- •Российский государственный социальный университет
- •Факультет Охраны труда и окружающей среды
- •А.В. Гапоненко
- •Общая экология
- •1.Раздел Факториальная экология
- •1.1.Тема Предмет и объекты изучения экологии.
- •Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических исследований.
- •Современное состояние экологии как комплекной социально-естественной науки о взвамоотношениях организмов. Содержание, предмет, объект и задачи экологии.
- •Влияние среды на организм.
- •Влияние живых организмов на среду.
- •Экологические факторы среды и их классификация.
- •Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды
- •Основные абиотические факторы.
- •Основные биотические факторы.
- •??? Антропогенный фактор.
- •1.3.Тема Среды жизни. Приспособление организмов к среде жизни
- •Среды обитания и их влияние на живые организмы
- •Наземно – воздушная среда жизни и ее особенности. Адаптации организмов к обитанию в наземно-воздушной среде
- •Водная среда жизни. Адаптации организмов к водной среде
- •Почвенная среда жизни. Почвенные организмы.
- •Уменьшение засоленности почвы
- •Живой организм как особая среда обитания. Средообразующая роль живых организмов.
- •1.4.Тема Основы демэкологии (экологии популяций)
- •Вид и его экологическая характеристика
- •Популяция как форма существования вида.
- •Показатели популяций.
- •Возрастная и половая структуры популяций.
- •Пространственная и этологическая структуры популяций.
- •Динамика популяций.
- •???. Методы количественного учета в популяциях, их специфика у растений и животных.
- •1.5.Тема Основы синэкологии (экологии сообществ и экосистем)
- •Экосистемы и принципы их функционирования
- •Биоценозы (сообщества), их таксономический состав и функциональная структура.
- •Структура биоценоза.
- •Внутривидовые взаимодействия в биоценозе. Межвидовые взаимоотношения в биоценозе.
- •Экологические ниши. Многомерность ниши. Ниша фундаментальная и реализованная. Влияние конкуренции на ширину экологической ниши. Прерывание ниш. Ниши общие и специализированные.
- •Устойчивость и развитие биоценозов.
- •Экосистемы и принципы их функционирования.
- •Потоки вещества и энергии в экосистеме. Биологическая продуктивность экосистем.
- •Динамика экосистем. Саморегуляция и устойчивость экосистем.
- •Искусственные экосистемы.
- •2.Раздел Биосфера история ее становления, развития и современное состояние
- •2.1.Тема Основы учения о биосфере
- •Определение понятия «биосфера»
- •Строение оболочек Земли, их структура, зональность, динамика.
- •Роль в.И. Вернадского в формировании современного учения о биосфере.
- •Живое и биокосное вещество, их взаимовозникновение и перерождение в круговоротах веществ и энергии.
- •Биотические процессы в биосфере.
- •1. Традиционная.
- •2. Концепция биотической регуляции окружающей среды.
- •Круговороты биогенных элементов и их модификация.
- •Круговороты газообразного и осадочного циклов
- •Кругообороты воды, углерода, азота, фосфора и серы.
- •Основные теории происхождения биосферы
- •Биохимическая эволюция живых организмов.
- •Главные этапы биохимической эволюции живых организмов
- •Основные тенденции эволюции биосферы. Роль человека в эволюции биосферы. Ноосфера. Учение в.И. Вернадского о ноосфере.
- •3.Раздел Глобальные, региональные и локальные проблемы биосферы
- •3.1.Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия
- •Антропогенез
- •Отличительные признаки человека:
- •Расселение человека.
- •Современная эволюция человека.
- •Специфика эволюции человека.
- •Расогенез
- •Коэволюционный характер развития пррироды и общества на современном этапа развития биосферы.
- •Экологические кризисы и катастрофы в истории человечества.
- •Понятие о риске. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации.
- •Масштабы антропогенного воздействия на биосферу. Ответные реакции природы.
- •Антропогенное влияние и глобальные проблемы современной биосферы. Понятие загрязнения природной среды. Источники загрязнения биосферы. Загрязнение природных вод, атмосферы, почвы.
- •Радиоактивное загрязнение.
- •Демографическая проблема.
- •Сокращение озонового слоя.
- •Парниковый эффект и его последствия.
- •Ресурсный кризис
- •3.2.Экология урбанизированных территорий
- •Урбанизация и ее проблемы.
- •О возможностях сокpащения темпов pасползания гоpодов
- •Интенсификация использования энеpгетических pесуpсов
- •Загpязнение воздушной сpеды гоpодов
- •Дегpадация водных pесуpсов
- •Загрязнение почв
- •Геоэкологические проблемы городов
- •Комплексное воздействие городов на природную среду
- •Техногенные системы и их взаимодействие с окружающей средой
- •Государственное регулирование природопользования.
- •Основные положения экологического законодательства
- •Правовые аспекты охраны лесов
- •Основные правовые принципы и положения в области охраны животного мира
- •Основные принципы государственного законодательства в области охраны атмосферного воздуха
- •Основы реализации, цели водного законодательства Российской Федерации
- •Кадастры природных ресурсов
- •Особо охраняемые природные территории
- •Защита генофонда биосферы. Красные книги животных и растений
- •Экологический туризм как часть природосберегающей стратегии
- •4.2.Экологический мониторинг
- •Динамика состояния растительного и животного мира, суши, рыбных ресурсов. Мониторинг окружающей среды
- •Виды мониторинга окружающей среды
- •Уровни мониторинга окружающей среды и его организация
- •Экологическая безопасность России
- •Экологическое состояние Московского региона.
- •4.3.Международное сотрудничество в решении экологических проблем
- •Принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей среды
- •Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
- •Концепции и глобальные модели будущего мира
Главные этапы биохимической эволюции живых организмов
Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия внешних (аллогенных) – геологических и климатических и внутренних (автогенных) – обусловленных живым компонентом, т.е. абиотических и биотических факторов. Благодаря действию и взаимодействию этих факторов сформировалось биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и биосферном уровнях. Именно разнообразие экосистем, составляющих биосферу является условием ее устойчивости.
Данные космохимии метеоритов и астероидов свидетельствуют о том, что образование органических соединений в Солнечной системе на ранних стадиях ее развития было типичным и массовым явлением (Войткевич, Вронский, 1996).
Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями, образовавшимися из органических веществ, синтезированных абиогенно под действием мощного ультрафиолетового излучения в отсутствии кислорода (и озонового слоя). Они могли существовать только в воде, защищающей простейших от ультрафиолетового излучения. Питались они, по-видимому, органическими веществами, образованными космическим синтезом. Таким образом, древнейшая биосфера возникла в гидросфере, существовала в ее пределах и являлась гетеротрофной. Под воздействием закона «всюдности жизни» организмы стали осуществлять экспансию в различные области обитания. Однако созидающая и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и синезеленых (прокариотов) около 3,5 млрд. лет назад. 1,5 – 2 млрд. лет назад произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и выделению его в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточности около 1,4 млрд. лет назад, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов). Это имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность автотрофных организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.
В начале кембрийского периода, примерно 600 млн. лет назад, содержание кислорода в атмосфере достигло 0,6%, а затем произошел еще один эволюционный взрыв – появились новые формы жизни – губки, кораллы, черви, моллюски. Уже к середине палеозоя содержание кислорода впервые стало близко к современному. Появилась возможность выхода жизни на сушу. Несмотря на обилие автотрофов, в конце палеозоя, примерно 300 млн. лет назад, содержание кислорода в атмосфере упало до 5% от современного и повысилось содержание углекислого газа. Это привело к изменению климата, снижению интенсивности процессов размножения животных, и как следствие бурному накоплению массы органических веществ, сто создало запасы ископаемого топлива (каменный уголь, нефть). Затем содержание кислорода снова стало повышаться и с середины мелового периода, примерно 100 млн. лет назад, отношение О2/СО2 близко к современному, хоть и испытывает колебания в определенных пределах.
Дальнейшее развитие животных и растений, после выхода на сушу, привело к заселению материков, возникновению таких крупных наземных животных, как динозавры, появлению млекопитающих и, наконец, человека.
В.И. Вернадский сформулировал идеи эволюции биосферы следующим образом:
Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.
В течение всей геологический истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.
Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (Вернадский 1934г).
Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.
Таким образом, основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества. Ю. Одум (1975) считает, что «с экологической точки зрения эволюцию биосферы, по-видимому, можно сравнить с гетеротрофной сукцессией, за которой последовал автотрофный режим». Но до сих пор, несмотря на 4 млрд. лет эволюции, таксономический состав систем еще не стабилизировался. Биоразнообразие экосферы продолжает совершенствоваться за счет большого резерва в эволюции сообществ. На этом уровне ведущая роль принадлежит сопряженной эволюции (коэволюции) и групповому отбору.
Эволюция биосферы и ее основных составляющих.
(по Ф. Рамаду, 1981)
Время, число лет |
Геологическая эпоха |
Биосфера |
Литосфера |
Гидросфера |
Атмосфера |
5х109 4,5х109 |
Ранний архей |
|
Формирование Солнечной системы. Наиболее древние породы |
Конденсация океана |
Свободный кислород отсутствует |
3х109
2х109 |
Докембрий
|
Первые бактерии
Первые организмы, способные к фотосинтезу |
Вулканизм |
Появление кислорода из оксидов железа |
Содержание кислорода составляет 1% современного значения. Образование озонового слоя |
7х108
5х108 – 2,25х 108 |
Палеозойская эра |
Появление многоклеточных
Появление сосудистых растений и насекомых |
Оледенение Сахары. Образование каменноугольных отложений |
Увеличение объема океана |
Содержание кислорода составляет 3 – 10% от современного |
108 – 7х107 |
Мезозойская эра |
Появление млекопитающих
Появление покрытосеменных растений |
Вулканизм
Отложение мела и гипса в осадочных породах |
|
Содержание кислорода увеличивается |
5х107
2х107
107
106 |
Кайнозойская эра Эоцен Олигоцен
Миоцен
Плиоцен
Четвертичный период |
Появление злаковых
Увеличение видового разнообразия млекопитающих. Первые приматы по линии антропоидов. Первый из известных человекообразн. Оледенение |
Образование бурого угля. Вулканизм |
Уровень моря на 120 м ниже современного |
Процентное содержание кислорода близко к современному
Содержание кислорода близко к современному. |