Основы экологии. Законы биосферы
1 . Введение
2. краткая характеристика законов организации биосферы.
3. Разновидности эрозийных процессов
4. Виды эрозийных процессов в южной части Псковской области
5. Основные загрязнители почвы и их влияние на человека
6. Охрана водных ресурсов
7. Классификация основных загрязнителей водных ресурсов.
8. Значение растительных ресурсов для биосферы и человека.
Введение
Термин «экология» (от греч. «Ойкос» — дом, жилище и «логос» - наука) был предложен более 100 лет назад выдающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем
Классическое определение экологии : наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.
Вот некоторые возможные встречающиеся определения науки «экология»:
-Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами окружающей среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи встречающиеся в природе,
-Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
-Экология — наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах.
Сложности определения экологии
Неопределённость границ дисциплин и взаимоотношения со смежными дисциплинами.
Неустоявшиеся представления о структуре дисциплины.
Деление экологии на общую экологию и частную экологию.
Подразделение экологии на четыре отдела — экологию особей, популяций, биогеоценозов и экосистем.
Место экологии популяции при разделении на аутэкологию и синэкологию.
Различия в терминологии между экологами растений и экологами животных.
Также верно что экология — это междисциплинарное системное научное направление. Возникнув на почве биологии, оно включает в себя элементы математики, физики, химии. Но экология и гуманитарная наука, поскольку от поведения человека, его культуры во многом зависит судьба биосферы, а вместе с ней и человеческой цивилизации.
В зависимости от специфики решаемых экологических задач существуют ее разнообразные прикладные направления: инженерная, медицинская, химическая, космическая экология, агроэкология, экология пищи, экология человека и т.д.
Что является предметом исследования экологии? Экология изучает организацию и функционирование живых систем более сложных, чем организм, т. е. надорганизменных систем. Эти системы получили название экологических систем или экосистем.
Экосистема — это
безразмерная устойчивая система живых
и неживых компонентов, в которой
совершается внешний и
Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Биосферой называют активную оболочку Земли, включающую все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты существует 3 млрд лет, она растет и усложняется наперекор тенденциям холодной энтропийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невозможно без биосферы.
Основоположником учения о биосфере
является великий русский
краткая характеристика
законов организации биосферы.
Биосфера - это оболочка Земли, которая заселёна живыми организмами. Она находится под их влиянием и занята продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Верхний слой биосферы простирается от поверхности Земли до озонового экрана, а ранее данной границы организмы жить не могут - там на них станут пагубно действовать ультрафиолетовые лучи Солнца, а как и низкая температура. Нижняя же граница проходит по дну гидросферы, на глубине 4-5 км в земной коре материков, что зависит от того, на какой глубине температура горных пород достигает +100°С. Наиболее насыщена жизнью область биосферы у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере.
Биосфера включает биогеосферу, фитогеосферу, геомериду, витасферу, а в свою очередь новые структуры Земли, генетически связанные с живым веществом. По Вернадскому, вещество Биосфера состоит из семи всевозможных, хотя геологически взаимосвязанных частей: живое вещество; биогенное вещество; косное вещество; биокосное вещество; радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения. В пределах Биосфера везде встречается или живое вещество, или следы его биогеохимической деятельности.
Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков на Земле. В организмах содержатся все популярные сейчас химические элементы. В случае если определенные из них (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и свежие) являются основой жизни, то свежие (рубидий, платина, уран) имеются в организмах в излишне малых количествах. Организмы участвуют в миграции химических элементов как прямо,к примеру и косвенно.
Биогеохимический круговорот - слишком важный процесс, проходящий в биосфере. По причине ему происходит взаимосвязь всех оболочек Земли, населенных живыми существами.
Выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах современной биосферы. В связи с этим, жизнь обладает немалым «запасом прочности», устойчивости к влиянию среды и возможной способностью к все еще большему распространению.
В 1940 г. В.И. Вернадский открыл фундаментальные законы (принципы) геохимической деятельности живых организмов в биосфере (биогеохимические принципы). Биосфера - самая крупная экосистема земного шара, которая делится на экосистемы более низкого иерархического степени. Биосфера характеризуется огромным кругом биотического обмена веществ.
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.
Абиотическая часть
наиболее употребляемые для
характеристики Биосферы как глобальной
экосистемы понятия и термины.
Вид - определенная категория растений, животных и микроорганизмов, способных скрещиваться между собой
Биомасса - суммарная живой вес организмов в экосистеме, или количество живого органического вещества в экосистеме, накопленной всей совокупностью растительных, животных, грибных и бактериальных организмов, выраженной на в единицах массы или энергии на единицу площади или объем.
фитомассы - общая масса всех растительных организмов экосистемы или ее структурных элементов (фитоценоза, биогеогоризонту, биогеопарцелы т.п.), выраженная в единицах массы или энергии на единицу площади или о бьем.
Зоомаса - общая масса всех животных экосистемы или ее морфологических (структурных) компонентов (биогеогоризонту, биогеоценотический парцеллы, популяции, трофического блока консументов), выраженная в единицах массы или энергии на единицу площади или объем.
Морт масса - общее количество мертвого органического вещества, накопленной в экосистеме, выраженная в единицах массы или энергии на единицу площади или объема Различают следующие виды мортмасы:
- опад - масса отмерших органов живых организмов, опалы на поверхность почвы (опавшие листья, засохшие ветви);
- отпад - масса целых мертвых
организмов на поверхности
- подстилка - масса опада и отпадет на поверхности почвы;
- старика - масса отмерших органов растений, которые еще прикреплены к живому организму (отмершие листья, ветки и др.);
- перегной, или гумус, - накопленные
в верхних слоях почвы стойкие
органические вещества, образовавшиеся
в результате разложения и
биохимических превращений
Общая органическая масса - суммарная масса живого (биомасса) и мертвой (мортмаса) органического вещества в экосистеме, выраженная в единицах массы или энергии на единицу площади или объема
Производительность понимают как
скорость накопления органического
вещества экосистемой или любым
ее структурным компонентом в
единицах массы или энергии на
единицу площади за единицу времени
Термином \"продук укция \"обозначают
количество органического вещества,
накопленной экосистемой или
ее структурным элементом в
Биопродуктивность - скорость производства биомассы на определенной площади за единицу времени Она может быть нескольких видов:
валовая первичная продуктивность (производительность продуцентов) - скорость накопления органического вещества автотрофами в процессе фотосинтеза за единицу времени на единице площади, включая и ту органическую реч ществ, которая на период определения была потрачена на дыхание
- чистая первичная
- вторичная производительность (биомасса,
которую производят консументы
и организмы, разлагающихся) - скорость
накопления органического
целом наземные экосистемы Земли в
течение года производят около 115 млрд
т первичной чистой продукции, треть
которой приходится на влажные тропические
леса Годовая чистая первичная продукция
скалистых, песчаных х и ледниковых
пустынь, площадь которых равна 16%
площади суши, составляет лишь 0,07 млрд
т, т.е. их производительность является
низкой (около 3 г/м2 в год) Мировое
распределение первичной
- пустыни, глубины океана - меньше, чем 0,5 г сухого вещества в сутки на 1 м2;
- степи, глубокие озера, горные леса, посевы некоторых растений, воды континентального шельфа - от 0,5 до 3,0 г сухого вещества в сутки на 1 м2;
- влажные леса, вторичные ценозы, мелкие озера, влажные луга, поливные культуры - от 3,0 до 10,0 г сухого вещества в сутки на 1 м8;
- эстуарии, источники, наземные группировки на аллювиальных равнинах, интенсивное круглогодичное земледелие (сахарный тростник) - от 10,0 до 25,0 г сухого вещества в сутки на 1 м2
Средняя годовая чистая первичная продуктивность Мирового океана почти в 1,2 раза меньше продуктивности суши, а за год в нем производится всего 55 млрд т растительной массы (что в два раза меньше, чем на суши) В лесах разных типов величина первичной продукции колеблется в пределах 200-450, а на лугах составляет 16 т / га На гектаре Мирового океана в среднем содержится в 1000 раз меньше фитомассы, чем н а суши Общие запасы растительной продукции биосферы равны 1841 млрд т, в которых продукция океанов достигает лишь немногим более 0,2% Таким образом, океан, который занимает 65% площади земного шара (33 2 млн км2), можно считать экологической пустыней Более 90% глобальной фитомассы приходится на лесные экосистемы (главным образом, древесину), что определяет остроту проблемы обеспечения человечества продуктами ро слюнной пищи и выживания вообщеагалі.
Очень важным понятием, с помощью которого характеризуют экосистемы, является популяция Популяция - совокупность особей одного вида с одинаковым генофондом, которая живет на общей территории в течение многих поколений Основными показателями биологической структуры популяций является численность, плотность и гомеостаз Численность популяции - общее количество особей на определенной территории, которая постоянно меняется в резу льтаты рождения новых особей и их гибели от разных причин Плотность популяции - количество особей или объем биомассы на единицу площади или объема Гомеостаз популяции - это поддержание оптимальной с а определенных условиях численности; гомеостаз осуществляется через взаимоотношения личностисобин.
При изучении той или иной экосистемы чаще всего характеризуют такие ее свойства:
- структуру экосистемы, ее функциональные компоненты, круговорот веществ и энергии, есть все, что определяет, как \"работает\" экосистема;
- энергетику экосистемы, направления и скорости движения веществ и энергии трофическими цепями;
- продуктивность экосистемы в виде биологической продукции и биомассы, производительности отдельных трофических уровней или представителей биоты;
- утилизацию организмами
- видовой и популяционный
Выделение и пространственное выделение различных экосистем делают достаточно произвольно Четкие границы между ними случаются редко (например, почти всегда есть четкая граница между водной и наземной экосистемами) Между другими и экосистемами устанавливается переходная зона, имеет особенности, присущие обоим смежным системам.
Разновидности эрозийных процессов
Эрозия почв — это процесс их разрушения. Различают водную и ветровую эрозию.
Водная эрозия происходит под воздействием временных потоков атмосферных вод (ливневые дожди, талые воды и т. д.). Различают плоскостную, или поверхностную, и линейную, или глубинную, водную эрозию.
Плоскостная эрозия проявляется в сносе поверхностными водами верхних, наиболее богатых гумусом и элементами питания горизонтов почвы. В результате этого процесса почва лишается самого плодородного слоя, а на поверхность выходит материнская порода.
Линейная эрозия — это размыв почвы с образованием вначале небольших промоин, развивающихся впоследствии в громадные овраги. Некогда ценные сельскохозяйственные угодья расчленяются многочисленными рытвинами и оврагами и переходят в разряд бросовых земель. Линейная эрозия развивается вслед за плоскостной и охватывает незначительную площадь, но более заметна, чем эрозия плоскостная.
Разрушение почвы текущими водами наблюдается и в условиях орошаемого земледелия. Здесь оно проявляется в систематическом выносе почвенных частиц оросительными водами, за что этот вид эрозии и получил название ирригационный.
Водная эрозия распространена в районах с сильнорасчлененным рельефом. У нас она наиболее выражена в лесостепной и степной зонах и в горных областях страны.
Ветровая эрозия, или дефляция, сопровождается выдуванием мелких почвенных частиц ветром и переносом их на значительные расстояния. В местах выдувания посевы гибнут из-за обнажения корневой системы растений, и засекания их движущимися с большой скоростью частицами, тогда как в зоне отложения мелкозема посевы оказываются погребенными под толстым слоем пылевидных наносов. В период сильных ветров в воздух на большую высоту поднимается такое громадное количество пыли, что становится темно, как в сумерки. Такие бури называют пыльными (или черными) они могут возникать в любое время года.
Пыльные бури не только губят посевы, но и сильно снижают плодородие почвы. Нередко на ветробойных участках, где сила ветра бывает максимальной, почвы в течение нескольких дней полностью теряют перегнойный горизонт. В то же время, по подсчетам X. Беннета, на восстановление гумусового слоя толщиной 2,5 см естественной растительностью требуется от 300 до 1000 лет.
Ветровая эрозия наиболее распространена в слабооблесненных и открытых для ветров степных районах.
Причин возникновения эрозии много. Основная из них — нерациональное использование сельскохозяйственной территории, выражающееся прежде всего в уничтожении естественной растительности.
Растительный покров предохраняет почву от чрезмерного иссушения, резко снижает скорость ветра у поверхности почвы, защищает почвенные агрегаты от механического разрушения каплями дождя. Корневая система растений не только скрепляет почвенные частицы, препятствуя их выдуванию и смыву, но и способствует образованию водопрочной структуры. Накапливающийся на поверхности почвы слой влагоемких органических остатков в виде лесной подстилки или дернины препятствует возникновению потоков текущих вод даже в период обильного увлажнения. Этому благоприятствует также хорошая водопроницаемость почв, которые под покровом растений меньше промерзают зимой и быстрее оттаивают весной.
Существенное влияние на интенсивность проявления эрозии почв оказывают также рельеф территории, климат, состав и свойства почв. Пересеченность местности, обилие ливневых осадков, высокая скорость ветра, сильное иссушение почвы и незначительное содержание гумуса в ней, содержание в почве большого количества пылеватых и песчанистых частиц, карбонатность материнских пород усиливают процессы разрушения почв.
Подробная классификация и диагностика смытых почв различных типов разработана С. С. Соболевым.
При дальнейшем развитии эрозии почвы, когда бывают полностью смыты все почвенные горизонты и почвы настолько потеряли плодородие, что не распахиваются, на почвенных картах показывают выходы почвообразующих пород. Эти породы делятся на две группы: рыхлые, еще пригодные для пахоты, залужения и облесения, и каменистые плотные породы (выходы мела, опок, песчаников, известняков и т. д.), где обычная пахота невозможна.
Почвы, подверженные ветровой эрозии,
по степени эродированности
Намытые почвы разделяют по мощности отложившегося слоя: слабонамытые — до 20 см, средненамытые — 20—50 см и сильнонамытые — более 50 см.
Намытые почвы отличаются повышенным
плодородием, когда откладываются
мелкоземистые продукты разрушения
гумусовых горизонтов. Если на поверхности
почвы откладываются
Виды эрозийных
процессов в южной части
Псковская область расположена в дерново-подзолистой почвенной подзоне южной тайги и смешанных лесов. Разнообразие природных условий, пересеченный рельеф, частая смена почвообразующих пород определяют сложность почвенного покрова.
Почвы формируются в результате действия ряда почвообразующих факторов -климата, растительности и животных организмов, рельефа, подстилающих пород, возраста почвенного покрова, хозяйственной деятельности человека.
Влажный, умеренно-прохладный климат
Псковской области
Развитие почвенного покрова зависит также от его возраста. Формирование почвенного покрова Псковской области, с геологической точки зрения, началось недавно, после отступления валдайского ледника, и продолжалось около 12 тысяч лет. Почвенный покров других областей России, которые расположены южнее, значительно старше.
С развитием человеческого
Так на юге Псковской области, интенсивность эрозионных процессов смыва плодородного слоя возрастает в связи с увеличением площади пашни. На участках конечных морен сытые почвы занимают около 8% а местами до 25% .
Вывод: в регеоне юга Псковской области ярко выражена водная эрозия плоскостного типа
Основные загрязнители почвы и их влияние на человека
Почва – особое природное образование, обладающие рядом свойств,
присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного
преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным
взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых
организмов.
Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни
общества определяется тем, что почва представляет собой источник
продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для
населения планеты.
Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым
понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай
сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с
запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым
режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном
питании, являясь важнейшим агентом
их фотосинтезирующей
Плодородие почвы зависит
энергии. Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечной
энергии в ходе фотосинтеза и создания биомассы, трансформируясь в n*1010 т
органического вещества.
Загрязнение почв
связано с загрязнением
попадают различные твердые и жидкие отходы промышленного производства,
сельского хозяйства и коммунально-
загрязняющими почву веществами являются металлы и их соединения,
радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.
Главными источниками
1) Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественный учреждений – больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др. Вместе с фекалиями в почву
нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека. В фекальных остатках могут содержаться такие представители патогенной микрофлоры, как возбудители тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита и др. Быстрота гибели в почве разных микроорганизмов неодинакова. Некоторые болезнетворные бактерии могут длительное время сохраняться и даже размножаться в почве и грунте. К ним относятся возбудители столбняка (до 12! лет), газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторые другие микробы. Почва является одним из важных факторов передачи яиц
гельминтов, определяя тем самым
возможность распространения
России – до 7-8 лет, Средней Азии – до 15 лет; яйца власоглавов – от 1 до 3 лет.
2) Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс и искусственных локон образуются отходы бензола и фенола. Отходами целлюлозно-бумажной
промышленности, как правило, являются фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки.
3) Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов оказывающихся в почве.
4) Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате недозированного применения
минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и переносчиков опаснейших болезней (малярия,
клещевой энцефалит и др.), с другой стороны – разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на
окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека. Вместе с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.
5) Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу в среднем в год 1 кг свинца в
виде аэрозоля. Свинец выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях, проникает в почву, где он может оставаться довольно долго, поскольку слабо растворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца в

- Основы экологии и рациональное природопользование
- Основы экологического маркетинга
- Основы экологического права
- Основы экологического права
- Основы экологической безопасности
- Основы экологической экспертизы
- Основы эконометрики
- Основы ценообразования
- Основы цитологии
- Основы цитологии
- Основы Чань(Дзэн) - Буддизма
- Основы экологии
- Основы экологии
- Основы экологии в строительстве