- •Isbn:539000289x
- •Isbn-13(ean):9785390002896
- •Раздел I. Общая экология
- •1. Предмет и задачи экологии
- •2. Краткий обзор истории развития экологии
- •3. Значение экологического образования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Взаимодействие организма и среды
- •1.1. Главные уровни организации жизни и экология
- •1.2. Организм как живая целостная система
- •1.3. Общая характеристика биоты Земли
- •Высшие таксоны ситематики империи клеточных организмов
- •1.4. О среде обитания и экологических факторах
- •1.5. Об адаптациях организмов к среде обитания
- •1.6. Лимитирующие экологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Экологические факторы и ресурсы среды
- •2.1. Физические и химические экологические факторы в жизни организмов Влияние температуры на организмы
- •Свет и его роль в жизни организмов
- •Вода в жизни организмов
- •Совместное действие температуры и влажности
- •Водная среда
- •Атмосферные газы как экологический фактор
- •Физические факторы воздушной среды
- •Химические факторы воздушной среды
- •Биогенные вещества как экологические факторы
- •Биогенные макроэлементы
- •Биогенные микроэлементы
- •2.2. Эдафические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты
- •Состав и структура почв
- •Строение почв в вертикальном разрезе
- •Важнейшие экологические факторы почв
- •Экологические индикаторы
- •2.3. Естественные геофизические поля как экологические факторы
- •2.4. Ресурсы живых существ как экологические факторы
- •Классификация ресурсов
- •Экологическое значение незаменимых ресурсов
- •Экологическое значение пищевых ресурсов
- •Ограждение пищевых ресурсов
- •Пространство как ресурс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Популяционная экология
- •3.1. Количественные показатели популяций Статические показатели популяций
- •Динамические показатели популяций
- •3.2. Продолжительность жизни вида
- •Статическая демографическая таблица женского населения Канады на 1980 г. (по Krebs, 1985)
- •3.3. Динамика численности популяций
- •3.4. Регуляция плотности популяции
- •3.5. Экологические стратегии выживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Экология биотических сообществ
- •4.1. Видовая структура сообществ и способы ее оценки
- •4.2. Пространственная структура сообществ
- •4.3. Экологическая ниша и взаимоотношения организмов в сообществе
- •Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по ю. Одуму, 1986)
- •1 Жираф; 2 антилопа геренук; 3 антилопа дик-дик; 4 носорог; 5 слон; 6 зебра; 7 гну; 8 газель Гранта; 9 антилопа бубал
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Экологические системы
- •5.1. Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
- •5.2. Продуцирование и разложение в природе
- •5.3. Гомеостаз экосистемы
- •5.4. Энергетические потоки в экосистеме Энергетические потоки
- •Принцип биологического накопления
- •5.5. Уровни биологической продуктивности экосистем. Экологические пирамиды
- •Уровни производства органического вещества
- •Экологические пирамиды
- •5.6. Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс)
- •Цикличность
- •Экологическая сукцессия
- •Сукцессионные процессы и климакс
- •5.7. Системный подход и моделирование в экологии
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Учение о биосфере
- •Глава 6. Биосфера как глобальная экосистема Земли
- •6.1. Место биосферы среди оболочек Земли
- •Соотношение горных пород земной коры
- •Распределение вод на Земле
- •Состав атмосферы
- •6.2. Состав биосферы как глобальной экосистемы
- •1 Озоновый слой; 2 граница снегов; 3 почва; 4 животные, обитающие в пещерах; 5 бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)
- •Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины (по а. Н. Геннадиеву и др., 1987)
- •Глобальные функции почв (педосферы) (Добровольский, Никитин, 1986)
- •6.3. Круговорот веществ в природе
- •6.4. Биогеохимические циклы наиболее важных для жизни организмов биогенных веществ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы
- •7.1. Ландшафты и экосистемы
- •Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по р. X. Уиттекеру, 1980)
- •I. Наземные биомы
- •II. Типы пресноводных экосистем
- •III. Типы морских экосистем
- •7.2. Наземные биомы (экосистемы)
- •7.3. Пресноводные экосистемы Особенности и факторы пресноводных местообитаний
- •Характеристика пресноводных экосистем
- •7.4. Морские экосистемы Особенности и факторы морской среды
- •Характеристика морских экосистем
- •1 Stomias; 2 Argyropelecus; 3 Gonostoma; 4 Malacosteus; 5 Idiacanthus; 6 Chauliodus
- •7.5. Функциональная целостность биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Эволюция биосферы и факторы ее устойчивости
- •8.1. Основы учения в. И. Вернадского о биосфере
- •Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по ф. Рамаду, 1981)
- •8.2. Эволюция биосферы и ее биоразнообразие
- •8.3. Биотическая регуляция окружающей среды
- •8.4. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Человек в биосфере
- •Глава 9. Биосоциальная природа человека и экология
- •9.1. Человек как биологический вид Эволюционные особенности вида
- •Наследственность человека
- •Искусственная среда и эволюция человека
- •9.2. Человечество как популяционная система
- •Рост численности населения
- •Темпы роста населения Земли в 19502000 гг. (Лестер р. Браун, 1992)
- •9.3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человечества Общие представления
- •Классификация природных ресурсов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Антропогенные экосистемы
- •10.1. О фундаментальных типах экосистем
- •Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)
- •10.2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)
- •10.3. Индустриально-городские экосистемы о процессах урбанизации
- •Урбанистические системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Здоровье человека и окружающая среда
- •11.1. Понятия «здоровье» и «окружающая среда»
- •11.2. Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
- •11.3. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека
- •11.4. Гигиена и здоровье человека
- •11.5. Валеология наука о здоровье
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Антропогенные воздействия на биосферу
- •Глава 12. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
- •12.1. Общие положения
- •12.2. Загрязнение главнейший вид негативного воздействия на биосферу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Антропогенные воздействия на атмосферу
- •13.1. Загрязнение атмосферного воздуха
- •Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
- •13.2. Основные источники загрязнения атмосферы
- •13.3. Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека (по х. Ф. Френчу, 1992)
- •Токсичность загрязнения воздуха для растений (Бондаренко, 1985)
- •13.4. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •Нарушение озонового слоя
- •Кислотные дожди
- •Закисление озер в мире (по данным «XX век последние 10 лет», 1992)
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Антропогенные воздействия на гидросферу
- •14.1. Загрязнение гидросферы
- •Главные загрязнители воды
- •Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
- •14.2. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •14.3. Истощение подземных и поверхностных вод
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Антропогенные воздействия на литосферу
- •15.1. Деградация почв (земель)
- •Эрозия почв (земель)
- •Загрязнение почв
- •Вторичное засоление и заболачивание почв
- •Опустынивание
- •Отчуждение земель
- •15.2. Воздействия на горные породы и их массивы Горные породы
- •Массивы горных пород
- •15.3. Воздействия на недра
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Антропогенные воздействия на биотические сообщества
- •16.1. Значение леса в природе и жизни человека
- •16.2. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
- •16.3. Экологические последствия воздействия человека на растительный мир
- •Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха
- •Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет
- •16.4. Значение животного мира в биосфере
- •16.5. Воздействие человека на животных и причины их вымирания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Особые виды воздействия на биосферу
- •17.1. Загрязнение среды отходами производства и потребления
- •17.2. Шумовое воздействие
- •17.3. Биологическое загрязнение
- •17.4. Воздействие электромагнитных полей и излучений
- •17.5. Загрязнение от ракетно-космической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18. Экстремальные воздействия на биосферу
- •18.1. Воздействие оружия массового уничтожения
- •18.2. Воздействие техногенных экологических катастроф
- •18.3. Стихийные бедствия
- •Стихийные бедствия эндогенного характера
- •Стихийные бедствия экзогенного характера
- •Контрольные вопросы
- •Раздел V. Охрана окружающей среды. Экологическая защита
- •Глава 19. Взаимодействие природы и общества на современном этапе
- •19.1. Основные формы взаимодействия природы и общества
- •19.2. Важнейшие природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды
- •19.3. Экологический кризис и пути выхода из него
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. Инженерная экологическая защита
- •20.1. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
- •Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
- •Биотехнология в охране окружающей среды
- •20.2. Нормирование качества окружающей среды
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевых водах, мг/л
- •20.3. Защита атмосферы
- •20.4. Защита гидросферы Поверхностная гидросфера
- •Подземная гидросфера
- •1 Водоносные пески; 2 депрессионная воронка; 3 насосная; 4 здание для очистки воды; 5 инфильтрационные бассейны; 6 водозаборные скважины
- •20.5. Защита литосферы Защита почв (земель)
- •Охрана и рациональное использование недр
- •Рекультивация нарушенных территорий
- •Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель
- •Защита массивов горных пород
- •20.6. Защита биотических сообществ Защита растительного мира
- •Охрана животного мира
- •Красная книга
- •Особо охраняемые природные территории
- •20.7. Защита окружающей среды от особых видов воздействий Защита от отходов производства и потребления
- •Защита от шумового воздействия
- •Защита от электромагнитных полей и излучений
- •Защита от негативного биологического воздействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21. Энерго- и ресурсосбережение
- •21.1. Экологичное энергопотребление
- •Основные направления экологичного энергопотребления
- •Характеристика основных утеплителей по данным зарубежных источников
- •Энергосберегающие заглубленные здания
- •Концепция энергосберегающего экодома
- •21.2. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
- •21.3. Ресурсосбережение в строительстве Использование техногенного сырья мощный экологический ресурс
- •Экологическая безопасность техногенного сырья
- •Контрольные вопросы
- •Раздел VI. Охрана окружающей среды. Правовые и экономические аспекты
- •Глава 22. Административно-правовые основы охраны окружающей среды
- •22.1. Экологическое законодательство Российской Федерации
- •22.2. Государственные органы управления в области охраны окружающей среды
- •22.3. Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация
- •22.4. Экологическая экспертиза и овос
- •22.5. Экологический риск и зоны повышенного экологического риска
- •Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
- •22.6. Экологический мониторинг
- •Система наземного мониторинга окружающей среды (по и. П. Герасимову)
- •22.7. Экологический контроль
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Экологические права и обязанности граждан
- •23.1. Экологические права граждан. Общественные экологические движения
- •23.2. Экологические обязанности граждан
- •23.3. Юридическая ответственность за экологические правонарушения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24. Экономический механизм охраны окружающей среды
- •24.1. Методы экономического регулирования
- •24.2. Эколого-экономический учет природных ресурсов и загрязнителей
- •24.3. Лицензии, договора и лимиты на природопользование
- •24.4. Новые механизмы финансирования природоохранных мероприятий
- •24.5. Экономическое стимулирование в области охраны окружающей среды
- •24.6. Понятие о концепции устойчивого эколого-экономического развития
- •Контрольные вопросы
- •Глава 25. Экологизация общественного сознания
- •25.1. Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания
- •25.2. Экологическое образование, воспитание и культура
- •Контрольные вопросы
- •Глава 26. Международное экологическое сотрудничество
- •26.1. Роль международных экологических отношений
- •26.2. Национальные и международные объекты охраны окружающей среды
- •26.3. Основные принципы международного экологического сотрудничества
- •26.4. Участие России в международном экологическом сотрудничестве
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
1. Что понимается под биоразнообразием природы?
2. Видовое разнообразие как основа биологического разнообразия в природе.
3. Что такое экотон и каковы причины краевого эффекта?
4. Какие существуют показатели оценки видового биоразнообразия биологических сообществ?
5. Как отражается биоразнообразие в пространственной структуре биоценоза?
6. Каково экологическое значение ярусности леса и травянистой растительности?
7. Что такое экологическая ниша? Понятие о реализованной и фундаментальной нише.
8. В чем суть принципа Гаузе?
9. В чем состоят отрицательные взаимодействия между видами? Коэволюция систем «хищник жертва» или «паразит хозяин».
10. В чем состоят положительные взаимодействия между видами?
11. Почему, по мнению Ю. Одума, человек должен установить мутуалистические отношения с природой?
Глава 5. Экологические системы
5.1. Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему» (Ю. Одум, 1986).
Главным предметом исследования при экосистемном подходе в экологии, становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т. е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом (рис. 5.1). Это позволяет дать обобщенную интегрированную оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов многих видов, так как по биогеохимическим функциям, т. е. по характеру осуществляемых в природе процессов превращения вещества и энергии, организмы более однообразны, чем по своим морфологическим признакам и строению. Например, все высшие растения потребляют одни и те же вещества, все они используют свет и, благодаря фотосинтезу, образуют близкие по составу органические вещества и выделяют кислород.
Рис. 5.1. Схема переноса вещества (сплошная линия) и энергии (пунктирная линия) в природных экосистемах
В настоящее время концепция экосистемы это одно из наиболее главных обобщений биологии играет весьма важную роль в экологии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков (1979): во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода обобщений и они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию биотических сообществ экосистем. Кроме того, как считает Г. А. Новиков, распространению идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до обширного лесного массива, например, тайги. В связи с этим выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника и т. п.); мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь и др.); макроэкосистемы (континент, океан) и наконец глобальная экосистема (биосфера Земли), или экосфера, интеграция всех экосистем мира.
Типичным примером экосистемы может быть подушка лишайника на стволе дерева. Выше мы уже приводили пример классического мутуализма, к которому пришли грибы и водоросли через паразитизм последних. Продуценты здесь симбиотические водоросли, консументы различные мелкие членистоногие и др. Гифы грибов и большинство микроскопических животных выступают здесь и в роли редуцентов, живущих за счет тканей отмерших водорослей.
Замкнутость круговорота в такой системе невелика: часть продуктов распада выносится за пределы лишайника дождевыми водами, часть животных мигрирует в другие местообитания.
Границы этой экосистемы очерчены границами лишайника, но ее существование будет достаточно стабильным, если вынос будет компенсироваться поступлением вещества. Но есть экосистемы, в которых внутренний круговорот вещества вообще малоэффективен реки, склоны гор, здесь стабильность поддерживается только перетоком вещества извне. Многие системы достаточно автономны пруды, озера, океан, леса и др. Но даже биосфера Земли часть веществ отдает в космос и получает вещества из космоса.
Таким образом, природные экосистемы это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию.
Запасы веществ, усвояемые организмами и, прежде всего, продуцентами, в природе небезграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, а точнее не были бы вовлечены в этот вечный круговорот, то жизнь на Земле была бы вообще невозможна. Такой «бесконечный» круговорот (см. рис. 5.1) биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.
Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимы неорганические молекулы в усвояемой для продуцентов форме, консументы, питающиеся продуцентами и другими консументами, а также редуценты, восстанавливающие органические вещества снова до неорганических молекул для питания продуцентов (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Пищевая цепь в озере в сильно упрощенном виде: сплошные линии со стрелками направлены от пищи к консументам; пунктирные линии со стрелками отражают деятельность деструкторов (по П. Аресу)
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганически простых соединений, и 2) нижний гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований. Однако, чтобы разобраться в сложных биологических взаимодействиях в экосистеме, следует выделить ряд компонентов, об экологической роли которых мы уже говорили выше: 1) неорганические вещества (C, N, CO2, H2O, P, O и др.), участвующие в круговоротах; 2) органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую абиотические факторы; 4) продуцентов автотрофных организмов, в основном зеленых растений, способных производить пищу из простых неорганических веществ; 5) консументов, или фаготрофов (пожирателей), гетеротрофы, в основном, животные, питающиеся другими организмами или частицами органического вещества; 6) редуцентов, или сапротрофов (питающихся гнилью), гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию путем разложения отмершей или поглощения растворенной органики. Сапротрофы высвобождают неорганические элементы питания для продуцентов и, кроме того, являются пищей для консументов.