Лекции по "Экологии"

Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Октября 2011 в 15:20, курс лекций

Описание работы

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

Работа содержит 1 файл

1917 КЛ Экологии.doc

— 333.00 Кб (Скачать)

     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…

 

Тема  №3 Экологические системы и биосфера Земли

 

     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.

  • популяционная экология (изучение динамики численности популяций и её связи с внешними факторами);
  • синэкология (изучение природных сообществ);
  • изучение местообитаний;
  • изучение экосистем (в частности, круговорота веществ и энергии в природе);
  • эволюционная экология (реконструкция древних природных сообществ и прогнозирование изменений в сообществах), а также историческая экология (изучение изменений, связанных с деятельностью человека).

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 понятий является поток энергии. Энергия приходит в экологические системы в конечном счёте от Солнца; при этом автотрофы используют непосредственно солнечный свет, а гетеротрофы получают от автотрофов уже преобразованную энергию в виде питательных веществ. За год одним квадратным метром земной поверхности (и растениями на нём) поглощается около 5 · 10Дж тепла. Большая часть энергии сразу отражается обратно в атмосферу, часть усваивается организмами и переходит в другие формы. При этом какая-то доля энергии также переизлучается в атмосферу в виде тепла.

     Пищевые цепи и экологические  пирамиды

      Внутри  экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают  животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

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 – твёрдую наружную оболочку Земли, состоящую из осадочных пород и расположенных под ними гранитов и базальтов, гидросферу, включающую в себя все океаны, моря, озёра и реки, и атмосферу – газовую оболочку Земли. В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера, связанные между собой сложными круговоротами веществ и энергии. Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой температурой земных недр, верхний предел (20 км) – жёстким излучением ультрафиолетовых лучей (всё, что находится на высоте ниже 20 км, защищено от губительного излучения двадцатикилометровым озоновым слоем). Тем не менее, на границах биосферы можно найти, в основном, лишь микроорганизмы (обычно в виде спор); наибольшая же концентрация биомассы наблюдается у поверхности суши и океана, в местах соприкосновения оболочек. Организмы, составляющие биосферу, обладают поразительной способностью к размножению и распространению по планете.

      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:

  • энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами в недрах Земли);
  • биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере);
  • информационный (принципы организации и управления в живой природе);
  • пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы);
  • ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

      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 * 10т CO2, выделяют около 11,5 * 10т 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.

Информация о работе Лекции по "Экологии"