- •Министерство сельского хозяйства
- •Содержание Раздел первый. Общая экология
- •1.Экология как наука и история ее
- •2. Организм как живая целостная
- •5. Популяционная экология. Популяционный
- •Раздел второй. Учение о биосфере
- •6. Биосфера - глобальная экосистема
- •7. Основные направления эволюции
- •9. Ресурсы живых существ, как экологический
- •Раздел третий. Экология человека
- •11. Природные экосистемы Земли как
- •13. Биосоциальная природа человека и
- •Раздел четвёртый. Антропогенные воздействия
- •2. История развития экологии как науки
- •3. Значение экологического образования в настоящее время
- •4. Основные экологические проблемы современности
- •Организм как живая целостная система
- •2. Развитие организма как живой целостной системы
- •3. Система организмов и биота Земли
- •Экологические факторы среды
- •2. Абиотические факторы
- •3. Биотические факторы
- •4. Антропогенные факторы
- •5. Истребление человеком диких видов
- •6. Понятие о лимитирующих факторах
- •7. Адаптации организмов к факторам среды
- •8. Жизненные формы организмов
- •9. Классификация жизненных форм
- •Основные среды обитания
- •2. Проблема нехватки пресной воды
- •3. Наземно - воздушная среда
- •4. Почвенная среда
- •5. Живые организмы как среда обитания
- •6. Экологические особенности паразитов
- •Популяционная экология. Популяционный подход
- •2. Место популяции в общей структуре биологических систем
- •3. Характеристики популяций
- •4. Динамика популяций
- •5. Взаимодействия между популяциями
- •6. Конкуренция как механизм возникновения экологического разнообразия
- •7. Отношения типа хищник - жертва
- •Биосфера — глобальная экосистема Земли
- •2. Структура биосферы
- •3. Живое вещество биосферы
- •4. Круговорот веществ в природе
- •5. Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ
- •Основные направления эволюции биосферы
- •2. Биологическое разнообразие как основа стабильности биосферы
- •3. Эволюция биосферы
- •4. Ноосфера как новая стадия развития биосферы
- •5. Законы биогенной миграции атомов и необратимости эволюции, «законы» экологии б. Коммонера
- •Биотические сообщества
- •2. Пространственная структура биоценоза
- •3. Трофическая структура биоценоза
- •4. Механизмы поддержания пространственной структуры
- •4. Случайное, равномерное и агрегированное распределение особей
- •5. Экологическая ниша
- •7. Общая характеристика экологических взаимоотношений
- •8. Типы взаимоотношений
- •Ресурсы живых существ, как экологический фактор
- •2. Классификация ресурсов
- •3. Экологическое значение незаменимых ре-сурсов
- •4. Экологическое значение пищевых ресурсов
- •5. Пространство как ресурс
- •Экосистемный подход в экологии.
- •2. Особенности естественных экосистем
- •3. Динамика экосистем
- •4. Экологические сукцессии
- •Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы
- •2. Наземные биомы (экосистемы)
- •3. Пресноводные экосистемы
- •4. Морские экосистемы
- •5. Целостность биосферы как глобальной экосистемы
- •Антропогенные экосистемы
- •2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы) и их особенности
- •3. Индустриально - городские экосистемы
- •Биосоциальная природа человека и экология
- •2. Популяционная характеристика человека
- •3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человека
- •Экология и здоровье человека
- •2. Влияние природно - экологических факторов на здоровье человека
- •2. Влияние социально - экологических факторов па здоровье человека
- •3. Гигиена и здоровье человека
- •Загрязнение и его формы
- •4. Последствия загрязнения.
- •5. Контроль за загрязнением
- •Антропогенные воздействия на
- •2. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •Антропогенные воздействия на
- •2. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •3. Экологические последствия истощения вод
- •Антропогенные воздействия на
- •2. Воздействия на горные породы и их массивы
- •3. Воздействия на недра
- •Основные принципы охраны окружающей среды и рационального природопользования
- •2. Экологический кризис и пути выхода из него
- •3. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
- •4. Экологическое нормирование
- •Защита растительного и животного мира
- •2. Охрана и использование животного мира
- •3. Красная книга
- •4. Особо охраняемые природные территории
- •Предотвращение вредного влияния твердых бытовых отходов, физического и биологического загрязнения
- •2. Защита от шумового воздействия
- •3. Защита от воздействия электромагнитных полей
- •Экологический мониторинг и
- •2. Экологический контроль
- •Правовые основы охраны
- •2. Государственные природоохранные органы управления и контроля в области охраны окружающей среды
- •Предупредительный экологический контроль
- •2. Экологический аудит
- •3. Экологическая сертификация
- •Экономический механизм охраны окружающей среды
- •1. Составляющие экономического механизма охраны окружающей среды.
- •2. Оценка экологического ущерба и платежи за загрязнение окружающей среды.
- •1. Составляющие экономического механизма охраны окружающей среды
- •2. Оценка экологического ущерба и платежи за загрязнение окружающей среды
- •Международное сотрудничество в
- •2. Объекты охраны окружающей среды
- •Юридическая ответственность за экологические правонарушения
- •2. Юридическая ответственность
- •3. Дисциплинарные наказания
- •4. Административная и имущественная ответственность
- •5. Уголовная ответственность
- •Словарь терминов
- •Литература
- •Учебно – методический комплекс
4. Круговорот веществ в природе
В.И.Вернадский доказал, что за 4 млрд. Лет существования на планете Земля живые организмы вызвали огромные преобразования, полностью изменив облик нашей планеты: сделали её зеленой, создали огромные запасы топлива – нефти, каменного угля, торфа; в морях образовали коралловые рифы и целые острова, создали голубую пелену нашей планеты, т.е. слой воздуха, в котором велика доля кислорода.
Биосфера - это глобальная экосистема Земли - экосфера, «состав, структура и энергия которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов - биотой» (Акимова, Хаскин, 2000). Взаимодействие между биотой и абиотическими компонентами биосферы осуществляется в результате двух основных круговоротов веществ в природе: большого (геологического) и малого (биогеохимического).
Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Этот круговорот в системе «магматические породы - осадочные породы - метаморфические породы (преобразованные температурой и давлением) - магматические породы» происходит за счет глубинных (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов, происходящих, соответственно в глубинах Земли и на ее поверхности.
Но большой круговорот - это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности океана (на это тратится 50% солнечной энергии), частью переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, а часть осадков выпадает на эту же водную поверхность океана. В круговороте на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за два миллиона лет.
Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его - в образовании живого вещества из неорганического в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы - главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на Земле, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.
Химические элементы образуют замкнутую систему (цикл), в которой атомы используются многократно. Круговороты отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии его покидают, уходя в абиотическую среду, затем, через какое - то время, снова попадают в живой организм и т.д. Такие элементы называют биофилъными. Этими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В.И. Вернадский выделяет пять таких функций:
- первая функция газовая – поглощает и выделяет газы в процессе дыхания и фотосинтеза;
- вторая функция концентрационная – это биогенная миграция атомов, которые сначала концентрируются в живых организмах, а затем, после их отмирания, переходят вновь в неживую природу. следствием является накопление полезных ископаемых в определённых местах земной коры (известняк, торф, каменный уголь, нефть);
- третья функция окислительно - восстановительная организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью;
- четвертая функция биохимическая - размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества;
пятая функция биогеохимическая деятельность человека - охватывает все разрастающееся количество вещества земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др.
В биогеохимических круговоротах следует различать две части:
1) резервный фонд - это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами;
2) обменный фонд - значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением.
В биосфере в целом можно выделить:
1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан);
2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).
Все эти циклические процессы расходуют солнечную энергию, и лишь единственный на Земле процесс не тратит, а, наоборот, связывает солнечную энергию и даже накапливает ее, - это создание органического вещества в результате фотосинтеза. В связывании и запасании солнечной энергии заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле.