- •1.1. Предмет и структура экологии
- •1.2. Специфические особенности экологии
- •1.3. Развитие и устойчивость
- •Основные этапы развития биосферы Земли
- •Страны – экологические "тяжеловесы"
- •2.1. Определение и структура экосистем
- •2.2. Биота
- •2.3. Биотические факторы
- •2.3.1. Гомотипические реакции
- •2.3.2. Гетеротипические реакции
- •Виды гетеротипических реакций
- •2.4. Принцип Гаузе
- •2.5. Абиотический компонент
- •2.5.1. Свет
- •2.5.2. Температура, атмосферное давление, влажность, атмосферные осадки и климат
- •2.5.3. Соленость и кислотность
- •2.5.4. Биологические ритмы
- •2.5.5. Геопатогенные зоны
- •2.6. Закон лимитирующих факторов
- •3.1. Гомеостаз
- •3.2. Обмен веществом, энергией, информацией
- •3.3. Основные принципы функционирования экосистем
- •3.3.1. Первый принцип
- •3.3.2. Второй принцип
- •3.3.3. Третий принцип
- •3.4. Устойчивость экосистем
- •3.4.1. Равновесие популяций
- •3.4.2. Механизмы популяционного равновесия
- •3.5. Математические модели популяционной динамики
- •3.6. "Гипотеза Геи"
- •4.1. Экологические сукцессии
- •4.2. Эволюционная сукцессия
- •4.2.1. Некоторые генетические положения
- •4.2.2. Эволюционная сукцессия
- •4.3. Влияние человека на видовое разнообразие
- •Причины исчезновения видов
- •Причины, угрожающие существованию видов
- •Распределение сохранившихся естественных ландшафтов в различных регионах мира
- •Охраняемые территории и исчезающие виды для стран – экологических "тяжеловесов" (1990-е годы)
- •4.4. Интродукция видов
- •5.1. Связь между экологией и демографическими проблемами
- •Распределение населения и мирового богатства
- •Распределение мирового потребления
- •5.2. Основные показатели демографической ситуации
- •Демографические данные по отдельным регионам и странам за 1988 год
- •Динамика демографических процессов в России
- •Коэффициент детской смертности и средняя продолжительность жизни
- •Десять крупнейших государств мира и прогноз численности их населения в 2100 году
- •5.3. Причины демографического взрыва
- •5.4. Причины различий демографической ситуации в разных странах
- •Демографическая ситуация в странах – экологических "тяжеловесах"
- •5.5. Пути решения проблемы народонаселения
- •5.5.1. Повышение уровня жизни
- •5.5.2. Крупномасштабные проекты и адекватная технология
- •5.5.3. Снижение рождаемости
- •6.1. Ресурсы, отходы, загрязнение
- •Антропогенное воздействие на биосферу
- •6.2. Почва
- •6.2.1. Основные свойства почвы
- •Взаимоотношения между механическим составом почвы и ее физическими и химическими свойствами
- •6.2.2. Потери почвы
- •Распределение земельного фонда России по целевому назначению
- •Скорость эрозии почв
- •Опустыненные земли засушливых регионов
- •Орошаемые земли, опустыненные вследствие засоления
- •6.2.3. Предупреждение потерь почвы
- •6.3. Вода
- •Содержание воды в растительных и животных организмах
- •6.3.1. Основные свойства воды как среды жизни
- •6.3.2. Круговорот воды
- •Скорость водообмена
- •6.3.3. Влияние человека на круговорот воды
- •Потребление пресной воды для производства 1 тонны продукции
- •6.3.4. Сохранение и возобновление водных ресурсов
- •6.4. Воздух
- •Химический состав сухого воздуха
- •7.1. История вопроса, топливно-энергетический баланс и классификация энергетических ресурсов
- •Среднее ежедневное потребление энергии на душу населения на разных стадиях развития цивилизации
- •Методы получения электроэнергии в сша в 1987 году
- •Структура мирового потребления топливно-энергетических ресурсов
- •7.2. Ископаемое топливо
- •7.3. Энергия воды и ветра
- •4. Атомная энергия
- •7.4.1. Масштабы и характеристика ядерной энергетики
- •Действующие энергоблоки аэс России
- •Наиболее распространенные изотопы, образующиеся в ядерном реакторе
- •7.4.2. Проблема безопасности аэс
- •7.4.3. Реакторы-размножители и другие направления ядерной энергетики
- •7.5. Энергоэффективность и рентабельность
- •Классификация качества различных видов энергии
- •Энергоэффективность различных способов отопления помещений
- •Коэффициенты рентабельности для различных энергетических систем
- •7.6. Альтернативные источники энергии
- •8.1. Экологическое нормирование качества окружающей среды
- •8.2. Вредители и загрязнение пестицидами
- •8.2.1. Вредители
- •8.2.2. Пестициды как средство борьбы с вредителями
- •8.2.3. Экологические методы борьбы с вредителями
- •8.3. Загрязнение синтетическими органическими соединениями
- •Влияние синтетических органических веществ на здоровье человека
- •8.4. Загрязнение тяжелыми металлами
- •Поступление тяжелых металлов в организм человека с пищей за сутки
- •8.5. Загрязнение водоемов биогенами и эвтрофизация
- •8.6. Загрязнение нефтью
- •8.7. Загрязнение атмосферы
- •8.7.1. Смог
- •Влияние режима работы двигателя автомобиля на состав выхлопных газов
- •8.7.2. Кислотные осадки
- •8.7.3. Разрушение озонового слоя
- •8.7.4. Парниковый эффект
- •Выбросы углерода от сжигания ископаемых видов топлива странами – экологическими "тяжеловесами" в 1995 году
- •8.8. Тепловое загрязнение
- •8.9. Сброс отходов в Мировой океан (дампинг)
- •8.10. Экономика загрязнения и риск
- •9.1. Предмет изучения и этапы развития
- •9.2. Основные характеристики воздействия ионизирующего излучения на организмы и единицы их измерения
- •Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов
- •Значения взвешенных коэффициентов wтк для различных тканей и органов человека
- •9.3. Воздействие ионизирующего излучения на организмы
- •Коэффициенты концентрирования некоторых радионуклидов для пресноводных организмов
- •Полулетальная доза облучения для различных живых организмов
- •Допустимые уровни облучения человека
- •Допустимые уровни облучения, установленные для военного времени для военнослужащих
- •Степени лучевой болезни
- •Некоторые уровни облучения
- •9.4. Радиоэкология популяций и сообществ
- •9.5. Радиационный фон
- •9.5.1. Естественный радиационный фон
- •Средняя удельная радиоактивность строительных материалов
- •Предельно-допустимые значения мощности эквивалентной дозы облучения
- •Предельно-допустимое содержание радиоактивных изотопов в продуктах питания
- •9.5.2. Искусственный радиационный фон
- •9.6. Радиационная обстановка в России, Санкт-Петербурге и Ленинградской области
- •10.1. Масштабы урбанизации и связанные с ней экологические проблемы
- •Динамика мирового процесса урбанизации (по в.П.Максаковскому)
- •Урбанизация для различных групп стран
- •Темпы урбанизации в России
- •Количество городов-миллионеров
- •Мегаполисы (на 1985 год)
- •Ежегодное потребление ресурсов и выбросы современного города с населением 1 миллион человек (по ю.И.Скурлатову, г.Г.Дуке, а.Мизити)
- •10.2. Проблема твердых отходов
- •Структура твердых бытовых отходов в сша в 1988 году
- •Сравнительная характеристика различных способов ликвидации мусора
- •Уровень рециркуляции макулатуры
- •10.3. Очистка сточных вод и газовых выбросов
- •10.3.1. Очистка сточных вод
- •10.3.2. Очистка газовых выбросов
- •10.4. Городской микроклимат
- •10.5. Шумовое загрязнение и вибрация
- •Шумовое загрязнение
- •10.6. Пылевое загрязнение
- •10.7. Растительность и животные в городе
- •10.8. Электромагнитное загрязнение
- •10.9. Экологически устойчивый город
- •10.10. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге
- •10.10.1. Состояние атмосферного воздуха
- •Количество загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу Санкт-Петербурга за период 1987 – 1997 годов
- •Данные по загрязнению атмосферного воздуха в 1996 – 1997 годах
- •Перечень превышения нормативов в точках наблюдения по основным загрязняющим веществам, имеющим значение в плане риска влияния на здоровье
- •Превышение нормативов загрязнения атмосферы по веществам в Санкт-Петербурге за 1997 год
- •Уровни загрязнения атмосферного воздуха в 1997 году
- •Превышение нормативов загрязнения атмосферы по точкам наблюдения за 1997 год
- •Превышение нормативов загрязнения атмосферы по районам Санкт-Петербурга за 1997 год
- •10.10.2. Состояние водных объектов
- •Состояние загрязненности водных объектов Санкт-Петербурга в 1990 году
- •Динамика загрязненности водотоков Санкт-Петербурга в 1996 – 1997 годах
- •Качество питьевой воды в Санкт-Петербурге
- •10.10.3. Дамба
- •Наводнения в Санкт-Петербурге в 1703 – 1994 годах
- •10.10.4. Состояние городских почв
- •Районы наиболее загрязненных почв в Санкт-Петербурге
- •10.10.5. Шумовое загрязнение
- •Уровень шума на транспортных магистралях Санкт-Петербурга
- •10.10.6. Зеленые насаждения и животный мир
- •Состояние зеленых насаждений в Санкт-Петербурге
- •10.10.7. Проблема городских отходов
2.2. Биота
Различные экосистемы весьма сильно отличаются друг от друга, однако всем им свойственна примерно одинаковая биотическая структура, т.е. все они включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом стереотипным образом. Обычно в экосистемах выделяют четыре основные категории организмов: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.
Продуценты– это живые организмы (в основном зеленые растения), способные, используя энергию окружающей среды, синтезировать необходимые им органические соединения из неорганических.
Отметим, что не все растения являются продуцентами, например, подъельник – цветковое растение, не содержащее хлорофилла и потому не способное к фотосинтезу (см. раздел 2.5.1), питающееся готовыми органическими веществами. По способу питания продуценты относятся кавтотрофам.
Консументы– это живые организмы, потребляющие синтезированную продуцентами органику для удовлетворения своих потребностей в веществе и энергии.
По способу питания консументы относятся к гетеротрофам. Существуют еще организмы со смешанным типом питания –миксотрофы.
Живые организмы, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами. Первичные консументы, в свою очередь, служат пищей длявторичных консументови т.д. Бывают консументы третьего, четвертого и более высоких порядков. Первичные консументы иначе называютсярастительноядными, илифитофагами, консументы второго и более высоких порядков –плотоядными, живые организмы, употребляющие в пищу как растения, так и животных (например, человек) относятся квсеяднымилиэврифагам.
Между консументами разных порядков могут складываться два основных типа отношений: "хищник – жертва", когда одно животное охотится на другое и в результате убивает и съедает его, и"паразит – хозяин", когда консумент более высокого порядка длительное время питается другим организмом, но, как правило, не убивает его, хотя и причиняет ему вред. По способу питания хищников относят к категориинекротрофов, а паразитов – к категориибиотрофов.
Среди консументов выделяется особая группа живых организмов, питающихся детритом –детритофаги.Детритомназываются мертвые растительные и животные остатки, например, опавшие листья, валежная древесина, трупы животных, фекалии и т.д.
К детритофагам относятся грифы, земляные черви, раки, термиты, муравьи, жуки-дровосеки, двустворчатые моллюски и другие животные. Как и для обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных детритофагов и т.д. По способу питания детритофагов относят к категории сапротрофов.
В свою очередь, среди детритофагов выделяют еще одну весьма специфичную группу живых организмов – редуцентов.
Редуценты– живые организмы, разлагающие органические вещества и превращающие их в неорганические вещества, усваиваемые другими организмами.
Значительная часть детрита в экосистеме не поедается животными-детритофагами, а гниет и разлагается в процессе питания редуцентов. Редуценты – завершающее звено биологического круговорота веществ. Типичными представителями редуцентов являются грибы и бактерии. Отметим, что большинство видов бактерий не относится к болезнетворным, а представляют собой безвредных, а часто даже полезных детритофагов. Грибы и некоторые бактерии образуют громадные количества мельчайших репродуктивных клеток – спор, которые легко разносятся воздушными потоками. Поэтому их можно найти практически повсюду, а рост грибов и бактерий и сопровождающие их процессы гниения и разложения органики наблюдается везде, где есть подходящие температурные условия и влажность и где не приняты специальные меры защиты.
Как видно, основой биотической структуры являются пищевые взаимодействия между организмами.
Существует множество путей движения вещества в экосистеме от организма к организму. Каждый такой путь называетсяпищевой, илитрофической цепью.
Например, подобной трофической цепью является уже упоминавшаяся цепочка фитопланктон – зоопланктон – анчоусы – морские птицы – детрит (гуано). Трофические цепи редко изолированы друг от друга. Весьма часто тот или иной вид фитофагов питается сразу несколькими видами растений, а сам служит пищей для нескольких различных видов хищников. Некоторые организмы при этом не укладываются в рамки какой-либо одной категории, а играют различную роль в зависимости от ситуации. Прекрасным примером этому могут служить насекомоядные растения, например, росянка, или человек, который по отношению к акуле может выступать и как хищник, и, при менее благоприятных обстоятельствах, как жертва.
Таким образом, практически все трофические цепи соединены между собой и образуют сложную сеть пищевых взаимоотношений, называемуюпищевой, или трофической сетью.
Несмотря на большую сложность трофических сетей, все они подчиняются общей схеме и ведут от продуцентов к первичным консументам (или первичным детритофагам), от них – к вторичным консументам (вторичным детритофагам) и т.д. Продуценты, консументы и детритофаги различных порядков занимают разные уровни этой схемы – так называемые трофические уровни. Отметим, что все пищевые цепи обязательно начинаются с продуцентов. Без непрерывного образования ими органического вещества экосистема быстро "съела бы сама себя" и прекратила свое существование.