же влияют на внешние геосферы. Именно действие геологических факторов компенсирует потерю углекислого газа атмосферой, связанную с захоронением органического вещества в толщах осадочных пород. Таким образом, биогеохимические циклы оказываются тесно связанными с геологическими процессами Земли.
Степень уязвимости циклов определяет скоростью круговорота веществ в биосфере. Биогенное вещество обновляется в среднем за 8 лет. В атмосфере смена углекислого газа происходит примерно за 10 лет, кислорода – более 100 лет. Период фотосинтетического разложения всей воды гидросферы исчисляется в 5–6 млн лет. Отсюда следует, что существование биосферы возможно только при замкнутом круговороте биогенов.
Здесь уместно привести слова Оскорио де Альмейра, главы делегации Бразилии на Генеральной Ассамблее ООН, посвященной окружающей среде (1968 г.):
«Слушая эти ужасные пророчества, разумно задать вопрос: Сколь велика их вероятность и как скоро все это может произойти? …если речь идет о ближайшем десятилетии, необходимо предпринимать какие-либо действия. Если же, однако, мы имеем сто лет, то у нас есть время расширить и углубить наши знания, а значит, сократить риск возможных ошибок при решении данной проблемы. Если же это сотни тысяч или миллионы лет, то давайте забудем об этом».
Следует подчеркнуть, что представление о создании биотой исходной среды обитания заведомо неточно, поскольку среда изначально предшествует обитанию. Однако биота компенсирует неблагоприятные изменения окружающей среды, меняя концентрации в ней биогенов согласно принципу Ле Шателье – Брауна.