- •Введение
- •1. Экология территорий как составная часть общей экологии. Человек в природной среде на различных территориях.
- •1.1. Строение и история земли
- •1.2. Возникновение жизни на земле
- •1.3. Фундаментальные свойства живых систем
- •1.4. Уровни организации живой материи
- •1.5. Условия и ресурсы среды
- •1.6. Популяции и сообщества
- •2. Понятие экологической системы в контексте экологии территорий. Составные части экосистем.
- •2.1. Экологические системы
- •2.1.1. Понятие экологической системы
- •2.1.2.Живое, косное и биокосное вещество (по в.И.Вернадскому)
- •2.1.3. Законы в.И.Вернадского
- •2.2. Пищевые цепи
- •2.2.1. Понятие простых и сложных пищевых цепей
- •2.2.2. Экологические пирамиды
- •2.3. Циркуляция веществ
- •2.4. Энергетические ресурсы и энергия в экосистемах
- •2.4.1. Понятие энергетических ресурсов
- •2.4.2. Энергия в экологических системах
- •3. Экология территорий и социальная экология.
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Энергия и вещества
- •3.2.1. Энергия
- •3.2.2. Пищевые вещества
- •3.2.3. Минеральные соли и вода
- •3.3. Климатическая адаптация
- •3.3.1. Общие сведения
- •3.3.2. Температурная среда
- •3.3.2. Реакция организма на перегрев
- •3.3.4. Реакция организма на охлаждение
- •3.3.5. Границы зоны комфорта
- •3.4. Болезни
- •4. Глобальные, региональные и территориальные проблемы окружающей среды.
- •4.1. Основные сведения
- •4.2. Окружающая среда и стабильность популяций
- •4.2.1. Общие сведения
- •4.2.2. Процессы, регулирующие численность популяций
- •4.2.3. Экологические показатели
- •4.3. Глобальные и территориальные изменения климата
- •4.3.1. Основные сведения
- •4.3.2. Природные экосистемы суши
- •4.3.3. Лесное и сельское хозяйство
- •4.3.4. Гидрология и водные ресурсы
- •4.3.5. Мировой океан и прибрежные зоны
- •4.3.6. Сезонный снежный покров, лед, вечная мерзлота
- •4.3.7. Энергетика, транспорт и промышленность
- •4.4. Проблемы мегаполисов, как особых территорий.
- •4.4.1. Общие сведения
- •4.4.2. Классификация городов по численности населения
- •4.4.3. Зонирование территории
- •4.4.4. Влияние крупных городов на климат
- •4.4.5. Радиационная экология
- •4.5. Разрушение озонового слоя
- •4.6. Снижение видового разнообразия
- •5. Основы экологического нормирования и экологический мониторинг
- •6. Устойчивое развитие и основы охраны биосферы
- •6.1. Развитие биосферы
- •6.2. Биогеохимические циклы
- •6.2.1. Кругооборот воды
- •6.2.2. Кругооборот углерода
- •6.2.3. Кругооборот азота
- •6.2.4. Кругооборот серы
- •6.2.5. Кругооборот фосфора
- •6.2.6. Ландшафтный и экосистемный подход к изучению изменений биосферы
- •6.3. Основные положения необходимости устойчивого развития
- •6.4. Особенности эволюции биосферы в условиях антропогенного развития
- •6.5. Пути обеспечения экологической безопасности в биосфере
- •7. Правовое регилирование и экологический менеджмент
- •7.1. Правовое регулирование
- •7.2. Международные организации в области экологии
- •7.3. Экологический паспорт промышленного предприятия
- •Литература
- •Контрольные вопросы
1.2. Возникновение жизни на земле
В современном естествознании принято считать, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около 4,5 млрд. лет тому назад. Преобладающим элементом Вселенной был водород, из которого в результате реакции ядерного синтеза образуется гелий, а из него – другие химические элементы. Под воздействием высоких температур и гравитационного сжатия возникли различные химические элементы, составляющие основную массу звезд, планет и их атмосферы.
Для развития Солнечной системы и возникновения жизни необходимы были некоторые космические и планетарные условия:
1. РАЗМЕРЫ ПЛАНЕТЫ (ее масса не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада природных радиоактивных веществ может привести к перегреванию планеты или радиоактивному загрязнению, а также не должна быть слишком маленькой, так как маленькие планеты не способны удерживать атмосферу из-за небольшой силы притяжения);
2. ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ ВОКРУГ ЗВЕЗДЫ ПО КРУГОВОЙ ИЛИ БЛИЗКОЙ К КРУГУ ОРБИТЕ (для постоянного и равномерного получения энергии);
3. ПОСТОЯННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕТИЛА.
В начале своего формирования Земля имела очень высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые элементы перемещались к ее центру, а более легкие соединения оставались на поверхности. Свободного кислорода в атмосфере Земли не было. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (Н2О (вода); СН4 (метан); NH3 (аммиак); HCN (цианисто-водородные соединения)) и носила восстановительный характер. Молекулы различных веществ объединялись, образуя многомолекулярные комплексы - КОАЦЕРВАТЫ. В первичном океане коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в его водах. В результате этого внутреннее строение коацервата изменялось, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, то есть к росту и к изменению химического состава, повышалась устойчивость коацерватной капли в изменяющихся условиях окружающей среды.
П родолжали существование те коацерватные капли, которые, вступая в элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды лишь те вещества, которые обеспечивали их устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. В процессе длительного отбора (химической эволюции) сохранились лишь те капли, которые при распаде на дочерние сохраняли способности своей структуры, то есть приобретали способность к самовоспроизведению (рис.1.1)..
Рисунок 1.1. - Схема перехода химической эволюции в биологическую
Способность к самовоспроизведению возникло вместе со способностью к синтезу органических веществ внутри коацерватной капли, важнейшими составными частями которых уже в то время были ПОЛИПЕПТИДЫ и ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ.
В ходе эволюции появились полипептиды, обладающие каталитической активностью, то есть способностью значительно ускорять течение химических реакций.
Полинуклеотиды способны связываться друг с другом по принципу дополнения, и, следовательно, осуществлять не ферментативный синтез дочерних нуклеотидных цепей.
Следующий шаг небиологической эволюции - объединение способности полинуклеотидов к самовоспроизведению с возможностью полипептидов ускорять химические реакции.
Дальнейшее усложнение обмена веществ у предбиологических структур происходило в условиях пространственного разделения различных синтетических и энергетических процессов внутри коацервата, а также более прочной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла обеспечить водная оболочка. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои жиров, или липидов, отделившие коацерват от окружающей водной Среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции в наружную мембрану будущих клеток. Далее химическая эволюция продолжилась образованием новых саморегулирующихся систем - клеток.
Образование первых клеточных организмов положило начало биологической эволюции.