Николаев А.С. Экология учебное пособие

Вопросы для самостоятельных занятий

1.Сколько различают уровней организации живой материи?

2.Из каких компонентов состоят экологические системы?

3.Приведите примеры экологических систем.

4.Приведите примеры взаимодействий между живыми организмами, между организмами и компонентами окружающей неживой среды.

5.Приведите синоним слова «трофический».

6.В чем состоит различие между продуцентами и консументами?

7.Какие организмы называют редуцентами?

8.Приведите пример трофической цепи с указанием конкретных живых организмов и их трофическую принадлежность. Обратимы ли потоки массы и энергии в этой экологической цепи?

9.Приведите примеры биогенов.

10.На что расходуется энергия потребленной пищи?

11.Что такое экологическая пирамида?

12.Основываясь на экологическом понятии урожая, объясните, в чем заключено противоречие между хозяйственными устремлениями людей и стратегией развития природы.

13.В чем заключен смысл образования сообществ живых организмов с экологических позиций?

14.Какие живые организмы наиболее, а какие наименее устойчивы к изменению условий окружающей среды? С эколого-

81

биологических позиций к каким из них следует отнести человека?

15.Какие ограничения на потребление цивилизации накладывает необходимость сохранения биотических круговоротов веществ?

16.Какова роль отрицательных и положительных обратных связей в поддержании гомеостаза экологических систем?

17.Какова роль «помех» в эволюционном процессе?

18.Проиллюстрируйте единой кривой сукцессию, климакс, гомеостаз. Какие переменные отложите на координатных осях?

19.Перечислите главные отличительные признаки экологического фактора.

20.Приведите примеры антропогенных биотических экологических факторов и природных абиотических экологических факторов.

21.Можно ли улучшить природу в зонах покоя, практически не охваченных деятельностью человека?

22.Каков порядок показателя разомкнутости биотических круговоротов в природных экологических системах?

82

3. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ АСПЕКТЕ

3.1. Классификация природных ресурсов по признаку исчерпаемости

Понятие «природный ресурс» условно и приобретает смысл только в течение некоторого отрезка времени, соизмеримого с исторической шкалой времени, протяженностью в несколько тысяч лет, зачастую и короче: протяженностью в сотни или десятки лет. Относительность понятия «биологический природный ресурс» обсуждена выше при анализе степени замкнутости круговоротов веществ в экологических системах.

В прирордопользовании принято следующее определение: ресурсы природные – это тела и силы природы на данном этапе развития, которые использует человек для поддержания своего существования. Природные ресурсы используют в качестве:

•непосредственных предметов потребления (питьевая вода, кислород воздуха, дикорастущие съедобные и лекарственные растения, рыбы и др.);

•средств труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные пути и т.д.);

•предметов труда, из которых производят все изделия (минералы, древесина и др.);

•источников энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, энергия ветра и т.п.);

83

• объектов отдыха, оздоровления и других подобных целей.

Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производительных сил зависят от количества, качества и местоположения природных ресурсов.

В основе классификации природных ресурсов лежат несколько признаков: происхождение, виды хозяйственного использования, по заменимости, по исчерпаемости [28,32]. Наибольший интерес для целей обоснования путей рационального природопользования представляет деление природных ресурсов по признаку исчерпаемости. Соответствующая классификация представлена в виде схемы на рис.3.1.

Природные ресурсы, прежде всего исчерпаемые, играли и продолжают играть огромную роль в жизни и экономическом развитии человеческого общества. В результате их извлечения из природы и переработки создан современный материальный мир, функционируют важнейшие отрасли экономики, начиная с добывающей промышленности, удовлетворяются потребительские нужды населения.

Возобновляемость ресурсов природы означает их способность (или неспособность) к самовосстановлению посредством

природных циклов или процессов. Исчерпаемость отражает

скорость исчерпания. Для исчерпаемых ресурсов характерна высокая скорость исчерпания; для неисчерпаемых – низкая. Таким образом, критерий исчерпаемости носит относительный ха-

84

рактер. Поэтому ряд природных ресурсов занимает промежуточное положение по отношению к данному классификационному признаку (см. рис.3.1).

Полезные ископаемые постоянно образуются в недрах земной коры в результате непрерывно протекающих процессов, но скорости их формирования измеряются по геологической шкале

Природные ресурсы

времени, т.е. миллионами, многими сотнями миллионов лет; на-

пример, возраст каменных углей насчитывает более 350 млн. лет

Ассимиляционный ресурс биосферы

85

Рис. 3.1. Классификация природных ресурсов по их исчерпаемости и возобновимости [28]

Особое место занимают почвенно-земельные ресурсы. В ес-

тественном природном виде – это материальный базис, на котором происходит жизнедеятельность человеческого общества. Морфологическое устройство поверхности (рельеф) существенно влияет на хозяйственную деятельность, на возможность освоения территории. Однажды нарушенные земли (например, карьерами или искусственной планацией рельефа при крупном промышленном или гражданском строительстве) в своем естественном виде уже не восстанавливаются.

Относительно (не полностью) возобновимые ресурсы хо-

тя и восстанавливаются в исторические отрезки времени, но возобновляемые объемы их значительно меньше объемов хозяйственного потребления. Именно эти виды ресурсов очень уязвимы и требуют особенно тщательного контроля со стороны человека. К относительно возобновимым ресурсам относятся очень дефицитные природные богатства: 1) продуктивные пахотнопригодные почвы; 2) леса с древостоем спелого возраста; 3) водные ресурсы в региональном аспекте.

Продуктивных пахотно-пригодных почв сравнительно немного, по разным оценкам на 1990 год их площадь не превышала 1,5-2,5 млрд. га [32]. Наиболее продуктивные почвы, относящиеся к первому классу плодородия, занимают, по оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО),

86

всего 400 млн. га. Продуктивные гумусовые слои образуются крайне медленно – на формирование 1 мм слоя, например, черноземных почв требуется более 100 лет [32]. В то же время процессами ускоренной эрозии в результате нерационального землепользования за один год может быть разрушено несколько десятков мм верхнего, наиболее ценного пахотного слоя. Согласно

[10]возраст некоторых типов почв составляет:

-черноземы и темно-каштановые почвы – не менее 25003000 лет;

-светло-каштановые почвы и солонцы – 1000-2000 лет;

-дерново-подзолистые, серые лесные, бурые лесные почвы

– 800-1000 лет;

-дерново-каштановые, торфяно-глеевые, горно-луговые, лугово-каштановые почвы – порядка 500-800 лет.

Антропогенное разрушение почв в последние десятилетия происходит особенно интенсивно.

Леса с древостоем спелого возраста, т.е. леса, древостои которых достигли промышленной спелости и пригодны для производства пиловочника и других видов промышленной лесной продукции, пользуются повышенным спросом и поэтому усиленно вырубаются. Для полного восстановления вырубленных лесов необходимо длительное время: 100÷150 лет. Поскольку, прирост биомассы таких лесов невелик, то нормы допустимых рубок должны быть научно обоснованы. При нарушении этого принципа естественного восстановления древесины не происходит.

87

Запасы пресных вод (см. рис.3.1) сосредоточены неравномерно, и на обширных территориях существует дефицит вод, пригодных для употребления в системах водопользования. Особенно сильно страдают от недостатка воды аридные (зоны полупустынь) и субаридные (зоны пустынь) районы, где нерациональное водопотребление (например, водозабор в объемах, превышающих естественное восстановление вод) сопровождается быстрым, часто катастрофическим истощением водных запасов. Необходим точный учет количества допустимого изъятия водного ресурса по регионам.

Возобновимые ресурсы (см. рис.3.1) – это прежде всего ресурсы растительного и животного мира. И те и другие восстанавливаются довольно быстро (от нескольких месяцев до нескольких лет), объемы естественного возобновления хорошо и точно рассчитываемы. Поэтому можно полностью избежать их истощения при хозяйственном использовании (например, древесины в лесах, травостоя на лугах и пастбищах, диких животных при промысле), если использование соответствующей биомассы не превышает пределы ежегодного возобновления.

Производными в разряде неисчерпаемых ресурсов (см. рис.3.1) являются климатические ресурсы. Наиболее жесткие требования к климату предъявляют сельское хозяйство, рекреационное и лесное хозяйство, промышленное и гражданское строительство. Обычно под климатическими ресурсами понимают запасы тепла и влаги, которыми располагает конкретная ме-

88

стность или регион. Общее количество тепла, поступающее за год на 1 м2 поверхности нашей планеты составляет 3,16·109 Дж [32]. Территориально и по сезонам года тепло распределяется неравномерно, температура воздуха колеблется от –90оС до +80оС, хотя средняя для Земли температура воздуха равна примерно +15оС. Для учета термических ресурсов конкретных территорий используют сумму активных температур – арифметическую сумму всех средних суточных температур, за период, когда эти температуры превышают определенный термический уровень: +5 или +10оС.

Чтобы сделать вывод о возможности произрастания культуры в изучаемом районе, на первом этапе, необходимо сравнить между собой два показателя: 1) сумму биологических температур, выражающую потребность растения в тепле и 2) сумму активных температур, которая накапливается в данной местности. Первая величина всегда должна быть меньше второй. По запасу температурных ресурсов выделяют термические пояса и подпояса; границы между ними проводят условно – по изолиниям определенных значений сумм активных температур выше +10оС. Например, наименьшая сумма активных температур в холодном поясе – не выше 1000о. Холодный пояс занимает обширные пространства на севере Евразии, в Канаде и на Аляске. Наибольшая сумма активных температур в жарком поясе, здесь запасы тепла практически неограничены, они повсюду превышают 8000о, иногда и более 10000о. Территориально жаркий пояс занимает наи-

89

более обширные пространства суши земного шара: преобладающая часть Африки, большая часть Южной Америки, Центральная Америка, вся Южная Азия и Аравийский полуостров, Малайский архипелаг и северная половина Австралии.

Суша в целом неплохо обеспечена и атмосферной влагой: на ее поверхность ежегодно выпадает в среднем около 119 тыс. км3 осадков. Но распределяются они еще более неравномерно, чем тепло, и в пространственном, и во временном отношениях. На суше известны районы, получающие ежегодно более 12000 мм осадков и обширные местности, где за год выпадает менее 50-

100мм.

Вцелях комплексной характеристики агроклиматических ресурсов для ведения сельского хозяйства в России широко употребляют гидротермический коэффициент (ГТК) – отноше-

ние суммы осадков за определенный период (месяц, вегетативный период, год) к суммам активных температур за это же время. Его применение основано на эмпирически хорошо подтвержденном допущении: сумма активных температур, уменьшенная в 10 раз, примерно равна величине испаряемости. Следовательно, ГТК отражает связь между выпадающей и испаряющейся влагой. Оценка влагообеспеченности территорий для произрастания сельскохозяйственных культур строится на основании следующей расшифровки ГТК: менее 0,3 – очень сухо; от 0,3 до 0,5 – сухо; от 0,5 до 0,7 – засушливо; от 0,7 до 1,0 – недостаточное увлажнение; 1,0 – равенство прихода и расхода влаги; от 1,0 до 1,5

90