Модуль 1. Задание 1.1 Теоретическая экология

Введение

Экология как наука, изучающая отношения между организмами и их взаимосвязи с окружающей средой. Предмет и задачи экологии. Организм и надорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии. Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология). Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.

Повышение роли экологии на современном этапе развития человечества. Основные нарушения в биосфере, вызываемые деятельностью человека. Угроза глобальных экологических катастроф. Экология как научная основа выхода из глобальных кризисов.

Экологические знания – основа природопользования. Экологические принципы заповедного дела и рационального использования природных ресурсов. Красные книги.

Экологическая ситуация в Украине (3)

С введением в Западной Европе более жестких экологических норм, в Украине наблюдается тенденция к увеличению объемов вредных производств из-за переноса таких предприятий на территорию страны.

Ряд ограничений на выпуск продукции, которая включает опасные и вредные компоненты, приводит к тому, что вредные производства из приграничных регионов Западной Европы вытесняются и постепенно переносятся на территории близлежащих государств, в том числе стран СНГ.  В настоящее время экологи выражают опасение, что количество источников загрязнений диоксинами со временем увеличится.

Присутствие в воздухе, которым мы дышим, примесей азота, серы и большого количества углекислого газа усугубляется добавлением к этому перечню более опасных токсинов. Промышленные выбросы наиболее крупных предприятий Украины, таких как Добротворская ТЭС, металлургические комбинаты, до сих пор можно было подвергнуть анализу и учету. Но подсчет уровня токсичных веществ на новых предприятиях достаточно проблематичен.

В частности во Львове запланирован запуск медеплавильного цеха по переплавке отходов меди и прокату катанки. В Николаеве уже в стадии реализации идея сжигания автомобильных шин. Реалии итальянского опыта, где закрыли свыше десяти производств сыра вблизи мусоросжигательных заводов,  говорят о том, что расположение животноводческих ферм и объектов пищевой промышленности недопустимо в районах с повышенным содержанием токсинов.

В Украине, к сожалению, экологическая ситуация трудно контролируема, так как система контроля за опасными веществами требует наличия специального дорогостоящего оборудования. Только тест на содержание опасного диоксина стоит около 1 тыс.долларов.

Причина ухудшения экологической обстановки на Украине кроется не только в недостатках законодательства, но и в процветании коррупции. Под видом гуманитарной поддержки ввозятся вредные вещества, просроченные медицинские препараты.

Основные экологические понятия и термины (4)

1.     Экология - это наука, изучающая закономерности взаимоотношений организмов между собой и с окружающей средой, структуру и функционирование надорганизменных биологических систем.

2.     Экологические факторы - это отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмами, на которые живое реагирует приспособительными реакциями.

3.     Экологическая ниша - это совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе.

11. Анабиоз - это временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедлены до минимума и все видимые признаки жизни отсутствуют.

13. Биоритмы - это периодически повторяющиеся колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений, дающие возможность приспосабливаться к изменениям среды.

14. Биоценоз, или сообщество - это взаимосвязанная совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих однородный участок суши или водоема.

16. Экосистема - это эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная самоподдерживающаяся и саморегулирующаяся биологическая система, состоящая из организмов и абиотической среды, объединенных обменом веществ и энергии.

26. Экологические пирамиды – это графическое изображение соотношения между основными функциональными группами организмов в экосистеме, выражаемое в единицах массы, числе особей или количестве энергии.

27. Биомасса - это выраженное в единицах массы или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, приходящееся на единицу площади или объема экосистемы.

28. Продуктивность, или продукция - это прирост живого вещества, производимый популяцией или сообществом за единицу времени на единицу площади или объема.

31. Климакс - это заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем, в значительной мере соответствующее экологическим условиям данной местности.

37. Ноосфера - это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества.

38. Мониторинг - это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов, возникающих под влиянием антропогенных воздействий.  

Кругооборот веществ и энергии в биосфере (6) Круговорот углерода, кислорода, азота, фосфора, серы в биосфере. Влияние антропогенных факторов на кругооборот веществ и энергии в биосфере. (8)

Все живые организмы находятся во взаимосвязи с неживой природой и включаются в непрерывный круговорот веществ и энергии. В результате происходит биогенная миграция атомов. Необходимы для жизни химические элементы переходят из внешней среды в организм. При расписании органических веществ эти элементы опять возвращаются в окружающую среду. благодаря сбалансированному круговороту газов состав атмосферы всегда находится на постоянном уровне.

В результате круговорота веществ происходит непрерывное перемещение химических элементов из живых организмов в неживую природу и наоборот. Круговорот веществ состоит из двух противоположных процессов, связанных с аккумуляцией элементов в живых организмах и минерализацией в результате их расписания. Образование живого вещества преобладает на поверхности Земли, а минерализация — в почве и морских глубинах.

Следовательно, биосфера являет собой большую систему, которая состоит из разнородных компонентов, связанных между собой процессами превращения энергии и вещества. Миграция веществ замкнута в циклы, компонентами которых являются тела живой и неживой природы. Цикличность процессов обеспечивает непрерывное существование биосферы.

Рис. 1. Схема круговорота воды. Содержание воды дано в кг/см2 в год на поверхности Земли. Испарение и выпадение осадков дано в г/см2 в год на поверхность океана или континента соответственно.

Рис. 2. Схема круговорота углерода. Содержание углерода дано в г/см2 поверхности Земли. Обмен углерода дан в g (1·10-6 г) на 1 см2 поверхности Земли в год.

Рис. 3. Схема круговорота азота.

Рис. 4. Схема круговорота фосфора.

Рис. 5. Схема малого круговорота веществ на Земле.

Роль В.И. Вернадского в изучении биосферы и ноосферы. Общие свойства биосферы (10)

Век научно-технической революции означает переход биосферы в новую фазу, которую акад. В.И. Вернадский назвал сферой ведущего значения человеческого разума. «Биосфера XX столетия,— писал он еще в 1944 г.,—превращается в ноосферу, создаваемую прежде всего ростом науки, научного понимания и основанного на ней социального труда человека» (В.И. Вернадский, 1967, с. 356).

Широко бытует представление о том, что ноосфера характеризуется в первую очередь разумным ведением хозяйственной деятельности. Видимо, из этого исходил и В.И. Вернадский. Однако принципиальным нужно считать то обстоятельство, что сила человеческого разума через достижения науки и техники становится ведущим фактором перестройки природных систем и их дальнейшей эволюции. «Разумный» образ сочетания различных форм деятельности — одна из составляющих научно-технического прогресса; как показывает опыт, это качество формируется позднее, чем реальная возможность эффективного влияния на природу, и стимулируется негативными результатами стихийного развития хозяйства. В основе отрицательных форм влияния человека на биосферу Лежит именно расхождение технологических возможностей такого влияния и осознания отдаленных экологических последствий вмешательства в биосферные процессы.

Живое вещество, его роль в формировании биосферы. Функции животного вещества: энергетическая, деструктивная, концентрационная, средообразующая (11)

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Понятие «живое вещество» обозначает совокупность живых организмов биосферы. Область распространения включает нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу), и верхнюю часть твёрдой оболочки (литосферы). Это понятие было введено В. И. Вернадским. Он отметил, что между косной, безжизненной частью биосферы, косными природными телами и живыми организмами, её населяющими идёт непрерывный обмен энергией. Живое вещество играет наиболее важную роль по сравнению с другими веществами биосферы, и выполняет рад важнейших функций.

Функции живого вещества в биосфере разнообразны:

– Энергетическая – аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

– Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под  воздействием жизнедеятельности организмов.

– Концентрационная – в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д. 

– Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.

– Деструкционная – в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.

– Средообразующая – организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.

– Транспортная – перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Экологическое значение атмосферы, гидросферы, литосферы (13)