10. Основные задачи,классификации сис-м и подс-м экологического мониторинга (эм).

Мониторинг – это сис-ма повторных наблюдений за элементами природной среды в простр-ве и во времени с опред-ой целью в соотв-и с заранее разработанной программой (по Манну).

Мониторинг – это сис-ма наблюдений, позволяющая выделить измен-я в состоянии биосферы под влиянием человеческой деят-ти (по Израэлю).

Классиф-я сист и подсист монит-га.

1.по простр-му масштабу возд-я (Монит-г: глоб-й, регион-й, импактный, национ, международный);

2.по реакции осн-х составл-х биосф (геофиз, биолог, эколог);

3.по организации мон-га по средам и геосферам (М-г: приземного слоя атм-ры, поверхностных пресных вод, пресных вод, океана, литосферы, почвенный и т.д.);

4,по ф-рам и ист-м возд-я (М-г: ист-ков возд-я, инградиентный - ф-ров возд-я);

5.по остроте и глоб-ти проблем (М-г океана, озоносферы, климат-й);

6.по методам набл-й (набл по физ, хим, биол показ-лям, дистанцион-й М-г и спутниковый)

Монит-г включает следующие направ-я деят-ти:

1.наблюдения за сост-ем ОС и ф-рами возд-я на ОС;

2.оценка сост-я ОС;

3.прогноз сост-я ОС на будущее.

Наблюд-я за изменением сост-я биосф – это наблюд-я за физ-ми параметрами, хар-ками мгновенного сост-я среды и за стихийными прир явл-ми; сбор физ-геогр данных о распред-и суши и воды, о рельефе, о прир рес-сах; наблюд-я за хар-ми геохим данными (за сост-м прир сред, за содер-м ЗВ, за круговоротами в-в, за физ парам-ми).

Наблюдения за источниками и ф-рами возд-я наз-т ингредиентным монит-гом или хим-м. Он позволяет определить загр объект, ф-ры вызвавшие загр-я, степень возд-я; дает сведения об ист-ках негат-го возд-я; позволяет принять реш-я о предотвращ-и поступл-я ф-ров возд-я в прир объекты; оценка эфф-ти меропр-й проводимых на основе первичной инф-и.

Источники: точечные, линейные. Среди факторов воздействия большее внимание уделяется химическим.

Оценка сост-я биосф. Оценка производится 3способами: 1.сравн с нормативом; 2.с фоном; 3.изучение динамики тренда.

2 вопроса: опр-ть ущерб от ест-го и антроп-го возд-й, разработка мер по устранению и выявление доп-х рес-сов для их исп-я в интересах чел-ва. Для реш-я этих ? необх-мо знать величину допуст-ой нагр-ки и резерв сист. Эк нагрузка – это любая возникающая за счет к-либо возд-я нагр-ка в экосист, способ-я вывести ее из среднего ест-го сост-я. За допуст-ю приним-т такую нагр-ку (складыв-ся из однород-х или разнород-х возд-й), к-рая не вызыв-т негат-х послед-й у разл-х популяций и не приводят к сущ-му ухуд-ю кач-ва ОС. На практике исп-ся ПДК и ПДУ.

Зона эко резерва – зона м/у факт.значением и допустимым.

Высокое кач-во ОС – это возм-ть уст-го сущ-я и разв-я истор-ки сложившейся экосист и отсут-я в наст и будущем нежел-х измен-й. Для кол-го опр-я допуст возд-я надо знать текущее сост-е сист и фон-е сост-е сист, т.е. сост-е не измен-е никакими локальн-ми возд-ми.

Глоб-й (биосф) М-г – набл-я за глоб-ми измен-ми, происходящими в атмосф, гидросф. Для осущ-я глоб-го м-га надо знать фон сост-е. Сущ-т сист фон м-га: изучение ф-ров возд-я в объектах ОС, удаленных от источников загр-я (у нас биосф запов-к). Палеомон-г – воссозд-е фон сост-я по данным прошлого м-га (по ледникам, давно отмершим деревьям). В рамках глобального мг сущ еще и фоновый.

Регион-й (экосист) - набл-я за взаимод-ем чел-ка и ОС в ходе п/пол-я на региональном уровне. Изм-т хар-ки вноса и выноса в-в и Е. Эта класс-я позвол-т выбрать приоритетные ингред-ты для М-га на кажд уровне.

Локальный М-г (импактный, сан-гигиен) –это м-г на уровне сильного возд-я в лок-м масштабе. Слежение за процессами имеющими местный, чаще точечный хар-р (стройка, предпр-е). Контроль присутствия токсичных в-в (набл-е за предприятием)

М/унар-й – осущ-ся силами нес-ких гос-в (изуч-е трансгранич-го переноса ЗВ в атмосф).

Национ-й М-г – это регион-й уровень М-га, кот осущ силами отд гос-в.

Геофиз-й – опр-е реакции абиотич составл-щей в микро и макромасштабе. на антроп-е возд-е (сбор данных о загр-и ОС, в том числе по косвенным показ-лям опр-е метео и гидро хар-к).

Биол-й – оценка сост-я биотич составл-щей, ее отклика на возд-е и последствий антропогенного возд-я. (опр-е ф-ций сост-я реагир-х на то или иное изм-е. Изм-е м.б. на молек-м, клет-м, орг-зм-м уровнях). Сюда же относится наблюдение за состоянием ОС с пом биоиндикаторов.

ЭМ – это компл сист м-га, вкл-щая набл-е, оценку и прогноз антроп изменений абиотич составл-щей атмосф и ответ-й р-ции биоты на эти изм-я. Д.б. непрер-ть набл-й.

Задачи м-га- это выбор приоритета. Необх-мо выделить ф-ры ведущие к наиболее серьезным долговр-м последствиям; эл-ты биосф наиболее подверженные возд-ю.

С1972г м-гом занимается национ-я сист м-га (ГСМ), РосКомГидромет (атм-ра, повер.воды, почвы), Мин-во прирпольз, Депортамент прир рес-сов МПР, Ростехнадзор (ист-ки загр-я), Росприронадзор, РосПотребНадзор (мг физических факторов).

11.Экологический ф-р. Определение понятия, классификация. Формы воздействия экологических ф-ров и их компенсация. Классификация экологических ф-ров (Сука­чева, Мончадского). Учение об экологических оптимумах видов. Концепция лимитирую­щих ф-ров. Закон минимума Либиха, закон толерантности Шелфорда.

Экологический ф-р – любой элемент среды, оказывающий возд-е на живой орг-зм.

Прямые и косвенные. Один и тот же ф-р м. быть и прямым, и косвенным. Например, тепло и ветер. Есть такие элементы среды, которые проявляют себя только косвенно. Например, рельеф – склоны разной экспозиции; гранулометрический состав почвы.

Мончадский: По периодичности:

-Периодические. Делятся на первичные периодические, такие как свет, тепло, и вторичные периодические – зависят от первичных (влажность, осадки, ветер).

-Непериодические (нет четкого цикла) – почвенные (кроме температуры), рельеф, влияние хищничества, паразитов.

Сукачев: по действию

Абиотические

1- климатич-е факт: свет, темпер, влажн, ветер.2- эдафические: темпер, влажн, плотность, механич состав, рН, содерж-е элем-ов, кислорода, 3- ф-ры рельефа – орографические: высота над уровн моря, крутизна склона, экспозиция, 4. Биотические: Конкуреция, Хищничество+Антропогенные ф-ры (Правильнее выделять антропоген. ф-р в отдельную группу).

З начения ф-ра:

А, В – разные ф-ры

Меньше min и больше max – летальные. Все что не летальная – предел толерантности.

[min;min2] и [max2;max] – сублетальные (зона пессимума)

т. О и О’ – оптимальные значения

[О₁;О₂] – зона оптимума

В этом интервале м сущ опред вид или поп-ция. Это пределы толерантности. За пределом-лет зоны.

Вид м. иметь большой интервал – эврибионт (эвритоп, эвриэк), узкий – стенобионт. С возрастом пределы устойчивости м. меняться. Для каждого вида по каждому ф-ру есть точка мин, мах и оптимума. Оптимумов м. быть не один, а два. Различают аутэкологический оптимум и синэжкологический. Для многих видов они не совпадают. Аутэкологический оптимум-в усл-ях без конкурентного влияния др. видов (физиологический); синэкологический – в усл. влияния др. видов. Для сильных конкурентов аут и син – совпадают.

Экологические ф-ры бывают: благоприятные, неблагоприятные. Среда оказывает возд-е на орг-зм, что вызывает обратную связь. Обратные связи м. быть положительными и отрицательными.

Ф-р А Ф-р А

Если связи ( + ), то сис-ма продолжает существовать как прежде (ф-р был благоприятным), если ( - ) –то сис-ма начинает меняться, чтобы прийти в устойчивое состояние.

Реакция живых орг-змов на неблагоприятные усл-я среды.

В коротком интервале времени: конформисты (не м активно рег-ть свой гомеостаз: л гибнут, л уходят из этого местооб-я) и регуляторы (компенсируют возд-е небл фактора). Конформисты реагируют пассивно, напр. пойкилотермные – их температура меняется со средой. Регуляторы – (напр. гомойотермные) поддерживают температуру тела. ((Конформист отдаст кошелек вору, а регулятор стукнет его или убежит)).Если ф-р действует длительное время, то эти мех-мы не решают проблему. Неустойчивые особи будут погибать – происходит отбор, формируются экологические расы, типы в пределах одного вида, возникают адаптации. Эти изменения м. закрепляться генетические, а м. не закрепляться.

Закон minа Либиха: 1840 – Успех урожая зависит от того элемента питания, который находится в мин количествах в виду экол. потребностей. Пример: бор – его мало, он снижает урожай – Внесли =>теперь лимитир-им будет др в-во. Урожай повысился до след-го лимит ф-ра.

Закон толерантности Шелфорда: 1913г.Шелфорд развивает идеи Либиха и замечает, что и мах ф-ры определяют успешность развития. Лимитирующим ф-ром называется усл-е, стремящееся к пределу толерантности или превышающее его. Выносливость орг-зма опред-ся самым слабым звеном в цепи экологич-х потребностей,Следствия из закона толерантности:1 - Орг-зм м. иметь широкий диапазон толерантности по отношению к одному ф-ру и узкий по отношению к другому.2- Орг-змы, имеющие широкий предел толерантности ко всем ф-рам широко распространены. 3- Если по одному ф-ру усл-я среды не оптимальны для вида, то м. изменяться пределы устойчивости и по отношению к другим ф-рам (мало азота в почве – снижние засухо- и морозоустойчивости).

12.Экологическая роль климатических ф-ров. Тепло как экологический ф-р. Стенотермные и эвритермные виды. Тепловой преферендум. Сумма эффективных темпера­тур. Гомойотермные и пойкилотермные животные. Тепло как ограничивающий ф-р. Адаптации растений и животных к минимальным и максимальным значениям температуры.

Прямо или косвенно тепло влияет на развитие, состояние, выживание, размножение, след-но и численность и распределение животных. С теплом связана интенсивность, хар-р обмена в-в. Скорость биохим-х процессов в орг-ме возрастает в 2-3 раза при повышении темпер на 10С (правило Вант-Гоффа). Но это сохраняется в орг-зме при определенных температ-х значениях, выше кот происх уже замедл-е реакций или нарушение, а ниже – прекращаются.

Ф-р тепла определяет границы ареалов (как прямо, так и косвенно). Определяется проявлением физических и биохимических процессов. У каждого вида свой тепловой преферендум (оптимум).

Для больш гр. видов: 1. Гомойетермные – м. регулировать температуру своего тела;2. Пойкилотермные – не м. или м. слабо. - гелиотермные (напрямую зависят от солнечной радиации),

- хемотермные (бабочки-бражники) сначала нужно подергать крыльями, чтобы пошли химические реакции

Тепло определяет скорость развития. Для насекомых зависимость прямая. От темпер зависит и скорость развития пойкилотермных.

Сумма эффективных температур величина постоянная для конкретного вида. Для прохождения определенной стадии развития вид должен набрать эту сумму.

S=(T-K₀)*D, где D – кол-во дней, T – температура местообитания, K₀ – температура нулевого развития (при ней нет развития).

Плодовая муха. К₀ – 13,5‘С При температуре 26’С – 20 дней. При температуре 19’С – 42 дняОт температуры зависит кол-во генераций за сезон. У плодовой мухи в Гонолулу 12 генераций, а в Париже 2. Чем больше продолжительность, тем дольше жизненный цикл, тем больше масса. Медузы в теплых водах = 20 см; в холодных водах до 2 м. Самые крупные пингвины на южном полюсе. Их длин 1,2 м, масса= 34 кг. Самый мелкий пингвин на галапагосских островах (у экватора) (50 см).

Различают виды:

1.Стенотермные

- термофильные – только при высокой температуре (эктопаразиты млекопитающих).

- криофильные – только при низкой (многоножки в снегах погибают от тепла руки чел-ка).

2.Эвритермные – широкая амплитуда температур.

Приспособление растений к экстремальным температурам. Значительно легче приспосабливаются к холодным температурам. При высоких температурах гибнут от обезвоживания. Легче переносят экстремальные низкие температуры чем резкий переход от нормальных к низким. (Весенние заморозки губительнее зимних морозов). 1)С наступлением неблагоприятных температур в клетке крахмал переходит в сахарозу; сахара для того чтобы растение избежало замораживания; происходило падение точки замерзания. Кристаллы льда образуются не в клетке, а в межклет простр-это не смертельно. 2)Уменьшение листовой пов-ти (уменьшение пов-ти испарения) – листопад. Оставшиеся части растений надежно защищены коркой, точка роста защищена почечными чешуями. 3)В северных широтах растения изменяют форму роста (дерево =>стелющееся). М. образовывать подушкообразные группировки со своим микроклиматом.

Адаптации животных к экстремальным температурам.

Правило Бергмана: В одной и той же сис-мной группе более крупные размеры имеют особи обитающие в холодных усл-ях. Отношение S пов-ти к объему должно быть минимальным. Больше площ. поверх-больше потеря тепла. Мал поверх, больш. объем-форма шара.

Правило Аллена – выступающие части тела становятся меньше в продвижении с юга на север. Лисица-фенек – большие уши; рыжая лисица-норм., песец- малые уши.

Возд-е высоких температур увеличивает испарение. Активные особи уходят в др. экотопы или проявляют активность ночью, когда темпер ниже. У гомойотермных: снижение температуры приводит к усилению обмена в-в – увеличивается выработка тепла. Например виды обитающие во влажных тропических лесах при 10-15 ‘С вырабатывают в 2 раза больше тепла. Виды существующие в Арктике увеличивают выработку тепла при -40С.

У пойкилотермных:– обезвоживание тканей, осмот давл понижается, концентрация солей повышается, кристаллы в клетках не образуются; - интенсивность обмена в-в падает – состояние покоя; - в жидкостях тела образуются в-ва с ф-циями антифризов, у насекомых из гликогена образуется глицерин.

Изменение цвета шерсти.

13.Свет как экологический ф-р. Общие понятия о световом режиме. Кривые фотосинте­за. Экологические группы растений по отношению к свету. Фотопериодизм. Растения ко­роткого и длинного дня. Биологические ритмы. Диапауза.

Сущность жизни состоит в последовательности изменений: рост, самовоспроизведение, синтез сложных хим в-в. Жизнь – явление природы, зависящее от постоянного притока концентрированной энергии светового излучения. Экология изучает связь м/у светом и э/с и способами превращения энергии внутри сис-мы, отношения м/у продуцентами и консументами. Свет – очень важный ф-р: первичный источник энергии. Основное питание автотрофов за счет света. Это непрерывный поток волн в диапазоне 0-5000нм. 290-350нм –УФ (10%), 380-780нм – видимый (45%), 800-4000нм – ИК (10%). Интенсивнее фотосинтез происходит в оранжево-красном и фиолетовом свете. 380-710нм – ФАР физиологически активная радиация. Вся солнечная радиация делится на прямую (до 43% ФАР) и рассеянную (при закате и восходе, содержит наибол ФАР, фотосинтез идет при рассеянной радиации).

В общем м. сказать, свет влияет на: развитие орг-змов, образование пигментов и витаминов, инактивация гормонов роста у растений, определяет ход и продуктивность фотосинтеза, стимулирует размножение, регулирует поведение, фотопериодизм (цикличность биологических процессов), источник тепла. Фотопериодизм – важное приспособление, регулирующее сезонные поведения орг-змов. Изменение продолжительности дня и ночи регулирует сезонные циклы растений и животных в течение года длина дня изменяется строго закономерно, и не подвергается случайным колебаниям, поэтому длина дня служит точным предвестником сезонных изменений. По отношению к свету выделяют 3 группы: гелиофиты (светолюбивые, фотофилы), сциофиты (тенелюбивые, фотофобы), факультативные (теневыносливые, фотоксены). Различие обусловлено на разнице экологического оптимума этих групп. Особенности теневыносл и светолюб растений: 1- строение эпидермиса. Для св/люб хар-рна глянцевость листьев, у тен/выносл – матовая. Глянцевость – воск, наличие лейкопластов, крупных вакуолей, кристаллов оксалата кальция. 2- плотность эпидермы, у св/люб образует толстая кутикула, у тен/вын очень тонкая. 3- большое кол-во волосков у св/люб, снижена транспирация, 4- устьица у св/люб мелкие и на обеих сторонах листа, у тен/выносл крупнее, с нижней стороны листа.

К ривые фотосинтеза: график х- интенсивность света, у- интенсивность фотосинтеза. У теневыносливых растений интенсивность фотосинтеза уже в 8 утра достигает такого значения, который светолюбив достигает лишь в 9-10 утра. Теневыносливые уже при малых интенсивной радиации достигают максимальных значений фотосинтеза, а светолюбив м. с последующем увеличен интенсивности рад повышать интенсивность фотосинтеза.

Фотопериодизм – упорядочивание своей активности по длине дня. Это некое реле времени, пусковой мех-зм, включающий последовательность физиол-х процессов, приводящих к росту и цветению растений, линьке и накоплению жира, миграции и размножению птиц и млекопит-х и к наступлению диапаузы (стадии покоя) у насекомых. Некоторые высшие растения цветут при увеличении длины дня, их называют растения длинного дня, другие зацветают при сокращении дня, когда продолж-ся менее 12 часов - растения короткого дня. Изменив искусственно фотопериод, м. изменить биологические часы (ритмы): м. вызвать внесезонное цветение, увеличив день в декабре – явления, словно весной – линька, увеличение гонад.