106)Биогеохимич циклы круговорота углерода, азота и воды

Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане.

Круговорот азота также охватывает все области биосферы. Хотя его запасы в атмосфере практически неисчерпаемы, высшие растения могут использовать азот только после соединения его с водородом или кислородом. Исключительно важную роль в этом процессе играют азотфиксирующие бактерии. При распаде белков этих микроорганизмов азот снова возвращается в атмосферу.

Показателем масштаба биотического круговорота служат темпы оборота углекислого газа, кислорода и воды. Весь кислород атмосферы проходит через организмы примерно за 2 тыс. лет, углекислый газ – за 300 лет, а вода полностью разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн. лет.

Важная роль в глобальном круговороте веществ принадлежит циркуляции воды между океаном, атмосферой и верхними слоями литосферы. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на многие километры. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делая их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в океаны и моря. Подсчитано, что с поверхности Земли за 1 мин испаряется около 1 млрд. т воды. Энергия, затрачиваемая на испарение воды, возвращается в атмосферу. Циркуляция воды между Мировым океаном и сушей представляет собой важнейшее звено в поддержании жизни на Земле и основное условие взаимодействия растений и животных с неживой природой.

107)Эволюция биосферы:ноогенез

НООГЕНЕЗ-(от греч. noos разум и ...генез), современный период эволюции жизни на Земле, означающий, согласно В. И. Вернадскому, превращение биосферы в сферу разума — ноосферу; эволюция, управляемая человеческим сознанием.

В. И. Вернадский выделял три этапа развития биосферы:

• Первый этап — возникновение жизни и первичной биосферы. Ведущие факторы здесь — геохимические и климатические изменения на Земле.

• Второй этап — усложнение структуры биосферы в результате появления многочисленных и разнообразных эукариотных организмов — как одноклеточных, так и многоклеточных. Движущим фактором выступает биологическая эволюция.

• Третий этап — возникновение человека, человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу.

108)Роль чел-ка в биосфере, изменения вбиосфере, проблема энергитического кризиса

В начале своей истории человек был органической частью природы, его деятельность вписывалась в биогеохимические циклы. К концу палеолита он исчерпывает свои пищевые ресурсы, истребляя крупных млекопитающих (мамонтов, шерстистых носорогов, пещерных медведей, торфяных оленей и др.), что приводит к первому экологическому кризису. Численность человечества резко сокращается. От полного исчезновения его спасает изменение экологической ниши, то есть образа жизни. В неолите от собирательства и охоты человек перешел к земледелию и животноводству. С этого момента он выделился из остальной природы и стал активно вмешиваться в биогенные круговороты в биосфере, вовлекая в него вещества, накопленные ранее.

Расширяя земледельческие угодья, наши предки выжигали леса, но вследствие примитивности земледелия такие поля быстро становились непродуктивными. Тогда сжигались новые леса. Сокращение лесных площадей приводило к снижению уровня рек и грунтовых вод. Все это влекло за собой изменения и разрушения целых экосистем: леса сменялись саваннами, саванны и степи - пустынями.

Эпоха Великих географических открытий (открытие Нового света, островов Тихого океана, проникновение европейцев в Африку, Индию, Китай, Центральную Азию) неузнаваемо изменила мир и привела к новому наступлению человечества на дикую природу.

В настоящее время природные экосистемы в связи с увеличением народонаселения, темпов и масштабов производственной деятельности не справляются с антропогенными воздействиями. Сложилась ситуация, при которой дальнейшее развитие производства становится невозможным из-за истощения невосполнимых природных ресурсов (запасов руд, горючих ископаемых). Экологический кризис приобрел планетарный масштаб. Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем: резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели к угрозе вымирания 2/3 существующих видов; стремительно сокращается площадь уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги, которые образно называют "легкими планеты"; из-за засоления и эрозии теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни большинства видов, в том числе и человека. Стремительно растущая численность человечества становится причиной сокращения биологического разнообразия планеты.

Современное общество пришло к пониманию ограниченных возможностей биосферы. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование - единственно возможный путь выживания человечества.

энергия

Очень сложные экологические проблемы связаны с получением энергии на теплоэлектро-энергетических предприятиях. Потребность в энергии - одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованного человеческого общества, но и для простого .физического существования каждого человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях.

Гидроэлектростанции на первый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считали многие десятилетия. В нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великих реках.Не все знают, что уголь обладает небольшой природной радиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее суммарные радиоактивные выбросы получаются выше, чем у АЭС. Но этот фактор второстепенный по сравнению с главным бедствием от установки на органическом топливе, наносимом природе и людям, - выбросами в атмосферу химических соединений, являющихся продуктами сгорания.

Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльской катастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимые экологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в нескольких направлениях. Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы для атомных станций. Второе направление связано с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Это прежде всего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая и механическая энергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже созданы не только опытные, но и промышленные установки на этих источниках энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученые считают, что за ними большое будущее.

109)Негативные факторы техносферы снижают качество среды обитания и оказывают влияние на здоровье человека. В настоящее время возникла проблема экологической патологии, как следствия физических, химических и биологических факторов, большая часть из которых антропогенного происхождения.

Последствия неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды на организм человека могут проявляться различно. Острые интоксикации и состояния имеют определенную клиническую симптоматику. Хронические состояния могут возникать при воздействии малых доз химических веществ и, как правило, являются нетипичными, что делает доказательство экологического фактора в возникновении этих состояний чрезвычайно трудным.

Длительное влияние антропогенного загрязнения может быть бессимптомным, но тем не менее приводит к раннему возникновению процессов старения и сокращению продолжительности жизни. Длительное бессимптомное влияние антропогенного загрязнения в конечном счете может закончиться выраженной клинической картиной заболевания или состояния (онкологическими заболеваниями).Экологическую патологию определяют появление новых необычных заболеваний, атипичность течения известных болезней, а также “омоложение” ряда заболеваний (сахарного диабета, гипертонической болезни, инфаркта миокарда и даже мозговых инсультов у детей). Примерами “новых” экологических болезней являются диоксиновый синдром (хлоракне, пигментация кожи, иммунодефицит); “странная” болезнь Минаматы (параличи, умственная отсталость вследствие поражения центральной нервной системы метилртутью, накопленной в морских продуктах питания); общая иммунная депрессия — “химический СПИД”, вызываемый диоксинами, тяжелыми металлами, токсичными радикалами и др.

110)Экология человека – междисциплинарная наука, изучающая закономерности взаимодействия человека и человеческих общностей с окружающими их природными, социальными и производственными эколого-гигиеническими факторами.

Экология человека направлена на комплексные исследования функционального состояния человека и состояний природной, природно-антропогенной, производственной и социальной среды. Ее предмет состоит в изучении приспособительных изменений, происходящих в человеческом организме (группах населения) в зависимости от природных и социальных условий жизни.

Прежде всего, человек в рамках этой науки рассматривается как биосоциальное существо, в котором биологическое и социальное начала находятся в непосредственном взаимодействии, взаимообусловленности и взаиморазвитии.

Термины «экология человека» и «социальная экология» впервые были использованы в 1921 г. американскими социологами Р. Парком и Е. Берджесом при анализе поведения населения в городской среде. Понятие «социальная экология» показывает, что речь идет не о биологическом объекте, как таковом, а о социальном, имеющем в том числе и биологические свойства. Экологию человека отличают от экологии животных панойкуменное (всемирное) распространение людей, многообразие условий обитания и жизнедеятельности, высокий полиморфизм – многовариантность адаптаций, наличие искусственных, технологических средств приспособления к среде, то есть наличие культуры, возможность передачи и унаследования приобретаемых знаний и навыков. Поэтому экология человека включает в себя множество тем и проблем, которых нет в других специальных экологиях. А планетарный резонанс деятельности человечества делает из нее актуальнейшую область знания. Изучая социально-психологические отношения людей между собой и отношение людей к природе, экология человека представляет собой комплексную эколого-социально-экономическую отрасль знания, где все социальные, экономические и природные условия рассматриваются как одинаково важные составляющие среды жизни человека, обеспечивающие разные стороны его потребностей. Будучи тесно связанной с антропологией, экология человека (т.е. антропоэкология) не имеет таких же строгих границ и динамично соприкасается, с одной стороны, с общей экологией, с биологией человека, с гигиеной, медициной, географией, с другой – с историей, социологией, этнографией, языкознанием, психологией, этикой. Но основная ее роль заключается в способности объективного анализа состояния современной цивилизации и прогнозирования ее развития в будущем.

111)особенности экологииПрежде всего, человек в рамках этой науки рассматривается как биосоциальное существо, в котором биологическое и социальное начала находятся в непосредственном взаимодействии, взаимообусловленности и взаиморазвитии. Действительно, с одной стороны, он – биологический организм, не случайно Карл Линней (1707 – 1778) в своей системе классификации растительного и животного мира включил человека в систему животного царства и отнес к классу млекопитающих, отряду приматов; в результате человеческий вид получил название Homo sapiens –человек разумный. Поэтому общие биологические законы развития справедливы и для человеческого организма. С другой стороны, человек развивается только в социальной среде, только он среди всего живого мира обладает речью и разумом. Человечество накапливает плоды цивилизации и передает их в качестве культурного наследия из поколения в поколение через процесс воспитания и образования. Он определенным образом адаптируется к конкретной социальной среде на основе сложившихся правил и норм поведения. Лишившись культурного наследия, человечество обречено на гибель.

112)АНТРОПОЭКОСИСТЕМА – anthropoecosystem – пространственное подразделение среды обитания человека, во всех своих частях обладающее сходством природных, социально-экономических, производственных, эколого-гигиенических, культурно-бытовых условий жизнедеятельности населения, которые формируют мировосприятие и экологическое сознание, уровень здоровья, демографическое поведение, физический облик, трудовые навыки, образ жизни, обряды и обычаи, выбор религии, профессиональные предпочтения и пр. Каждая А. характеризуется определенной внутренней однородностью (гомогенностью) и отличается заметной разнородностью (гетерогенностью) с соседними А. Достаточно типичный пример двух соседних А. - город и окружающая его сельская местность. А. имеет ключевое значение в экологии человека, поскольку антропоэкологические исследования в практическом смысле сводятся к изучению различных А.- городских, сельских, арктических, тропических, лесных, степных, современных, первобытных, прошедших эпох, а при прогнозировании даже возможных А. близкого или отдаленного будущего. Появлению этого термина предшествовали некоторые другие понятия, применявшиеся к пространственной системе, с которой связан человек в процессе своей жизнедеятельности - антропосистема ( Реймерс, 1974), антропобиогеоценоз (Казначеев, 1973) и антропогеоценоз (Алексеев,1974, 1975). Изучение А. преследует определенные цели, которые на основе теории систем можно сформулировать следующим образом: 1) выделение конкретной системы из множества других объектов; 2) изучение структуры системы; 3) изучение поведения системы; 4) прогнозирование поведения системы; 5) управление системой.А. состоит из совокупности компонентов и связывающих их процессов, происходящих в определенном пространстве в конкретное время.

111)Адаптивные типы человека Одним из важнейших результатов действия при¬родных факторов на человека как биологический вид на всем протяжении истории человечества, т. е его эволюции, является экологическая дифференциация населения земного шара, подразделение его на адаптивные типы. Адаптивный тип представляет собой норму биологической реакции на преобладающие условия обитания, обусловливающую наилучшую приспособленность к окружающей среде. Различают: адаптивный тип умеренного пояса, арктический адаптивный тип, тропический адаптивный тип, горный адаптивный тип. Большая часть населения умеренного пояса проживает в промышленно развитых странах с большой долей городского населения, выявление биологических механизмов адаптации у них затруднено. Арктическому типу свойственно сильное развитие костно-мышечного аппарата, большие размеры грудной клетки, высокий уровень гемоглобина, большое пространство, занимаемое костным мозгом, повышенная способность окислять жиры, устойчивые процессы обмена в условиях переохлаждения. Имеют особенности процессы терморегуляции. У местных жителей сильно падает температура тела, но обмен веществ почти не меняется, а у пришлого населения температура кожи не падает, но появляется сильная дрожь, т. к. усиливается обмен веществ и увеличивается потеря тепла через кожу. Тропический регион отличается экстремальными количествами тепла и влаги, поэтому тропический адаптивный тип формировался под влиянием жар¬кого климата, рациона с низким содержанием животного белка, большого разнообразия экологических условий от района к району. Здесь наблюдается наибольшее разнообразие групп населения в расовом, этническом и экономическом отношениях. Именно здесь живут самые низкорослые и самые высокорослые племена. К характерным признакам тропического типа относятся удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, уменьшенный объем грудной клетки, большое количество потовых желез, низкий обмен веществ и т. д. В высокогорье низкое атмосферное давление, холод, однообразие пиши. У горного адаптивного типа повышен основной обмен, увеличено количество эритроцитов, количество гемоглобина, расширена грудная клетка. В любом случае, в различных зонах земного шара формировались человеческие популяции, генофонды которых соответствуют местным условиям лучше, чем генофонд вида в целом. Наличие различных адаптивных типов свидетельствует о значительной экологической изменчивости человека, которая по¬служила причиной всесветного распространения людей.

типы

• Очевидно, наиболее рано в биологической истории человеческого рода возникли признаки приспособления к тропическому климату, весь комплекс которых получил сейчас название тропического адаптивного типа. Для него характерны удлиненные пропорции и небольшая масса тела, пониженный уровень обменных процессов.

• Поскольку человек по своему происхождению является тропическим существом, наибольшие сложности для человеческого вида представляло освоение высоких широт и высокогорных районов. И хотя для человека в целом адаптация к холоду затруднена, у северных народов существует ряд морфологических и физиологических особенностей, которые позволяют говорить о существовании особого арктического адаптивного типа. Этот адаптивный тип характеризуется такими особенностями, как прочный скелет, высокое содержание гемоглобина в крови, интенсивные процессы обмена. Кроме того, для этого типа характерно увеличение широтных размеров туловища в сочетании с большой массой тела. Такое сочетание обеспечивает относительно меньшую поверхность тела и соответственно меньшую потерю тепла. Арктический тип сформировался в течение длительного обитания человека в суровых северных условиях.

• Экологически экстремальными для человека были также высокогорные районы, где стрессовыми факторами для человека были и низкие температуры, и холод. В результате приспособления к высокогорью у современного человека выработались такие особенности морфологии, как объемная грудная клетка, повышенная жизненная емкость легких, повышенное содержание эритроцитов в крови. Такое сочетание признаков получило название высокогорного адаптивного типа. Коренные жители высокогорья могут жить и возделывать землю на высоте 4500 м над уровнем моря, в то время как у обитателей равнин уже на высоте 2500-3000 м не хватает кислорода для выполнения физической работы, а на высоте 4000 м нехватка кислорода ощущается даже сидя, в состоянии покоя.