Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Октября 2011 в 15:20, курс лекций
ТЕМА №1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА 4
ТЕМА №2 ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ И ОБЪЕКТЫ ЭКОЛОГИИ 9
ТЕМА №3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ 12
ТЕМА №4 АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ 20
ТЕМА №5 ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ 28
проблема перенаселения планеты.
Число землян растет стремительно. 35-40 тысяч лет назад на Земле , по мнению учёных , насчитывалось всего около 1 млн. представителей Homo sapiens .В 1900 г. численность населения превысила 1,6 млрд. человек , а к 1960 г. она достигла 3 млрд. человек. Это значит , что для удвоения мирового населения потребовалось более 60 лет . Но следующее удвоение ( 6 млрд. ) произошло всего через 39 лет ( 1999 год ).
Помимо этих основных проблем существует множество более мелких, но от этого не менее существенных которые когда-нибудь придется решать. И решать опять же нам - людям. А пока индустриальные слоны, вторгшиеся в посудную лавку биосферы, получают подкрепление от промышленной саранчи развивающихся стран. Видимо, уже началась деструкция природных систем, ожидавшаяся по срокам ранее, но все же наступающая. Люди, хотя и давно уже предупрежденные алармистами, не готовы к тотальной экологизации даже там, где для этого есть все предпосылки. Экологичное еще до конца не стало экономичным, а социальные выигрыши не уравнялись по значению с примитивными доходами. Экологическая угроза осознана далеко еще не везде, а главное, не получила разрешения в позитивных программах широкого масштаба. Усиливается опустынивание, обезлесивание, до конца не решены проблемы подкисления осадков, смог, изменения климата, истощения озонового экрана, биологических ресурсов и многие другие. И пока мы не осознаем своей ответственности за природу окружающую нас на планете, на которой живем мы люди, будут продолжаться экологические катастрофы, появляться одна за одной глобальные проблемы человечества которые могут в итоге привести к краху всей человеческой цивилизации…
Экология рассматривает наиболее крупные уровни организации живого: популяции, сообщества и экосистемы. Напомним, что популяцией называется группа организмов одного вида, в достаточной степени изолированная от других групп. Сообщество – это группа организмов различных видов, проживающих на общей территории и взаимодействующих между собой. Экологическая система (биогеоценоз) – это сообщество организмов с окружающей их абиотической средой (почвой, атмосферой и т. п.).
Рис. 1.1. Коралловый риф – один из примеров экосистемы. |
Существуют пять основных подходов в экологии.
В экологическую систему входят абиотические (то есть неживые) и биотические компоненты. Иногда абиотические компоненты биогеоценоза называют биотопом, а биотические – биоценозом. Почву, относящуюся к абиотическим компонентам, нередко рассматривают как отдельную структурную единицу экосистемы.
Биотопы объединяются в биохоры, а последние – в биоциклы. Так, биотопы каменистых, глинистых и песчаных пустынь объединяются в биохор пустынь; биохоры пустынь, лесов и степей объединяются в биоцикл суши. Три биоцикла: суша, море и внутренние водоёмы – образуют биосферу.
Одним
из важнейших экологических
Пищевые цепи и экологические пирамиды
Внутри
экологической системы
Рис. 1.2. Поток энергии через типичную пищевую цепь. |
Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут сине-зелёные водоросли и некоторые бактерии.
Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.
Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).
Рис. 1.3. Пример пищевой сети. |
Рис. 1.4. Упрощённый вариант экологической пирамиды. |
В схемах
пищевых цепей каждый организм представлен
питающимся организмами какого-то определённого
типа. Действительность намного сложнее,
и организмы (особенно, хищники) могут
питаться самыми разными организмами,
даже из различных пищевых цепей. Таким
образом, пищевые цепи переплетаются,
образуя пищевые
сети.
Биосфера Земли
Рис. 1.5. Планета Земля. |
В эру научно-технического прогресса особое значение приобретают знания о жизненных процессах на Земле в целом. Важную роль в этих процессах играют живые организмы. За миллиарды лет, прошедшие с момента образования нашей планеты, они наполнили атмосферу кислородом и азотом, очистили её от углекислого газа, сформировали отложения известняка, нефти, природного газа. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка – биосфера (греч. bios «жизнь»). Этот термин первым ввёл в 1875 году Эдуард Зюсс, а учение о биосфере было создано в 1926 году Владимиром Вернадским. В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества и о самоорганизованности биосферы.
Биосфера, по Вернадскому, – земная оболочка, область существования живого вещества. Она включает в себя не только живые организмы, но и изменённую ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и т.п.).
Биосфера
является одной из геологических
оболочек Земли или геосфер. На Земле
также различают литосферу –
Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 * 1012 т (около 0,01 % массы всей биосферы). 97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные. В настоящее время на Земле известно несколько миллионов видов живых организмов.
Рис. 1.6. Геосфера Земли |
В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы:
Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков на Земле. В год до Земли доходит около 1024 Дж солнечной энергии; 42 % из неё отражается обратно в космос, а остальное поглощается. Другим источником энергии является тепло земных недр. 20 % энергии переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10 % расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана. Зелёные растения преобразуют в процессе фотосинтеза около 1022 Дж в год, поглощают 1,7 * 108 т CO2, выделяют около 11,5 * 107 т кислорода и испаряют 1,6 * 1013 т воды. Исчезновение растений привело бы к катастрофическому накоплению углекислоты в атмосфере, и через сотню лет жизнь на Земле в её нынешних проявлениях погибла бы. Наряду с фотосинтезом в биосфере происходит почти такое же по масштабам окисление органических веществ в процессах дыхания и разложения.
В организмах содержатся все известные сегодня химические элементы. Если некоторые из них (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и другие) являются основой жизни, то другие (рубидий, платина, уран) имеются в организмах в очень малых количествах. Организмы участвуют в миграции химических элементов как прямо (выделение кислорода в атмосферу, окисление и восстановление различных веществ в почвах и гидросфере), так и косвенно (восстановление сульфатов, окисление соединений железа, марганца и других элементов). Биогенная миграция атомов вызвана тремя основными процессами: обменом веществ, ростом и размножением организмов. Огромную роль в биогеохимической активности играет человек, извлекая ежедневно в ходе добычи полезных ископаемых миллиарды тонн горной породы. Влияние человека на глобальные геохимические процессы с каждым годом только растёт.