Основы экологии

Структура современной экологии. Автотрофная и гетеротрофная ассимиляция. Экологические опасности вследствие крушения нефтеналивных судов. Энтропийность и эволюция биосферы: принцип Реди, закон глобального замыкания биогеохимического круговорота.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 19.06.2015
Размер файла 42,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Структура современной экологии

Экология как наука, прошла период трансформации и получила ряд направлений, в связи с деятельностью «человека разумного». Отрасли экологии разделяют по направлениям исследований. Экология растений исследует связи организмов растений с окружающей средой.

В настоящее время экология разделилась на ряд научных отраслей и дисциплин, подчас далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Однако в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии - одиного из старейших разделов современной экологии, который опирается на фундаментальные знания о животном и растительном мире. Предметом изучения биоэкологии являются живые существа, где человек в рамках науки изучается как биологический вид. Биоэкология сегодня представляет собой совокупность различных научных направлений

Ч аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма со средой;

Ч популяционную экологию, занимающуюся отношениями между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории;

Ч синэкологию, комплексно изучающую группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах)

Ч глобальную экология, экология биосферы как глобальной экосистемы.

Геоэкология (геологическая экология) -- комплексная наука на стыке экологии и геологии, изучающая взаимодействие литосферы и биосферы, роль геологических процессов в функционировании экосистем с учетом деятельности человека

Современная экология представляет собой комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология, изучающая основные закономерности взаимоотношений организмов и условий среды. Теоретическая экология исследует общие закономерности организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы. биосфера экология энтропийность ассимиляция

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Прикладная экология базируется на системе законов правил и принципов теоретической экологии.

Из прикладной экологии выделяются следующие научные направления:

Ч Экология биосферы, изучающая глобальные изменения, происходящие на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.

Ч Промышленная экология, изучающая влияние выбросов предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния путем совершенствования технологий и очистных сооружений.

Ч Сельскохозяйственная экология, изучающая способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы при сохранении окружающей среды. Медицинская экология, изучающая болезни человека, связанные с загрязнением окружающей среды.

Ч Геоэкология, изучающая строение и механизмы функционирования биосферы, связь и взаимосвязь биосферных и геологических процессов, роль живого вещества в энергетике и эволюции биосферы, участие геологических факторов в возникновении и эволюции жизни на Земле.

Ч Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые могут произойти при изменении экологических условий.

Ч Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Ч Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.

Ч Инженерная экология - сравнительно новое направление экологической науки, изучает взаимодействия техники и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно- технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Она обеспечивает соответствие техники и технологии промышленных объектов экологическим требованиям

Ч Социальная экология возникла совсем недавно. Лишь в 1986 г. во Львове состоялась первая конференция, посвященная проблемам этой науки. Наука о «доме», или месте обитании социума (человека, общества), изучает планету Земля, а также космос -- как жизненную среду социума.

Ч Экология человека - часть социальной экологии, рассматривающая взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

Ч Валеология - одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека - наука о качестве жизни и здоровье.

Ч Синтетическая эволюционная экология -- новая научная дисциплина, включающая частные направления экологии -- общую, био-, гео- и социальную.

Экология динамическая - раздел экологии, изучающий организмы, их системы (популяции, биоценозы) и окружающую их среду в динамико-эволюционном аспекте.

Экология аналитическая - раздел экологии, изучающий закономерности (качественные и количественные) взаимоотношения организмов и их популяций с окружающей средой.

Экология человека - это наука, изучающая закономерности взаимодействия человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с динамичной, постоянно усложняющейся средой обитания, проблемы сохранения и укрепления здоровья.

Экология человека изучает антропосистемы различного уровня - от глобального до локального и микролокального.

Экология социальная - раздел экологии , исследующий отношения между человеческими сообществами и окружающей географически-пространственной, социальной и культурной средой, прямое и побочное влияние производственной деятельности на состав и свойства окружающей среды, экологическое воздействие антропогенных ландшафтов на здоровье человека и на генофонд человеческих популяций. Социальная экология анализирует природную среду как сложную дифференцированную систему, различные компоненты которой находятся в динамическом равновесии; рассматривает биосферу Земли как экологическую нишу человечества, связывая окружающую среду и деятельность человека в единую систему “природа --общество”; раскрывает воздействие человека на равновесие природных экосистем, изучает вопросы управления и рационализации взаимоотношений человека и природы. Внутри социальной экологии различают экологию культуры , которая ищет пути сохранения и восстановления различных элементов культурной среды, созданной человечеством на протяжении его истории (памятников архитектуры, ландшафтов и т. п.), и экологию науки, которая анализирует географические размещение научно-исследовательских центров, кадров, диспропорции в региональной и общенациональной сети исследовательских институтов, средств информации, финансирования в структуре научных обществ. Развитие социальной экологии послужило мощным импульсом выдвижения перед человечеством новых ценностей -- сохранения экосистем, отношения к Земле как к уникальной мегаэкосистеме, осмотрительного и бережного отношения к живому и т. д.

2. Каков характер роста населения Земли за последние 2000 лет и чем он обусловлен

Чарльз Дарвин в книге «Происхождение видов...» писал, что любое органическое существо естественно размножается в столь быстрой прогрессии, что не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заполонило бы весь земной шар.

Может ли человечество "заполонить весь земной шар"? Однозначный ответ на этот вопрос дать невозможно, но общепризнанной проблемой сегодня является "демографический взрыв" - быстрое увеличение численности населения земли.

Фундаментальные экологические закономерности изменений численности природных популяций приобретают особое значение в приложении к человечеству в поисках ответа на главный сегодня экологический вопрос: как человеку выжить на Земле?

Изменения размеров популяций любого вида, происходят не беспорядочно, а в соответствии с определенными экологическими закономерностями. Народы, населяющие разные континенты, регионы и страны, живущие в разных природно-социальных условиях, с точки зрения экологии могут рассматриваться как географические популяции человека. Население всей планеты, т. е. человечество в целом, - это глобальная популяция человека. Изменения численности и структуры популяций человека изучает демография. Демографические закономерности в приложении к человечеству имеют как общеэкологические черты, так и свои характерные особенности. Отличия демографии человека определяются уникальным его положением в системе животного царства как единственного на Земле биосоциального вида.

Численность человечества определяется разницей между рождаемостью и смертностью, как у любого биологического вида. Способность к размножению таит в себе потенциальную возможность наращивания численности в геометрической прогрессии, т. е. увеличение ее в принципе до бесконечности. В природе, благодаря сопротивлению среды, эту возможность не реализует ни один биологический вид. А каковы в этом плане возможности биосоциального вида - человека?

Существует четыре наиболее характерных экологических фактора эффективно ограничивающих потенциально бесконечный рост природных популяций. Это климат, хищники, болезни и пища.

Климат

По способности заселять любые климатические зоны человек не имеет себе равных среди биологических видов. Районы с оптимальным для него климатом, где легче обеспечить жизненный комфорт, быстрее заселяются людьми, чем территории с экстремальными условиями существования (полярные зоны, пустыни, высокогорья). Способность изготавливать одежду, строить жилье, использовать дополнительную энергию для регулирования температуры и влажности, т. е. разнообразная социально-экономическая и техническая деятельность, позволила человеку почти полностью нейтрализовать отрицательное воздействие неблагоприятного климата на демографические процессы. В настоящее время климатические условия оказывают незначительное влияние на расселение людей по земному шару.

Следовательно климатический фактор мало влияет на численность человека.

Хищники

Судя по раскопкам поселений первобытного человека, древние люди нередко оказывались жертвами крупных хищников. Но овладение огнем и орудиями охоты многократно усилило могущество человека и обеспечило ему превосходство даже над самыми крупными и сильными животными.

В настоящее время хищники никак не влияют на численность человечества.

Болезни

В Европе с XIV по XVII в. губительные эпидемии чумы, холеры, оспы и других инфекционных болезней, опустошали города и страны, заметно замедляли рост численности населения. Развитие медицины позволил справиться с этими заболеваниями и они уже не влияют на демографические процессы. На роль основных факторов преждевременной смертности в индустриальных странах Европы и Северной Америки выдвинулись заболевания иного характера: сердечно-сосудистые, онкологические (раковые), легочные и др. Их тяжелые проявления в значительной мере вызваны неблагоприятными следствиями экономического развития: загрязнением среды жизни, нервными перегрузками из-за чрезмерно высокого темпа жизни и недостаточностью физических нагрузок (гиподинамией). Эти болезни чаще всего сокращают жизнь в старших возрастных группах, менее активно они затрагивают молодые и средневозрастные репродуктивные, т. е. способные к размножению, поколения, а поэтому слабо влияют на темпы размножения и рост численности населения.

В последнее десятилетие активно проявила себя новая инфекционная болезнь - синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). Вирус СПИДа поражает иммунную систему человека, передается от человека к человеку, например, при переливании крови или половым путем, поражая репродуктивные поколения. Темпы роста инфицированных и больных СПИДом во всем мире угрожающе высоки, а эффективные лекарства против него или надежные вакцины пока не найдены. Создалась реальная опасность, что эта новая страшная болезнь, часто именуемая <чумой XX века>, уже в начале следующего столетия станет важным фактором, существенно влияющим на демографические процессы. Во многих странах Африки, Азии, Южной и Центральной Америки продолжают свирепствовать болезни, связанные с антисанитарией, недоеданием, нехваткой чистой питьевой воды. Это прежде всего острые легочные и кишечные заболевания: туберкулез, холера, дизентерия и многие другие.

Успехи медицины не могут полностью противостоять болезням, которые остаются для человечества опасными факторами, влияющими на ход демографических процессов.

Пища

Для всех животных пищевые ресурсы - основа экологической емкости среды, как и для человека. Он гораздо успешнее умеет создавать и увеличивать для себя запасы пищи. История человечества - поиск все новых и новых пищевых ресурсов. Сотни тысяч лет первобытные люди собирали доступную им пищу, охотились на доступную им добычу. Примерно так добывают себе пропитание всеядные животные, например медведи. Но в отличие от них уже первобытные люди научились добывать пищу, воссоздавать пищевые ресурсы, пользуясь простейшими орудиями. Так 10 тыс. лет назад на Ближнем Востоке возникло сельское хозяйство. Жители тех мест научились выращивать съедобные растения, содержать полезных для себя животных. Такие способы получения пищи диким животным неведомы. Животные свою пищу отыскивают, собирают, ловят. Человек ее производит, вкладывая в это свой труд и дополнительную энергию.

Производство пищи - принципиальное экологическое отличие человека от всех биологических видов, главное проявление его социальных особенностей. Уже несколько тысячелетий люди совершенствуют производство продовольствия, увеличивая его количество и улучшая качество. В результате возрастает выживаемость, растет численность человечества.

Возможности увеличения пищевых ресурсов не беспредельны. Даже сейчас, при высоком уровне производства продовольствия в отдельных странах почти 10% мирового населения страдает от голода (более всего в Африке) и еще столько же от неполноценной пищи (например, при нехватке животного белка).

Нехватка пищевых ресурсов всегда был и остается важным фактором, влияющим на выживание населения в любых странах и регионах. Непрерывный рост производства продовольствия существенно снижает смертность и тем самым способствует росту численности населения Земли.

Численность любого биологического вида определяется системой экологических связей, у человека это система социально-экологических связей

3. Автотрофная и гетеротрофная ассимиляция. Сходства и отличия

Ассимиляция (пластический обмен) - совокупность реакций биологического синтеза. Из простых веществ, поступающих в клетку извне, образуются вещества, характерные для данной клетки. Синтез веществ в клетке происходит с использованием энергии, заключенной в молекулах АТФ.

Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических (СО2 и Н2О). К ним относят зеленые растения и микроорганизмы. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических веществ, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы.

Зеленые растения - фототрофы. Для ассимиляции они используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ. Зеленые растения имеют в хлоропластах хлорофилл. При участии хлорофилла происходит фотосинтез. Фотосинтез - процесс преобразования солнечной энергии в потенциальную энергию химических связей в органических веществах.

Синтез органических веществ у автотрофных бактерий идет с использованием энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления неорганических соединений: сероводорода, серы, аммиака, азотистой кислоты.

Гетеротрофные организмы строят органические вещества своего тела из уже имеющихся готовых органических веществ. К гетеротрофам относят животных, грибы, некоторых бактерий.

Гетеротрофные организмы способны строить свои специфические белки, жиры, углеводы только из белков, жиров, углеводов, которые они получают с пищей. В процессе пищеварения эти вещества распадаются до мономеров. Из мономеров в клетках синтезируются вещества, характерные для данного организма. Все эти реакции идут при участии ферментов и с использованием энергии АТФ

Самыми важными группами организмов являются автотрофы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических. Большинство автотрофов - зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза превращают неорганический углерод - углекислый газ в сложные органические соединения. Зеленые растения выделяют при фотосинтезе также кислород, который необходим для дыхания живых существ.

Гетеротрофы усваивают только готовые органические вещества, получая энергию при их расщеплении. Автотрофные и гетеротрофные организмы связаны между собой процессами обмена веществ и энергий. Фотосинтез является практически единственным процессом, обеспечивающим организмы питательными веществами и кислородом.

4. Какие экологические опасности представляют собой крушения нефтеналивных судов

При крушении любого судна, не перевозящего ядовитые вещест ва, главную опасность для экологии представляет разливающееся топливо. Понятно, что еще большим бедствием чреваты аварии танкеров, перевозящих тысячи тонн нефтепродуктов.

Нефть растворяется не сразу, образуется пятно на поверхности воды, которое движется по воле волн и ветра. Загрязненная нефтью вода опасна для всего живого. Рыбы и моллюски задыхаются, у испачкавших перья птиц нарушается терморегуляция. они почти не могут плавать. Даже микроскопические доли нефти в воде влияют на ДНК рыб и моллюсков, отравляя не только их, но и их потомство.

Нефть разносится по поверхности воды на многие километры, и когда достигает береговой линии, то намертво цепляется за каждый камень и песчинку на пляже. Из-за загрязнения нефтью гибнет вся растительность. Например, кишащие жизнью и отличающиеся буйной растительностью мангровые болота навсегда исчезают из-за розлива нефти. Пораженные районы становятся непригодными для обитания диких животных.

Нефть коварна не только тем, что может растягиваться черной пленкой по поверхности воды, но также некоторые ее частицы способны смешиваться с водой и оседать на дно, тем самым, убивая чувствительную морскую экосистему. Многие морские организмы и рыбы погибают или оказываются зараженными.

Так, например, в 1989 году произошла утечка огромного количества нефти на Аляске, были потрачены миллионы долларов на ликвидацию последствий, но анализы проведенные в 2007 году показали, что 26 тысяч галлонов нефти все еще находится в песке вдоль береговой линии. Естественно на этих территориях все еще не восстановились популяции погибших диких животных.

Ученые установили, что остаточная нефть (остатки нефти после ликвидации) исчезает со скоростью 4 % в год от общей массы нефти. Представьте, сколько времени потребуется для полного восстановления пострадавших районов.

Особенно уязвимы к разливам нефти птицы, обитающие и проводящие большую часть жизни на воде. В результате внешнего загрязнения нефтью разрушается их оперение, спутываются перья, нефть вызывает раздражение глаз, и, в конце концов, птица погибает.

Разливы нефти пагубно отражаются и на морских млекопитающих. Полярные медведи, морские выдры, тюлени и новорожденные морские котики, у которых при рождении уже имеется мех, погибают чаще других. Их загрязнённый нефтью мех спутывается и теряет способность к удерживанию тепла и воды. Нефть сильно влияет на жировой слой тюленей и китообразных, усиливая расход тепла. Попадая на кожу и глаза, она вызывает раздражение, в результате чего животные теряют способность к нормальному плаванию. Нефть, попадая в организм животных, может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, интоксикацию печени, почечную недостаточность и нарушения кровяного давления. Кроме того, испарения нефти в зоне большого разлива, либо в непосредственной близости от него, так же губительны для млекопитающих.

Рыба подвергается воздействию разливов нефти при употреблении загрязнённой пищи, воды, а также, если соприкосновение с нефтью происходит во время движения икры. Большое количество рыбы (исключая молодь) обычно гибнет при серьёзных разливах нефти. Но токсическое воздействие сырой нефти и нефтепродуктов на различные виды рыб влияет по-разному, так концентрация нефти в воде в количестве 0.5 миллионной доли, способна привести к гибели форели.

Наиболее чувствительны к воздействию нефти личинки и молодь рыб. Икра, находящаяся на поверхности воды и молодь на мелководье, при разливах нефти, как правило, погибают.

На беспозвоночные организмы разливы нефти могут влиять от одной недели до десяти лет. Степень влияния зависит от вида нефти и обстоятельств, при которых произошёл разлив. Чаще всего беспозвоночные погибают в прибрежной зоне, в отложениях или в глубине вод. В больших объёмах воды колонии беспозвоночных (зоопланктон) быстрее восстанавливаются до прежнего состояния, чем те, которые обитают в небольших акваториях.

Растения водоёмов погибают полностью при концентрации в 1% полиароматических углеводородов, образующихся в процессе сгорания нефти.

Нефть и нефтепродукты нарушают состояние покровов почвы, деформируют структуру биоценозов. Беспозвоночные почвенные микроорганизмы и бактерии, подвергшиеся интоксикации лёгкими фракциями нефти, не способны качественно выполнять свои важнейшие функции, возложенные на них природой.

Долгосрочный эффект подобных техногенных катастроф оценить достаточно сложно. В среде учёных есть две противоположные точки зрения. Одна группа учёных считает, что разливы нефти способны оказывать негативное воздействие на экосистему на протяжении долгих лет и даже десятилетий, другая придерживается мнения, что последствия разливов достаточно серьёзны, однако, пострадавшие экосистемы способны восстановиться за относительно небольшой срок.

Урон от крупномасштабных разливов нефти подсчитать достаточно трудно. Он зависит от нескольких факторов: типа нефтепродуктов, экологического состояния района, в котором произошёл разлив, погоды, времени года, океанских и морских течений, состояния рыболовства и туризма в регионе и других причин.

5. Могут ли разные виды занимать одну экологическую нишу? Ответ обоснуйте

Экологимческая нимша -- место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды.

Однозначного ответа могут ли разные виды занимать одну экологическую нишу нет.

Согласно принципу конкурентного исключения (принцип Гаузе), каждый вид имеет свою собственную экологическую нишу. Никакие два разных вида не могут занять одну и ту же экологическую нишу.

Сформулированный таким образом принцип Гаузе подвергался критике. Например, одним из известных противоречий этому принципу является «планктонный парадокс». Все виды живых организмов, относящихся к планктону, живут на очень ограниченном пространстве и потребляют ресурсы одного рода (главным образом солнечную энергию и морские минеральные соединения). Современный подход к проблеме разделения экологической ниши несколькими видами указывает, что в некоторых случаях два вида могут разделять одну экологическую нишу, а в некоторых такое совмещение приводит один из видов к вымиранию.

Вообще, если речь идёт о конкуренции за определённый ресурс, становление биоценозов связано с расхождением экологических ниш и уменьшением уровня межвидовой конкуренции. При таком варианте правило конкурентного исключения подразумевает пространственное (иногда функциональное) разобщение видов в биоценозе. Абсолютное вытеснение, при подробном изученииэкосистем, зафиксировать почти невозможно:

Вид кривых изменения численности конкурирующих видов

Гаузе сформулировал принцип конкурентного исключения работая с инфузориями Paramecium caudatum, P. aurelia, P. bursaria. Все три вида хорошо росли в монокультуре, достигая в пробирках с жидкой средой стабильных значений предельных плотностей популяции. Пищей инфузориям служили бактериальные или дрожжевые клетки, растущие на регулярно добавляемой овсяной муке. Однако, когда он фактически смоделировал экологическую нишу, совместно выращивая P. caudatum и P. aurelia, было показано что P. aurelia вытеснила P. caudatum. При совместном выращивании Р. caudatum и Р. bursaria сосуществуют, но на более низком уровне плотности, чем в монокультуре. Как выяснилось, они были пространственно разобщены в пробирке Р.bursaria -- на дне пробирке и питалась дрожжами, тогда как Р. caudatum -- наверху и питается бактериями.

С тех пор принцип конкурентного исключения, гласящий, что «полные конкуренты не могут существовать бесконечно», стал одним из главных догматов теоретической экологии. Таким образом, если два вида сосуществуют, то между ними должно быть какое-то экологическое различие, а это означает, что каждый из них занимает свою особую нишу.

Конкурируя с более сильным видом, слабый конкурент утрачивает свою реализованную нишу. Таким образом, выход из конкуренции достигается расхождением требований к среде, изменению образа жизни или, другими словами, является разграничением экологических ниш видов. В этом случае они приобретают способность сосуществовать в одном биоценозе. Так, в мангровых зарослях побережья Южной Флориды обитают самые разные цапли и нередко на одной и той же отмели кормятся рыбой до девяти разных видов. При этом они практически не мешают друг другу, так как в их поведении -- в том, какие охотничьи участки они предпочитают и как ловят рыбу, -- выработались приспособления, позволяющие им занимать различные ниши в пределах одной и той же отмели.

Однако, желая выяснить, работает ли принцип конкурентного исключения в какой-либо конкретной ситуации, мы можем столкнуться с очень серьёзной методологической проблемой. Рассмотрим, например, случай с саламандрами из работы Хейрстона. В этом примере -- два вида сухопутных саламандр Plethodon glutinosus и Plethodon jordani, обитающих в южной части Аппалачских гор в США. Обычно P. jordani встречается на больших высотах, чем P. glutinosus, но в некоторых районах зоны их обитания перекрывались. Важным моментом является то, что неблагоприятное воздействие со стороны другого вида исходно испытывали особи обоих видов. После удаления одного из видов у оставшегося наблюдалось значительное увеличение численности и (или) плодовитости и (или) выживаемости. Из этого следует, что на контрольных площадках и в других местах совместного обитания эти виды обычно конкурировали друг с другом, но все же существовали.

Два вида конкурируют и сосуществуют; в соответствии с принципом конкурентного исключения можно предполагать, что это происходит вследствие разделения ниш. Это вполне правдоподобное предположение, но до тех пор, пока такое разделение не обнаружено или не подтверждено, что оно снимает напряжение межвидовой конкуренции, оно остается не более чем предположением. Таким образом, когда мы наблюдаем сосуществование двух конкурентов, часто бывает трудно установить, что их ниши разделены, и невозможно доказать обратное. Если экологу не удается обнаружить разделение ниш, то это может просто означать, что он искал его не там или не так. В XX веке принцип конкурентного исключения получил широкое признание из-за многочисленности подтверждающих его фактов; наличия некоторых теоретические предпосылок, свидетельствующих в его пользу, например, модели Лотки -- Вольтерры (но сама эта модель в большой степени идеальна и почти неприменима для ненарушенных экосистем).

Однако при этом всегда будут оставаться такие случаи, в которых его невозможно проверить. Кроме того, есть случаи, когда принцип Гаузе просто не применим. Например, «планктонный парадокс». В действительности равновесие между конкурирующими видами может неоднократно нарушаться и преимущество будет переходить от одного вида к другому; следовательно, сосуществование возможно просто благодаря изменению условий среды. Такой аргумент использовал Хатчинсон (Hutchinson, 1961) для того, чтобы объяснить «планктонный парадокс». Парадокс этот состоит в том, что многочисленные виды планктонных организмов часто сосуществуют в простой среде, где, по-видимому, мало возможностей для разделения ниш. Хатчинсон предположил, что среда, хотя она и очень проста, постоянно претерпевает различные изменения, в частности сезонные. В любой отдельный промежуток времени условия среды могут способствовать вытеснению определенного вида, однако эти условия меняются, и ещё до того, как данный вид окажется окончательно вытесненным, они могут сложиться благоприятно для его существования. Другими словами, исход конкурентных взаимодействий в равновесном состоянии может не играть решающей роли, если условия среды обычно изменяются задолго до того, как достигается равновесие. А поскольку любая среда изменчива, равновесие между конкурентами должно постоянно сдвигаться и сосуществование нередко будет наблюдаться при таком разделении ниш, при котором в стабильных условиях происходило бы исключение одного из видов. Было высказано множество гипотез, дабы разрешить указанный парадокс:

· неравновесная модель Ф. Н. Стюарта и Б. Р. Левина, подразумевающая ситуации, когда виды не пересекаются фактически за счёт расхождения сезонов жизнедеятельности;

· неравновесная модель Ю. А. Домбровского, в которой высказывалась идея о наличии в планктоне неперемешиваемых «пятен»;

· равновесная модель Р. Петерсена.

Кроме того, существует проблема адекватного определения реальной экологической ниши, то есть исследователю может показаться, что виды пересекаются в пространстве факторов, а на самом деле виды могут сосуществовать за счёт неучтённых факторов.

6. Поток энергии в биосфере. Энтропийность биосферных процессов. Закономерности эволюции биосферы: принцип Реди; закон глобального замыкания биогеохимического круговорота; закон увеличения доли биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота веществ

Биосфера представляет оболочку Земли, включающую в себя как область распространения живого вещества, так и само это вещество.

Вернадский показал, что ведущим фактором, преобразующим лик Земли, является жизнь. В современном понимании биосфера Земли представляет собой открытую систему со своими «входом» и «выходом».

Границы биосферы

· Верхняя граница в атмосфере: 15--20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.

· Нижняя граница в литосфере: 3,5--7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурациибелков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

· Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10--11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Организация любой системы зависит от числа ее компонентов и их иерархии. Каждая система имеет несколько уровней организации. Биосфера является наиболее сложной и высокоорганизованной системой.

Современное состояние любой природной системы рассматривается как определенная стадия развития в процессе ее эволюционирования. В современном понимании биосфера Земли - глобальная открытая саморегулирующаяся система, работающая на солнечной энергии. Продукты жизнедеятельности в конечном итоге имеют выход в геологию, т. е. на время выводятся из биосферного круговорота. Саморегулирование биосферы Земли обеспечивается живыми организмами. Биосферу можно рассматривать как кибернетическую систему, которая только тогда обладает устойчивостью для блокирования внешних и внутренних возмущений, когда она имеет достаточное внутреннее разнообразие.

Вещественное и энергетическое взаимодействие всех составляющих биосферу частей между собой и окружающей средой составляет основу экологии.

Для оптимального природопользования оценивают экологическое качество среды (в условных единицах). Точкой отсчета для оценки изменений служит некое фоновое состояние природной среды, которое не подвержено локальным антропогенным воздействиям. С экологических позиций антропогенное воздействие (тепловое, акустическое, световое, химическое, радиационное) создает помехи, которое повышает фоновое состояние (стандарт). Эти антропогенные помехи в отличие от естественых ведут не к отбору, а к угнетению и гибели организмов.

В основу стратегии развития биосферы положены следующие принципы:

1. Технический прогресс не только желателен, но и жизнено необходим.

2. Народонаселение и ресурсы не могут расти беспредельно.

3. Оптимальная емкость среды неизвестна.

4. Создания социально-экономического механизма гомеостаза в системе «человек-природа».

5. Соблюдение законов оптимальности.

Поток энергии в биосфере складывается из энергии Солнца и внутренней энергии Земли. Однако энергетический обмен охватывает все составные части биосферы, включая и живое вещество.

Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Проходящие в биосфере процессы постоянно меняются, в зависимости от окружающих факторов.

Эволюция биосферы - сложный, многогранный процесс, участниками которого являются не только живые организмы, но и многочисленные силы природы как земного, так и космического происхождения. Потому познание закономерностей эволюции - непростой вопрос, волновавший умы многих естествоиспытателей с глубокой древности. Несомненно, огромный вклад в анализ эволюции биосферы, до сих пор не оценённый в должной мере, сделан В.И. Вернадским. В рамках учения о биосфере он не только рассмотрел основополагающую роль живого вещества в функционировании биосферы, но и глубоко проанализировал направленность различных процессов в ходе её развития. Не случайно это дало основание Д. Гринвальду (Grinevald, 1996) назвать Вернадского «отцом глобальной экологии".

Деятельность человечества давно приобрела глобальные аспекты. Переход биосферы в ноосферу и обусловлен тем, что антропогенный фактор становится всё более определяющим биосферные процессы и, в конечном итоге, эволюцию биосферы. Возросшая сеть научных наблюдений фиксирует разнообразные проявления глобальных изменений природной среды и очень часто с негативных позиций. Действительно, фиксируемые этой сетью результаты дают повод говорить об имеющих место необратимых изменениях биосферы, исчезновении видов и даже возможной гибели человеческой цивилизации.

Однако насколько достоверны выводы на основании этих ничтожных по длительности в сравнении с историей Земли и биосферы наблюдений? В чем причины тех следствий, которые мы наблюдаем в природе? Насколько реальны апокалипсические предупреждения работ Римского клуба? Погубит ли человечество себя на Земле или его ждет миссия заселения Вселенной? Реализуется ли идея ноосферы или это очередной миф, и человек исчезнет как его многочисленные предшественники в цепочке эволюции?

История биосферы - непрерывный процесс необратимых изменений атмосферы, гидросферы, литосферы, происходящих с активнейшим участием живого вещества. История биосферы - это чреда глобальных катастроф, приводящих к перестройке климата, рельефа, к глобальным вымираниям живых организмов. Но каждый раз после таких катастроф развитие продолжалось, жизнь восстанавливалась, и более того, активность живого вещества (в т.ч. биоразнообразие) как правило после этого превосходило свой прежний уровень.

Выдающиеся открытия ХХ века в биологии, палеонтологии, генетике, экологии дают новый импульс к анализу закономерностей процессов развития, эволюции биосферы, на основании которых следует строить научно обоснованные прогнозы дальнейшей судьбы биосферы и человеческой цивилизации. Знание экологических процессов и их изменений во времени даёт возможность понять истинные причины современных демографических процессов, оценить продукционный и ассимиляционный потенциалы биосферы, помочь человечеству преодолеть потребительское отношение к природным ресурсам и найти новое понимание целей развития цивилизации.

Эволюция живого началась с возникновения форм преджизни, а затем и праорганизмов. И с этого геологического «момента» начал действовать принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие. Обобщение, сделанное итальянским естествоиспытателем и врачом Франциско Реди (1626-1698), было заново сформулировано В.И. Вернадским в 1924 году.

Закон глобального замыкания биогеохимического круговорота - биосфера не может существовать без замыкания биогеохимических циклов (круговоротов элементов) веществ.

Беспрерывная циркуляция в биосфере химических элементов, переход их из внешней среды в организмы и обратно. Биогеохимические круговороты: круговорот воды, газообразных веществ, химических элементов.

В отличие от энергии, которая однажды использованная организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется биогеохимическими циклами. Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные для них и требующиеся в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот. Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза и расходуется организмами при дыхании. Азот извлекается из атмосферы благодаря деятельности азотофиксирующих бактерий и возвращается в неё другими бактериями. Закон увеличения доли биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота веществ. Колчинский выделяет следующие тенденции в эволюции биосферы: постепенное увеличение общей ее биомассы и продуктивности; прогрессивное накопление аккумулированной солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли; увеличение информационной емкости биосферы, проявляющейся в нарастающей диверсификации (росте разнообразия) органических форм, увеличении числа геохимических барьеров и возрастании дифференцированности физико-географической структуры биосферы; усиление некоторых биогеохимических функций живого вещества и появление новых функций; усиление преобразующего воздействия жизни на атмосферу, гидросферу и литосферу и увеличение роли живого вещества и продуктов его жизнедеятельности в геологических, геохимических и физико-географических процессах; расширение сферы действия биотического круговорота и усложнение его структуры.

7. Какова роль экологического воспитания и подготовки профессиональных кадров в области экологии

Главная цель экологического образования общества заключается в становлении экологически культурной личности, то есть личности, уверенно владеющей принципами экоцентрического мышления (в противовес антропоцентризму), понимающей взаимосвязь явлений природы, отчетливо осознающей последствия предпринимаемых действий и обладающей чувством ответственности перед современниками и потомками за свое экологическое поведение.

Под действием антропогенных факторов природная ситуация меняется катастрофически быстро и в настоящее время самое главное - человечеству нужно осознать себя активной частью Природы, единство с ней, понять себя и свое место в мире живого и то, что человек - всего лишь один из биологических видов, который вне биосферы существовать не может. Мир - это не «окружающая среда», а единственный дом, в котором только и может жить человек.

Известно, что в настоящее время из-за хищнического обращения с природой в ней обнаружились существенные негативные, часто необратимые сдвиги. Человечество уже вышло за пределы возможности Планеты.

Еще в 1992 г. в докладах Конференции ООН в Рио-де-Жанейро [2] подчеркивалось, что решение не только экономических, но и экологических проблем зависит от всех стран мира. Особо подчеркивалась необходимость экологического просвещения населения с целью ответственного отношения к жизни и окружающей среде. Конференция дала четкие формулировки задач и направлений экологического образования как действенного фактора устойчивого развития.

Преодоление экологического кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.

В основе конфликта человеческого сообщества с окружающей средой - неадекватная, некорректная модель поведения как результат невежественной, а иногда порочной ориентации, полученной при воспитании в семье и в школе.

В современной сложной экологической ситуации (повсеместное промышленное, сельскохозяйственное и транспортное загрязнение окружающей среды, разного рода техногенные аварии) особо остро стоит необходимость экологического образования, просвещения и развития у населения экологической культуры.

По мнению А.Г.Бусыгина, экологический кризис - не столько в технике, сколько в сознании людей. Сначала нужно изменить сознание землян на экологоцентрическое, при котором приоритетными являются общечеловеческие ценности и сама жизнь, а не власть и деньги, которые ныне господствуют при антропоцентризме.

По сути дела, целью экологического воспитания, образования и просвещения должно являться формирование экологического мировоззрения у всех членов общества.

Принятие концепции непрерывного экологического образования: дошкольного, школьного, вузовского и послевузовского, - позволяет определить конкретное содержание экологического образования, его направленность и цели на каждом этапе образования с учетом предметных особенностей.

1. На дошкольном этапе экологического образования важно, чтобы общение детей с природой было радостным, что послужит основой для развития чувства доброты, гуманности и понимания целостности всего живого.

2. В начальной школе детей необходимо знакомить с разнообразием живого мира, с практической деятельностью человека в природе. Развивать у детей бережное отношение к природе и всему живому, заботу об окружающей среде и любовь к родному краю.

3. В основной школе (5-9 классы) должна формироваться система основ экологических понятий с системой рационального природопользования, навыками компетентного поведения в природе.

4. В полной средней школе (10-11 классы) предлагается углубление знаний экологии, анализ примеров глобальных, региональных и местных экологических проблем, причин негативных процессов в природе и путей их устранения. Необходимы привести примеры компетентных решений выхода из сложных экологических ситуаций, смоделировать условия перехода к устойчивому развитию.

Такое наращивание знаний способствует развитию ответственности, гражданского отношения к окружающей среде, к родному краю, к своей трудовой деятельности, к развитию экологической культуры как части общей культуры человека, проявляющейся в его духовной жизни, поступках и в быту

8. Правовая охрана атмосферного воздуха и обязанности граждан России

Содержание правовой охраны атмосферного воздуха составляет ком плекс мер, основными среди которых являются учет, контроль, установле ние нормативов в сфере охраны атмосферного воздуха, обеспечение выпол нения экологических требований источниками вредного воздействия на атмосферный воздух, а также организация территории населенных пунктов, промышленных зон с учетом норм и правил охраны атмосферного воздуха.

Все эти меры прописаны в Федеральный закон от 04.05.1999 N 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха" ( в ред. от 29.12.2014г.)

В соответствии со ст. 2 Конституции РФ человек, его права и свободы являются высшей ценностью. Признание, соблюдение и защита прав и свобод человека и гражданина - обязанность государства. Одно из важнейших прав человека, закрепленных в Конституции РФ, - это право каждого на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением (ст. 42).

Одним из принципов охраны окружающей среды, заложенных в ст. 3 Федерального закона "Об охране окружающей среды", является ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды. Основная его цель состоит в обеспечении законности и правопорядка в сфере охраны окружающей среды. Эта цель раскрывается далее целями неотвратимости ответственности, общей и специальной превенции, дифференциации и индивидуализации ответственности и наказания, обеспечения максимально возможного возмещения ущерба, нанесенного экологическим и экономическим интересам государства и общества

В соответствии с природоохранным законодательством РФ граждане обязаны принимать эффективные меры по соблюдению технологического режима и выполнению требований по охране природы, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, оздоровлению окружающей среды. Граждане обеспечивают установленные нормативы качества окружающей среды на основе соблюдения утвержденных технологий, внедрения экологически безопасных технологий и производств, надежной и эффективной работы очистных сооружений, установок и средств контроля, обезвреживания и утилизации отходов, проводят мероприятия по охране земель, недр, вод, лесов и иной растительности, животного мира, воспроизводству природных ресурсов.

Согласно п.3 ст. 11 Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 24.11.2014, с изм. от 29.12.2014) "Об охране окружающей среды"

«..Граждане обязаны:

· сохранять природу и окружающую среду;

· бережно относиться к природе и природным богатствам;

· соблюдать иные требования законодательства..»

В статье 30 Федерального закона № 96-ФЗ «об охране атмосферного воздуха», прописаны обязанности граждан, юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, имеющих стационарные источники и передвижные источники.

«..Юридические лица и индивидуальные предприниматели, имеющие стационарные источники, обязаны:

обеспечивать проведение инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и разработку предельно допустимых выбросов и предельно допустимых нормативов вредного физического воздействия на атмосферный воздух;

согласовывать места строительства объектов хозяйственной и иной деятельности, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, с территориальными органами федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды и территориальными органами других федеральных органов исполнительной власти;

внедрять наилучшие доступные технологии, малоотходные и безотходные технологии в целях снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха;

планировать и осуществлять мероприятия по улавливанию, утилизации, обезвреживанию выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, сокращению или исключению таких выбросов;

осуществлять мероприятия по предупреждению и устранению аварийных выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, а также по ликвидации последствий его загрязнения;

осуществлять учет выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников, проводить производственный контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;

соблюдать правила эксплуатации установок очистки газа и предназначенного для контроля за выбросами вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух оборудования;

обеспечивать соблюдение режима санитарно-защитных зон объектов хозяйственной и иной деятельности, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух;

обеспечивать своевременный вывоз загрязняющих атмосферный воздух отходов с соответствующей территории объекта хозяйственной и иной деятельности на специализированные места складирования или захоронения таких отходов, а также на другие объекты хозяйственной и иной деятельности, использующие такие отходы в качестве сырья;

выполнять предписания должностных лиц федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды и его территориальных органов, других федеральных органов исполнительной власти и их территориальных органов об устранении нарушений требований законодательства Российской Федерации, законодательства субъектов Российской Федерации в области охраны окружающей среды;

немедленно передавать информацию об аварийных выбросах, вызвавших загрязнение атмосферного воздуха, которое может угрожать или угрожает жизни и здоровью людей либо нанесло вред здоровью людей и (или) окружающей среде, в государственные органы надзора и контроля;

предоставлять в установленном порядке органам, осуществляющим государственное управление в области охраны окружающей среды и надзор за соблюдением законодательства Российской Федерации, своевременную, полную и достоверную информацию по вопросам охраны атмосферного воздуха;

соблюдать иные требования охраны атмосферного воздуха, установленные федеральным органом исполнительной власти в области охраны окружающей среды и его территориальными органами, другими федеральными органами исполнительной власти и их территориальными органами…»

Литература

1.Снакин В.В. Глобальные экологические процессы: реальности и теория // Глобалистика как область научных исследований и сфера преподавания. М.: ФГП МГУ, 2008. C. 242-264.

2. Мельченко В.Е., Снакин В.В. Региональные особенности процессов глобализации (на примере Республики Алтай) // Материалы Международного научного конгресса «Глобалистика - 2009: Пути выхода из глобального кризиса и модели нового мироустройства». М.: МАКС Пресс, 2009. Т. 2. С. 315-317.

3. https://ru.wikipedia.org/

4. http://www.avkokin.ru/

5. Баранов П.П.. Правоведение Учебное пособие. Издательство: «ФБФО». г.Таганрог. 314 страниц., 2007

6. Автор: Голов Василий ПантелеевичАвтор: Сивоглазов Владислав Иванович - Книга: "Естествознание и основы экологии"

7. Справочная правовая система Консультант Плюс.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Структура современной экологии, основные экологические понятия и термины. Учение В.И. Вернадского о биосфере, биогеохимические циклы. Антропогенный фактор в биосфере и основы социоэкологии. Последствия загрязнения атмосферного воздуха и водных ресурсов.

    курс лекций [60,7 K], добавлен 15.02.2012

  • Сущность и структура общей экологии. Уровни организации живой материи, аутэкология и синэкология. Положение общей экологии в системе наук. Экологические постулаты Б. Компонера. Виды и методы экологических исследований. Основные экологические проблемы.

    реферат [1,4 M], добавлен 25.01.2010

  • Сущность понятия "самоорганизация биосферы". Экологические функции гидросферы в формировании климата и развитии жизни на Земле. Особенности биогеохимического круговорота воды в природе. Последствия загрязнения гидросферы. Способы самоочищения водоемов.

    реферат [17,5 K], добавлен 24.12.2013

  • Структура современной экологии как науки. Понятие среды обитания и экологических факторов. Экологическое значение пожаров. Биосфера как одна из геосфер Земли. Сущность законов экологии Коммонера. Опасность загрязнителей (поллютантов) и их разновидности.

    контрольная работа [2,7 M], добавлен 22.06.2012

  • Предмет и задачи экологии. Основные понятия и определения экологии. Современные экологические проблемы. Экологические аспекты существования человека в современных условиях. Пространственная структура популяции.

    курс лекций [39,1 K], добавлен 18.07.2007

  • История развития экологии. Видовая и пространственная структура биоценоза. Природные ресурсы земли. Виды загрязнения гидросферы и биосферы отходами производства и потребления. Роль биотехнологий и государственных органов в охране окружающей среды.

    контрольная работа [34,8 K], добавлен 02.06.2010

  • Экологические технологии как одно из практических направлений деятельности экологии. Проблемы промышленной экологии. Проблема выживания человека на земле, сохранение полноценной биосферы. Состояние российской водной системы, вымирание биоорганизмов.

    реферат [31,2 K], добавлен 27.06.2009

  • Предмет экологии и эволюция представлений о биосфере. Понятие, энергетическая характеристика, информация и управление в экосистеме, а также её структура. Взаимодействие экосистемы и окружающей её среды. Глобальные экологические проблемы, пути их решения.

    реферат [36,0 K], добавлен 07.12.2010

  • Содержание, структура и задачи экологии как научной дисциплины. Характеристика наземно-воздушной популяции. Биологический и геологический круговороты веществ. Понятие и классификация эвтрофикации водоемов. Экологические аспекты интенсификации земледелия.

    контрольная работа [183,3 K], добавлен 16.08.2013

  • Предмет и задачи экологии. Аутэкология, синэкология и популяция в экологии. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах. Охрана природы и концепция устойчивого развития, рациональное природопользование и современные экологические проблемы.

    курс лекций [99,6 K], добавлен 26.10.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.