Контрольная работа по "Экологии". 9

Введение

Всё взаимосвязано  со всем – гласит первый экологический закон. Значит, и шага нельзя ступить, не задев, а порой и не нарушив чего-либо из окружающей среды.

Каждый  шаг человека по обычной лужайке  – это десятки погубленных микроорганизмов, спугнутых насекомых, изменяющих миграционные пути, а может быть, и снижающих свою естественную продуктивность.

Уже в  прошлом веке возникла тревога человека за судьбу планеты, а в текущем  столетии дело дошло до кризиса мировой  экологической системы из-за возобновления  нагрузок на природную среду.

1. Охарактеризовать понятие  «качество окружающей природной  среды». Организмы - индикаторы состояния  окружающей природной среды. Привести  примеры.

Качество  окружающей природной среды – способность обеспечивать функционирование экологических систем, комфортность жизнедеятельности человека и сохранность физико-географической основы территориальных природоресурсных комплексов. Качество окружающей природной среды определяет возможность существования живых организмов, в том числе выживания человека, задачей государства является организация контроля состоянии окружающей природной среды. В прикладной экологии под окружающей средой понимают атмосферный воздух, воду, употребляемую для различных целей, почву.

Любой живой  организм приспособлен (адаптирован) к  определенным условиям окружающей среды. Изменение ее параметров, их выход  за некоторые границы подавляет  жизнедеятельность организмов и  может вызвать их гибель. Требования того или иного организма к  экологическим факторам среды обуславливают  ареал (границы распространения) того вида, к которому организм принадлежит, а в пределах ареала – конкретные места обитания.

Чувствительность  организмов к изменениям условий  среды и особенно к наличию  конкретных химических примесей положена в основу биологической индикации  и биотестирования, которые используют наряду с методами оценки загрязнения  природной среды с помощью  приборов. Редкие, как правило, стенобионтные (требующие строго определенных условий  существования) виды часто являются лучшими индикаторами (показателями) состояния среды. Их исчезновение служит доказательством неблагоприятных  воздействий на среду обитания в  конкретных местах.

Наибольшее  распространение получил метод  лихено-индикации (от лат. lichen – лишайник), основанный на учете количества лишайников в городских насаждениях, районах крупных предприятий. Наличие лишайников на стволах деревьев взаимосвязано с химическим составом (загрязненностью) воздуха. В Англии для определения средней концентрации SO2 (мг/м³) в атмосферном воздухе используют эмпирическое уравнение:

C_SO2 = 18,72 – 3,94Q – 0,15h – 2,38p,

где Q – освещенность на высоте 1,5 м, лк; h – средняя высота мха на стволе, м; p – степень покрытия древесной растительности лишайниками, %.

В лесных массивах удобными индикаторами качества служат жуки-короеды. Сильно ослабленные  и отмирающие деревья заселяются короедами. Однако, если причиной их гибели послужили химические вещества, не характерные нормальному составу  воздуха, короеды не получают широкого распространения. Отмирание насаждений при отсутствии заселения деревьев короедами – надежное доказательство антропогенного загрязнения воздуха.

Поскольку в настоящее время установлены  допустимые нормативы присутствия  в воде не на все возможные вещества и далеко не каждое из них можно  определить непосредственно химическим экспериментом, то биотестирование  можно считать обязательным для  получения интегральных оценок загрязненности водоемов ксенобиотиками (любое чужеродное для данного организма или  группы организмов разного вида вещество, вызывающее нарушение биотических  процессов, включая гибель организмов). В ряде случаев, и особенно в условиях аварийной ситуации, бывает необходим  экспресс-анализ самого факта загрязнения  воды. Хотя биотестирование и не позволяет установить спектр чужеродных веществ в воде (если они неизвестны из других источников), но общий вывод  можно получить быстро и надежно.

В качестве организмов-индикаторов (биоиндикаторов) используют бактерии, водоросли, беспозвоночные (инфузории, ракообразные, моллюски). По дикорастущим растениям (табл. 3.3) можно судить о характере и состоянии почвы, ибо среда обитания растений определяется такими свойствами почв, как влагоемкость, структура, плотность, температура, содержание кислорода, питательных веществ, тяжелых металлов и солей.

Таблица 3.3

Примеры растений-биоиндикаторов

Показателем условий существования служит и  общее число видов, обитающих  в данном месте. Его уменьшение может  указывать на изменение (загрязнение) раньше, чем выявится снижение общего количества особей или плодородия.

2. Перечислить глобальные экологические  проблемы, связанные с антропогенным  загрязнением атмосферы. Раскрыть  суть проблемы возможного потепления  климата («парниковый эффект»).

Глобальной  проблемой окружающей среды на сегодняшний  день является проблема ее загрязнения. В широком плане жизнедеятельность  человека определяет целый комплекс весьма отрицательных явлений, бумерангом отзывающихся на самом человеке. Остановимся  на основных из таких негативных явлений, наблюдаемых в разных условиях ежедневно  и ежечасно.

1. Бытовые  и производственные свалки и  заборники жидких стоков с  каждым годом занимают все  новые и новые площади, вычленяя  новые территории из сельскохозяйственного  пользования.

2.  Загрязнение канализационными стоками водных источников нежелательными формами микроорганизмов и микрофауны, а также твердых наносов способствует снижению содержания в воде кислорода и изменению в ней состава микроорганизмов.

3. Смыв  почвы с прибрежных участков  способствует заилению водоемов, особенно малых рек.

4. Смытая  почва, удобрения и органика  канализационных стоков способствуют  развитию в водоемах несвойственных  им водорослей и смене видового  состава их экосистем.

5. Отравление  почвы и воды ядовитыми веществами  из отходов различных производств.

6. Изменение  ПИК почвы близлежащих от свалок  территорий за счет постоянного  притока фильтрата, насыщенного  тяжелыми металлами, пестицидами,  красителями, оксидами различных  элементов.

7. Изменение  качества воздуха йод влиянием  сжигания топлива, мусора, автопокрышек, стерневых остатков, что обусловливает  выпадение кислотных дождей.

8.  Заражение воздуха, почвы и воды радиоактивными веществами, количество которых ежегодно увеличивается под влиянием деятельности человека: производство атомной энергии (АЭС, атомное оружие), отходы (шлаки) при производстве отдельных элементов, добыча радиоактивных веществ (уран, ванадий и т.д.).

9.  Увеличение количества газообразных веществ (углекислый газ, диоксиды), выбрасываемых в воздух (при выбросах предприятий, при сжигании мусора и т.д.), понижает количество кислорода, способствует изменению климата.

10. Загрязнение  среды отходами человеческой  деятельности является причиной  изменения генофонда организмов  многих экосистем, включая и  человека, вводит в пищевые цени  повышенные концентрации отдельных  веществ и соединений (химически  активных), изменяя видовой и популяционный  состав тех или иных систем.

В атмосферу, гидросферу и почву промышленностью  и транспортом выбрасывается  много вредных веществ. Интенсивно загрязняют воздух сернистый газ, галогены и их соединения, озон, пероксиацетилнитрат, оксиды азота, окись углерода, сероуглерод, сероводород, аммиак, этилен, копоть, пепел, твердые частицы пыли, цемент, известь, кремний, каменный уголь, тяжелые металлы  и их соединения.

Загрязняется  не только воздух, но и вода. Положение  усугубляется тем, что между всеми  природными компонентами существует очень  тесная постоянная связь: загрязнение  воздуха - источник загрязнения воды и почвы.

Наибольший  вес загрязнений приходится на металлургию, бытовые стоки предприятий химической и нефтехимической промышленности.

Начавшееся  во второй половине века резкое потепление климата является достоверным фактом. Мы его чувствуем по более мягким, чем раньше, зимам. Средняя температура  приземного слоя воздуха по сравнению  с 1956-1957 годами, когда проводился. Первый международный геофизический год, возросла на 0,7(С2. На экваторе потепления нет, но чем ближе к полюсам, тем  оно заметнее. За Полярным кругом оно  достигает 2(С2. На Северном полюсе подледная  вода потеплела на 1(С2 и ледяной  покров начал подтаивать снизу.

В чем  причина этого явления? Одни ученые считают, что это - результат сжигания огромной массы органического топлива  и выделение в атмосферу больших  количеств углекислого газа, который  является парниковым, то есть затрудняет отдачу тепла от поверхности Земли.

Так что  же такое «парниковый эффект»? Миллиарды  тонн углекислого газа ежечасно поступают  в атмосферу в результате сжигания угля и нефти, природного газа и дров, миллионы тонн метана поднимаются в  атмосферу от разработок газа, с  рисовых полей Азии, выбрасываются  туда водяной пар, фторхлоруглероды. Все это - "парниковые газы". Как  в парнике стеклянная крыша и  стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и  углекислый газ и другие "парниковые газы" практически прозрачны для  солнечных лучей, но задерживают  длинноволновое тепловое излучение  Земли, не дают ему уходить в космос.

Выдающийся  русский ученый В.И. Вернадский говорил, что воздействие человечества уже  сравнимо с геологическими процессами.

"Энергетический  бум" уходящего столетия увеличил  концентрацию СО2 в атмосфере  на 25 % и метана на 100 %2. За это  время на Земле произошло реальное  потепление. Большинство ученых  считает это следствием "парникового  эффекта".

Другие  ученые, ссылаясь на изменение климата  в историческое время, считают антропогенный  фактор потепления климата ничтожным  и связывают это явление с  усилением солнечной активности.

Прогноз на будущее (2030 - 2050 годов) предполагает возможное повышение температуры  на 1,5 - 4,5 С. К таким выводам пришла Международная конференция климатологов в Австрии в 1988 году.

В связи  с потеплением климата возникает  ряд сопутствующих вопросов. Каковы перспективы его дальнейшего  развития? Как потепление повлияет на увеличение испарения с поверхности  Мирового океана и как это отразится  на количестве осадков? Как будут  распределяться по площади эти осадки? И ряд более конкретных вопросов, касающихся территории России: в связи  с потеплением и общим увлажнением  климата можно ли ожидать смягчения  засух и в Нижнем Поволжье, и  на Северном Кавказе( следует ли ждать  увеличения стока Волги и дальнейшего  подъема уровня Каспия; начнется ли отступление вечной мерзлоты в Якутии и Магаданской области; станет ли легче мореплавание вдоль северных берегов Сибири?

На все  эти вопросы можно дать точный ответ. Однако для этого должны быть проведены различные научные  исследования.

3. Дать характеристику  термину «экологическая ниша».  Представить модель экологической  ниши (двухмерной, трехмерной)

Экологическая ниша – место вида в природе, преимущественно  в биоценозе, включающее как положение  его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе, отношение  к абиотическим условиям существования (Хрусталев, Матишов, 1996). Важно подчеркнуть, что эта ниша не просто физическое пространство, занимаемое организмом, но и его место в сообществе, определяемое его экологическими функциями. Ю. Одум (1975) образно представил экологическую  нишу как занятие, «профессию» организма  в той системе видов, к которой  он принадлежит, а его местообитание  — это «адрес» вида.

Знание  экологической ниши позволяет ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей он является, каким  образом и где он отдыхает и  размножается (Дажо, 1975).

Модель  экологической ниши, предложенная Г. Е. Хатчинсоном, довольно проста: достаточно на ортогональных проекциях отложить значения интенсивности различных  факторов, а из точек пределов толерантности  восстановить перпендикуляры, то ограниченное ими пространство и будет соответствовать  экологической нише данного вида (рис. 1).

Экологическая ниша – это область комбинаций таких значений факторов среды, в  пределах которой данный вид может  существовать неограниченно долго.

Например, для существования наземного  растения достаточно определенного  сочетания температуры и влажности, и в этом случае можно говорить о двумерной нише. Для морского животного уже необходимо кроме  температуры еще как минимум два фактора — соленость и концентрация кислорода — тогда уже следует говорить о трехмерной нише (рис.1), и т. д.

Рис. 1. Модель двумерной (а) и трехмерной экологической  ниши (b);

Fi – отдельные  факторы пространства экологических  ниш

(по Г.  Е. Хатчинсону).

На самом  деле этих факторов множество и ниша многомерна. 
Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, называют фундаментальной, а ту, в пределах которой вид реально встречается в природе, — реализованной. 
Реализованная ниша - это та часть фундаментальной ниши, которую данный вид, популяция в состоянии «отстоять» в конкурентной борьбе. Конкуренция, по Ю. Одуму (1975, 1986), — отрицательные взаимодействия двух организмов, стремящихся к одному и тому же (табл. 4.1). Межвидовая конкуренция — это любое взаимодействие между популяциями, которое вредно сказывается на их росте и выживании. Конкуренция проявляется в виде борьбы видов за экологические ниши.

Экологическая ниша - место в биогеоценозе, которое  занимает вид, не конкурируя с другими  видами за источник энергии. Экологическая  ниша есть совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно экологические ниши заняты одним видом. 

Экологическая ниша - по Ю.Одуму - профессия вида.

Экологическая ниша — место, занимаемое видом (точнее — его популяцией) в сообществе (биоценозе), комплекс его биоценотических  связей и требований к абиотическим факторам среды. Этот термин введен в 1927 году Чарльзом Элтоном.

Экологическая ниша представляет собой сумму факторов существования данного вида, основным из которых является его место  в пищевой цепочке.

Положение вида, которое он занимает в биогеоценозе , комплекс его связей с другими  видами и требований к абиотическим факторам среды называется экологической  нишей. Понятие "экологическая ниша" следует отличать от понятия "местообитание". В последнем случае речь идет о  части пространства, где вид живет  и где имеются необходимые  абиотические условия для его  существования. Экологическая ниша вида зависит не только от абиотических условий, она характеризует весь образ жизни, который вид может  вести в данном сообществе. По образному  выражению эколога Ю. Одума, местообитание - это адрес вида, а экологическая  ниша - его "профессия". Различают  фундаментальную (или потенциальную) и реализованную ниши. Фундаментальная  экологическая ниша - совокупность оптимальных условий, при которых  данный вид может существовать и  воспроизводиться. Реализованная ниша - условия, где вид реально встречается  в данной экосистеме, она всегда составляет некоторую часть фундаментальной  ниши.

У родственных  видов, живущих вместе, происходит очень  тонкое разграничение экологических  ниш. Так, пасущиеся в африканских  саваннах копытные по-разному используют пастбищный корм: зебры в основном обрывают верхушки трав, антилопы гну  кормятся тем, что оставляют им зебры, газели выщипывают самые низкие травы, а антилопы топи довольствуются сухими стеблями, оставшимися после других травоядных. За счет разделения ниш растет суммарная биопродуктивность такого сложного по видовому составу стада. Крестьянское стадо, состоящее из коров, овец, коз значительно более эффективно, с экологической точки зрения, использует луга и пастбища, чем одновидовое стадо, монокультура - наименее эффективный способ ведения сельского хозяйства.

Для воспроизводства  и длительного существования  многих видов животных большое значение имеет разграничение ниш на разных стадиях онтогенеза: гусеницы и имаго  чешуекрылых, личинки и жуки майского хруща, головастики и взрослые лягушки  не конкурируют между собой, так  как различаются средой обитания и входят в разные цепи питания.

Межвидовая  конкуренция приводит к сужению  экологической ниши, не дает проявиться ее потенциям. Внутривидовая конкуренция, наоборот, способствует расширению экологической  ниши. В связи с возрастанием численности  вида начинается использование дополнительных кормов, освоение новых мест обитания, появление новых биоценотических  связей.

Заключение

Загрязнение окружающей среды, истощение природных  ресурсов и нарушения экологических  связей в экосистемах стали глобальными  проблемами. И если человечество будет  продолжать идти по нынешнему пути развития, то его гибель, как считают  ведущие экологи мира, через два  – три поколения неизбежна.

Земля подобна  библиотеке. Она должна оставаться в том же состоянии и после  того, как мы напитали свой разум, прочитав все ее книги и обогатившись идеями новых авторов. Жизнь – самая  ценная книга. Мы должны относится к  ней с любовью, но стараться не вырывать из нее ни одной страницы, чтобы передать ее – с новыми замечаниями – в руки тех, кто  сумеет расшифровать язык праотцов, надеясь  оказать честь тому миру, который  они оставят своим сыновьям и  дочерям.

Список литературы

1. ВронскийВ.А. "Эология: словарь-справочник. Изд. -Ростов н/Д.: Феникс, 2002,-573с. 

2. Гирусов  Э.В., Новоселов Н.А. Экология и  экономика природопользования. М.: Единство. -2002.-519с.  

3. Денисов  В.В.,  Гутенев В.В. Экология. –М.: Вуз.кн.2002. -726с. 

4. Николайкин  Н.И. Экология. -3-е изд., стер. –М.:,Дрофа,2004. -621с.

5. Потасов В.В. Матвеев А.С. экология: термины, стандарты, сертификация. Нормативы и показатели. Учеб. и справ. Пособие. –М.: Финансы и статистика. 2001. -205с.

6. Харченко  Н.А., Михацкий Ю.П. Экология. М.: Изд.-во  Моск.гос.ун-та леса.2003. -398с.