Зачет. Экология

1. Задачи экологии. Методы и структура современной экологии. Экология— наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.

задачи экологии многообразны:

1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.

3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере.

6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека.

7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития.

8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.

9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий.

10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности.

Полевые способы предполагают изучение экологических явлений в природной среде. Они помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности биосистем. Полевые методы, в свою очередь, подразделяются:

♦ на маршрутные (прямое наблюдение, оценка состояния, измерение, описание, составление схем, карт);♦ на стационарные (длительное наблюдение за объектами, замеры, описание, инструментальный отчет);♦ на описательные (первоначальное знакомство с объектом, применяется при регистрации основных особенностей изучаемых объектов, прямом наблюдении, картировании, инвентаризации);♦ на экспериментальные (опыт, эксперимент, количественная оценка, химические методы анализа и др.), мониторинг (наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды).

Лабораторные методы используются при проведении работ в лабораторных условиях, но пересекаются с методами полевых исследований. Моделирование – метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, когда исследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная, искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта. Любая модель всегда упрощена, отражает общую суть процесса.

Мониторинг окружающей среды – комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. В процессе проведения мониторинга ставятся следующие цели:

Фоновый (базовый) мониторинг – слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния. Импактный мониторинг – слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах. Глобальный мониторинг – слежение за развитием общемировых биосферных процессов и явлений; региональный мониторинг; локальный

Структура: Глобальная экология. Классическая ( аутэкология, популяционная экология, синэкология, палеоэкология) . Прикладная экология (промышленная , с/х-ая, экология ландшафтов, медицинская экология). Социальная экология ( экология человека, семьи, народов.)

2. Понятие экологических факторов, их классификация.

Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами.

Классификация экологических факторов. Факторы среды (экологические факторы) разнообразны, имеют разную природу и специфику действия. Выделяют следующие группы экологических факторов:

1. Абиотические (факторы неживой природы):

а) климатические - условия освещенности, температурный режим и т. п.;

б) эдафические (местные) - водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;

в) орографические - воздушные (ветер) и водные течения.

2. Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга:

Растения  Растения. Растения  Животные. Растения  Грибы. Растения  Микроорганизмы. Животные  Животные. Животные  Грибы. Животные  Микроорганизмы. Грибы Грибы. Грибы  Микроорганизмы. Микроорганизмы  Микроорганизмы.

3. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни. Воздействие этой группы экологических факторов стремительно возрастает из года в год.

3. Вид, популяция, сообщество, экосистема.

ВИД - совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Популяция — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал). Сообщество- это совокупность взаимодействующих популяций, занимающих определенную территорию, живой компонент экосистемы. Сообщество функционирует как динамическая единица с различными трофическими уровнями, через него проходит поток энергии и совершается круговорот питательных веществ. Экосистема - это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Экосистемами являются, например, муравейник, участок леса, географический ландшафт или даже весь земной шар.

4. Кривые роста численности популяции, стратегии поддержания стабильной численности в популяциях. ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНАЯ КРИВАЯ РОСТА

графическое изображение (при помощи J-образной кривой) быстрого (нелимитированного) роста плотности популяции по экспоненте; когда начинает действовать сопротивление среды , рост популяции внезапно прекращается. ЛОГИСТИЧЕСКАЯ КРИВАЯ

роста популяций, построенная на арифметич. шкале S-образная кривая, отражающая неуклонный рост численности какой-либо популяции от исходного положения до верхнего предела увеличения численности (верхняя асимптота), после чего колеблется параллельно абсциссе (оси времени). Стратегии: r-стратегия (отбор на повышение скорости роста популяции в периоды её низкой плотности); k-стратегия (отбор на повышение выживаемости при высокой плотности популяции, приближающейся к предельной).

5. Системный подход в экологии. Закон эмерджентности. Системный подход — направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы: целостного комплекса взаимосвязанных элементов , совокупности взаимодействующих объектов, совокупности сущностей и отношений. Принцип эмерджентности При каждом объединении подмножеств в новое множество возникает, по крайней мере, одно новое качество или свойство.

6. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Принцип Ле Шателье — Брауна — если на систему, оказывают из вне неблагоприятные воздействия, система стремится изменится так, чтобы свести эффект воздействия к нулю. Если сила/скорость воздействия его развития слишком велики и превышают порог устойчивости системы, развивается стресс приводящий к заболеванию или смерти.

7. Принцип экологического дублирования.

один из основных механизмов обеспечения экологической надежности, означающий относительную функциональную взаимосвязанность популяций одной трофической группы в биоценозе. При экологическом дублировании 1) Мелкий вытесняет крупного 2) эволюционно низкоорганизованный вытесняет высокоорганизованного 3) генетически изменчивые склонные к мутации вытесняют генетически стабильного.

8. Системные законы Коммонера. 1) “Все связано со всем”; это означает, что живая динамика сложных и разветвленных экологических цепей образует, в конечном итоге, единую высокосвязанную систему; в абстрактном варианте это утверждение повторяет известное диалектико-материалистическое положение о всеобщей связи вещей и явлений; на более конкретном уровне оно выступает как обобщение кибернетического характера; 2) “Все должно куда-то деваться”; это неформальная перефразировка фундаментального физического закона сохранения материи; здесь Коммонер ставит одну из труднейших проблем прикладной экологии — проблему ассимиляции биосферой отходов человеческой цивилизации; 3) “Природа знает лучше”; этот закон вызывает в литературе наибольшую критику; это положение распадается на два относительно независимых тезиса: первый, солидаризирующийся с известным неоруссоистским лозунгом “Назад к природе”, который сегодня не может быть принят как нереалистичный; второй, связанный с призывом к осторожности в обращении с природными экосистемами, важен и конструктивен; 4) “Ничто не дается даром”; этот экологический закон объединяет в себе три предыдущих закона; по Коммонеру, “глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может явиться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платы по этому векселю нельзя избежать; она может быть только отсрочена”.

9. Воздействие экологических факторов на организмы. Закон толерантности. Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдафические.

Физические факторы - те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура. Химические факторы — те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода и т.п. Эдафические (или почвенные) факторы представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других (внутривидовые и межвидовые взаимодействия), а также на неживую среду обитания. Пример: внутривидовая конкуренция; межвидовые взаимодействия — нейтрализм, конкуренция, паразитизм, хищничество и др. Примером воздействия биотических факторов на неживую природу может служить особый лесной микроклимат или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой режим температур и влажности: зимой здесь теплее, летом — прохладнее и более влажно. Антропогенные факторы — факторы деятельности человека, воздействующие на окружающую природную среду. Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью. Закон толерантности лимитирующий фактор процветания организма может быть как минимумом, так и максимумом экологического фактора, диапазон между которыми определя6ет пределы толерантности организма к данному фактору. Организм может иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие в отношении другого.

Организм с широкими границами по большинству экологических факторов обычно широко распространен (например, воробей). Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому экологическому фактору (например, при низком содержании азота в почве снижается засухоустойчивость злаков).

10. Закон частичной компенсации экологических факторов, закон минимума. Закон частичной компенсации. В природе один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие или один и тот же экологический эффект может быть достигнут разными путями. В некоторых случаях недостаток одного фактора частично компенсируется усилением другого. Явление частичной взаимозаменяемости действия экологических факторов называется эффектом компенсации. Закон минимума Существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

11. Понятие экосистемы. Биотическая структура экосистем. Экосистема - это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Экосистемами являются, например, муравей-ник, участок леса, географический ландшафт или даже весь земной шар. Биотический делится на автотрофный – продуценты и гетеротрофный - консументы и редуценты).

12. Основные характеристики экосистемы. Продуктивность экосистем, первичная продукция, вторичная продукция. Все виды, как животных, так и растений формируют взаимозависимые комплексы — естественные сообщества. Крупные сообщества заключают в себя наименьшие.  Любой биоценоз определяется в первую очередь растительностью. В любом растительном сообществе живут характерные ему сообщества животных Потоки веществ и энергии объединяют сообщества меж собой, а также со средой в экосистему. Все виды экосистемы разделяют на три функциональные категории: 1. продуценты; 2. консументы; 3. редуценты. продуктивность - это скорость накопления органического вещества (в нее включен весь прирост растительной ткани, т.е. корни, листья и прочее, а также увеличение массы животных тканей за данный период времени). Первичная продукция - это скорость накопления органического вещества автотрофными организмами. Вторичная - продукция гетеротрофных организмов (консументов), к-рые питаются готовыми органич. веществами.

13. Передвижение вещества, энергия, информации как необходимые условия существования экосистемы. Правило 10%. В отличие от энергии, которая используется в экосистеме только один раз, вещества используются многократно из-за того, что их потребление и превращение происходит по кругу. Этот круговорот осуществляется живыми организмами экосистемы (продуцентами, консументами, редуцентами) и называется биологическим круговоротом веществ. Под биологическим круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, в которых поступающие элементы превращаются в новые сложные соединения, и возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности. Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Правило 10% - в трофических цепях при переходе на следующий трофический уровень теряется большая часть энергии съеденной пищи, и в виде собственной биомассы потребитель усваивает только 10% потребляемой пищи

14. Классификация живых организмов по типу питания. По способу питания все организмы подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы - осуществляют превращение неорганических веществ в органические. Гетеротрофы - используют для питания готовые органические вещества (паразитные высшие растения, грибы, некоторые микроорганизмы, все животные и человек). Существуют организмы и со смешанным типом питания, которые П. Пфеффер назвал миксотрофами

15. Непищевые взаимоотношения между организмами. Их также называют межвидовые. 1) Если два вида не влияют друг на друга, то имеет место нейтрализм (00), 2) Для одного из совместно обитающих видов влияние другого отрицательно, в то время как угнетающий не получает ни вреда, ни пользы — это аменсализм (-0), 3) Форма взаимоотношений, при которой один вид получает какое-либо преимущество, не принося другому ни вреда, ни пользы, называется комменсализмом (+0), 4) В природе часто встречаются взаимовыгодные связи между видами организмов, при которых они получают обоюдную пользу, — это многообразные симбиотические взаимоотношения (++).5) Если два и более вида обладают сходными экологическими требованиями и обитают совместно, между ними может возникнуть конкуренция, от которой страдают оба вида (- -). 6) Хищничество (Н — ) — такой тип взаимоотношений организмов, при котором представители одного вида убивают и поедают представителей другого. 7) Паразитизм (+ -) — это форма биотических отношений, при которых организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина)

16. Биоценозы, видовое разнообразие, доминирующие виды. Биоценоз – это сообщество всех видов живых организмов на одном участке обитания с однородными и благоприятными для жизни и размножения условиями. Видовое разнообразие биоценоза Представлено всеми группами организмов - продуцентами, консументами и редуцентами. Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение биоценоза в целом. Например, вырубка леса приводит к изменению видового состава насекомых, птиц, а следовательно, и зверей. На безлесном участке будут складываться другие цепи питания и сформируется другой биоценоз, что займет не один десяток лет. Доминирующие виды – это те виды, которые в биоценозе преобладают по численности особей. Они выделяются либо по количеству фитомассы, либо по величине проективного покрытия.

17. Жизненные формы. (по Д.Н. Кашкарову. 1945).

I. Плавающие формы.

1. Чисто водные: а) нектон; б) планктон; в) бентос.

2. Полуводные: а) ныряющие; б) не ныряющие; в) лишь добывающие из воды пищу.

II. Роющие формы.

1.Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).

2.Относительные землерои (выходящие на поверхность).

III. Наземные формы.

1. Не делающие нор: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.

2. Делающие норы: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.

3. Животные скал.

IV. Древесные лазающие формы.

1.Не сходящие с деревьев.

2.Лишь лазающие по деревьям.

V. Воздушные формы.

1.Добывающие пищу в воздухе.

2.Выискивающие пищу с воздуха.

18. Экологические пирамиды биомасс, численности и энергии. Пирамида биомассы более полно отражает пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как она показывает биомассу (сухая масса) в данный момент на каждом уровне пищевой цепи. Пирамиды чисел представляют собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы. Установлено основное правило, согласно которому в любой среде при переходе с одного трофического уровня на другой численность особей уменьшается, а их размер увеличивается. Пирамиды энергии наиболее фундаментальным способом отражают связи между организмами на различных трофических уровнях. Каждая ступенька пирамиды энергии отражает количество энергии (на единицу площади или объема), прошедшей через определенный трофический уровень за определенный период.

19. Сукцессии. Причины сукцессии. Стадии и виды сукцессии. Сукцессия — это постепенная, необратимая, направленная смена одних биоценозов другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека. Причины сукцессий. Сукцессионные смены обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов (почвоутомление, неполный круговорот веществ, самоотравление продуктами выделений или разложения и т. п.). Наряду с природными факторами, причинами динамики экосистем все чаще выступает человек. К настоящему времени им разрушено большинство коренных (климаксных) экосистем. Например, степи почти полностью распаханы (сохранились только на заповедных участках).Антропогенные воздействия часто ведут к упрощению экосистем. Такие явления обычно называют дигрессиями (лат. дигрессион - отклонение). Различают, например, пастбищные, рекреационные и другие дигрессии. Смены такого типа обычно завершаются не климаксными экосистемами, для которых характерно усложнение структуры, а стадиями катоценоза (греч. ката - вниз, против; кайнос - общий), которые нередко заканчиваются полным распадом экосистем. Стадия сукцессии

Денудация (совокупность процессов разрушения и сноса (водой, ветром, льдом и т. д.) поверхностных слоев земной коры и донных отложений водоемов в пониженные участки, где происходит их накопление) ; пионерность (иммиграция); колонизация; межвидовая конкуренция; биоценотическая реакция; стабилизация (климакс). Виды: Если развитие сообществ идет на вновь образовавшихся, ранее не заселенных местообитаниях (субстратах), где растительность отсутствовала — на песчаных дюнах, застывших потоках лавы, породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов, то такая сукцессия называется первичной. Если на определенной местности ранее существовала растительность, но по каким-либо причинам она была уничтожена, то ее естественное восстановление называется вторичной сукцессией. К таким сукцессиям может привести, например, частичное уничтожение леса болезнями, ураганом, извержением вулкана, землетрясением либо пожаром.

20. Видовое разнообразие как условие стабильности экосистем. Закон необходимого разнообразия видов. Устойчивость (Стабильность) экосистемы обеспечивается также биологическим разнообразием и сложностью трофических связей организмов, входящих в ее состав. В богатых видами экосистемах у консументов есть возможность избирать разные виды пищевых объектов и в первую очередь — наиболее массовые. Если потребляемый пищевой объект становится редким, то консумент переключается на питание другим видом, а первый, освобожденный от пресса выедания, постепенно будет восстанавливать свою численность. Благодаря такому переключению поддерживается динамическое равновесие между пищевыми ресурсами и их потребителями и обеспечивается возможность их длительного сосуществования.

21. Понятие ресурса. Невозобновляемые и возобновляемые виды ресурсов. Ресурс - то, что можно использовать, тратить; запас или источник чего-либо. Невозобновляемые - Ресурсы, не восстанавливающиеся самостоятельно и не восстановимые искусственно (минеральные, земельные ресурсы);

Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира); Возобновляемые ресурсы — природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет

22. Ресурсный цикл. Ресурсный цикл — это совокупность превращений и про­странственных перемещений определенного вещества или груп­пы веществ, происходящих на всех этапах использования его че­ловеком. В природопользовании можно выделить несколько ресурсных циклов, которые, несмотря на относительную само­стоятельность, тесно связаны друг с другом. К таким ресурс­ным циклам относятся: чикл почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья, цикл сырьевых ресурсов, цикл энергетических ресурсов, цикл ресурсов живой природы

23. Антропогенное воздействие на биологические ресурсы. Влияние деятельности человека на биологическое разнообразие и богатство биосферы проявляется через прямое истребление видов живых организмов и через косвенное разрушение экосистем. Катастрофические результаты влияния деятельности человека на природу были впервые восприняты через список истребленных им видов растений и животных. Не менее разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растениям. С давних пор шла вырубка лесов для развития сельскохозяйственных угодий и заготовки топлива. Позднее во все больших масштабах начата заготовка древесины для промышленного производства из нее предметов потребления. Хищническое истребления лесов. Существенную роль в изменении состава и биотических связей приобрели гидротехнические сооружения (водохранилища, плотины, каналы). Строительство каналов изменяет состав вод.

24. Структура современной биосферы. Биосфера включает в себя: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается во время жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и пр.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов; биокосное вещество, представляющее собой совместный итог жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы). В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

25. Учение В.И. Вернадского о биосфере. представляет собой обобщение естественно научных знаний. В работах В.И. Вернадского рассматриваются компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы. Ученый впервые показал, что живая и неживая природа Земли тесно взаимодействуют и составляют единую систему. Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество. Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли. Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно изучать, используя математические законы. Количество живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох. Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами. Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят: неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки); биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы). Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом. Для существования живых организмов необходимы следующие условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, $O_{2}$, $CO_{2}$, оптимальный температурный режим, уровень радиации и др. Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона ($O_{3}$). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 - 20 км. Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы - на глубине 10 - 11 км. Нижняя граница на суше связана с областями "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих сланцев и др.). "Былые биосферы" служат доказательством длительной эволюции биосферы Земли. Ученый отмечал, что живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в приповерхностном слое суши толщиной 50-100 м и в приповерхностной толще воды (10-20 м). Здесь находится более 90% биомассы Земли. Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области). Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И. Вернадского, "разрежение живого вещества". Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых условиях обитания можно найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о "всюдности жизни", живое вещество способно "растекаться" по поверхности планеты; оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки биосферы, что обусловливает "давление жизни" на неживую природу. Функции живого вещества. Одна из основных заслуг В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции. Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная. Энергетическая функция заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов - к консументам и, далее, - к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др. В осуществлении газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы. Окислительно-восстановительная функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы. Концентрационная функция заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель - йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти. Эволюция биосферы. В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы - это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира - изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т. д. Живое вещество эволюционирует в сторону усложнения уровня организации, уменьшения прямой зависимости от среды обитания, усовершенствования способов ориентации и передвижения в пространстве. Перенеся идеи физики о неразрывности пространства и времени на явления природы, В.И. Вернадский объяснил направленность эволюции биосферы: она ограничена пространством, что определяется телом планеты, и направлена в сторону прогрессивного развития, так как необходимо приобрести свойства, которые позволят это ограниченное пространство использовать по возможности максимально. Особое внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему влиянию человека на ход эволюции биосферы. Вернадский подчеркивал, что человек разумный - невиданная по своим масштабам геохимическая сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли. Еще в 20-х годах прошлого века ученый сумел предугадать многие тенденции воздействия человека на природу. Его теоретические положения о биосфере и месте в ней человека - блестящий пример научного обобщения.

26. Понятие о ноосфере. Новое состояние биосферы, связанное с разумной деятельностью человека — решающим фактором её развития; всё, созданное человеческим разумом, в отличие от природного, первозданного. Термин «ноосфера» впервые появился в 1927 году в статьях французского математика Эдуарда Леруа, написанных после прослушанных в 1922 – 1923 годах курсов лекций В. И. Вернадского по проблемам геохимии и биогеохимии.

27. Живое вещество биосферы. Функции живого вещества. Живое вещество- наиболее мощный геохимический и энергетический фактор, ведущая сила планетарного развития. Основной источник биохимической активности организмов — это солнечная энергия, используемая в процессе фотосинтеза зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества. Органическое вещество обеспечивает пищей и энергией остальные организмы. Фотосинтез привел к накоплению в атмосфере свободного кислорода, образованию озонового слоя, защищающего от ультрафиолетового и жесткого космического излучения, он поддерживает современный газовый состав атмосферы. Газовая функция - осуществляется зелеными растениями, выделяющими кислород в процессе фотосинтеза, а также всеми растениями и животными, выделяющими углекислый газ в результате дыхания; Концентрационная функция - проявляется в способности живых организмов накапливать в своих телах многие химические элементы (на первом месте — углерод, среди металлов — кальций); Окислительно-восстановительная функция - выражается в химических превращениях веществ в процессе жизнедеятельности. В результате образуются соли, окислы, новые вещества. С данной функцией связано формирование железных и марганцевых руд, известняков и т.п.; Биохимическая функция - определяется как размножение, рост и перемещение в пространстве живого вещества. Все это приводит к круговороту химических элементов в природе, их биогенной миграции; Функция биогеохимической деятельности человека - связана с биогенной миграцией атомов, многократно усиливающейся под влиянием хозяйственной деятельности человека.

28. Понятие о биогеохимических циклах биогенных элементов. Биогеохимические циклы – циркуляция в биосфере химических элементов и неорганических соединений по характерным путям из внешней среды в организмы, и из организмов во внешнюю среду. Такое перемещение элементов и неорганических соединений, необходимых для жизни, можно назвать круговоротом элементов питания.

29. Влияние антропогенных факторов на биогеохимические циклы элементов. Антропогенная активность привела к ускоренному поступлению загрязняющих веществ в биосферу. Антропогенные изменения циклов питательных элементов происходят в большей степени в регионах с высокой плотностью населения и высокой интенсивностью сельскохозяйственного производства. В отдельных местах изменения природного локального или регионального биогеохимического цикла азота и фосфора еще незначительны, тогда как в других местах они громадны. Антропогенная деятельность оказывает огромное воздействие на глобальный круговорот всех питательных элементов и в особенности на транспорт в эстуарии и открытые воды океана. Круговорот серы, так же как азота и фосфора, может быть нарушен вмешательством человека. Виной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угля. Сернистый газ нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

30. Круговорот загрязняющих веществ в биосфере. Круговорот углерода. Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Миграционный путь заключается в поглощении его в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении их в литосфере в виде торфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики, осадочных горных пород. Так, в далекие геологические эпохи сотни миллионов лет назад значительная часть фотосинтезируемого органического вещества не использовалась ни консументами, ни редуцентами, а накапливалась и постепенно погребалась под различными минеральными осадками. Находясь в породах миллионы лет, этот детрит под действием высоких температур и давления (процесс метаморфизации) превращался в нефть, природный газ и уголь, во что именно - зависело от исходного материала, продолжительности и условий пребывания в породах. Теперь мы в огромных количествах добываем это ископаемое топливо для обеспечения потребностей в энергии, а сжигая его, в определенном смысле завершаем круговорот углерода. Круговорот серы. Сера представляет собой исключительно активный химический элемент биосферы и мигрирует в разных валентных состояниях в зависимости от окислительно-восстановительных условий среды. В природе этот элемент образует свыше 420 минералов. В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита, пирронита , халькопирита , в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения. В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания сера в виде сульфатиона переносится природными водами в Мировой океан. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.

31. Человек как создатель искусственных экосистем. Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные системы или Биосфера 2.

Искусственные экосистемы имеют тот же набор компонентов, что и естественные продуценты, консументы и редуценты, но есть существенные отличия в перераспределении потоков вещества и энергии. Поле, город, ферма, рыбное хозяйство, парк, сады, плантации.

32. Антропогенное воздействие на окр.среду промышленности. Промышленность или индустрия - одна из основных отраслей материального производства. Наиболее опасные для природной среды горно-металлургические предприятия Большой вред эти предприятия наносят воздушному бассейну, вызывая появление кислотных дождей, земельным ресурсам, образованию карьеров, а также обуславливают значительное тепловое загрязнение средства. Вместе с доменным газом эти объекты промышленности выбрасывают в атмосферу соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути, смолистые вещества. Предприятия цветной металлургии загрязняют воздух пылью, серным ангидридом, оксидом углерода, окислами азота. Заводы по производству ртути интенсивно загрязняют воздух ее парами, которые конденсируются в атмосфере и впоследствии впитываются почвой, травой, листьями, оконным стеклом. Очень важной экологической проблемой, связанной с развитием промышленности, является проблема свалок. Свалки вокруг крупных городов ежегодно поглощают в среднем 1500 га земли, которая становится опасным источником отравления окружающей среды

33. Антропогенное воздействие на окр.среду транспорта. Автомобильный транспорт является основным источником загрязнения воздушного бассейна городов. При этом концентрация вредных веществ в выбросах автотранспорта превышает ПДК в десятки раз. Железнодорожный транспорт на электротяге загрязняет почвы и грунтовые воды вдоль железнодорожных трасс и создает шумовой и вибрационный эффект на прилегающих территориях. Для авиационного транспорта характерно химическое и акустическое загрязнение атмосферы, для водного — загрязнение акваторий нефтепродуктами и бытовым мусором.

34. Антропогенное воздействие на окр.среду сельскохозяйственного производства. Загрязнение окружающей среды. Увеличение концентрации тяжелых металлов в цепях питания. Изменение климата, образование кислотных осадков, увеличение концентрации нитратов (нитритов) в пищевых цепях, усиление коррозии. Накопление ртути в организме по пищевым цепям. Ухудшается экологическое состояние вод в реках и озерах. Загрязнение вод. Обмеление вод. Эрозия почвы.