Круговорот веществ в биосфере

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ангарский политехнический колледж

Контрольная работа

предъявлена экзаменатору при сдаче экзамена

Круговорот веществ в биосфере

Вариант № 11

Вопросы:

1. Круговорот веществ в биосфере?

2. Какие экологические принципы положены в основу рационального использования недр?

3. Какие объекты окружающей природной среды относятся к национальным, и какие к международным?

Вопрос № 1

1. Круговорот веществ в биосфере?

Круговорот веществ и превращение энергии как основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества не переваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы -- в живые организмы, а из них в окружающую среду, пополняя, таким образом, неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ -- за 200--300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия по ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

Круговорот воды. Вода -- самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды -- пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды -- 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага--0,001%.

Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая -- на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.

Как видим, основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды, транспирируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20--50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др.

Круговорот углерода. Углерод -- обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса -- фотосинтез и дыхание -- обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.

Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований. В дальнейшем остатки отмерших морских организмов образуют на дне морей и океанов мощные отложения известняков.

Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфа, сапропелей, гумуса и др.

Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере за XX в. возросло на 25%. Последствием этого может стать усиление парникового эффекта.

Круговорот азота. Азот -- необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений.

Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов.

К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее активными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями. После отмирания растений и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении водной среды азотистыми соединениями играют цианобактерии.

Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными бактериями до аммиака. Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов, после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами выполняет функцию удержания тепла планеты.

Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом.

Процессы нитрификации и денитрификации были полностью сбалансированы вплоть до периода интенсивного использования человеком азотных минеральных удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений.

Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной.

Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением содержания кислорода в атмосфере и становлением озонового экрана. Древние фототрофные цианобактерии насытили кислородом первичный океан, благодаря которому водные организмы получили возможность осуществлять аэробное дыхание. Поступление кислорода в атмосферу обусловило образование мощного озонового слоя, поглощающего коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Формирование озонового слоя позволило организмам выйти на сушу и заселить ее разнообразные местообитания. Это стало возможным тогда, когда содержание кислорода в атмосфере достигло величины, составляющей 10% от его современной концентрации. К концу палеозоя, в пермском периоде, концентрация кислорода в атмосфере достигла современного уровня.

биосфера миграция недра

Вопрос № 2. Какие экологические принципы положены в основу рационального использования недр?

Недра-часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя и дна водоемов, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения. Правовой режим недр регламентируется горным законодательством. К недрам относятся только природные объекты - сплошные породы, породы, находящиеся в жидком и парообразном состоянии, и имеющиеся между пород естественные пустоты. Правовой режим искусственных объектов в недрах - подземных сооружений и выработок - определяется горным законодательством лишь в пределах, необходимых для охраны недр и безопасности горных работ. Правовой режим подземных вод определяется также и водным законодательством. По законодательству РФ недра предоставляются в пользования для: геологического изучения; добычи полезных ископаемых, в т.ч. для использования отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающих производств; строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых; образования особо охраняемых геологических объектов (научные и учебные полигоны, геологические заповедники, заказники, памятники природы, пещеры и др.); сбора минералогических, палеонтологических и других геологических коллекционных материалов. Пользователями недр могут быть субъекты предпринимательской деятельности независимо от форм собственности, в т.ч. юридические лица и граждане других государств, если иное не предусмотрено законодательством. Недра предоставляются в пользование на основе лицензий, т.е. документов, удостоверяющих право их владельцев на пользование участками недр в определенных границах и в соответствии с указанными целями в течение установленного срока при соблюдении заранее оговоренных требований и условий. Предоставление лицензий на пользование недрами осуществляется одновременно с предоставлением земельного участка в соответствии с земельным законодательством.

Не возобновляемые, так и возобновляемые ресурсы планеты не бесконечны, и чем интенсивнее их используют, тем меньше этих ресурсов остается следующим поколениям. Поэтому повсеместно требуется принятие решительных мер по рациональному использованию природных богатств. Эпоха безоглядной эксплуатации природы человеком кончилась, биосфера остро нуждается в охране, а природные ресурсы следует беречь и расходовать экономно.

Перспективным источником энергии, как уже было сказано, является ветер, и на равнинных открытых приморских территориях использование современных «ветряков» оказывается весьма целесообразным.

С помощью горячих природных источников можно не только лечить многие заболевания, но и отапливать дома. Как правило, все трудности применения неисчерпаемых ресурсов заключаются не в принципиальных возможностях их использования, а в технологических проблемах, которые приходится решать.

В отношении не возобновляемых добычу следует сделать нормативной, т.е. уменьшить темпы извлечения полезных ископаемых из недр. Мировому сообществу придется отказаться от гонки за лидерство по добыче того или иного природного ресурса, главное -- не объем извлеченного ресурса, а эффективность его использования. Это означает совершенно новый подход к проблеме добычи полезных ископаемых: надо добывать не столько, сколько может каждая страна, а столько, сколько нужно для устойчивого развития мировой экономики. Разумеется, к такому подходу мировое сообщество придет не сразу, для его реализации потребуются десятилетия.

Для современной России минеральные ресурсы составляют основу ее экономики. Разумеется, прежде всего, это нефть и природный газ. В России добывается более 17% мировой нефти, до 25% природного газа, 15% каменного угля. Главная проблема при их добыче -- неполное извлечение из недр: нефть из скважины выкачивают в лучшем случае на 70%, каменный уголь -- не более чем на 80%. Это потери при добыче, далее следуют не менее крупные потери при переработке.

Итак, принципы ООС требуют от природопользователя при проведении горных работ:-максимально полного извлечения из недр полезных ископаемых и их рационального использования;

-комплексного извлечения не одного, а всех содержащихся в рудах компонентов;

-обеспечения сохранности природной среды в районах проведения горнодобывающих работ;

-безопасного для людей проведения работ;

-предотвращения загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и других материалов.

В отношении возобновляемых ресурсов «Концепция устойчивого экономического развития» требует, чтобы их эксплуатация производилась хотя бы в рамках простого воспроизводства, и общее их количество не сокращалось во времени. На языке экологов это значит: сколько взяли у природы возобновляемого ресурса (например, леса), столько и верните (в виде лесопосадок). В России в течение последних 15 лет объемы порубок многократно возросли (древесина -- одна из доходных статей бюджета), а лесопосадок в этот период не проводилось вообще. Вместе с тем, для восстановления лесов после порубок требуются двух- или трехкратные по площади лесопосадки: леса растут медленно, для полноценного воспроизводства перестойного, т.е. пригодного для промышленного использования леса требуется 35--40 лет.

Бережного отношения и охраны требуют и земельные ресурсы. Больше половины земельного фонда России находится в зоне вечной мерзлоты; земли сельскохозяйственного назначения в РФ занимают лишь около 13% площадей, причем ежегодно и эти площади сокращаются в результате эрозии (разрушения плодородного слоя), нецелевого использования (например, для строительства коттеджей), заболачивания, проведения горных работ (на месте сельскохозяйственных угодий возникают индустриальные пустыни). Для защиты от эрозии используют:

-лесозащитные полосы;

-вспашку без переворачивания пласта;

-в холмистых районах вспашку поперек склонов и залеживание земель;

- регулирование выпаса скота.

Нарушенные, загрязненные земли можно восстановить, этот процесс называется рекультивацией. Такие восстановленные земли можно использовать в четырех направлениях: для сельскохозяйственного использования, под лесопосадки, под искусственные водоемы и под жилищное или капитальное строительство. Рекультивация состоит из двух этапов: горнотехнического (подготовка территорий) и биологического (посадка деревьев и малотребовательных культур, например, многолетних трав, технических злаков бобовых).

К числу важнейших экологических проблем современности относится охрана водных ресурсов. Ранее уже было сказано, что по объему пресноводные источники (в том числе и ледники) составляют лишь 3% гидросферы, а 97% приходится на Мировой океан. Трудно переоценить роль океана в жизни биосферы, осуществляющего процесс самоочищения воды в природе при помощи живущего в нем планктона; стабилизирующего климат планеты, находясь в постоянном динамическом равновесии с атмосферой; продуцирующего огромную биомассу. Но для жизни и хозяйственной деятельности человеку нужна пресная вода. Стремительный рост населения планеты и бурное развитие мировой экономики привели к дефициту пресной воды не только в традиционно засушливых странах, но и в тех, которые недавно считались вполне обеспеченными водой. Практически всем отраслям экономики, кроме морского транспорта и рыболовства, требуется пресная вода. Почему ее не хватает? При создании водохранилищ сильно сократился сток рек, и увеличилось испарение и истощение водных объектов. Больших объемов воды требует для полива сельское хозяйство, при этом также возрастает испарение; огромные количества расходуются в промышленности; шестимиллиардное человечество для жизнеобеспечения использует также пресную воду. Наконец, одной из важнейших проблем современности является загрязнение Мирового океана, и пресноводных источников. В настоящее время отработанные сточные воды загрязняют более трети всего мирового речного стока. Вывод из всего сказанного один: необходима жесткая экономия пресной воды и недопущение ее загрязнения.

Экономию пресной воды следует осуществлять в быту: во многих странах жилые дома снабжены водомерными счетчиками, это весьма дисциплинирует население. Загрязнение водоемов губительно не только для человечества, нуждающегося в питьевой воде. Оно способствует катастрофическому сокращению рыбных запасов, как на мировом, так и на российском уровне. Ранее уже было сказано, как рыбы страдают от гидросооружений (плотин) и от браконьерства. В загрязненных водоемах уменьшается количество растворенного кислорода и происходит гибель рыбы. Очевидно, что необходимы жесткие природоохранные меры для недопущения загрязнения водных объектов и для борьбы с браконьерством.

Затратный подход при оценке природных ресурсов основан на суммировании затрат на подготовку ресурсного источника к использованию (эксплуатации). Этот подход широко используется при оценке стоимости воссоздания природного блага при его утрате или деградации (например, затраты на рекультивацию земель), для оценки редких видов животных и растений. Несмотря на простоту и возможность широкого использования, этот подход таит в себе принципиальное противоречие, которое серьезно ограничивает его использование: чем выше качество природного ресурса, чем легче его эксплуатировать, тем меньше на это нужно затрат и тем меньшую затратную оценку он получит.

Весьма перспективной при комплексной оценке природного ресурса является общая экономическая ценность (ОЭЦ), которую получают в результате суммирования четырех показателей:

-стоимости использования (потребительская стоимость);

-косвенной стоимости использования (природный ресурс может иметь несколько функций);

-стоимости неиспользования, т.е. стоимости будущего использования;

-стоимости сохранения, для оценки которой бывает очень важным желание населения платить за то, чтобы данный природный ресурс не использовали для хозяйственных целей и сохранили нетронутым.

Приведенную здесь схему можно проиллюстрировать на примере расчета ОЭЦ лесных ресурсов. В потребительскую (прямую) стоимость использования (первый показатель) входит оценка получаемой от леса древесины, собираемых там грибов, ягод и лекарственных трав; сложнее будет рассчитать его косвенную стоимость (второй показатель), обусловленную связыванием углекислого газа и обеспечением всего живого кислородом; еще сложнее оценить стоимость будущего использования леса при условии продолжающегося обезлесения планеты (третий показатель); наконец, стоимость существования, т.е. сохранения леса (четвертый показатель) связана, как уже было сказано, с желанием населения платить за возможность отдыха в лесу.

Таким образом, в экономической теории разработаны различные способы денежной оценки природных ресурсов, связанные с их количеством и качеством. Наиболее перспективной является оценка общей экономической стоимости (ОЭЦ) природного ресурса.

Основные принципы рационального использования природных ресурсов изложены в международном документе «Концепция устойчивого экономического развития». Этот документ требует возврата к повсеместному использованию неисчерпаемых ресурсов .

Добыча не возобновляемых ресурсов, согласно «Концепции устойчивого экономического развития», должна стать нормативной, а использование минерального сырья комплексным.

Эксплуатация возобновляемых природных ресурсов, согласно международным требованиям, должна осуществляться хотя бы в рамках простого воспроизводства.

Дефицит пресной воды требует ее жесткой экономии и недопущение загрязнения.

Вопрос № 3. Какие объекты окружающей природной среды относятся к национальным, и какие к международным?

«Окружающая средам» -- обобщенное понятие, характеризующее природные условия в конкретно избранном месте и экологическое состояние данной местности. Как правило, применение термина относится к описанию природных условий на поверхности Земли, состоянию её локальных и глобальных экосистем, включая неживую природу, и их взаимодействие с человеком.

Объекты охраны окружающей среды подразделяются на национальные (внутригосударственные) и международные (общемировые).

К национальным (внутригосударственным) объектам относятся:

земля, воды, недра, дикие животные и другие элементы природной среды, которые находятся на территории государства. Национальными объектами государства распоряжаются свободно, охраняют и управляют ими на основании собственных законов в интересах своих народов.

Международные объекты охраны окружающей среды это объекты, которые находятся либо в пределах международных пространств (Космос, атмосферный воздух, Мировой океан и Антарктида), либо перемещаются по территории различных стран (мигрирующие виды животных). Эти объекты не входят в юрисдикцию государств и не являются чьим-либо национальным достоянием. Их осваивают и охраняют на основании различных договоров, конвенций, протоколов. Классификация международных объектов охраны окружающей среды, отражающих совместные усилия международного сообщества.

Существует еще одна категория международных объектов природной среды, которая охраняется и управляется государствами, но взята на международный учет. Это, во-первых, природные объекты, представляющие уникальную ценность и взятые под международный контроль (заповедники, национальные парки, резерваты, памятники природы); во-вторых, исчезающие и редкие животные и растения, занесенные в международную Красную книгу и, в-третьих, разделяемые природные ресурсы, постоянно или значительную часть года находящиеся в пользовании двух или более государств (река Дунай, Балтийское море и др.).

Одним из важнейших объектов международной охраны является Космос. Ни одна страна в мире не имеет каких-либо прав на космическое пространство. Космос -- достояние всего человечества. Этот и другие принципы отражены в международных Договорах по использованию космического пространства. В них международным сообществом признаны: недопустимость национального присвоения частей космического пространства, включая Луну и другие небесные тела; недопустимость вредного воздействия на Космос и загрязнения космического пространства. Оговорены также условия спасения космонавтов.

Для ограничения военного использования Космоса большое значение имели Договор об ограничении систем противоракетной обороны и советско-американские Соглашения об ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ). Мировой океан также представляет собой объект международной охраны. Он содержит огромное количество полезных ископаемых, биологических ресурсов, энергии. Велико и транспортное значение океана. Освоение Мирового океана должно проводиться в интересах всего человечества.

Попытки оформления национальных притязаний на морские ресурсы и пространства предпринимались давно и к 50-- 70-м гг. прошлого столетия вызвали необходимость юридического регулирования освоения Мирового океана. Эти вопросы рассматривались на трех международных конференциях и завершились подписанием более чем 120 странами Конвенции ООН по морскому праву (1973 г.). Конвенцией ООН признается суверенное право прибрежных государств на биоресурсы в к 200-мильных прибрежных зонах. Подтверждена незыблемость » принципа свободного мореплавания (за исключением территориальных вод, внешняя граница которых установлена на 12-мильном расстоянии от берега).

Антарктиду справедливо называют материком мира и международного сотрудничества. В 1959 г. СССР, США, Англия, Франция, Аргентина и ряд других стран заключили Договор об Антарктиде, в котором провозглашалась свобода научных исследований, использование этого материка только в мирных целях, определялся международно-правовой режим Антарктиды. Новые, более жесткие меры по охране животного и растительного мира, удалению отходов и предупреждению загрязнения отражены в Протоколе, подписанном в октябре 1991 г. в Мадриде по итогам международного сотрудничества в Антарктиде.

Еще один важнейший международный объект охраны окружающей среды -- атмосферный воздух. Усилия международного сообщества нацелены главным образом на предупреждение и устранение трансграничного переноса загрязнителей атмосферы и охрану озонового слоя от разрушения.

Международные отношения в этих вопросах регулируются Конвенцией 1979 г. о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, Монреальскими (1987) и Венскими (1985) соглашениями по озоновому слою, Конвенцией о трансграничном воздействии промышленных аварий (1992) и другими согласованными документами.

Список литературы:

1. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования. М., 1997.

2. Макар С.В. Основы экономики природопользования. М., 1998.

3. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л. За пределами роста. М.: МГУ, 1994.

4. Шилов И.А. Экология. М., 2001.

Размещено на Allbest.ru