Otvety_Bakalavr

Экология как наука. Место экологии в структуре человеческого знания.
Экология и развитие человеческого общества.
Прежде всего, необходимо дать определение экологии: «ойкос» - дом, «логос» - наука, дословный перевод – изучение нашего «природного дома». Оно охватывает изучение всех живущих в нем организмов и всех функциональных процессов. Эта проблема приобрела практический интерес еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидуум для того, чтобы выжить, должен был иметь определенные знания об окружающей среде: о силах природы, растениях, животных.
Благодаря достижениям техники теперь мы меньше зависим от природы в своих насущих потребностях и поэтому склонны забывать, что потребность эта сохранилась. К тому же сейчас ценятся в основном вещи, изготовленные самим человеком для нужд отдельного человека.
Индустриальное развитие страны добилось процветания, временно освободив человека от подчинения законам природы, используя конечные и быстро исчерпываемые ресурсы.
Развитие экономики началось в период с 1968-1970 гг. Многие заинтересовались загрязнением среды, вопросами потребления пищи и энергии, ростом населения планеты (Ю. Одум). 1972 г. – Стокгольмская конференция ООН. Было принято решение о невозможности дальнейшего развития без экологии. 1987 г. – Бруклин – доклад по теме: «Наше общее будущее». Принятие концепции устойчивого развития, направление на достижение гармонии в отношениях между обществом и природой.
1992 г. – Рио-де-Жанейро: выдвинуты требования для достижения устойчивого развития: 1) Изменение политической системы, участие масс в принятии решений; 2) Экономическая система: расширенное производство на собственной постоянно укрепляющейся базе; 3) Социальная система: снятие напряжения при негармоничном развитии экономики; 4) Производство должно сохранять определенный природно-ресурсный потенциал; 5) Развитие новых технологий; 6) Создание международной системы торгово-экономических связей.
Приняли: Путь развития, пройденный цивилизованными странами, недействительным. Необходимо менять структуру производства и потребления.
История понятия «экология» и его содержание.
Труды древнегреческих философов содержат сведения явно экологического характера, но греки не знали слова «экология».
Этот термин был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. Многие великие деятели 18-19 веков внесли свой вклад в эту область. «ойкос» - дом или жилище. В буквальном смысле слова – наука об организмах «у себя дома» (Ю. Одум). Обычно экологию определяют как науку об отношениях организмов или групп организмов к окружающей их среде. Или как науку о взаимоотношениях между живыми организмами и окружающей средой.
Для нашего времени особенно подходит определение Уэбстера: экология – это наука, изучающая совокупность или структуру связей между организмами и их средой. Для наиболее долгосрочного употребления лучшим определением будет наиболее краткое и наименее специальное – биология окружающей среды (environmental biology).
В связи с ростом общественного интереса, сейчас слово экология для многих означает – совокупность человека и окружающей среды.
В настоящее время в зависимости от поставленных практических задач происходит некоторое изменение содержания понятий экологии. Наблюдается связь таких понятий, как популяция, биоценоз с отдельными направлениями экологии.
Отрасль популяционной экологии изучает взаимоотношения между популяцией и экологическими факторами.
Синэкология – изучает взаимоотношения между биоценозами и окружающим миром (факторами).
Аутэкология – изучает взаимодействия живых организмов и окружающей среды на уровне организма (особи).
Прикладная экология связана процессом природопользования.
Социальная экология – взаимоотношения человеческого общества (группы, личности) с окружающей природной средой.
В классической – общей – экологии основными понятиями являются: экосистема, популяция, биоценоз, биогеоценоз, биосфера, но как уже было сказано выше – некоторые понятия получили особую известность в отдельных разделах экологии.
Структура научного знания. Понятийный аппарат науки. Понятие парадигмы.
В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук. Она подразделяется на общую экологию, аутэкологию, синэкологию, экологию популяций, палеоэкологию, эволюционную экологию, математическую экологию, социальную экологию, антропоэкологию и др.
Связями живых организмов с окружающей средой занимается целый ряд наук – физиология, эволюционная теория и др. Экология рассматривает те же процессы, но с особой точки зрения. Задача экологии заключается в изучении закономерностей размещения живых организмов в пространстве, изменения численности организмов, потока энергии через живые системы и круговорот вещества, который происходит при участии живых организмов.
Как и любая наука, экология использует богатый набор терминов, определений и понятий. Экология широко использует понятийный аппарат других отраслей знания, приспосабливая его для своих нужд, и фактически еще не сформировала собственной, только ей принадлежащей понятийной области.
Среди биологов достаточно широко распространено мнение о двух парадигмах экологии: популяционной и экосистемной. Основание для этого – крупнейшее обобщение в биологии 20 века, что элементарной единицей существования, адаптации и эволюции вида является популяция, а, следовательно, рассмотрение взаимоотношений популяции со своим окружением лежит в основе решения любых экологических проблем.
Экосистемная парадигма не ставит никаких ограничений на форму представления первой компоненты в системе. Она требует лишь пространственно-временного соответствия характеристик, выбранных для описания взаимодействия живого со своим окружением. В рамках этой парадигмы представление живого в виде популяции есть один из возможных вариантов, позволяющий решать определенный круг экологических проблем.
Системный подход – представление природных тел, явлений, процессов, как нечто целого, состоящего из каких-то разнородных частей. Возможны два подхода в интерпретации этого определения: 1) систему образует целое, разделенное на части; 2) систему образует целое, собранное из частей.
Подход (1) лежит в основе выделения различных областей знания, формирования отдельных наук и определения их основных понятий. В этом случае определения основных понятий будут всегда сущностными, то есть достаточно общими и нечеткими (например, определение вида в биологии), так как в значительной мере отражают субъективное разделение на части того или иного природного объекта. Это исследовательская парадигма. Целое в научном исследовании как бы раскрывает все свои возможности.
Приоритет части над целым характерен для деятельностного знания (1). Необходимость формировать целое из известных частей переводит проблему выявления сущности природного объекта в проблему создания заданного целого. Появляется необходимость жесткого конструирования конкретной системы, процедур ее формирования и представления. В данном случае целое – результат заданных условий. Это системотехническая или конструкторская парадигма.
В экологии все тела, процессы, явления рассматриваются в рамках взаимодействия живого и его окружения.
Природное тело или явление есть материальный объект (или его фрагмент) с фиксированными пространственными и (или) физическими полями (энергетический субстрат), что сразу же усложняет задачу их выделения и представления в виде системы.
Требование фиксированных границ очень важно, так как позволяет определить «естественное» место природного образования на тех или иных уровнях организации природы, которое в конечном итоге характеризуется собственным пространством – временем.
Это означает, что всегда приходится иметь дело с некоторым разнообразием пространственно-временных проявлений природных тел и процессов, когда проводим их выделение для каких-то своих исследовательских или практических задач. Поэтому при решении конкретных проблем человеку постоянно приходится иметь дело с пространственно-временной неоднородностью природных тел, процессов и явлений, системное преставление 2-х отличается от абстрактного (ньютоновского) более адекватным его отражение, так как требует учета его индивидуальности.
Непрерывность природных тел, процессов, явлений превращается в дискретность только тогда, когда человек выдвигает какие-либо ограничивающие условия. Например, нельзя дать однозначный ответ на вопрос, где провести границу водоема, так как она может быть определена по воде, растительности, животному населению и т.д. Необходимы дальнейшие уточнения в рамках решаемой проблемы (задачи).
Определение экосистемы как одного из возможных представлений природного объекта: Экосистема – модель взаимосвязей живых организмов и окружающей их среды в рамках решения конкретной задачи.
Принципиальное отличие выражения природного объекта в виде экосистемы от прочих заключается в соблюдении одного обязательного условия: необходимо, чтобы хотя бы одна из компонент природного объекта была представлена в виде характеристики живой материи.
Системное представление природного объекта требует разделения его как минимум на две взаимодействующие части. На основе наиболее общих понятий о живом и его окружении природный объект может быть представлен как экосистема в следующем виде:
Природный объект = биота окружающая среда
Стрелки указывают на то, что части взаимодействуют. Наполнение их содержанием и есть решение конкретной экологической проблемы.
Принцип системности, как метод исследования в экологии.
Прежде всего, необходимо сказать о том, что объектом исследований в экологии являются взаимоотношения между живыми биотическими компонентами окружающей среды и экологическими факторами.
До развития НТР в области экологии господствовал механистический подход. Но в конце прошлого века стало ясно, что необходим новый подход – системный, так как все компоненты окружающей среды образуют определенные системы, которые являются основным понятием экологии. Для этого рассмотрим центральное звено экологических исследований – биологические объекты.
Для системного метода характерно:
рассмотрение биологических объектов, как целостного комплекса взаимосвязанных элементов (в рамках экологии нельзя рассматривать один объект в отрыве от других);
единство объектов со средой (невозможность существования биологических объектов вне среды);
любая система является элементом другой системы, более высокого порядка (схема):
БИОТА
· ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

·
·
ОРГАНИЗМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

·
·
ПОПУЛЯЦИЯ ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И Т.П.

·
БИОЦЕНОЗ

·
ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО
Для системного подхода характерно:
сложность;
целостность;
внутреннее взаимодействие;
Системность – круг понятий, которые определяются друг через друга и хотя бы один из элементов невозможно определить. Невозможно изучать экологию без существования системного, механистического подхода и их дополнения и существования друг с другом.

2. Экологические системы – предмет экологии. Определение и особенности.
3. Классификация экологических систем.
Экосистема – основное понятие экологии. Определение и особенности.
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.
Термин предложил в 1935г. английский эколог А.Тенсли. Он рассматривал экосистемы, как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.
Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Масштабы экосистем в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, то есть многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень, с его населением, и небольшой временной водоем, луг, пустыню, весь океан, и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.). Однако ни одна даже самая крупная экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, так как часть материи наша планета получает из космического пространства и часть отдает в космос (то есть требуют постоянного притока энергии извне и рассеивают тепло).
В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и в каждом конкретном участке на ее поверхности не безграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддержать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни. (Чернова, 1981. Экология).
Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Совокупность организмов биотического компонента называется сообществом. Биотический компонент подразделяется на автотрофные и гетеротрофные организмы. Абиотический компонент в основном включает: почву или воду и климат (освещенность, температуру, влажность). Для водных экосистем очень существенна также степень солености. (Грин, Стаут, Тейлор).
Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В.Н.Сукачев (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» - близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» - понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова – фитоценозами. Обе концепции – дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах и с разных точек зрения. (Чернова, 1981. Экология).
Живые организмы и их абиотическое окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (то есть «сообщество») на данном участке, и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы, представляют собой экосистему.
С функциональной точки зрения экосистему целесообразно анализировать в следующих направлениях:
потоки энергии;
пищевые цепи;
структура пространственно-временного разнообразия;
биогеохимические круговороты;
развитие и эволюция;
управление (кибернетика);
Экосистема есть основная функциональная единица экологии, поскольку она включает и организмы (биотические сообщества), и абиотическую среду, причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле (Ю.Одум, 1975).
Особенности классификации экосистем и возможные подходы.
Понятие экосистемы приложимо к объектам разной сложности (сложные и простые) и размеров (микро-, мезо-, макро-, глобальная экосистема).
Термин экосистема приложим и к искусственным экосистемам (сельскохозяйственные угодья, сады, парки и другие).
Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени или кратковременными (пример экосистемы эфемерных водоемов). Не зависимо от степени сложности, экосистемы характеризуются видовым составом, численностью входящих в нее организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. Пространственная разграниченность экосистем может быть выражена более или менее отчетливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Существование экосистем возможно лишь при потоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего количества вещества. Все реальные экосистемы (в совокупности слагающие биосферу Земли) принадлежат к открытым системам (недавно построили закрытые экосистемы – запаянный аквариум с креветкой и водорослью, где нет потока вещества в нее, а только поток энергии) Биологический словарь, 1986.
Можно также классифицировать экосистемы по:
Структуре;
Продуктивности;
Устойчивости;
Типы экосистем (по Комову):
Аккумулятивные (верховые болота);
Транзитные (мощный вынос вещества);
(смотри 10 лекций Комова).




4. Понятие экологического фактора, Определение. Подходы к классификации.
Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.
Отдельные свойства или части среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствуют или препятствуют их выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия.
Абиотические факторы – температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности – это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы – это все формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других, вступает в связь с представителями своего вида и других видов – растениями, животными, микроорганизмами – зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органический мир – составляющая часть среды каждого живого существа.
Антропогенные факторы – это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как среды обитания других видов, или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества, развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать. (Чернова, 1981. Экология).
Условия существования – это совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может. Элементы среды, необходимые организму или отрицательно на него воздействующие, называются экологическими факторами. В природе эти факторы действуют не изолировано друг от друга, а в виде сложного комплекса. Комплекс экологических факторов, без которых организм существовать не может, и представляет собой условия существования этого организма.
Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически. В результате сформировались специфичные для каждой географической зоны группировки растений и животных.
Экологические факторы:
Элементарные – свет, тепло, влага, пища и так далее;
Комплексные;
Антропогенные;


5. Правила действия экологических факторов. Ограничения появления правила минимума
Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы: сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства океана. Большинство экологических факторов – очень изменчиво в пространстве и во времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания.
Изменения факторов среды во времени могут быть:
Регулярно-периодическими, меняющими силу воздействия в связи со временем суток или сезоном года, или ритмом приливов и отливов в океане;
Нерегулярными, без четкой периодичности, например, изменения погодных условий в разные годы, явления катастрофического характера – бури, ливни, обвалы и т.п.;
Направленными на протяжении известных, иногда длительных, отрезков времени, например, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке.
Экологические факторы могут оказывать на живые организмы воздействия разного рода:
Раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;
Ограничители, обуславливающие невозможность существования в данных условиях;
Модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;
Сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.
Несмотря на большое различие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд общих закономерностей.
Закон оптимума.
13 EMBED PBrush 1415
Верхний и нижний пределы – это экологическая валентность живых существ по отношению к конкретному фактору среды.
«Эври» - широкая экологическая валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды (пример, эвритермный).
«Стено» - узкая экологическая валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды.
Неоднозначность действия фактора на разные функции.
Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Жизненный цикл, в котором в определенные периоды организм осуществляет преимущественно те или иные функции (питание, рост, размножение, расселение и т.п.), всегда согласован с сезонными изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления всех своих жизненных функций.
Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действия факторов среды у отдельных особей вида.
Степень выносливости, критические точки, оптимальные и пессимальные зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи.
К каждому из факторов среды виды приспосабливаются относительно независимым путем.
Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть очень разнообразными. Это создает чрезвычайное многообразие адаптаций в природе. Сумма экологических валентностей по отношению к отдельным факторам среды составляет экологический спектр вида.
Экологические спектры отдельных видов не совпадают. Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям.
Даже у близких по способам приспособления к среде видов существуют различия в отношении к каким-либо отдельным факторам.
Взаимодействие факторов.
Оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие. Наоборот, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Вместе с тем взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя.
Правило ограничивающих (лимитирующих) факторов.
Факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида. Природа этих факторов может быть различной. (Чернова, 1981. Экология).
Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим.
Закон Либиха: Вещество, которое находится в минимуме, управляет урожаем и определяет величину и устойчивость последнего. (Радкевич, 1997. Экология).
Основные типы воздействия биоты со своим окружением:
Ступенчатое;
Импульсное;
Периодическое.


 6. Понятие особи у растений, животных, микроорганизмов. Особенности унитарных и модулярных организмов.







7. Балансовые модели организмов и их экологические приложения.
57. Энергетика организма: бюджеты времени и энергии. Балансовые модели организмов и их экологические приложения.
Общее количество энергии, необходимое организму в единицу времени для поддержания своего существования, возрастает с увеличением веса тела (интенсивность метаболизма). Но, поскольку у мелких животных отношение поверхности тела к объему довольно велико, они обычно характеризуются более высокой интенсивностью обмена и, следовательно, большими потребностями в энергии на единицу веса тела, чем крупные животные. Животные, поддерживающие внутреннюю температуру тела – гомойотермные, другие – пойкилотермные. Любой организм, получающий свое тепло из наружной среды – эктотермный, а производящий большую часть своего тепла в результате окислительного метаболизма – эндотермный. Настоящие эндотермы – только птицы и млекопитающие, но и среди них многие в определенный период являются эктотермными. Существуют такие пойкилотермные (крупные пресмыкающиеся, быстро плавающие рыбы – тунец), которые могут частично становиться эндотермными.
Для поддержания постоянной температуры тела требуется энергия, но эндотермные животные характеризуются более высокой интенсивностью обмена и большими потребностями в энергии, чем сходные по размеру эктормные. Существует четкий предел для размеров тела эндотермных животных (колибри, землеройки) – 2-3 грамма, они характеризуются высоким обменом и попадают в тесную зависимость от постоянного снабжения полноценной пищей. Травоядные – пищи в избытке – «жнецы». Хищники – много сил и энергии на добывание пищи – «охотники». Метаболическая стоимость движения зависит как от способа, так и от размера. Цена перемещения единицы веса тела на стандартное расстояние для крупных животных меньше, чем для мелких. Передвижение по суше – максимум затрат, полет – среднее, плавание при условии обтекания – минимум.
Каждый организм располагает определенным ограниченным количеством доступной энергии, которую он может израсходовать на рост, поддержание обмена и размножение. То, как организм распределяет эту энергию очень важно, так как это помогает понять взаимодействие организма с окружающей средой. Так как любой организм имеет ограниченный бюджет, то его способность к регуляции и гомеостазу четко ограничена.
Организмы, доведенные до стрессового состояния действием какого-либо фактора способны выдержать меньший диапазон изменений других факторов.
Бюджет энергии:
среда энергия (еда) экскреты
метаболизированная энергия

Энергия химических связей новых тканей тепло

Активность поддержание состояния
Прирост энергии = приток извне – затраты на работу

·E = Ем – ЕС
Растения страшные хищники (свет трудно уловить). Эффективность превращения световой энергии в химическую мала. Но после того как уловили, могут эффективно использовать для создания продукции. Большая часть световой энергии, поглощенная растениями, превращается в тепло и теряется в результате конвекции, транспирации. Растения расходуют относительно меньше ассимилируемой энергии на поддержание существования, так как не передвигаются, не надо заботиться о поддержании постоянной температуры тела, питаются в течение всего светового времени суток. Эффективность чистой продукции 30-85 % (в зависимости от условий), эффективность ассимиляции – 1-2 %.
Животным для ассимиляции энергии в пище нужно лишь перестроить химические связи, но они тратят слишком много энергии на поддержание тела, на поимку жертвы. Пища животного происхождения переваривается легче. Эффективность ассимиляции 60-90 % (питание насекомыми, рыбой и мясом). Эффективность чистой продукции находится в обратной зависимости от их активности (птицы – 1%, мелкие млекопитающие с высокой скоростью размножения – до 6 %).
Здесь же можно рассказать о k- и r-стратегиях (в смысле затрат на размножение).

8. Концепция экологической ниши и формулировка принципа конкурентного замещения.

Экологическая индивидуальность – это совокупность приспособлений, обеспечивающих виду возможность существовать совместно с другими видами в определенных условиях экотопа и занимать в биоценозах соответствующее место. Концепцию экологической индивидуальности вида предложил Раменский.
Вид независим в системе других видов и взаимоотношения строятся на конкурентной основе. Разные виды по-разному реагируют на одни и те же факторы.
Представление о стратегии вида в биоценозе.
Раменский выделил 3 типа, основываясь на различиях в приспособительной способности видов к совместному произрастанию в фитоценозе:
виоленты (силовики, «львы»);
патиенты (выносливцы, «верблюды»);
эксплеренты (выполняющие, «шакалы»).
Однако ценотическое значение растений может изменяться от одного фитоценоза к другому в зависимости от условий произрастания. Позднее Планка развил концепцию r- и k-отбора (или r- и k-стратегии) по принципу использования энергии. Если энергия идет в основном на поддержание массы – k-стратегия, а если на размножение – r-стратегия.
Возможность совместного существования многих видов определяется их экологическим и биологическим своеобразием, а также условиями среды. Каждый вид занимает в ценозе особую, ему свойственную экологическую нишу. Представление об экологической нише ввели в экологию зоологи. Гаузе, в опытах с простейшими наблюдал, что при совместном существовании двух видов в однородной среде численность одного вида возрастала, а другой вид исчезал (принцип конкурентного исключения).
Было сформулировано положение о том, что два вида на одной территории не могут длительное время занимать одну и ту же экологическую нишу.
Под экологической нишей понимают все факторы среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Она определяется морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением вида.
При характеристике экологической ниши дается полное экологическое описание вида (что? где? когда?).
По выражению Одума, экологическая ниша – это «профессия» вида, т.е. та роль, которую играет организм в экосистеме. Выделяют потенциальную экологическую нишу и реализованную.
Потенциальная экологическая ниша – та совокупность условий, где может существовать вид при отсутствии других видов и давлении со стороны. Она определяется устойчивостью организма к ведущим параметрам абиотической среды.
Реализованная экологическая ниша – та ниша, которую вид занимает реально. Когда вид попадает в сообщество, ниша сужается.
Существует 4 типа взаимодействия ниш:
1)ниши не соприкасаются – два вида не связаны напрямую;
2)когда виды немного схожи, число соприкосновений невелико;
3)почти полное перекрывание ниш;
4)одна ниша находится внутри другой.
Экологическая ниша – функциональная роль организма в сообществе и его положение относительно внешних факторов (трофическая ниша, пространственная, гиперпространственная) – как организм реагирует на природную среду, как он ограничен другими видами.

9. Структура биологических компонентов экологических систем. Уровни организации экологических систем.

Биотический компонент принято подразделять на автотрофные и гетеротрофные организмы. Таким образом, все живые организмы попадут в одну из двух групп. Автотрофы синтезируют необходимые им органические вещества из неорганических и делают это, за исключением хемотрофных бактерий, с помощью фотосинтеза, используя свет как источник энергии. Гетеротрофы нуждаются в источнике органического вещества (за исключением некоторых бактерий) и используют химическую энергию, содержащуюся в потребляемой пище.
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, необходимо четко разграничивать эти понятия.
Таким образом, в экосистеме происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют живой и неживой компоненты (биогеохимические циклы).
Движущая сила их – энергия солнца.
Каждый последующий участник питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Это пищевая цепь, а каждое ее звено – трофический уровень.
1 трофический уровень – автотрофы или так называемые первичные продуценты.
2 трофический уровень – первичные консументы.
3 трофический уровень – вторичные консументы.
Обычно бывает 4 или 5 трофических уровней, редко больше 6. Пищевые цепи делятся на пастбищные и детритные.
Экологические пирамиды.
Пирамиды численности.
Неудобства:
Продуценты сильно различаются по размерам, а между тем один экземпляр злака или водоросли, например, имеет тот же статус, что и дерево. Поэтому истинно пирамидальной формы часто не получается. Цепи питания паразитов тоже могут давать перевернутые пирамиды.
Диапазон численности разных видов настолько широк, что часто трудно соблюсти масштаб при изображении пирамид.
Пирамиды биомассы.
Могут возникать ошибки из-за:
Если скорость потребления биомассы (вследствие поедания) примерно соответствует скорости ее образования, то урожай на корню не обязательно свидетельствует о продуктивности.
Продуцентам небольших размеров, таким как водоросли, свойственна высокая скорость возобновления.
Пирамиды энергии.
Положительные качества:
Она отражает скорость образования биомассы;
При одинаковой биомассе два вида совсем необязательно содержат одинаковое количество энергии;
Позволяют сравнивать не только различные экосистемы, но и относительную значимость популяций внутри одной экосистемы;
К основанию пирамиды энергии можно добавить еще один прямоугольник, отображающий поступление солнечной энергии;
(Грин, Стаут, Тейлор)
В широком смысле биотические факторы – это внутривидовые и межвидовые взаимоотношения организмов.
Типы биотических отношений:
КОНКУРЕНЦИЯ – взаимоотношения между организмами одного вида или разных видов, при которых они используют одни и те же ресурсы окружающей среды при недостатке последних.
ХИЩНИЧЕСТВО – форма межвидовых взаимоотношений, форма добывания пищи и питания животных (изредка растений), при котором они ловят, убивают и съедают других животных.
ПАРАЗИТИЗМ – межвидовые взаимоотношения, при котором один вид использует другой, как среду жизни и как источник пищи.
КОММЕНСАЛИЗМ – форма симбиоза, при которой один из партнеров системы питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя последнему вреда.
ПРОТОКООПЕРАЦИЯ – форма симбиоза, при которой происходит проживание двух организмов разных видов, полезное для одного и безразличное для другого (распространение семян растений птицами).
МУТУАЛИЗМ – форма симбиоза, взаимовыгодное сожительство разных видов.
АЛЛЕЛОПАТИЯ – взаимодействие организмов посредством специфически действующих химических продуктов обмена веществ, которые выделяются во внешнюю среду.


10. Устойчивость экологических систем. Виды устойчивости.

Популяции или виды в целом развиваются в экосистемах в окружении других видов. При изучении палеоботаники «былых биосфер» Вернадский показал, что в процессе эволюции жизни на Земле структура биогеоценозов существенно менялась и усложнялась (вначале хемотрофы, затем фототрофы и т.д.). С появлением первых фототрофов (водорослей) процесс формирования первичных экосистем закончился, и цепь круговорота веществ замыкается, но были избыточные биогенные продукты,
· появились гетеротрофы и т.д., но эти экосистемы были неустойчивы, быстро появлялись и распадались (т.е. микроорганизмы быстро размножались – быстрая смена поколений)
· эволюция ускорялась.
Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось увеличением устойчивости экосистем. При выходе растений на сушу
· много новых местообитаний
· быстрая эволюция
· огромное количество органического вещества оказывалось не потребленным и выводилось из биотического круговорота в виде дошедших до нас угля, нефти и т.д. пока не появилось достаточное количество консументов.
Середина мела – появились травянистые растения и однолетники
· разное ускорение кругов биогенных веществ, т.к. было много животных и грызунов. Важным успехом было образование биотического круговорота – создание таких жизненных сред, в которых одна и та же порция вещества может многократно использоваться. Это стало возможным, когда возникла триада: продуцент
· консумент
· редуцент. Дальнейшее направление эволюции экосистем вело к уменьшению потребления вещества из биотических круговоротов и интенсификации миграции химических элементов (у животных это появление теплокровности, т.к. млекопитающие затрачивают на создание своей биомассы всего 1% потребляемых ими веществ; у растений это – появление однолетников). В процессе развития жизни происходит усложнение экосистем.
Основной интегрирующий фактор в жизни биогеоценоза – пищевые взаимоотношения. Определенная сложная структура биогеоценоза оказывается необходимой предпосылкой для поддержания его устойчивости. Наиболее хрупкие и неустойчивые экосистемы с наименьшим числом компонентов (тундра). Наиболее устойчивы экосистемы тропического леса, где потоки вещества и энергии многократно дублируются (очень много видов и малая численность каждого) – выдерживает потерю процента составляющих их компонентов без ущерба для функционирования.
НО: сейчас считают, что решающими в устойчивости экосистем факторами являются не число видов, а экологические особенности видов. Например, при современной антропогенной нагрузке преимущество в экосистеме получают короткоживущие виды (эфемеры) успевающие в результате быстрой смены поколений приспособиться к меняющимся условиям.
Итак, устойчивость экосистем поддерживается благодаря сбалансированному воспроизведению каждого из множества ее компонентов – популяций. Устойчивость обеспечивается в процессе взаимодействия видов между собой на фоне комплекса физических факторов.
Все экосистемы являются реальной средой для межвидовых взаимоотношений,
· постоянные взаимодействия всех компонентов биогеоценоза оказываются причиной изменения биогеоценоза и других экосистем
· преобразование биосферы.
Смена биогеоценозов – сукцессия. Климаксовое сообщество – в равновесии с окружающей средой устойчиво.
Общие черты изменения биогеоценозов:
1)все биотические системы динамичны и подвижны, чутко реагируют на влияние внешней среды;
2)в процессе развития экосистемы наблюдается удлинение цепей питания, увеличение числа трофических уровней
· происходит дифференциация потоков вещества и энергии (узкая пищевая специализация видов);
3)в результате удлинения цепей питания увеличивается время удержания вещества и энергии (появляется круг долгоживущих организмов).

11. Геологическая история Земли как история биосферы.
12. Основные геологические и биологические особенности протерозоя и фанерозоя.

ГЕОХРОНОЛОГИЯ (геологическое летосчисление), учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают:
Относительная геохронология использует принцип последовательности напластования горных пород; устанавливается т. н. стратиграфическая шкала с подразделениями эонотема, эратема и т. д., которая служит основой для создания геохронологической шкалы (последовательности отрезков времени) с соответствующими подразделениями эон, эра, период и т. д. (см. таблицу).
Для абсолютной геохронологии, исчисляемой в тысячах и миллионах лет и устанавливающей радиометрический возраст, используется радиоактивный распад ряда элементов, который идет с постоянной скоростью и не меняется под воздействием внешних условий. Абсолютная геохронология предложена в начало 20 в. П. Кюри и Э. Резерфордом. В зависимости от конечных продуктов распада выделяют свинцовый, гелиевый, аргоновый, кальциевый, стронциевый и другие методы абсолютной геохронологии, а также радиоуглеродный (по 14С). Кроме того, в кач-ве методов абсолютной геохронологии используют термолюминесцентный (изм-е физических свойств некоторых кристаллов, позволяет датировать время > 60 тыс. лет) и палеомагнитный методы.
Криптозойский эон
ДОКЕМБРИЙ, древнейшие толщи земной коры, образование которых предшествовало кембрийскому периоду, и соответствующий им промежуток времени, составляющий 6/7 геологической истории Земли. Продолжительность св. 3,5 млрд. лет. Подразделяется на архей и протерозой с границей между ними 2600 млн. лет назад. В докембрий зародилась жизнь, возникла кислородная атмосфера, но отсутствовала скелетная фауна. О растительности раннего докембрия свидетельствуют остатки водорослевых построек (в виде строматолитов, онколитов и др.), органический углерод в карбонатных отложениях (3,5-4 млрд. лет назад). На уровне 2-2,5 млрд. лет появляются следы жизнедеятельности животных, а в позднем докембрии первые их остатки. В докембрии установлено несколько эпох повышенной тектоно-магматической активности. С отложениями докембрия связаны богатейшие месторождения железных, медных и марганцевых руд, золота, урана, полиметаллов.
Архейская эра (>3500 - 2600 млн. лет)
Приблизительно 3,5 млрд. лет назад заканчивается формирование первичной континентальной коры, 4- 3,5 млрд. лет возникает горный рельеф вулканического происхождения. Суша представлена Гондваной и Лавразией. Атмосфера имеет значительно меньшую плотность, чем современная, и состоит в основном из метана, аммиака, водорода, паров воды, сероводорода, окиси и двуокиси углерода, кислород практически отсутствует. Вода в океане, вероятно, была слабо солоноватой с преобладанием SiO2, Fe, Mn, HCO3-, CO2, вымываемых из гранитного слоя коры и накапливающиеся на дне океана в виде кварцита, джеспелита (железистый кварцит), известняки, доломиты. Существует климатическая зональность.
К началу архея заканчивается химический и начинается биологический этап эволюции биосферы. Остатки бактерий и водорослей (2,7-3,5 млрд. лет) обнаружены в сланцах Сев. Америка, Центр. Африка, Австралии, в еще более древних породах Зап. Австралии (3,5млрд. лет) обнаружены строматолиты (остатки деятельности цианобактерий).
Протерозойская эра (2600-570 млн. лет)
Ранний (2600-1650 млн. лет): активно развиваются цианобактерии, благодаря жизнедеятельности которых начинает формироваться кислородная среда. Появляются первые многоклеточные водоросли.
Поздний (1650-570 млн. лет): появление свободного кислорода в атмосфере, начало формирования озонового экрана. Повышается соленость океанических вод, достигая современной. Появляются первые многоклеточные животные (губки, медузы, черви, археоциаты), обнаруженные в Юж. Австралии.
рифей (1650-680 млн. лет): сохраняется климатическая зональность, наметившаяся ранее. Океаны относительно мелководны, преобладание суши над морем, органическая жизнь концентрируется в воде (на суше отдельные колонии бактерий и грибов).
Венд (680-570 млн. лет)
ФАНЕРОЗОЙСКИЙ ЭОН
(фанерозой) (от греч. phaneros явный и zoe жизнь), крупнейший этап геологической истории, охватывающий палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры, продолжительность 570 млн. лет. Выделен в 1930 американским геологом Дж. Чедвиком наряду с криптозойским эоном.
ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (ЭРА) (палеозой) (от палео... и греч. zoe жизнь) Начало 570
·20 млн. лет назад, продолжительность 340
·5 млн. лет. Включает 6 геологических систем. Характеризуется 2 главными эпохами складчатости: каледонской (Великобритания, Скандинавский п-ов, Шпицберген, Казахстан и др.) и герцинской (Центральная Европа, Урал, Аппалачи). В начале палеозойской эратемы произошло быстрое расселение организмов с твердым скелетом, ранее не встречавшихся (хиолиты, гастроподы, брахиоподы, археоциаты, трилобиты и др.). Из позвоночных появляются рыбы, земноводные, пресмыкающиеся. Растительный мир в начале палеозойской эратемы был представлен главным образом водорослями, псилофитами и позже плауновыми, членисто-стебельными и др. Из полезных ископаемых главную роль играют каменные угли, нефть, горючие сланцы, фосфориты, соли, медистые песчаники и др.
Раннепалеозойский этап (кембрий, ордовик, силур) – каледонская складчатость, в результате которой возникли горные сооружения большей части Британских островов, северо-западной части Скандинавии, западной части Центр. Казахстана и др. Климат характеризуется преобладанием теплых условий. Выход живых организмов на сушу сдерживается недостатком кислорода в атмосфере (1/3 современного количества)
КЕМБРИЙСКАЯ СИСТЕМА (ПЕРИОД) (от Камбрия, Cambria латинское название Уэльса) Кембрийский период начался 570 млн. лет назад, длительность 80 млн. лет. Широко распространены морские отложения нижнего кембрия результат обширных трансгрессий моря; в среднем кембрии до начала позднего кембрия во многих местах происходила регрессия. В верхнем кембрии впервые установлены лагунные красноцветные породы. Главные тектонические структуры сформированы еще в конце рифея.
В кембрийский период впервые в геологической истории появились скелетные организмы. Для раннего кембрия характерны трилобиты и археоциаты; существовали брахиоподы, моллюски, губки, кишечно-полостные, черви, остракоды, иглокожие; в конце кембрийского периода распространены табуляты и граптолиты, а также трилобиты. Растительный мир представлен сине-зелеными и красными водорослями и примитивными высшими растениями. Из полезных ископаемых кембрийского периода значительны месторождения фосфоритов в Казахстане, Монголии, Китае и др.
ОРДОВИКСКАЯ СИСТЕМА Начало ордовикского периода 490
·15 млн. лет назад, продолжительность 65 млн. лет. В раннем и начале среднего ордовика максимальное расширение морских пространств. В результате проявления таконской фазы каледонской складчатости в конце ордовикского периода сформировались горные сооружения Казахстана, Шотландии и др.
В водоемах ордовикского периода существовали представители почти всех типов беспозвоночных (радиолярии, фораминиферы, граптолиты (примитивные полухордовые), трилобиты и др.), появились первые позвоночные бесчелюстные рыбообразные; господствовали бактерии, разнообразные водоросли, псилофиты. В отложениях ордовикского периода наиболее значительны горючие сланцы (Прибалтика), фосфориты, железные и марганцевые руды.
СИЛУРИЙСКАЯ СИСТЕМА. Началась 435 млн. лет назад, длительность 30 млн. лет. Подразделяется на 2 отдела. Самый крупный массив суши в Силурийской системе материк Гондвана. Начало Силурийского периода характеризовалось глобальной морской трансгрессией, конец завершением каледонской складчатости.
В силуре сформировались все основные классы беспозвоночных организмов, появились первые примитивные позвоночные (бесчелюстные и рыбы), первая наземная флора псилофиты. К концу периода сильно сокращается число трилобитов (съели наутилоидеи). Основные полезные ископаемые: медно-колчеданные руды, фосфориты, марганцевые и железные руды, гипс и соль.
Позднепалеозойский этап (девон, карбон, пермь) герцинская складчатость. В результате Герцинской складчатости возникли складчатые сооружения Зап. Европы (т. н. Герцинская Европа), Урала, Тянь-Шаня, Алтая, Куньлуня и др. климат становится засушливее и континентальнее.
Одни представители животных вымирают (трилобиты, граптолиты), другие резко сокращают свое жизненное пространство и численность (иглокожие, наутилоидеи, кораллы), на смену им появляются совершенно новые представители. Расцвет брахиопод, аммонитов. Широко распространены рыбы, ракоскорпионы (лагуны). На сушу выходят первые животные. В океане господствуют водоросли (сине-зеленые, красные, харовые), на суше – высшие растения (псилофиты, плауны, хвощи, папоротники).
ДЕВОНСКАЯ СИСТЕМА. Начался 400 млн. лет назад, длился около 55 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела и 7 ярусов. Начало периода характеризовалось отступанием моря и накоплением толщ мощных континентальных (красноцветных) отложений в связи с завершением каледонской складчатости; климат континентальный, засушливый. Середина периода эпоха погружений; нарастание морских трансгрессий, активизация вулканической деятельности; потепление климата. Конец периода сокращение трансгрессий в связи с началом герцинской складчатости.
В морях развивались панцирные и кистеперые рыбы (в позднем девоне от них произошли стегоцефалы), появились аммониты, фораминиферы, плеченогие (брахиоподы), остракоды, кораллы; на суше в конце появляются клещи и пауки, первые прапапоротники (археоптерисовая флора), праголосеменные, членисто-стебельные. У растений появляется кожица с устьицами, тело дифференцируется на стебель, корни, листья) Основные полезные ископаемые нефть и газ, каменные и калийные соли, медистые песчаники.
КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА. Начался 345 млн. лет назад; длительность 65 млн. лет. Подразделяется на 3 или 2 отдела. В начале периода море затопляло значительную часть материков; в конце в Южном полушарии наступило значительное оледенение. В каменноугольный период происходили интенсивные тектонические движения герцинская складчатость.
Суша заселилась первыми наземными позвоночными стегоцефалами, появились крупные насекомые, котилозавры; среди растений преобладали древовидные папоротники, плауновые (лепидодендроны, сигиллярии, каламиты), появились первые хвойные. На приморских равнинах формировались залежи торфа и каменного угля. В морской фауне расцвет четырехлучевых кораллов, крупных корненожек (фузунилиды – до 1-2см, отр. Фораминиферы), мшанок, разнообразных моллюсков и древних рыб (селахий). В каменноугольный период образовались крупнейшие каменноугольные бассейны мира: Донецкий (Украина), Кузнецкий, Тунгусский (Российская Федерация), Аппалачский (США), Рурский (Германия) и др.
ПЕРМСКАЯ СИСТЕМА. Началась 280
·10 млн. лет назад, продолжительность 45 млн. лет. Пермская система выделена в 1841 английским геологом Р. Мурчисоном на Урале и Русской равнине (на территории б. Пермской губ., отсюда название). Подразделяется на нижний и верхний отделы. Пермский период характеризовался интенсивными тектоническими движениями, связанными с последними фазами герцинской складчатости и обширными регрессиями моря. В пределах современных материков преобладали континентальные условия, в которых формировались угленосные, соленосные и красноцветные отложения.
Среди наземных растений преобладали членистостебельные папоротники, голосеменные; среди животных земноводные, примитивные пресмыкающиеся, насекомые, в морях обитали фораминиферы, кораллы (ругозы), двустворчатые, брюхоногие и головоногие моллюски, мшанки, брахиоподы, морские членистоногие, морские лилии; из позвоночных хрящевые акулообразные рыбы. В отложениях Пермской системы угли, нефть и газ, каменные и калийные соли, медистые песчаники, фосфориты.
МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (ЭРА) (мезозой) (от мезо... и греч. zoe жизнь). Начало 235 млн. лет назад, продолжительность около 170 млн. лет. Подразделяется на 3 системы (периода): триасовую, юрскую и меловую. Отмечается интенсивное проявление складчатости, горообразования и магматизма. Раскалываются Лавразия и Гондвана – формирование современных континентов. Характерно господство пресмыкающихся (динозавры, ихтиозавры, птерозавры и др.), иногда достигавших громадных размеров. Появились многочисленные насекомые, птицы, млекопитающие. Среди беспозвоночных преобладали аммониты и белемниты, вымершие к концу эры. Происходит обновление флоры, расцвет гинкговых и саговниковых, формируются торфяные залежи.
ТРИАСОВАЯ СИСТЕМА (от греч. trias троица) Начался 235 ± 10 млн. лет назад, продолжительность 50 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела. Характерно обновление морской и наземной фауны. В морях главную роль среди беспозвоночных играли аммоноидеи (цератиты), пелециподы, гастроподы; впервые появились белемниты, костистые рыбы, сокращается количество хрящевых. Характерен расцвет пресмыкающихся крупных рептилий (динозавров), появились первые млекопитающие (яйцекладущие и сумчатые). В растительном мире преобладали папоротники, цикадофиты, гинкговые и хвойные. Основные полезные ископаемые триасового периода угли, нефть, алмазы, уран, медно-никелевые руды.
ЮРСКАЯ СИСТЕМА Начало 185 ± 5 млн. лет назад, продолжительность 53 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела. В морском бассейне в начале юры произошло значительное обновление состава аммонитов, достигли расцвета белемниты; распространены губки и колониальные кораллы (рифовые постройки). Развиты рыбы. Среди наземной фауны появились летающие ящеры (рамфоринхи, птеродактили, птеранодоны) и птицы. Отдельные представители пресмыкающихся достигли громадных размеров. Млекопитающие малочисленны и примитивны. В составе наземной растительности преобладают голосеменные: гинкговые, саговниковые, беннеттиты и хвойные; много папоротников, хвощей и др. Из полезных ископаемых наиболее значительны залежи нефти и газа, углей, оолитовых железных руд, фосфоритов и др.
МЕЛОВАЯ СИСТЕМА. Начало 132-137 млн. лет назад, продолжительность 66 млн. лет. Широкое развитие, а затем вымирание последних аммонитов и белемнитов, многих видов крупных пресмыкающихся; распространены зубастые птицы, первые плацентарные млекопитающие, костистые рыбы, крупные рептилии. Среди растений характерны папоротники и голосеменные, во второй половине мелового периода появляются покрытосеменные растения. Осадки мелового периода представлены залежами писчего мела, нефти, осадочных железных руд и др.
КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (ЭРА) (кайнозой) (от греч. kainos новый и zoe жизнь). Начало 66 млн. лет тому назад. Подразделяется на палеогеновую, неогеновую и четвертичную (антропогеновую) системы (периоды). Характеризуется интенсивными горообразовательными движениями, связанными с альпийской складчатостью и создавшими высочайшие горные цепи на периферии Тихого океана, на юге Европы и в Азии; в конце неогенового начале антропогенового времени произошло резкое изменение климата, сопровождавшееся мощным материковым оледенением, охватившим громадные площади в Евразии и Сев. Америке.
В органическом мире господствующее положение занимают млекопитающие; животные и растения близки к современным. В начале антропогена появляются первые примитивные люди.
ПАЛЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА (от палео... и греч. genos рождение, возраст). Начало 66
·3 млн. лет назад, продолжительность 41 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела: палеоцен, эоцен и олигоцен. В палеогеновом периоде происходили крупные тектонические движения с образованием горных сооружений (Кордильеры, Анды). Максимальная трансгрессия в конце эоцена. Климат равномерно теплый.
К началу палеогенового периода широкое развитие получили млекопитающие (примитивные плацентарные, клоачные, сумчатые), появились насекомые, грызуны, приматы и др.; вымерли многие группы пресмыкающихся, существовали амфибии, костистые рыбы. Из морских организмов большое значение для корреляции толщ имеют фораминиферы, наннопланктон, радиолярии, диатомеи и др. В растительном мире преобладали покрытосеменные и голосеменные. Отложения палеогенового периода богаты бурыми углями, нефтью и газом, фосфоритами, бокситами, калийными солями, железными и марганцевыми рудами и др.
НЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА (от нео... и греч. genos рождение, возраст). Начало 23,5-25 млн. лет назад, продолжительность 22-23 млн. лет. Подразделяется на 2 отдела: миоцен и плиоцен. В течение неогенового периода в результате альпийской складчатости произошло образование гор Кавказа, Альп, Гималаев.
В неогеновой системе растительный и животный мир становятся близкими современному. Расцвет плацентарных млекопитающих (хищные, травоядные, приматы). Появление человекообразных обезьян. Неогеновая система богата месторождениями нефти, газа, бурого угля, солей, бокситов.
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СИСТЕМА, антропогеновая система (период). Длительность оценивается от 700 тыс. лет до 2,5-3,5 млн. лет. Подразделяется на плейстоцен и голоцен. При расчленении системы используются главным образом био- и климатостратиграфические методы. В течение четвертичного периода рельеф, климат, растительность и животный мир приняли современный облик; характерно развитие оледенений (особенно в Северном полушарии). С четвертичным периодом связано становление человека.
ПЛЕЙСТОЦЕН (от греч. pleistos наибольший и kainos новый), нижний отдел, соответствующий наиболее длительной эпохе четвертичного периода. Характеризуется общим похолоданием климата Земли и периодическим возникновением в средних широтах обширных материковых оледенений.
ГОЛОЦЕН (от греч. holos весь, полный и kainos новый) (послеледниковая эпоха), современная геологическая эпоха, составляющая последний, незакончившийся отрезок четвертичного (антропогенового) периода геологической истории, и соответствующие ей отложения. Начало голоцена совпадает с окончанием последнего материкового оледенения Сев. Европы.

13. Геодинамическая модель современной земной коры
Геодинамическая модель литосферы предполагает движение литосферных плит. Впервые идея мобилизма была высказана Вегенером в 1912 году (гипотеза дрейфа материков). Современный вариант гипотезы мобилизма – “Новая глобальная тектоника”.
“НОВАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕКТОНИКА” (тектоника литосферных плит), тектоническая гипотеза, предполагающая, что литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по астеносфере в горизонтальном направлении. Близ срединно-океанических хребтов (в рифтовой зоне) литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны (спрединг); в глубоководных желобах одна плита подвигается под другую и поглощается мантией (субдукция). Там, где плиты сталкиваются между собой, возникают складчатые сооружения.
Зона спрединга характеризуется высокой геотермальной активностью (черные курильщики – образование сульфидных руд).
Скорость формирования океанической коры ок.1-2 см/год.
Базальт: оливин + клинопироксен + лабрадор (плагиоклаз) + обсидиан. Излившийся базальт в эндогенных условиях подвергается метаморфизму (
·зеленые сланцы (хлорит, эпидот, кварц, альбит, актинолит)
·амфиболиты (андезин, гранат)
·эклогиты). Таким образом, в зоне субдукции оказываются метаморфические ГП (под островной дугой много андезита), которые обладают большей вязкостью, чем мантия и поэтому вытесняют ее вверх (
·сильный вулканизм). Образующийся обломочный материал скатывается в глубоководный желоб.
ЛИТОСФЕРА (от лито... и сфера), внешняя сфера “твердой” Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии.
ЗЕМНАЯ КОРА, верхняя оболочка “твердой” Земли, ограниченная снизу Мохоровичича поверхностью. Различают континентальную кору (толщина от 35-45 км под равнинами до 70 км в области гор) и океаническую (5-10 км). В строении первой имеются три слоя: верхний осадочный, средний, называют условно гранитным, и нижний базальтовый; в океанической коре гранитный слой отсутствует, а осадочный имеет уменьшенную мощность. В переходной зоне от материка к океану развивается кора промежуточного типа (субконтинентальная или субокеаническая). Земная кора подвержена постоянным тектоническими движениям. В ее строении выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно спокойные платформы.
ВЕРХНЯЯ МАНТИЯ, оболочка Земли, подстилающая земную кору от Мохоровичича поверхности до глубины около 900 км. Сложена, предположительно, пиролитом, частично эклогитом, в верхней мантии выделяют астеносферу и Голицына слой. В верхней мантии развиваются процессы, с которыми связаны тектонические, магматические и метаморфические явления в земной коре.
МОХОРОВИЧИЧА ПОВЕРХНОСТЬ, граница раздела между земной корой и мантией Земли; выявлена в 1909 югославским сейсмологом А. Мохоровичичем (1857-1936). Скорость продольных сейсмических волн при переходе через поверхность Мохоровичича возрастает скачком с 6,7-7,6 до 7,9-8,2 км/с, а плотность с 2,9-3,0 до 3,1-3,5 т/м3.
АСТЕНОСФЕРА (от греч. asthenes слабый и сфера), слой пониженной твердости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли, подстилающий литосферу. Верхняя граница на глубине около 100 км под материками и около 50 км под дном океана; нижняя на глубине 250-350 км. Астеносфера играет важную роль в происхождении эндогенных процессов, протекающих в земной коре (магматизм, метаморфизм и др.).
МАНТИЯ ЗЕМЛИ, оболочка “твердой” Земли, расположенная между земной корой и ядром Земли. Составляет 83% объема Земли (без атмосферы) и 67% ее массы. Верхняя граница проходит на глубине от 5-10 до 70 км по Мохоровичича поверхности, нижняя на глубине 2900 км по границе с ядром Земли. Предполагают, что мантия Земли в основном сложена оливином и делится на верхнюю мантию толщиной около 900 км и нижнюю около 2000 км; благодаря высокому давлению от 1 до 136 ГПа вещество мантии Земли, по-видимому, находится в твердом кристаллическом состоянии (за исключением астеносферы, где оно, возможно, аморфно). Температура в мантии, по-видимому, не превышает 2000-2500 °С. С процессами в мантии Земли связаны тектонические движения, магматизм, вулканизм и др.
РИФТ (англ. rift), линейно вытянутая (на несколько сотен и тысяч км) щелевидная или ровообразная структура растяжения земной коры, шириной от нескольких десятков до нескольких сотен км, ограниченная разломами; представляет собой систему грабенов и горстов с амплитудой вертикального смещения до нескольких км (напр., Африкано-Аравийская, Байкальская, Рейнская рифтовые системы; рифт срединно-океанических хребтов). Рифтообразование закономерная стадия развития земной коры (образование геосинклинальных подвижных поясов; превращение их в орогенные горные сооружения; рифтогенез; завершающая стадия образование океанов).
ПЛАТФОРМА, в геологии одна из главных глубинных структур земной коры, характеризующаяся малой интенсивностью тектонических движений, магматической деятельности и плоским рельефом. Платформы противопоставляются высокоподвижным геосинклинальным поясам. Платформы имеют двухъярусное строение: нижний ярус (фундамент платформы) образуют комплексы сильно смятых, метаморфизованных и пронизанных гранитами пород; верхний ярус (платформенный чехол) сложен спокойно залегающими преимущественно осадочными и отчасти вулканогенными толщами. В пределах платформы выделяются щиты, где складчатый фундамент выступает на поверхность, и плиты, в которых фундамент погружен на глубину. Платформы разделяются на древние с фундаментом докембрийского возраста (напр., Восточно-Европейская, Сибирская и др.) и молодые с фундаментом палеозойского и мезозойского возраста (напр., равнинные территории Зап. Сибири, Сев. Казахстана, Предкавказья).

14. Эволюция геосфер и глобальные катастрофы в истории Земли.
ГЕОСФЕРЫ - концентрические оболочки, из которых состоит Земля. В направлении от периферии к центру планеты выделяются:
магнитосфера
атмосфера Земли
гидросфера
биосфера
земная кора (мощность 35-40км)
мантия Земли (верхняя и нижняя; 2800-2900 км)
астеносфера (верхняя часть мантии) и земная кора образуют литосферу (100-200 км)
ядро Земли (внутреннее (1400км, твердое) и внешнее (2000км, расплав железа и никеля, генеририрующий конвекционные потоки и магнитное поле Земли))
По совокупности природных условий и процессов, протекающих в области соприкосновения и взаимодействия геосфер, выделяют специфические оболочки (напр., биосферу, географическую оболочку, геотехносферу).
Возраст Земли как планеты составляет 4,55 млрд. лет. Самые древние ГП (горные породы) имеют возраст 3,8 млрд. лет. В интервале от 4,55 до 3,8 млрд. лет происходило расслоение земного вещества на геосферы, одновременно шло образование первичной атмосферы и первичной гидросферы. Прямые свидетельства существования магнитного поля Земли (а,
·, и внешнего ядра) имеют возраст 2,6 млрд. лет.
Геологическая эволюция отражена в эволюции биосферы, которая в свою очередь связана с изменением состава первичной атмосферы.
Факторы, вызывающие критические состояния биосферы:
Космические
Тектономагматические циклы, связанные с галактическим годом (150-200 млн. лет). В течение этих циклов есть периоды эндогенной активности, характеризующиеся складчатостью и вулканизмом. Вулканизм приводит к выбросу из недр Земли большого количества вещества (в т.ч. твердых пылеобразных частиц), которые уменьшают прозрачность атмосферы и способствуют снижению общей температуры. В результате складчатости образуются высокие горы, являющиеся ядрами оледенения, откуда лед может сползать ниже снеговой линии. Таким образом, практически каждому тектономагматическому циклу соответствует эпоха оледенения.
В течение геологической истории Земли выделяют 4 основные эпохи эндогенной активности: Байкальская складчатость (граница протерозоя – палеозоя), Каледонская (силур – девон), Герцинская (карбон – пермь), Альпийская (эоцен – олигоцен)
Падения на землю крупных небесных тел – вероятность падения их на Землю уменьшается с увеличением их размеров (тело, образующее кратер радиуса 100 км – 1/14млн. лет; 500 км – 1/600млн. лет такой метеорит упал на Землю на границе мела – палеогена, что зафиксировано в осадках этого возраста повышенным содержанием платиноидов (иридия)). На Луне и Марсе существуют кратеры возраста 4-6 млрд. лет (их много), по всей видимости, Земля тоже подверглась такой же интенсивной бомбардировке, что привело к гибели протокоры.
Изменения солнечной активности. Стационарный режим работы таких звезд как Солнце сохраняется приблизительно в течение 10 млрд. лет. Однако в догеологическую стадию развития Земли (4,55-4,0 млрд. лет) был период т.н. “тусклого солнца”. В это время Земля была флюидной планетой, т.е. состояла из железокаменного ядра и газовой оболочки. Под огромным флюидным давлением Земля накопила в ядре и мантии летучие вещества. В течение всей геологической истории идет дегазация мантии, что вызывает вулканизм. Именно на ранних стадиях развития Земли произошло расслоение на протокору, мантию и ядро. Важной особенностью является то, что уже с 3-4 млрд. лет внешнее ядро расплавлено и генерирует магнитное поле, которое защищает биосферу от солнечного ветра.
Планетарные
Магнитное поле земли – регулирует солнечную активность. При инверсии полярности магнитная защита континентальной биосферы теряется, в том числе, увеличении частоты инверсий ускоряет эволюцию (см. Геохронологическую и стратиграфическую шкалу)
Содержание O2 и О3-экран. До палеозоя атмосфера была сильно восстановительной, начиная с кембрия O2 начинает накапливаться в атмосфере (10% от современного содержания), а к середине перми (250млн. лет) его содержание достигает современного уровня. Смена бескислородной атмосферы на кислородную стала причиной одного из сильнейших кризисов в биосфере и позволила развиться современной флоре и затем фауне. Озоновый слой существует с докембрия. Все тектономагматические циклы сопровождались уменьшением содержания O2 и эрозией О3-экрана (локально).
Региональные – в основном это динамические взаимодействия литосферных плит (континентальной и океанической коры) в зонах спрединга и субдукции (в основном), см. пример Урала в палеозое. Основное: образование Пангеи (275 млн. лет), распад ее на Гондвану и Лавразию в триасе, и образование Атлантического океана в юре с образованием современных континентов привело к своеобразию развития флоры и фауны на континентах.
Энергетические потоки, рассматриваемые в экологии.
Баланс солнечной энергии на земле.
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ.
Энергия определена, как способность совершать работу и живые организмы нуждаются в энергии для поддержания жизни.
Поток энергии - переход энергии в виде химических связей и органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют в экосистеме и всегда могут вновь входить в круговорот, энергия может быть использована только один раз, т. е. Это линейный поток.
Односторонний поток энергии происходит в результате действия законов термодинамики. Энергия может существовать в виде различных взаимопревращаемых форм, т.к. механическая, химическая, тепловая, электрическая.
Первый закон термодинамики гласит, что энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть вновь создана или исчезнуть (пример: переход энергии света в потенциальную энергию пищи).
Второй закон утверждает, что энергия при совершении работы не используется на все 100 % и часть ее превращается в тепло. Живые организмы преобразуют энергию, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге все энергия, которая поступает в биотический компонент, рассеивается в виде тепла.
Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима организмам для поддержания жизнедеятельности и само воспроизводства.
Важной характеристикой потока энергии является его скорость. Скорость потока энергии – количество энергии, выраженное в энергетических единицах, перемещенное с одного трофического уровня на другой в единицу времени.
Баланс солнечной энергии – не вся энергия может усваиваться и использоваться организмами. Отражается –30%, превращается в тепло –46%, идет на транспирацию –23%, на механическую работу –0.2%, на фотосинтез – 0.8%. (в живом растительном организме.)
Трофический подход в передаче энергии (схема трофической цепи)
Энергия распространяется в космическом пространстве в виде электромагнитных волн, и лишь небольшая ее часть захватывается Землей 10,5 *106 кДж /м2. Из нее 40% отражается, 15% поглощается в биосфере (озоновый слой) и превращается в тепловую или расходуется на испарение воды. Оставшаяся часть – 45% поглощается растениями (но и там происходит ее распределение в организме). Реальное количество для данной местности зависит от географической широты.
15. Географическая оболочка Земли и ее характеристика.
Географическая оболочка – охватывает верхнюю часть земной коры, нижнюю часть атмосферы и включает в себя гидросферу, почвенный и растительный покровы и животный мир. В отличие от других сфер земного шара (а также от оболочек других планет) в географической оболочке Земли вещество встречается в трех состояниях (одновременно в жидком, твердом и газообразном). Процессы в ней протекают как за счет космических, так и внутренних (земных) источников энергии. Только в ней есть жизнь.
Географическая оболочка – это система: все ее компоненты взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимно определяют друг друга. Самое главное – это система открытая: обмен веществ и энергии происходит не только между ее компонентами, но и между оболочкой, космосом и внутренними частями Земли. В своем развитии географическая оболочка прошла 3 этапа. Начало первому из них – неорганическому – положило отделение суши от океана и выделение атмосферы. На втором этапе в географической оболочке образуется биосфера, преобразившая все протекающие в ней процессы. На третьем (современном) – в ней возникает человеческое общество.
Она дифференцирована как в широтном (с севера на юг), так и в долготном направлениях (с запада на восток).
Наиболее существенной пространственной чертой является ее дифференциация на океанические и материковые секторы. Всего их 6:
3 материковых – Европейско-Африканский, Азиатско-Австралийский, Американский;
3 океанических – Атлантический, Индийский, Тихоокеанский.
Второй важнейшей чертой географической оболочки является ее зональность (закономерные изменения каждого компонента и всей природы в целом от полюса до экватора).
Деление на пояса и секторы. Географические пояса охватывают Землю кольцом, включая материки и океаны. Они обусловлены шарообразностью планеты
· неравномерное распределение солнечной радиации, циркуляция атмосферы, влагооборот.
1)экваториальный;
2)два тропических;
3)два умеренных;
4)два полярных.
Секторы – в каждом поясе на суше выделяют (западный, центральный, восточный) секторы. В океанах соответственно течениям – западный, восточный.
Зональность – внутри каждого географического пояса формируются зоны на основе сочетания тепла и влаги (атмосферного увлажнения).
Природные зоны = географические зоны = ландшафтные зоны.
Умеренный пояс: Арктическая, субарктическая зона, тайга,
· лесостепь,
· степная зона,
· полупустынная зона,
· пустыня.
Региональность: природные зоны делятся на регионы (провинции) – это те части зон, которые попадают в различные секторы географического пояса. В основе разделения лежит обмен между океаном, атмосферой и сушей.
Географическая зональность Северного и Южного полушарий настолько различна, что делает географическую оболочку диссимметричной по отношению к экватору. Она вызвана асимметрией рельефа. Южное полушарие океаническое, Северное – материковое. Вокруг Северного полюса океан, вокруг Южного – материк. Лесная, лесостепная, степная и пустынная зоны умеренных широт могли развиться только на обширной суше - поэтому они есть только в Северном полушарии, в Южном представлены только на очень ограниченных площадях.
Экваториальный пояс – простирается на 50 широты в оба полушария. Атмосфера характеризуется избыточным тепловым балансом. Солнечное тепло поступает в больших количествах (от 100 до 160 ккал/см2/год). Высокая влажность воздуха 80-95%, большая облачность и обильные осадки 1000-2500 мм/год. Испаряемость относительно невелика – 1000-1500 мм. Атмосферное увлажнение избыточно до 150%. Температура воздуха все месяцы держится в пределах 24-260С. Воды суши обильны, много заболоченных территорий, речная сеть густая, реки многоводные. Озер мало, что объясняется интенсивностью речной эрозии. Экваториальная растительность представлена гилеей – мощными вечнозелеными, влажными лесами многоярусного строения.
Субэкваториальные пояса – (до 250 с.ш. и 200 ю.ш.) характерна переменная циркуляция атмосферы, которая проявляется в широтной миграции экваториального барического минимума, в субэкваториальных муссонах, в наличии сухого и дождливого времени года. С нею связана резко выраженная сезонная ритмика всех природных процессов. В Мировом океане субэкваториальные пояса выражены весьма четко и обозначены пассатными течениями. Среднемесячные температуры колеблются от 15 до 300С. Продолжительность сезона дождей в субэкваториальных лесах от 1/3 до 2/3 года, в саваннах – менее 1/3 года. Основной зоной этого пояса является саванновая (травянистая растительность ксерофильного характера, сухие леса, редколесья, колючие кустарники, одиночно растущие деревья). В зависимости от продолжительности сезона дождей, субэкваториальные леса распадаются на преимущественно листопадные и смешанные листопадно-вечнозеленые.
Тропические пояса – (северный от 14-310 с.ш. и южный – 18-300 ю.ш.) это широты господства сухого и жаркого тропического воздуха, как на материках, так и на океанах. Здесь зарождаются пассаты и начинается восточный перенос воздушных масс. Максимальной температуры достигают 580С, минимум падает ниже 00С, среднемесячные – 12-350С. Между временами года есть уже термическая разница. Постоянного временного стока нет, как и местных рек и озер. Реки только транзитные. Интенсивно физическое выветривание и эоловые процессы. Влажные муссонные листопадные леса, зона пустынь и полупустынь.
Субтропические пояса – лежат между тропическими и умеренными. Характерной чертой атмосферы субтропиков, кроме переменной циркуляции, является равенство ее солярных и фактических температур. Здесь нет избытка тепла, как и в жарких поясах, и нет его зимнего недостатка, как в умеренных и холодных. Среднегодовая температура воздуха совпадает со средней дня Земли (на высоте 2 метра) – 140С. Летняя сухость обуславливает общую годовую недостаточность атмосферного увлажнения (оно не выше 59%). Аридность сказывается на всем облике природы средиземья. Реки в общем маловодные, летом мелеют, повышается уровень зимой. Озер, в силу расчлененности рельефа, мало. Дикорастущая растительность представлена лесной, кустарниковой и степной, большие площади заняты культурными растениями.
Северный умеренный пояс – за пределами субтропических широт, в умеренных поясах рельеф Земли становится асимметричным: Северное полушарие материковое, а южное – океаническое. Четко выступают 4 времени года + менее четкое пятое: весна, лето, осень, предзимье, зима. В январе радиационный баланс отрицательный. В холодную часть года атмосфера согревается не столько радиационным, сколько адвективным (из тропических широт) теплом. Здесь больше чем в любом другом поясе градиенты тепла и влаги и
· очень четко выражены секторы: на материках западно-приокеанические, внутриматериковые и восточно-приокеанические; на океанах западные с холодными течениями, восточные с теплыми течениями. Столь же отчетлива горизонтальная зональность природы. Умеренный пояс подразделяется на умеренно-теплый и сухой (на материке зоны пустынь, полупустынь, степи, лесостепи; в приокеанском секторе зона широколиственных лесов); умеренно-холодный и сырой (зона смешанных лесов и тайги).
Южный умеренный пояс – антиподален северному. Он почти целиком расположен на океане. Характерны интенсивный западный перенос, циклоническая деятельность и непрерывное циркумполярное холодное течение западных ветров. Плавающие льды – айсберги Антарктиды достигают 450 ю.ш.
Северный субполярный (субарктический) пояс – располагается на северной периферии Евразии и в Северной Америке. Солнечного тепла мало. Большую часть холодного времени года радиационный баланс отрицательный. Лето короткое. Грунт уже на глубине 30 см охвачен многолетней мерзлотой. Циркуляция атмосферы переменная: проникают и арктические, и умеренные воздушные массы. Осадков мало – 300-100 мм, испаряемость еще меньше, увлажнение избыточное до 150%. Многочисленные поверхностные воды – мелкие реки, озера, много болот.
Южный субполярный пояс – полностью находится на океане. Островная суша в нем рассеяна. Природа островов – океаническая, тундровая: прохладное лето и умеренная зима, высокая влажность и сильные ветра, скудная мохово-лишайниковая растительность.
Полярные пояса – Северный и Южный полюсы противоположны по характеру рельефа – первый океанический, второй материковый, но они однородны климатически. Оба пояса ледовые. Здесь минимальное количество (для Земли) солнечной радиации, но и массы льда. Климат Антарктиды суровее арктического.
Высотная поясность. В горных странах горизонтальные природные части суши сменяются высотными поясами. Она связана с падением с высотой температуры воздуха и испаряемости, увеличением количества осадков и атмосферного увлажнения. Высотные пояса любой горной страны, каждого хребта и даже отдельных его склонов качественно индивидуальны. Вертикальная поясность всегда начинается с той горизонтальной зоны, в которой находится горная система.
Для географической оболочки Земли свойственна ритмика (движение Земли вокруг оси создает суточные ритмы, вращение двойной планеты Земля-Луна = приливно-отливные волны в гидросфере, биологические часы некоторых животных). Годовое обращение Земли вокруг Солнца обуславливает сезонную ритмичность географических оболочек, смену времен года. Кроме хорошо изученных и очевидных сезонных и суточных есть менее очевидные многолетние и вековые.
Все развитие географической оболочки идет путем ежегодно накапливающихся прогрессивных изменений. Развитие идет поступательно от простого к сложному, от низкого к высшему, от старого к новому. В процессе развития она все глубже и глубже дифференцируется и усложняется.
16. Популяция. Определение и основные характеристики.
Это группа особей одного вида, занимающее определенное пространство и обладает многими признаками, которые характеризуют группу, как единое целое (плотность, рождаемость, смертность, биотический потенциал, характер распределения в пределах территории, генетическая приспособленность).
Популяционные признаки можно разделить на 2 категории:
признаки, связанные с количественным соотношением и структурой
признаки, характеризующие обще генетические особенности популяции; показывающие способность к адаптации, репродуктивная приспособленность, устойчивость.
В популяции, как в экосистеме, рассматривается биотический и абиотический компонент, т.к. большинство процессов проходящих в популяции связаны с окружающей средой.
Для популяции характерно: определенные внутривидовые отношения, наличие жизненного цикла, способность к самоподдержанию и т.п.
Основная характеристика популяции – плотность или численность.
Плотность – число особей на единицу площади или объема. Влияние популяции, оказываемое на сообщество или экосистему, зависит не только от того, сколько их, но и из каких организмов она состоит. Плотность популяции изменчива и характеризуется для каждой отдельной популяции, но, тем не менее, существуют определенные минимумы и максимумы, которые определяются потоком энергии и трофическим уровнем. Численность популяции всегда поддерживается на определенном постоянном уровне. Не менее важную роль играет и возрастная структура, типы роста популяции характеризуются S и J образными кривыми.
Средняя и экологическая плотность
Максимальная и экологическая (реализованная) рождаемость 17. Динамические параметры популяции.
Гомеостазирование популяционных функций связано с такими показателями, как численность и плотность населения. Это положение исходно предусматривает динамический характер основных популяционных параметров: как численность популяции, так и ее выражение, отнесенное к единице пространства, не остается одинаковым во времени. Свойственные популяции процессы постоянного воспроизведения сопровождаются столь же постоянным отмиранием особей. В силу многих причин не остается неизменной и возможность заселения отдельных элементов ландшафта: «емкость угодий» меняется в сезонном и многолетнем масштабе, что определяет динамику параметров плотности населения даже при постоянном уровне репродукции. В конкретных популяциях, локализованных в определенных границах пространства, постоянно происходят процессы притока особей извне и выселения определенной части населения за пределы популяции. Все эти процессы детерминируют пульсирующий, динамический характер популяции как системы, составленной множеством отдельных организмов.
Численное соотношение различных категорий организмов в составе населения рассматривается как демографическая структура популяции. При этом в первую очередь имеется в виду соотношение половых и возрастных групп; изменения этих показателей существенным образом влияют на темпы репродукции, а соответственно на общую численность популяции и ее изменения во времени.
Возрастная структура популяции. Этот аспект структуры популяций определяется соотношением различных возрастных групп (когорт) организмов в составе популяции. Возраст отражает, с одной стороны, время существования данной когорты в популяции, и в этом аспекте имеет значение абсолютный (календарный) возраст организмов. С другой стороны, возраст есть отражение онтогенеза; в этом аспекте большее значение имеет не календарный, а биологический возраст, определяющий стадийное состояние организмов, а вместе с тем их роль в популяционных процессах (продукция биомассы, участие в размножении и т. п.).
В составе ценопопуляций растений возрастная структура выражена несколькими периодами, включающими ряд определенных возрастных состояний организмов.
Ценопопуляции, состоящие преимущественно из особей прегенеративного периода - инвазионные; ценопопуляции, включающие все (или почти все) возрастные группы, определяются как нормальные; длительное самостоятельное существование может привести к утрате генеративного комплекса возрастных состояний; такая популяция теряет возможность самоподдержания, становится зависимой от внешних источников семян и квалифицируется как регрессивная. Динамика возрастного спектра отражает процесс развития ценопопуляции как системы от первичного зарождения до утраты самостоятельности «большой жизненный цикл ценопопуляции».
Как и в популяциях растений, интенсивность размножения и темпы роста популяции животных в каждый данный момент определяются долей особей, находящихся в возрасте активной репродукции; процент неполовозрелых животных в составе популяции отражает потенциальные возможности воспроизводственной функции на ближайшее будущее. Возрастные спектры меняются во времени, что, в частности связано с различием уровней смертности в разных возрастных группах.
Для очень многих видов характерна повышенная смертность в младших возрастных группах (или в предимагинальных стадиях развития). У таких видов кривая выживания демонстрирует резкое падение в области младших возрастов, которое вскоре сменяется постепенным понижением, отражающим низкую и относительно равномерную смертность животных, переживших «критический» возраст. При равномерном распределении смертности по возрастам, т. е. в случае независимости причин смертности от специфических возрастных свойств, характер выживания в идеале представляется в виде диагонально снижающейся прямой линии, приближающийся к этому типу характер выживания свойствен в первую очередь видам, развитие которых идет без метаморфоза при достаточной степени самостоятельности и устойчивости рождающегося потомства, хотя идеально равномерной смертности, по-видимому, не существует. Во многих случаях видовая кривая выживания характеризуется комбинацией разных частей теоретических кривых.
Анализ параметров выживания и смертности в разных возрастных группах, открывает возможность расчета ожидаемой продолжительности жизни особей данной возрастной когорты. Составленные по основным демографическим параметрам таблицы выживания (life tables) могут служить основой анализа и прогнозирования популяционной динамики. При этом анализ возрастной динамики может быть основан на последовательных учетах численности отдельных возрастных когорт (как в приведенной таблице) или на статистическом анализе всех возрастных групп, существующих в данной популяции в период наблюдений .
Не менее четко выражены биологические, физиологические и функциональные отличия возрастных групп животных, обладающих сложным типом развития с одной или несколькими предимагинальньми стадиями.
Различные по своим свойствам когорты играют неодинаковую роль в жизни и динамике популяции. Долго живущие и поздно созревающие животные из осенних выводков обеспечивают переживание популяцией трудного по экологическим условиям зимнего периода, сохраняя способность к размножению. Именно эти зверьки составляют основу первого раннего весеннего цикла размножения и, дав потомство, довольно быстро отмирают. Их потомки животные ранневесенних когорт, отличаясь высокой " скоростью созревания, выполняют функцию максимально быстрого пополнения изреженной в течение не репродуктивного периода популяции. Именно эти когорты представляют собой активную продуцирующую часть популяции и ответственны за темпы и величину нарастания численности и биомассы от весны к осени. В реальных условиях подобная схема динамики возрастной структуры популяции оказывается более сложной. Степень генетической сложности сезонных возрастных когорт зависит от масштабов включения в размножение зверьков разных возрастов, что происходит неодинаково в различные годы и связано с многолетними циклами численности.
Половая структура. Соотношение полов имеет прямое отношение к интенсивности репродукции и самоподдержания популяций. Помимо этого, физиологические и экологические отличия самцов и самок увеличивают степень эколого-физиологической разнокачественности особей с вытекающим отсюда снижением уровня внутрипопуляционной конкуренции.
Половая структура динамична и в своей динамике тесно связана с возрастной структурой популяции. Это зависит от того, что соотношение числа самцов и самок заметно изменяется в разных возрастных группах. В связи с возрастом различают первичное, вторичное и третичное соотношение полов. В результате различного рода воздействий на характер развития, а также неодинакового уровня смертности плодов разного пола соотношение самцов и самок среди новорожденных животных вторичное соотношение полов отличается от генетически детерминированного. Третичное соотношение полов характеризует этот показатель среди взрослых животных и складывается в результате дифференцированной смертности самцов и самок в ходе онтогенеза. Этот показатель прямо определяет особенности репродуктивного процесса и отличается у разных таксонов животных.
Обобщая материал по особенностям половой структуры популяций млекопитающих, В.Н. Большаков и Б.С. Кубанцев выделяют четыре типа динамики половой структуры. Для первого характерен неустойчивый половой состав популяции; соотношение полов меняется даже в разных местообитаниях, а также в относительно короткие промежутки времени. Происходит это как на уровне вторичной, так и третичной половой структуры. В результате соотношение полов, рассчитанное статистически за большой промежуток времени, обычно близко к единице. Такой характер динамики свойствен животным с коротким жизненным циклом, высокими показателями плодовитости и смертности и достаточно обширным ареалом (среди млекопитающих, например, насекомоядным).
Тип динамики с преимущественным преобладанием самцов на фоне колеблющегося полового состава отмечается у животных, не образующих крупных скоплений, популяции которых не достигают высокой плотности; видам, демонстрирующим такой тип динамики, обычно свойственны выраженные формы заботы о потомстве, связанные с большими затратами энергии. Из млекопитающих к этому типу принадлежат, например, хищники.
В противоположность этому у ряда видов на фоне примерно равного соотношения полов во вторичной половой структуре формируется преимущественное преобладание самок в третичном соотношении полов. У таких животных самцы отличаются меньшей продолжительностью жизни и при неблагоприятных условиях отмирают в большем количестве. Этот тип динамики половой структуры свойствен, например, номадным полигамным млекопитающим (копытные, ластоногие), отличающимся большой продолжительностью жизни и относительно низким уровнем воспроизводства.
Наконец, для ряда групп животных характерно относительное постоянство полового состава при приблизительно одинаковом количестве самцов и самок. Такой тип структуры свойствен узкоспециализированным стенобионтным видам, чаще отличающимся высокой плодовитостью (среди млекопитающих выхухоль, крот, бобр).
Репродуктивный потенциал и рост популяции. Способность популяции к воспроизведению означает потенциальную возможность постоянного увеличения ее численности. Если отвлечься от лимитирующего влияния комплекса факторов внешней среды, рост численности популяции можно представить как постоянно идущий процесс, масштабы которого зависят от свойственной данному виду скорости размножения. Последняя определяется как удельный прирост численности за единицу времени.
При таких условиях неограниченного роста изменение численности популяции во времени выражается экспоненциальной кривой, описываемой уравнением Ni=No*ре", где Noисходная численность N, численность в момент времени t, e основание натуральных логарифмов. Если численность отложить в логарифмическом масштабе, ее изменения выразятся прямой линией, наклон которой в системе координат определяется величиной r . Описанная экспоненциальная модель роста популяции отражает ее потенциальные возможности размножения. Показатель мгновенной удельной скорости роста популяции r нередко определяют как репродуктивный потенциал популяции или ее биотический потенциал. Экспоненциальный рост популяции возможен лишь при условии неизменного, независимого от численности значения коэффициента r.
Естественный рост популяции никогда не реализуется в форме экспоненциальной модели; в крайнем случае, следует ей в течение относительно короткого отрезка времени. Объясняется это тем, что не только в природных, но и в оптимальных экспериментальных условиях рост численности ограничен комплексом факторов внешней среды и реально складывается как результат соотношения меняющихся значений рождаемости и смертности. В таких условиях коэффициент r не остается постоянным, а изменяется в зависимости от численности популяции (плотности населения). Наиболее близко естественный рост численности отражает логистическая модель роста популяции, в которой изменения численности во времени выражаются S-образной кривой, форма которой определяется зависимой от численности величиной соотношения рождаемости и смертности в условиях ограничения верхнего порога численности внешними условиями.
Динамика численности и популяционные циклы.
Соотношение плодовитости и смертности. Экологические механизмы динамики численности в принципе просты и заключаются в изменении соотношения плодовитости (рождаемости) и смертности в популяции. Известна, например, чрезвычайно высокая плодовитость паразитов со сложным циклом развития; у таких животных вероятность прохождения отдельной особью полного цикла развития ничтожно мала, что эволюционно скомпенсировано высокой нормой плодовитости. Вообще, появление в эволюции каких-либо форм заботы о потомстве четко коррелирует со снижением видовой нормы плодовитости: у таких видов существенно снижается смертность в раннем возрасте, а сохранение высокого репродуктивного потенциала при сниженной смертности биологически невыгодно. Обратная пропорциональность связывает плодовитость со средней продолжительностью жизни, свойственной данному виду: более долгоживущие виды отличаются меньшей плодовитостью. По сути, это тоже отражает корреляцию плодовитости и смертности, но в этом случае речь идет об уровне смертности, определяемом не внешними факторами, а физиологией вида.
Видовые параметры плодовитости отражают, таким образом, средний уровень гибели, свойственный данному виду в многолетнем масштабе. В реальной обстановке конкретные величины как плодовитости, так и смертности испытывают постоянные колебания; соответственно этому меняется и уровень численности популяции и тенденции ее изменений во времени. На этой основе легко объяснить, а подчас и прогнозировать изменения численности, определяемые направленными сдвигами отдельных факторов и их комплексов.
Типы динамики численности и экологические стратегии. Наряду с незакономерными и в большинстве случаев недолговременными изменениями численности, прямо связанными с положительным или отрицательным влиянием конкретных факторов, практически у всех исследованных видов обнаруживаются закономерные чередующиеся подъемы и спады численности, имеющие волнообразный, циклирующий характер и нередко охватывающие большие пространства. Такой характер динамики численности известен для насекомых, птиц, многих видов млекопитающих и других животных. Именно такого рода колебания обычно и имеют в виду, когда говорят о проблеме динамики численности.
Характер закономерных изменений численности видоспецифичен и в целом связан с особенностями биологи вида, его физиологии и места в естественных экосистемах. Типы динамики населения: Стабильный тип характеризуется малой амплитудой и длительным периодом колебаний численности; внешне она воспринимается как практически стабильная. Такой тип динамики свойствен крупным животным с большой продолжительностью жизни, поздним наступлением половозрел ости и низкой плодовитостью. Это соответствует низкой норме естественной смертности, в том числе в результате эффективных механизмов адаптации к действию неблагоприятных факторов. Примером могут служить копытные млекопитающие (период колебаний численности 1020 лет), китообразные, гоминиды, крупные орлы, некоторые рептилии и др. Лабильный тип динамики отличается закономерными колебаниями численности с периодами порядка 511 лет и более значительной амплитудой (численность меняется в десятки раз). Характерны сезонные изменения обилия, связанные с периодичностью размножения. Такой тип динамики характерен для животных разного, но, как правило, не крупного размера с более коротким сроком жизни (до 1015 лет) и соответственно более ранним половым созреванием и более высокой плодовитостью, чем у представителей первого типа. Повышена и средневидовая норма гибели. К этому типу динамики из млекопитающих относятся крупные грызуны, зайцеобразные, некоторые хищные; таков же общий характер динамики населения у многих птиц, рыб, насекомых с длинным циклом развития и некоторых других животных. Эфемерный тип динамики отличается резко неустойчивой численностью с глубокими депрессиями, сменяющимися вспышками «массового размножения», при которых численность возрастает подчас в сотни раз. Перепады ее от минимума до максимума осуществляются очень быстро (иногда в течение одного сезона); столь же быстро происходит спад численности, который в таком случае часто называют «крахом популяции». Общая длина цикла обычно составляет до 45 лет, в течение которых «пик» численности занимает чаще всего не более одного года; у некоторых животных (например, у мелких грызунов) на эти короткие циклы «накладываются» более продолжительные (1011 лет), но часто такие «большие волны» более выражены охваченным вспышкой пространством, чем уровнем численности. Резко выражены сезонные колебания обилия особей.
Разные типы динамики фактически отражают разные жизненные стратегии. Концепции экологических стратегий (Р. Мак-Артур и Э. Уилсон). Суть этой концепции сводится к тому, что успешное выживание и воспроизводство вида возможно либо путем совершенствования адаптированности организмов и их конкурентоспособности, либо путем интенсификации размножения, что компенсирует повышенную гибель особей и в критических ситуациях позволяет быстро восстановить численность. Первый путь назван «К-стратегией»; представители этого типа чаще всего крупные формы с большой продолжительностью жизни; численность их лимитируется преимущественно внешними факторами (коэффициент К в уравнении логистической модели роста означает именно численность, соответствующую «емкости угодий»), К-стратегия означает «отбор на качество» повышение адаптивности и устойчивости, а r-стратегия «отбор на количество» через компенсацию неизбежно больших потерь высоким репродуктивным потенциалом; это поддержание устойчивости популяции через быструю смену составляющих ее особей. Этот тип стратегии более свойствен мелким животным с большой нормой гибели и высокой плодовитостью (r коэффициент, отражающий скорость роста популяции). Виды с r-стратегией легко осваивают местообитания с нестабильными условиями и отличаются высоким уровнем энергозатрат на репродукцию. Выживание этих форм в условиях неблагоприятных абиотических воздействий и сильного пресса конкуренции определяется высоким репродуктивным потенциалом, позволяющим быстро восстановить любые потери в популяции.
Факторы динамики численности. В современной экологии факторы, ответственные за регулярные изменения численности животных, принято делить на две группы: факторы, не зависящие от плотности населения, и факторы, зависящие от нее. Представление о принципиально разном воздействии этих групп факторов на динамику плодовитости и смертности сформировалось уже давно. Факторы, не зависящие от плотности населения. К этой группе относится комплекс абиотических факторов, которые в своем воздействии на животных реализуются через составляющие климата и погоды. Биологическое влияние этих факторов характеризуется тем, что они действуют на уровне организма и именно поэтому эффект их воздействия не связан с такими специфическими популяционными параметрами, как численность и плотность. А.С. Мончадский делил факторы на первично-периодические (солнечная радиация, температура), вторично-периодические (атмосферная влажность, урожай кормовых растений, внутривидовые отношения) и изменяющиеся незакономерно (осадки, ветер, паразиты, хищники, болезни). Из них ведущую роль в формировании циклов численности он отводил вторично-периодическим факторам, поскольку к первично-периодическим эволюционно вырабатываются эффективные адаптации, а непериодические факторы влияют на численность случайным образом. Эффект воздействия климатических факторов на уровень численности и направленность ее изменения реализуется в первую очередь через изменения смертности, возрастающей по мере отклонения силы воздействующего фактора от оптимальной величины. При этом уровень смертности и выживания определяется только силой воздействующего фактора с учетом адаптивных возможностей организма и некоторых характеристик среды: наличие убежищ с более благоприятными условиями, смягчающее действие попутных факторов и т. п.
Роль факторов, не зависящих от плотности населения, в формировании циклов динамики численности связана с цикличным характером многолетних изменении климата и типов погод. На этой основе возникла гипотеза «климатических циклов». Большой обзор этой проблемы сделан А.А. Максимовым, обобщая эти исследования, автор подчеркивает комплексный характер влияния солнечной активности на формирование природных циклов, одним из элементов которых является и динамика численности. В частности, разные типы погод определяют степень обводнения территории и соответственно тип вспышек численности; эти разные типы по-разному связаны с фазами цикла солнечной активности.
Многолетние исследования популяций водяной полевки в Западной Сибири показали, что на фоне природных циклов, связанных с комплексом климатических изменений, регистрируется динамика демографической структуры популяций, физиологического состояния особей и соотношения фенотипов в составе населения. Эти данные свидетельствуют об активной реакции популяционной системы на динамику плотности население, мнение многих экологов сводится к тому, что климатические факторы, несомненно, могут быть причиной заметных изменений численности, в том числе и имеющих цикличный характер. Но помимо этих факторов динамика численности определяется и многими другими. Кроме того, действие климатических факторов не приводит к созданию устойчивого равновесия: эти факторы не способны реагировать на изменения плотности, т. е. действовать по принципу обратных связей. По классификации Г.А. Викторова (1967), основанной на роли факторов в формировании характера динамики численности, метеорологические условия относятся к категории модифицирующих факторов.
Факторы, зависящие от плотности населения. Эта группа факторов («факторы авторегуляции» или эндогенные факторы) включает влияние на уровень и динамику численности данного вида его пищи, хищников, возбудителей болезней и др. Г.А Викторов (1965, 1967), создавший объективно обоснованную концепцию факторов динамики численности, относит биотические взаимодействия к категории регулирующих факторов (механизмов) именно на основе способности популяций реагировать как на изменения собственной плотности, так и плотности популяций других видов, с которыми они связаны трофическими или иными взаимоотношениями. Регуляция в этом случае осуществляется по кибернетическому принципу обратных связей. Одна из важных для формирования циклов численности форм биотических взаимоотношений отношения потребителя и его пищи. В наиболее простом варианте роль пищи как фактора индукции циклов сводится к тому, что высокая обеспеченность пищей вызывает рост рождаемости и уменьшение смертности в популяции потребителей. В результате их численность нарастает, что ведет к усиленному выеданию пищи и соответственно к снижению ее численности (биомассы). Последнее же означает ухудшение условий жизни потребителя, падение рождаемости, увеличение смертности и снижение численности. В результате снижается пресс на популяцию кормовых организмов, повышается ее численность (биомасса), что способствует росту численности потребителя, и цикл начинается снова. Классический пример такого рода взаимоотношений так называемые «лемминговые циклы», сопровождающиеся катастрофическими нарушениями тундровой растительности, массовыми ненаправленными миграциями и гибелью животных.
Популяционные циклы. Изменения численности, вызванные влиянием комплекса факторов, реализуются в виде изменения плотности населения одного из важнейших параметров, определяющих условия функционирования популяции как системы. Таким образом, все сложные влияния, определяющие динамику рождаемости и смертности, трансформируются через механизмы популяционной авторегуляции.
В схеме механизмы формирования адаптивного ответа популяции на изменения плотности населения, независимо от конкретных причин этих изменений, могут быть представлены тремя вариантами.
Вариант 1 «Информатор = Регулятор». Имеется в виду, что конкретный фактор, выступающий в роли источника информации о плотности населения, одновременно обладает физиологическим действием, прямо влияющим на плодовитость или (и) смертность.
Этот вариант регуляции очень широко распространен среди многих таксонов животных, а также и других организмов в виде химической регуляции. При этом чаще всего в качестве регулятора выступают какие-либо метаболиты, концентрация которых в среде изменяется параллельно изменениям плотности населения.
Вариант 2 «Информатор -> Поведение Регулятор». Этот вариант свойствен животным, для которых роль поведения в адаптации, в том числе и на популяционном уровне, очень велика. Имеется в виду ситуация, при которой фактор, несущий информацию о плотности, стимулирует специфические формы поведения, которые непосредственно влияют на уровень смертности и размножения. В простейшем виде информация о возрастающей плотности выражается в увеличении частоты контактов, в том числе агрессивных; в конечном итоге это может привести к увеличению смертности через нарушения родительского поведения (гибель детенышей при перетаскивании их из убежища в убежище, нарушения лактации и пр.). Вариант 3 «Информатор > Поведение -> Физиология = Регулятор». Этот, наиболее сложный, вариант свойствен высшим животным, в первую очередь млекопитающим. В этом случае вся сумма информации о плотности мотивирует проявление определенных форм поведения, в свою очередь стимулирующих формирование специфических физиологических реакций, эффект которых проявляется в изменении уровня репродукции, физиологического состояния, определяющего устойчивость к внешним воздействиям, и некоторых других особенностей.
Динамика численности животных представляет собой внешнее выражение всей суммы взаимодействия популяции с внешними и внутренними условиями ее жизни. Изменения численности происходят под влиянием сложного комплекса факторов, действие которых трансформируется через внутрипопуляционные регулирующие механизмы. При этом изменения численности связываются со сложной динамикой структуры популяций и важнейших популяционных параметров. Таким образом, динамичность характеризует не только численность популяций, но и их фундаментальные свойства. По существу, следует говорить не о динамике численности, а о популяционных циклах, отражающих интегрированный результат сложных внутрипопуляционных взаимоотношений и взаимодействия популяций разных видов в составе природных экосистем.
18. Пространственная структура популяций и территориальные отношения.
Пространственная структура популяций выражается в закономерном размещении особей и их группировок по отношению к определенным элементам ландшафта и друг к другу и отражает свойственный виду тип использования территории. Закономерное размещение особей в пространстве имеет большое биологическое значение, являясь, по существу, основой всех форм нормальной жизнедеятельности популяций. Прежде всего, оно определяет наиболее эффективное использование ресурсов среды – кормовых, защитных, микроклиматических и др. Пространственная структурированность популяций служит основой устойчивого поддержания необходимого уровня внутривидовых (внутрипопуляционных) контактов между особями.
Определяя собой ведущие стороны биологии популяций, пространственная структура, в свою очередь, определяется особенностями местности (пространства) и биологии данного вида. Конкретные формы пространственного размещения в популяциях даже одного и того же вида, а подчас и в пределах одной популяции на протяжении различных сезонов и в разные годы могут заметно изменяться в зависимости от динамики биомассы и распределения кормовых объектов, сезонных и непериодических изменений защитных свойств местности, колебаний погоды, изменений условий, определяющих “дальность действия” информационных систем и т.д. Вызываемые этими факторами отличия в пространственной структуре (дистанция между особями и группами, состав и размеры внутрипопуляционных группировок, направленность, скорость и дальность перемещений и т.п.) представляют собой адаптивные варианты видового типа пространственной структуры популяций.
Видовые особенности питания, биологии размножения (включая различные формы заботы о потомстве), отношение к абиотическим факторам формируют свойственный виду общий характер использования территории и социальных отношений. Это, в конечном итоге и определяет видовой тип пространственной структуры популяций, наиболее показательными критериями которого являются общий характер пригодных для обитания стаций, степень привязанности к территории, наличие и характер агрегаций особей и степень дисперсности особей в пространстве.
Типы пространственного распределения. Равномерный, характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина расстояния между особями соответствует порогу, за которым начинается взаимное угнетение. То есть этот тип распределения в наибольшей степени соответствует задаче полного использования ресурсов при минимальной степени конкуренции (в природе такой тип встречается достаточно редко). Например, одновидовые заросли некоторых растений, в уплотненных популяциях некоторых сидячих беспозвоночных. Диффузный тип распределения, особи распределены в пространстве неравномерно, случайно. Расстояние между особями неодинаковы, что определяется, с одной стороны, вероятностными процессами, а с другой – определенной степенью неоднородности среды (характерно для растений и многих животных). Агрегированный (мозаичный) тип распределения выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории. Биологически это связано либо с резкой неоднородностью среды, либо с выраженной социальной структурой, действующей на основе активного сближения особей (особенно характерно для высших животных). Широко распространено групповое (контагиозное) распределение элементов в популяциях высших растений.
Пространственная структура популяции представляет собой не только статическую систему закономерного размещения особей по территории, но одновременно и динамическую систему взаимоотношений, выражающуюся в многообразных и упорядоченных формах поведения каждой особи в ответ на информацию о месте нахождения и поведения других особей.
При всем многообразии конкретных форм пространственной структуры популяций различных видов можно выделить два принципа ее построения, отличающихся способом использования территории.
Видам, для которых характерен оседлый образ жизни, как правило, свойственен интенсивный тип использования пространства, при котором отдельные особи или их группировки (главным образом семейные) в течение длительного времени используют ресурсы относительно ограниченной территории, к которой они весьма привязаны. Для видов, отличающихся кочевым (номадным) образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором кормовые ресурсы местности используются обычно группами особей (в том числе весьма многочисленными), постоянно перемещающимися в пределах обширной территории.
Привязанность к ограниченной территории имеет определенные биологические преимущества. Большое значение, в частности имеет знакомство с территорией. В своих перемещения по знакомому участку животное не затрачивает дополнительного времени и энергии на исследовательскую деятельность; все его передвижения осуществляются как бы автоматически, на основе системы знакомых зрительных ориентиров, запаховых и иных меток.
При всех преимуществах оседлый образ жизни имеет и определенные «теневые» стороны. Интенсивное использование ресурсов среды в ограниченном пространстве всегда таит в себе опасность того, что скопление нескольких особей приведет к быстрому истощению запасов корма и нехватке укрытий на территории, охватываемой их передвижениями. Это обстоятельство устанавливает определенные «лимиты» в отношении разнообразия форм пространственной структуры популяций у видов подобного экологического типа. Поэтому у всех видов, характеризующихся оседлым образом жизни и интенсивным использованием территории, пространственная структура популяций практически однотипна: она представлена системой индивидуальных участков обитания, в пределах которых каждая особь находит все необходимое для жизни и осуществляет все формы своей деятельности. Благодаря такому «распределению» участков между отдельными особями достигается более равномерное размещение их в пространстве, в результате чего каждое отдельное животное, не встречая на своем участке конкуренции со стороны других особей, имеет большие шансы на выживание и выращивание потомства, а популяция в целом получает более широкие перспективы роста и захвата территории.
Величина и форма участков обитания чрезвычайно сильно варьирует у различных видов животных и даже у разных популяций одного вида. Размеры участков определяются, по-видимому, сложным комплексом факторов, включающим как внешние (особенности среды), так и внутренние (особенности биологии данного вида).
Хорошо известно, что участки обитания, как правило, обеспечены кормовыми объектами в количестве, превышающем потребность их обитателей. Участок обитания не может превышать свойственной данному виду дистанции устойчивого общения, поскольку утрата информативных связей между особями означает распад популяции.
Предполагается, что расположение естественных убежищ (или мест пригодных, для постройки нор или гнезд) определяет места формирования «центров активности» участков обитания оседлых видов, обилие и дисперсность кормовых объектов – минимальные размеры этих участков, а условия коммуникации – их максимальные размеры; конкретные структурные особенности биотопа корректируют эти параметры.
Преимущества «владения» определенной территорией в виде участка обитания еще не гарантируются механизмами индивидуальной привязанности животных к этой территории. Для популяции должны существовать и специфические популяционные механизмы, определяющие необходимую степень диффузности в распределении особей и предотвращающие возможность чрезмерного скучивания и обострения внутривидовой конкуренции. В общем виде такие механизмы можно назвать формами «индивидуализации» территории и проявляются они в виде закономерных взаимоотношений между отдельными особями, входящими в состав популяции.
«Простейшая» форма таких взаимоотношений выражается в активной защите индивидуальной территории и физическом изгнании с нее других особей своего вида. Агрессивное поведение, связанное с защитой участка, известно во многих систематических группах животных. Наиболее интересным с биологической точки зрения является то, что победителем в территориальных схватках выходит не обязательно более крупный и сильный из партнеров, а, как правило, особь, на участке которой произошла встреча («хозяин» данного участка).
Маркировочное поведение и проявление прямых агрессивных реакций очень тесно связаны с физиологическим состоянием данной особи, в первую очередь – с развитием генеративной системы и способностью к размножению. Функционально активное состояние половой системы служит мощной базой проявления всего комплекса территориального поведения. Это подтверждается как полевыми наблюдениями, так и специальными экспериментами. Биологическое значение этого явления можно видеть в том, что именно в период размножения животные наиболее жестко привязаны к определенной точке территории, в этом случае особенно важна индивидуализация территории, как гарантия достаточности кормовых ресурсов и большей вероятности выживания взрослых особей и их потомства.
Формы агрессивного территориального поведения у большинства видов проявляются по-разному в зависимости от того, какое место в составе популяции занимает особь, проникшая на защищаемый участок. Как правило, активная защита участка наиболее выражена по отношению к «равному» партнеру, потенциальному конкуренту по различным линиям внутрипопуляционных отношений.
Неодинаковы формы проявления территориального поведения между особями различного пола и возраста. Анализируя степень выраженности, стресс реакции у внутрипопуляционных мигрантов рыжих полевок, отмечалось, что она высока у взрослых мигрантов, но подчас совсем не выражена у молодых расселяющихся видов. Это довольно определенно говорит о том, что молодые животные не испытывают той агрессии со стороны оседлых особей, с которой постоянно сталкиваются взрослые мигранты.
Показано, что у мышевидных грызунов состав веществ, определяющих продуцируемый железами запах, изменяется с возрастом: молодые животные обоих полов продуцируют запах, подобный таковому у взрослых самок; по достижении половозрелости у самцов запах усложняется и приобретает специфический характер. Видимо, запаховым сходством с самками и объясняется терпимое отношение взрослых самцов к неполовозрелым животным.
19. Экологические механизмы поддержания генетического разнообразия популяций.

Генетическая структура популяции определяется, прежде всего, богатством популяционного генофонда, включающего как общие видовые свойства, так и особенности, возникшие в порядке приспособления популяции к конкретным условиям ее существования. Этот аспект генетической структуры включает и степень индивидуальной изменчивости (генетический полиморфизм) по комплексу признаков.
С другой стороны, важной особенностью генетической структуры оказывается сложность генома каждой отдельной особи, характеризующаяся степенью гетерозиготности по множеству свойств.
Эволюционный и экологический аспекты изменчивости. Популяция элементарная единица эволюционного процесса; в этом аспекте большой интерес представляет собой видовая специфика свойств организма, преобразование генофонда популяции под давлением отбора и некоторых специфических генетических механизмов, часть из которых непосредственным образом связана с особенностями экологии популяций (степень их самостоятельности, наличие и характер волн численности, специфика расселения и др.).
Однако специфика и степень сложности генофонда определяют не только микроэволюционные процессы, но и успешное существование популяции в разнообразных и динамичных условиях среды. Широкий диапазон индивидуальной изменчивости лежит в основе устойчивости популяций при отклонениях условии от их средних, типичных характеристик. Чем генетически более разнородна популяция, чем менее специализированы геноадаптация, тем выше экологическая пластичность популяции, что выгодно как в микроэволюционном плане, так и при повседневном приспособлении к текущим условиям среды. Если весь диапазон индивидуальной изменчивости адаптивных свойств в популяции представить в виде вариационной кривой, то ее средние (модальные) характеристики отразят «настройку» этих свойств на средние, наиболее типичные и устойчивые условия среды. При изменении этих условий более адаптированными оказываются особи, не входящие в модальную группу, а отклоняющиеся от нее в сторону, адекватную измененным условиям. Именно эти особи обеспечивают выживание и последующее восстановление популяции. Дальнейшая ее судьба зависит от того, представляют ли изменения условий устойчивый, повторяющийся процесс или же это незакономерное отклонение от нормы. В первом случае вступает в действие направленный отбор, ведущий к перестройке нормы реакции, а соответственно и всего морфобиологического типа - это процесс эволюционный. В случае же незакономерных колебаний условий вокруг устойчивых средних, популяции «выгоднее» сохранить исходный морфобиологический тип с его наиболее генерализованными адаптивными характеристиками. Это возможно лишь в том случае, если выжившие особи, фенетически весьма отличающиеся от средней нормы, генетически достаточно гетерозиготны, чтобы при скрещиваниях восстановить исходный тип изменчивости. В этом специфика генетико-экологической реакции на смену условий.
Таким образом, поддержание высокого уровня гетерозиготности представляет собой важную экологическую задачу. Это экологический процесс, обеспечивающий устойчивость популяционной системы в колеблющихся условиях среды. В самом общем виде этот процесс может быть представлен как система специфических внутрипопуляционных отношений, направленных на снижение уровня инбридинга в размножающейся популяции.
Механизмы поддержания генетической гетерогенности. В классической популяционной генетике проблема поддержания определенного соотношения гомо- и гетерозигот в популяции рассматривается с позиций правила Харди-Вайнберга, постулирующего, что в панмиктической популяции, не подверженной давлению отбора, эти параметры стабилизируются уже после одной смены поколении. Поддержание этой стабильности обеспечивается случайным характером скрещиваний .
Однако в природных условиях полная случайность скрещиваний возможна лишь в порядке исключения. Для перекрестно опыляемых растений установлено ограничение обмена генетическим материалом даже в пределах одной ценопопуляции. Это ведет к генетической структурированности ценопопуляции в виде образования в их пределах форм с разными наборами признаков и степени их наследуемости.
У животных свободная панмиксия возможна лишь в пределах низших таксонов, не обладающих сложной структурой взаимоотношений, да и в этом случае масштабы свободного обмена генетическим материалом всегда в какой-то мере ограничены неравномерностью условий среды и агрегированностью пространственного распределения особей. В популяциях высших животных панмиксия всегда ограничена вследствие иерархических взаимоотношений и соответствующей неравнозначности особей в проявлении различных форм активности, в том числе участия в размножении.
Несмотря на ограничение панмиксии, природные популяции, как правило, отличаются достоверно высоким уровнем гетерозиготности. Существование популяций с высокой вероятностью инбридинга и сниженным уровнем гетерозиготности регистрируется лишь как исключение, в условиях высокой степени изолированности популяции и стабильности комплекса средовых факторов. Примером могут служить пещерные рыбы рода Astyanax, заселяющие подземные водоемы с весьма устойчивыми условиями обитания. У строго троглобионтных представителей этого рода установлено снижение гетерозиготности по многим биохимическим признакам, а рудиментарные органы (в частности, глаза) свидетельствуют о практической гомозиготности особей. Такие инбредные популяции могут существовать лишь благодаря высокой стабильности условий. В обычной для большинства видов динамичной среде поддержание высокого уровня гетерозиготности важно как фактор устойчивости популяции; этот уровень поддерживается комплексом специфических взаимоотношений, у высших животных основывающихся на этологической структуре популяции.
Иерархия и сексуальное доминирование. В структурированных по взаимоотношениям внутрипопуляционных группах высших животных доминирующие особи имеют преимущества в спариваниях. Это особенно характерно для видов с жесткой иерархической системой соподчинения. Так, у джунглевых кур подавляющее число половых контактов осуществляет петух-доминант, тогда как другие самцы, соответственно своему рангу, спариваются реже. Аналогичная картина наблюдается и у некоторых видов млекопитающих. Показано, например, что на лежбищах морских слонов Miro-unga angustirostris секачи-доминанты составляют лишь 4 % от всех самцов, но принимают участие в 85 % спаривании и оплодотворяют до 85 % самок; такая же система спаривании характерна для многих других ластоногих.
Среди обладающих территорией самцов участие в размножении также неодинаково, что в первую очередь связано с их положением в этологической структуре внутрипопуляционных трупп. Эта закономерность подтверждена экспериментально: генетический анализ потомства у лабораторных мышей и у гуппи показал достоверное преобладание у молодых животных признаков самцов-доминантов. Значение социальной структуры в определении генофонда популяции прослеживается и у некоторых беспозвоночных животных. Таким образом, сексуальное доминирование адаптивно на уровне популяции, как механизм закрепления полезных генотипов. Но с другой стороны, направленное уменьшение случайных скрещиваний способствует снижению генетической гетерогенности популяции.
Формы сексуального доминирования разнообразны. В частности, они могут быть связаны с разделением функций между социальными и возрастными группировками; это может относиться и к участию в размножении. Известно, например, что высокоранговые «прайдовые» львы имеют возраст 59 лет, а в размножении участвуют самцы в возрасте 24 лет. Размножающиеся самцы в прайде связаны родством, но генеалогически отличаются от самок, которые тоже родственны между собой. Все самцы соответствующего возраста участвуют в размножении; на долю каждого приходится от 9 до 22 % спаривании
Доминантная структура не остается неизменной даже при самых жестких формах иерархии. Изучение различных видов млекопитающих показывает, что в сложившихся внутрипопуляционных группах доминанты регулярно сменяются. Доминирующую особь может вытеснить внедрившееся в группу новое животное, более сильное и агрессивное. В других случаях место доминанта может занять особь из той же группы в результате «перераспределения» рангов. Одно из следствий перестройки внутренней структуры групп участие в размножении новых особей и соответствующее усложнение генетической структуры.
Подвижность и расселение. Расселение особей за пределы мест рождения известно для многих видов животных; так же широко известны различные способы распространения семян растений на расстояния, превышающие возможность опыления в масштабах ценопопуляционных локусов и даже ценопопуляций. Процесс этот может быть пассивным (использование течений, ветра, форические связи в биоценозах), но может быть и активным; последнее характерно для многих видов позвоночных животных.
Расселение молодняка у животных выполняет много функций в жизни популяции: «захват» пространства, повышение вероятности переживания неблагоприятных сезонов, смягчение территориальных отношений и т. д. Наряду с этим в результате дисперсии в пространстве происходит регулярное «перемешивание» особей в популяции, что облегчает панмиксию и ведет к обогащению генофонда популяции через снижение уровня инбридинга. Биологическая роль таких перемещающихся в пространстве животных неоднозначна, но несомненно, что «перемешивание» особей в популяции и соответствующее снижение вероятности близкородственных скрещиваний одна из важных сторон их значения в жизни популяции.
У стадных животных эквивалентом расселения служат спонтанные перестройки внутренней структуры групп. Помимо смены вожаков известно и расщепление стад, что по биологическому значению в какой-то степени аналогично «внутрипопуляционным миграциям».
Половая избирательность. Мощным фактором, нарушающим случайный, стохастический характер спаривании у высших животных, оказывается избирательность по отношению к половым партнерам. Половая избирательность может быть выражена в разных формах и неодинаково представлена у самцов и самок, но при всем многообразии форм выполняет три важные биологические функции: предотвращает слишком отдаленные (между видами и подвидами) скрещивания, закрепляет адаптивные свойства в пределах данной популяции и снижает частоту близкородственных скрещиваний, уменьшающих генетическую гетерогенность популяции. Первая из этих функций относится к процессам микроэволюции, две последние имеют важное экологическое значение: избирательное отношение к потенциальным половым партнерам способствует устойчивости популяции через поддержание оптимального типа ее генетической структуры.
Возрастной кросс. Сейчас считается общепринятым, что разные возрастные категории животных (разные когорты и генерации) несколько отличаются по своим генетическим особенностям. Отсюда следует, что спаривания особей, принадлежащих к разным возрастным группам («возрастной кросс») способны существенно разнообразить общий генофонд популяции. 20. Понятие популяционной нормы реакции и порогового уровня воздействия.
Любые количественные оценки последствий поступления токсических элементов к животным из природных популяций должны основываться на установленной зависимости «доза-эффект».
Двойной характер дозовой зависимости:
1) Градированный вид зависимости. Он в количественной форме отражает изменение того или иного показателя состояния организма как функции внешнего токсического воздействия.
Увеличение дозы ведет к подавлению нормального показателя, т.е., нормальное функционирование с увеличением дозы снижается. Градированная зависимость не позволяет сделать заключение о наличии поражения.
2) Альтернативная форма дозовой зависимости подразумевает диагностику состояния «норма-патология». Она основана на концепции пороговости вредного действия загрязнителя. При этом под нормой следует понимать не только совокупность среднестатистических значений основных и важнейших функциональных показателей и параметров, характеризующих состояние организма, но и среднее отклонение от этих значений, связанное как с методическими погрешностями измерения этих параметров, так и в большей степени с индивидуальной изменчивостью рассматриваемых показателей. (Начиная с С активность фермента понижается. С - критическая).
Выводы:
Для каждого уровня организации биологических систем существуют свои характерные показатели токсичности. Показатели более низких уровней присутствуют в показателях более высокого уровня. Пороговый характер альтернативных эффектов основывается на беспороговости предшествующих показателей. В равной мере беспороговости градированных показателей присутствует альтернативность эффектов предшествующих уровней.
Критические значения токсических эффектов сдвигаются в сторону больших значений по мере перехода от низких уровней к более высоким.
Популяционный уровень токсических эффектов. Механизмы адаптации.
Если равному уровню воздействий подвергать лабораторных организмов и природных популяций, то токсические эффекты, наблюдаемые в эксперименте не проявляются в природе – это явление популяционной адаптации. Явление популяционной адаптации предполагает наличие явления компенсации и явление адаптации.
- Компенсация – наличие некоторого уже состоявшегося нарушения биосистемы, которое оказывается компенсированным за счет иных процессов.
Адаптация – приспособление – такая перестройка системы в ответ на длительное токсическое воздействие, которое позволяет этой системе устойчиво сохранять себя и не допускать даже скрытых проявлений токсичности.
Например, сущ. перестройки, осуществляемые в пределах нормы: тренированное сердце - увеличивается стенка левого желудочка – адаптация к высоким нагрузкам. При митральном пороке сердца происходит тоже утолщение, но это компенсация к болезни.
Существует 2 уровня истинной адаптации:
1) Адаптация на уровне отдельных функциональных систем организма. За счет определенной коррекции биохимических, физиологических или иных реакций мы отмечаем явление повышенной устойчивости.
2) Популяционная адаптация – поддержание популяцией некоторого уровня нормального ее функционирования за счет толерантности (устойчивости) особей, за счет изменения их плодовитости. Эта адаптация базируется на разнокачественности особей, входящих в эту популяцию (гетерогенности популяции).
Англичане изучали популяции полевицы на местности, где был установлен медеплавильный завод, происходило аэральное загрязнение, в рез-те загрязнялась почва. Наблюдали в течение 70 лет. Вокруг завода образовался устойчивый покров полевицы (популяционная адаптация). Они проводили корневой тест (определенный индекс толерантности) – отношение средней длины корней растений, культивируемых в питательном растворе с добавками токсичного элемента к средней длине корней растений, культивируемых в питательном растворе без добавок токсического элемента (в чистом растворе). Чем выше корневой индекс, тем более устойчиво раст. N – количество растений, которые обладают определенным индексом толерантности.
Инд. – корневой индекс. Чем он больше, тем более толерантно растение.
Идея эксперимента: растения, толерантные к Cu были, но их было мало – они не имели преимущества (малоактивно представлены в обычной популяции), но они сильно представлены в условиях загрязнения.
Были сделаны работы по птицам-дуплогнездникам.
Показатели: величина кладки, размеры яиц, выживаемость птенцов, вылупляемость, весовые данные птенцов перед вылетом из гнезда. В результате непроклюнувшихся яиц в фоновой зоне мало, В буферной зоне – больше, в импактной зоне – очень много (аналогично по другим факторам). В природной популяции все дефекты элиминируют из популяции. Природные популяции исходно гетерогенны, что определяет возможность к адаптации.
Норма реакции – спектр возможностей развития в зависимости от наличных условий среды.
(определение Яблокова). Комов: возможность развития спектра вариаций признака в определенном диапазоне колебаний внешних условий. Норма реакции женских особей выше, чем у мужских особей. Геоданян: эволюционный смысл увеличения нормы реакции у женских особей: показано на людях (однояйцевые близнецы братья более близки, похожи, чем сестры, так как сестры имеют более широкую норму реакции). Будучи более пластичными, самки способны приспосабливаться лучше, чем менее пластичные самцы. При изменении условий, прежде всего, гибнут самцы, и большем % выживают самки. При смене прир. условий происходит гибель неприспособленных самцов, но всегда есть мизер, который выживает. И этот мизер самцов всегда может покрыть много самок. Ежегодно популяция выбрасывает поколение, много умирает, но есть часть, которая соответствует данным условиям. Есть самки, которые способны далее перенести признаки тех самцов, которые вымерли. (Это свойственно даже для растений).
Реагировать на изменения внешней среды организм может только в пределах нормы реакции, заданной программой развития (генотипом).

PS: Вопрос написан только по лекциям, т.к. не было возможности достать необходимую книжку (Безель, «Популяционная экотоксикология»). В ИЭРиЖ 2 экземпляра, и оба они на руках, а в нашей библиотеке ее нет, есть только «Популяционная экотоксикология млекопитающих», в которой есть очень мало.

 21. Регуляция численности популяций в природе.

22. Основные типы взаимоотношений между организмами.
Существует несколько основных типов взаимодействий между организмами. Подобно большинству биологических категорий, они не являются понятиями с абсолютно четкими границами, поэтому не существует и общепринятой их единой классификации. В качестве примера рассмотрим классификацию «+,0,-»
«- -» (Конкуренция) - это взаимодействие, сводящееся к тому, что один организм потребляет ресурс, который был бы доступен для другого организма и мог бы им потребляться. Одно живое существо лишает части ресурса другое, которое вследствие этого медленнее растет, оставляет меньшее число потомков и имеет больше шансов погибнуть. Лишать друг друга потенциального ресурса могут особи как одного, так и разных видов. В первом случае взаимное влияние можно считать равноценным и симметричным, так как особи одного вида имеют более сходные потребности в ресурсах, чем особи разных видов.
«0 -» (Аменсализм) – взаимоотношения между особями разных видов, когда особи одного вида, чаще путем выделения особых веществ, оказывают угнетающее воздействие на особей другого вида. Строго говоря, аменсализмом можно считать те случаи воздействия, когда один организм осуществляет вредное воздействие (например, выделяет токсин) независимо от того, присутствует угнетаемый организм или нет.
«+ -» (Хищничество) - можно определить как поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником), причем жертва должна быть живой перед нападением на нее хищника. Такое определение исключает детритофагию (потребление мертвого органического вещества).
Существуют различные классификации хищников. Согласно одной из них («таксономической») выделяются: хищники (в собственном значении этого слова) поедают животных, растительноядные – растения, а всеядные – и тех и других.
«+ -» (Паразитизм) – (можно рассматривать как одно из проявлений хищничества) форма взаимоотношений двух различных организмов, когда один из них использует другого в качестве среды обитания или источника пищи, при этом, нанося ему определенный вред (на практике «вред» можно оценивать по снижению врожденной скорости популяционного роста хозяина и (или) его численности).
«+ 0» Комменсализм – основой для этого типа отношений могут быть общее пространство, субстрат, кров, передвижение или чаще всего пища. Используя особенности образа жизни или строения хозяина, комменсализм извлекает из этого одностороннюю пользу. Присутствие его для хозяина остается обычно безразличным (пример – обитание рыбы средиземноморского карапуса в полости тела некоторых видов голотурий, которых она использует как убежище).
«+ +» Мутуализм – взаимодействия между парами видов, приносящие обоюдную пользу, т.е. в популяции каждого из этих видов (мутуалистов) особи растут и (или) размножаются и (или) размножаются с большим успехом в присутствии особей другого вида. Преимущества могут быть разные. Чаще всего они заключаются в том, что, по крайней мере, один из партнеров использует другого в качестве пищевого ресурса, тогда как другой получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях вид, выигрывающий в пище, освобождает партнера от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. При этом необходимо помнить, что мутуализм не является примером дружеской взаимопомощи. Каждый партнер, по существу, действует «эгоистично», и выгодные взаимоотношения возникают просто потому, что получаемая им польза перевешивает требуемые затраты (пример мутуализма – африканская птица медоуказчик связана с млекопитающим, капским медоедом). Птица разыскивает пчелиное гнездо и приводит к нему млекопитающее. Медоед вскрывает гнездо и поедает мед и личинки пчел, а медоуказчик питается остатками его трапезы. Птица легко находит гнезда, но не способна их вскрывать; медоед, наоборот легко вскрывает гнезда, но находит их с трудом. Взаимосвязанное поведение приносит животным обоюдную пользу.
К перечисленным выше типам отношений можно добавить детритофагию (питание остатками организмов). Этот тип обладает определенной специфичностью, выражающейся в том, что редуценты и детритофаги не контролируют скорость, с которой их ресурсы становятся доступными или возобновляются; они полностью зависят от скорости, с которой какой-нибудь другой фактор (болезнь, старение) высвобождает ресурс, обеспечивающий их жизнедеятельность.
23. Биоценоз. Определение. Основные характеристики.
Биоценоз – это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущая совместно в одних и тех же условиях среды.
В биоценозе можно выделить автотрофный и гетеротрофный компоненты. Понятие «биоценоз» было предложено немецким зоологом Мебиусом в 1877г. Изучая устричные банки, он пришел к выводу, что каждая из них представляет собой сообщество живых организмов, находящихся в тесной взаимосвязи, которые реагируют на изменения окружающей среды.
Биоценоз не может существовать независимо от среды, поэтому в природе складываются определенные комплексы живых и неживых компонентов, взаимно приспособленных. Пространство, заселенное тем или иным сообществом организмов (биоценоз), с более или менее однородными условиями, называется биотопом.
Основные характеристики биоценоза:
список видов – видовое разнообразие:
многообразие – число видов на единицу площади;
выравненность – характеризует какой вид как представлен (крайняя выравненность – каждый вид представлен одинаковым числом особей);
При более благоприятных условиях увеличивается разнообразие, но представительство каждого вида уменьшается и наоборот.
обилие вида – число особей вида на единицу площади или объема. Например, шкала Друде (глазомерная оценка), бальная оценка – от полного отсутствия до большого обилия.
постоянство – определяется по встречаемости вида в разных пробах. Если вид встречается более чем в 50% проб
· постоянный; если в 25-50% - добавочный вид; менее чем в 25% - случайный. Постоянные виды определяют структуру биоценоза.
Доминирование. Доминантный вид – тот вид, который определяет всю жизнь биоценоза, руководитель. Принцип доминантности сформирован Раменским в геоботанике. Он показал, что существуют виды, определяющие всю жизнь сообщества.
Основа биоценоза – межвидовые связи. Они определяют всю жизнь сообщества, судьбу вида в структуре других видов.
Существует несколько видов межвидовых связей: смотри билеты под номером 10 и 41.
24. Пространственная структура биоценозов.
Пространственная структура определяется расположением особей разного вида относительно друг друга в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Распределение видов по вертикали выражается в форме ярусности, что обеспечивает более полное использование среды и как следствие более высокую продуктивность. Наиболее отчетливо она выражена в лесах, где можно выделить: наземный ярус, состоящий в основном из мхов и лишайников; травянистый ярус; ярус кустарников и, наконец – древесный, состоящий из высоких деревьев. На ярусность растительности накладывается соответствующее расположение фауны, хотя оно не выражено столь отчетливо. В почве также можно выделить горизонты по степени насыщенности корнями.
Горизонтальная компонента пространственной структуры биоценоза выражается разной степенью неоднородности видового состава, которая обусловлена в основном формами рельефа, почвенными разностями, особенностью гидрологического режима.
25. Трофическая структура биоценоза.
Основная функция БЦ (поддержание круговорота веществ в биосфере) базируется на пищевых взаимоотношениях видов, благодаря чему органические вещества, синтезированные автотрофами, многократно химически изменяются и в конечном итоге возвращаются в среду в виде неорганических продуктов жизнедеятельности, вновь вовлекаемых в круговорот.
Любой БЦ вкл. продуцентов, консументов, редуцентов. Функционально все виды в БЦ распределяются на несколько групп в зависимости от их места в общей системе круговорота веществ и потока энергии, равнозначные в этом смысле виды, образуют определенный трофический уровень, а взаимодействие между видами разных уровней - систему цепей питания. Совокупность троф. цепей, включая прямые и косвенные взаимодействия составляющих их видов, формирует трофическую структуру БЦ.
Трофические уровни (ТУ).
1 ТУ (уровень первичной продукции) составлен растениями – продуцентами (П). На нем утилизируется внешняя энергия и создается масса орг. вещества. Первичные продуценты – основа троф. структуры и всего существования БЦ. Уровень составлен растениями (кроме редких бесхлорофильных форм) и фотоавтотрофными прокариотами, в особых случаях – бактериями – хемосинтетиками.
Биомасса (БМ) орг. вещества, синтезированного автотрофами – первичная продукция (ПП), скорость формирования ПП – био. продуктивность экосистемы. ПП лежит в основе всей трофической структуры сообщества. Все механизмы экосистемы приводятся в движение энергией, поставляемой фотосинтезом. Продуктивность выражается количеством БМ, синтезируемой за единицу времени.
Общая сумма БМ – валовая продукция, а та часть, которая определяет ее прирост – чистая продукция.
Разница между валовой и чистой продукцией определяется затратами энергии на жизнедеятельность (в умеренном климате до 40-80% валовой продукции). БМ автотрофов - чистая ПП – источник питания для представителей следующих троф. уровней.
2 ТУ. Консументы (К) I порядка – потребители ПП – растительноядные животные (фитофаги). К. частично используют пищу для обеспечения жизненных процессов («затраты на дыхание»), а частично строят на ее основе собственное тело, осуществляя т.о. первый этап трансформации орг. вещества, синтезированного продуцентами. Виды и экологические формы, представляющие этот уровень весьма разнообразны и приспособлены к питанию разными видами растительного корма (зубные системы грызущего и перетирающего типа у различных растительноядных млекопитающих, мускульный желудок птиц, также в организме большинства животных не продуцируются ферменты, расщепляющие целлюлозу, и расщепление клетчатки осуществляется симбиотическими бактериями).
Вторичная продукция определяется как скорость образования новой БМ гетеротрофами.
3 ТУ. К. II порядка – (зоофаги) – Обычно в этой группе рассматривают всех хищников, но строго говоря, консументами II порядка следует считать хищников, питающихся растительноядными животными и соответственно представляющих второй этап трансформации орг. вещества в цепях питания.
4 ТУ. К. III порядка. Животные с плотоядным типом питания, чаще имеют в виду паразитов животных и «сверхпаразитов», хозяева которых сами ведут паразитический образ жизни (строго говоря, сюда относятся все животные, поедающие плотоядных животных). Деление БЦ на трофические уровни представляет собой лишь общую схему. Действительные формы взаимоотношений сложнее. Например, существует много видов со смешанным питанием, такие виды могут одновременно относиться к разным трофическим уровням. Переход БМ с нижележащего троф. уровня на вышележащий связан с потерями вещества и энергии. В среднем порядка 10% БМ и связанной с ней энергии переходит с каждого уровня на следующий. Суммарная БМ, продукция и энергия, а часто и численность особей прогрессивно уменьшается по мере восхождения по троф. уровням. Эта закономерность сформулирована Элтоном(1927) в виде правила экологич. пирамид – и выступает как главный ограничитель длины пищевых цепей.
Продукция фитофагов всегда ниже, чем у растений.
Энергия расходуется на:
1) Не вся растительная БМ съедается. Часть ее отмирает сама по себе, поддерживая существование редуцентов (Р).
2) Не вся БМ растений, потребленная фитофагами (и не вся БМ последних, съеденная хищниками), ассимилируется и переходит в БМ консумента. Часть ее теряется с фекалиями и также поступает к редуцентам.
3) Не вся ассимилированная энергия превращается в БМ. Часть ее теряется в виде тепла в процессе дыхания. Это объясняется тем, что ни у одного из процессов преобразования энергии из одной формы в другую КПД не равен 1 (в соответствии со вторым законом термодинамики часть энергии теряется в форме непригодного для использования «хаотического» тепла), а также совершаемой животными работой, которая требует затрат энергии, в результате чего опять же происходит выделение тепла.
Трофические цепи и сети питания.
Прямые пищевые связи типа «растение-фитофаг», «хищник-паразит» объединяют виды в цепи питания или трофические цепи, члены которых связаны между собой определенными адаптациями, обеспечивающими устойчивое существование каждой видовой популяции. Большинство животных использует в пищу более или менее широкий набор кормовых объектов. В результате помимо «вертикальных» пищевых связей возникают боковые, объединяющие потоки вещества и энергии двух или более пищевых цепей, т. о., формируются трофические (пищевые) сети, в которых множественность цепей питания выступает как приспособление к устойчивому состоянию экосистемы в целом.
Таким образом, многочисленность и разнообразие видового состава БЦ выступает как важный механизм поддержания его целостности и функциональной устойчивости.
В пищ. сетях обычны «горизонтальные» связи – объединение животных одного трофического уровня наличием общих элементов питания. Это означает возникновение пищ. конкуренции между различными видами в составе сообщества. Сильная пищевая конкуренция невыгодна для БЦ в целом. В процессе эволюционного становления экосистем либо часть видов вытеснялась из состава сообщества, либо формировались межвидовые отношения, ослабляющие силу конкуренции.
Возможности ослабления пищевой конкуренции в основном определяются объемом и напряженностью. Объем конкуренции – число видов пищи, общих для конкурентов. В этом аспекте ослабление конкуренции может идти через расширение пищевого спектра одного или нескольких конкурирующих видов. Наиболее эффективный путь выхода из конкуренции через уменьшение ее объема – высокая специализация в питании, приводящая к расхождению кормовых спектров.
Напряженность конкуренции – соотношение потребности в данном виде корма для видов-конкурентов и ее обилием в природе. Например, практически не возникает конкуренции между различными видами чаек и чистиковых, огромными стаями питающихся на массовых скоплениях криля или на косяках рыб, но в случае совпадения лимитированных по БМ кормовых ресурсов напряженность конкуренции резко возрастает и может стать причиной вытеснения менее конкурентоспособных видов из состава сообщества.
Соотношение объема и напряженности определяет общую силу конкуренции. При ослабленной силу конкуренции система «горизонтальных» связей выгодна для БЦ.
Детритные цепи (цепи разложения) (ДЦ) – процессы поэтапной деструкции и минерализации орг. веществ Вычленение ДЦ связано с тем, что минерализация органики практически идет на всех трофич. уровнях: и растения, и животные в процессе метаболизма редуцируют орг. вещества до СО2 и Н2О. ДЦ начинаются с разложения мертвой органики сапрофагами (особыми группами консументов). Сапрофаги механически, а отчасти химически разрушают мертвое орг. в-во, подготавливая его к воздействию редуцентов (в наземных экосистемах – преимущественно в подстилке и почве). Наиболее активное участие в разложении мертвого орг. в-ва принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы.
На уровне консументов происходит разделение потока орг. в-ва по разным группам потребителей: живое орг. в-во следует по цепям выедания, а мертвое – по цепям разложения. В наземных БЦ ДЦ имеют очень большое значение в процессе био. круговорота; в них перерабатывается до 90% прироста БМ растений, попадающей в эти цепи в виде опада.
26. Сукцессия. Классификация сукцессий. Концепция климаксового состояния экосистем.
Сообщества непрерывно изменяются. Одни организмы умирают, а на смену им рождаются другие. Энергия и питательные вещества проходят через сообщества нескончаемым потоком. Если сообщество разрушается (при выкорчевке леса, пожаре), восстановление его происходит медленно. Виды, первыми приспособившиеся к нарушенному местообитанию, последовательно замещаются членами первоначальной ассоциации до тех пор, пока сообщество не достигнет своей прежней структуры и состава.
Последовательность изменений, происходящих в нарушенном местообитании, называется сукцессией, а достигаемая, в конечном счете, растительная формация – климаксом. В 1916г. эколог Ф.Клементс сформулировал основные этапы сукцессии.
Характер сообщества изменяется во времени. Участвующие в сукцессии виды сами изменяют среду (затеняя поверхность, внося в почву детрит, изменяя влажность). Эти изменения влекут за собой гибель тех видов, которые их вызывают, и делают среду более подходящей для других видов, вытесняющих первые виды.
В течение сукцессии различные виды растений сменяют друг друга. Различные ряды смены растительности называют сериями.
Экологи разделяют серии на две группы в соответствии с их происхождением:
1)первичная сукцессия – это обоснование и развитие растительных сообществ во вновь образовавшихся местообитаниях, в которых прежде растений не было (на песчаных дюнах, на застывших потоках лавы, породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов).
2)вторичная сукцессия – это восстановление естественной растительности в какой-либо местности после серьезного разрушения.
Поверхности ледниковых отложений стабильны, но покрывающие их тонким слоем глинистые почвы бедны питательными веществами, в частности азотом, и растения, заселяющие эти почвы первыми, не имеют никакой защиты от ветра и холода. В таких местах серия состоит из мхов, образующих сплошной ковер и осок, которые сменяются стелющимися и кустарниковыми ивами, зарослями ольхи и ситхинской ели и, наконец, лесом из ели и тсуги. Сукцессия происходит быстро (ольха в течение 10-20 лет, через 100 лет – еловый лес).
Ксерическая сукцессия – это развитие растительности на голых скалах, песках или других отложениях неорганического происхождения. Здесь низкая водоудерживающая способность
· на ранних стадиях сукцессии они характеризуются засушливыми условиями.
Гидрическая сукцессия – начинается в открытых водах мелких озер, верховых болот, маршей. Она может быть вызвана любым фактором, снижающим глубину воды и усиливающим аэрацию почвы (естественным дренированием, прогрессирующим высыханием или заполнением осадками). Изменения растительности на болотах иллюстрируют гидрическую сукцессию.
После пожара развитие климаксного сообщества протекает иначе, проходя через промежуточные стадии травянистой растительности и зарослей осины. Если почва сильно обожжена и большая часть перегноя выгорела, то развивается серия, напоминающая ранние стадии сукцессии на обнаженной породе.
Последовательность видов в серии зависит от изменений физической среды, происходящих под действием развивающейся растительности. Многие стадии серии, следующие друг за другом во времени, можно наблюдать вдоль географических градиентов растительности – экоклинов. Временная последовательность первичной сукцессии в определенном месте также следует за возрастающим градиентом доступности влаги. Эта экоклина представляет собой ряд стадий в развитии сообщества, остановившегося на разных точках в виду недостатка влаги.
Считают, что сукцессия ведет к предельному выражению развития растительности – климаксному сообществу. Изучение сукцессий показало, что обнаруживаемые в данной области многочисленные серии, каждая из которых развивается в особых условиях, сложившихся в локальной среде, приходят к одному и тому же климаксному сообществу. В 1916 Клементс создал концепцию зрелого сообщества как некой естественной единицы и даже замкнутой системы.
После установления открытости сообществ, состав которых непрерывно изменяется в соответствии с градиентами условий среды, от этой концепции отказались.
Место, занимаемое данным видом в серии, определяется двумя факторами:
1)скоростью, с которой вид заселяет вновь образовавшееся или разрушенное местообитание;
2)изменениями, происходящими в среде во время сукцессии.
Некоторые виды медленно расселяются или медленно растут после того, как обосновались,
· становятся доминирующими на поздних стадиях смены ассоциаций в данной серии. Быстрорастущие растения, производящие множество мелких семян, которые разносятся на большие расстояния, обладают изначальным преимуществом над медленно расселяющимися видами и доминируют на ранних стадиях серии. Изменения, создаваемые в среде первыми колонистами, благоприятствуют вторжению в данное сообщество видов, обладающих высокой способностью к конкуренции.
По мере созревания сообщества развивающаяся растительность защищает поверхностные слои почвы от высыхания, что дает возможность проникнуть в него видам, не обладающим засухоустойчивостью. Непрерывные изменения физической среды способствуют замещению одних видов другими по мере прохождения серии через разные стадии.
Сукцессия продолжается до тех пор, пока добавление к серии новых видов и исключение видов, поселившихся в данном месте ранее, уже не вызывает изменений среды развивающегося сообщества. Условия света, температуры, влажности и – для первых стадий – питательных веществ почвы быстро изменяются с развитием различных форм роста. На заброшенном поле смена травянистой растительности кустарниками, а затем деревьями сопровождается соответствующими изменениями физической среды. После того как растительность достигает самой высокой формы роста, какую может поддерживать среда, изменение окружающих условий замедляется. Окончательные размеры биомассы климаксного сообщества ограничены климатом независимо от событий, происходивших в течение сукцессии. После развития лесной растительности включение в сообщество новых видов деревьев если и изменяет условия влажности почвы и интенсивности света, то в очень незначительной степени. На этой стадии сукцессия достигает климакса – сообщество пришло в равновесие со своей физической средой. После того как какая-либо серия дойдет до климаксной формы роста, в ее видовом составе еще происходят небольшие изменения.
Идеи Клементса о том, что для каждой области характерен лишь один истинный климакс (моноклимаксная теория), вынудила ботаников создать иерархию серий, которые назывались – суб-, пре- и постклимакс: поликлимаксная теория. Уиттэкер предложил более широкую теорию мозаичного климакса – существует региональная мозаика открытых климаксных сообществ, состав которых в каждой данной местности зависит от особых условий среды в ней.
Климаксное сообщество определяется многими факторами (питательные вещества, влажность, угол наклона, экспозиция и многое другое).
Существуют переходящие климаксы, простейшим примером которых может служить развитие сообществ животных и растений во временных водоемах, в мертвых организмах.
В простых сообществах особенности циклов развития нескольких доминирующих видов могут привести к возникновению циклического климакса. Пусть вид А может прорастать только под сенью вида В, а вид В – только под видом С, а С – только под видом А
· регулярный цикл доминирования видов А, С, В, А, С, В, А, С, В - продолжительность каждой стадии будет определяться продолжительностью жизни соответствующего доминирующего вида.
27. Понятие круговорота веществ. Основные характеристики круговоротов. Примеры круговоротов.
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в которую и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Т.о. в экосистеме происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами.
Биогеохимические циклы – это непрерывно повторяющийся под воздействием солнца процесс взаимосвязанного перемещения веществ, имеющий замкнутый путь, по которому циркулируют химические элементы из внешней среды в организмы и обратно во внешнюю среду. В последнее время круговорот веществ происходит не только с участием живых организмов, но его также очень сильно изменяет человек.
Запасы биогенных элементов непостоянны. Биогеохимические циклы являются следующим звеном между биотической и абиотической компонентами экосистем. Это главная функция биосферы, которая заключается в обеспечении круговорота химических элементов (циркуляция веществ между атмосферой, гидросферой, почвой и живыми организмами).
Круговорот воды – гидрологический цикл. В этом цикле вода может находиться в трех состояниях. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и вместе с растворенными химическими соединениями уходит в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей – важное звено в поддержании жизни на Земле.
«С» (углерод) – входит в состав разнообразных органических веществ, из которых состоит все живое. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углерод углекислого газа и водород воды для синтеза органических соединений, а освободившийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат животные, а их конечный продукт дыхания – углекислый газ – выделяется в атмосферу.
«N» (атмосферный азот) – включается в круговорот за счет деятельности азотфиксирующих бактерий и водорослей. Часть азота фиксируется в результате образования оксидов во время электрических разрядов в атмосфере. Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов гнилостные бактерии разлагают органические остатки до NH3. Хемосинтезирующие бактерии превращают NH3 в HNO2, а затем в HNO3. Некоторое количество азота за счет денитрофицирующих бактерий поступают в воздух. Часть азота оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок исключается из круговорота. Эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами. Высшие растения не способны усваивать азот из атмосферы. Бобовые растения фиксируют его с помощью бактерий-симбионтов (клубеньковых бактерий). Фиксируют азот и лишайники, с помощью сине-зеленых водорослей.
«S» (сера) – входит в состав ряда аминокислот. Находящиеся в почве соединения серы с металлами – сульфиды – переводятся микроорганизмами в доступную форму – сульфаты, которые поглощаются растениями. С помощью специальных бактерий осуществляются реакции окисления и восстановления. Сульфаты восстанавливаются до сероводорода, который поднимается вверх и окисляется аэробными бактериями до сульфатов. Разложение трупов животных и растений обеспечивает возврат серы в круговорот.
В результате действия человека образуется избыток SO2 при сжигании топлива.
Существуют: геологический круговорот веществ и биологический, в котором выделяют круговороты веществ с резервным фондом в атмосфере, или литосфере, или гидросфере.
Виды миграций: биогенная, техногенная, физико-химическая (водная (ионы, коллоиды) и воздушная).
28. Видовое разнообразие биоценоза как показатель состояния ландшафта.
Для характеристики ландшафтов необходимо знать структуру и связи: по степени совершенства связей частей, наиболее несовершенные с расшатанными связями. Связи делят на прямые и обратные (положительные и отрицательные). Прямые: А
· В, а В не влияет на А (солнце посылает на Землю энергию, а Земля нет). Обратная: А
· В – взаимодействие двух тел (раст. и почвы). Положительная обратная связь – результат процесса А
· В усиливает этот процесс и система развивается дальше (озеро
· болото). Отрицательная обратная связь – результат первоначального процесса ослабляет действие второго или стабилизирует его (саморегуляция).
Централизованные системы – структурный центр, который играет главную роль в системе (солнце в солнечной системе). Биосистемы в основном централизованные: м.б. полицентричными, двуцентричными и моноцикличными. Почва и раст. на водораздельных участках. Связи между частями ландшафта осуществляются в процессе миграции в-ва, энергии и инфор-ции. Виды инфор-ции отвечают видам миграции. Во всех ландшафтах протекают разные виды миграций (перемещение, накопление, переработка и управление).
Влияние многих случайных процессов в ландшафте носят вероятностный характер (капризы природы). Наименьшая площадь, на которой располагаются все части элементарного ландшафта – площадь выявления. Чем сложнее элементарный ландшафт, чем интенсивнее связи, взаимодействия, чем больше Б (информация) – тем больше площадь выявления. Наименьшие – пустыни, наибольшие – субтропики. Площадь выявления – важная константа.
Мощность элементарного ландшафта – расстояние от верхней границы до нижней. Верхняя граница – в тропосфере (где есть пыль земного происхождения и обитание организмов). Нижняя – горизонт грунтовых вод включительно. Мощность очень сильно колеблется. Мощность влажных тропиков больше, чем в пустынях.
Ландшафт подразделяется на ярусы (по распространению в-в):
1)атмосфера (организмы);
2)почва;
3)кора выветривания;
4)уровень грунтовых вод;
Все эти подразделения обладают своим химическим составом. Растительность (атмосферу) и почвы можно разделить – неоднородность в вертикальном отношении.
29. Почвенный покров земли и его характеристика.
Почвенный покров суши делится на почвенно-климатические пояса и почвенно-биоклиматические области. Почвенно-биоклиматичекие области характеризуются общностью климата, растительности, почвенного покрова и типов земледелия. Они рассматриваются как основные единицы агропочвенного районирования суши.
Общая схема агропочвенный областей мира – итог труда почвоведов и агрономов различных стран. Почвоведами изучен почвенный покров мира и обобщен огромный картографический материал. Впервые составил почвенную карту В. В. Докучаев в 1899 г. для Всемирной выставки в Париже (схематическая карта почвенных зон северного полушария). Более детальная почвенная карта северного и южного полушариев была составлена К. Д. Глинкой в 1915 г. Свой вклад в мировую картографию почв внесли: Л. И. Прасолов (1937 г.), Д. Г. Виленский (1948 г.).
Агропочвенные области сгруппированы по термическим условиям (отражает термический режим почв, определяющий условия превращения органических веществ и минеральных веществ при почвообразовании) и по условиям атмосферного увлажнения (связь с водным режимом, рН и окислительно-восстановительным потенциалом почв).
Из площади суши на равнинные территории приходится примерно 77 %, и на горные – 23 %. Очень мало данных для характеристики почвенного покрова гор. Формирование и распределение почв в горных районах подчиняются закону вертикальной зональности, установленному В. В. Докучаевым: под вертикальной зональностью следует понимать смену почв с высотой местности, что связано с изменением климата и растительности. Может быть инверсия – последовательная смена почв нарушается, обратное залегание почв; миграция – одна почвенная зона внедряется в другую; интерференция – совсем выпадают отдельные почвенные зоны.
Некоторые особенности вертикальной поясности: климат с более низкой температурой, большее количество осадков, повышенная влажность воздуха, большая солнечная радиация. Рельеф чрезвычайно расчленен пестрота и разнообразие почвенного покрова. Большое значение имеет солярная (водный и тепловой режим) и ветровая экспозиция склонов формируются различные почвы, так как изменяются биогидротермические условия на различных высотах и экспозициях.
Распределение равнинных территорий суши по почвенно-климатическим поясам: почвы тропического пояса – 48 %; субтропического пояса – 18 %; суббореального пояса – 15 %; бореального – 15 %; полярного – 5 %.
Тропический пояс.
Тропические влажно-лесные области. Различаются две почвенные зоны:
зона красно-желтых ферраллитных почв – формируется в более влажных и теплых условиях; климатические сезоны не выражены, почти нет коле
·баний температуры дня и ночи; очень глубокое промывание почв, интенсивное развитие почвенной эрозии; растительность – пышные тропические леса, высокая интенсивность биокруговорота, высокая зольность опада (5,6 %), много азота (1 %). Азот и сера окисляются возрастает рН среды. Развивается процесс ферраллитизации - стадия выветривания горных пород, сопровождающаяся распадом большей части первичных минералов (за исключением SiO2), образованием и накоплением вторичных минералов группы полутораокисей + некоторого количества глинистых минералов группы каолинита. Гидроокислы железа определяют цвет почвы (от ярко-красного до желтого) – в зависимости от их содержания и степени гидратации. Количество Fe2O3 в почвах может достигать 12-16 %.
Зона красных ферраллитных почв – в переменно-влажных тропических лесах и высокотравных саваннах; термические условия те же, но более выражен сухой сезон (до 3-4 месяцев). Эти почвы близки к красно-желтым по общему характеру почвообразования, но есть отличия: изменяется годовой ход водного режима почв, почвы глубоко просыхают в сухой сезон; верхние горизонты приобретают красный цвет из-за прогревания в сухой сезон (термическая дегидратация окисей железа); увеличивается возможность выпадения гидроокисей железа в форма конкреций, прослоек и сцементированных горизонтов (процесс латеритизации).
Тропические ксерофитно-лесные и саванные области:
Коричнево-красные почвы – формируются под сухими тропическими редколесьями и зарослями кустарников. Имеют преимущественно ферраллитный состав; идет интенсивное образование железистых конкреций, а на поверхности почвы возникают железистые корки, плохо смачиваемые водой.
Красно-бурые почвы – в сухих саваннах, при несколько меньшем увлажнении. Во время 6-месячной засухи деревья сбрасывают листву и травы выгорают органические вещества минерализуются на поверхности почвы. Почвы имеют феррсиаллитный состав (каолинит – иллит – монтмориллонитовый). Много подвижного железа, железистые корки формируются редко, во влажный сезон интенсивно и глубоко промываются.
Среди этих основных типов почв встречаются черные тропические почвы, которые развиваются на богатых основаниями почвообразующих породах – габбро, базальтах, а также известняках (рН щелочная и образуются вторичные минералы не каолинитовой, а монтмориллонитовой группы) – наиболее плодородные почвы тропиков.
Тропические полупустынные и пустынные области.
Красновато-бурые почвы – меньшая степень ферраллитизации, более бурая окраска, малое содержание гумуса + имеют красноватый цвет (причина та же).
Субтропический пояс.
Субтропические влажно-лесные области.
Основные почвы – желтоземы и красноземы; водный режим – промывной; рН – кислая. Гумусовый горизонт малоразвит, так как минерализация протекает очень быстро, верхние горизонты местами осветлены; желтоземы в отличие от красноземов содержат больше кремнезема и значительно меньше полутораокисей (поэтому не имеют такой яркой окраски) + у желтоземов более выражены признаки оподзоливания.
Субтропические ксерофитно-лесные и кустарниково-степные области.
Коричневые почвы – непромывной водный режим; во влажное время года идет интенсивное выветривание с образованием вторичных минералов монтмориллонитового типа, образующиеся легкорастворимые соли полностью удаляются из профиля, а карбонаты Са и Мg создают иллювиально-карбонатный горизонт с выделениями карбонатной плесени (псевдомицелия).
Серо-коричневые почвы – максимум осадков приходится на зиму и почвы глубоко промачиваются и освобождаются от легкорастворимых солей. Карбонаты Са и Мg содержатся во всех горизонтах почвы, образуя иногда в нижней части профиля конкреции. Переходный тип между коричневыми и сероземами.
Черные субтропические почвы – на продуктах выветривания и переотложениях основных пород. Похожи на черноземы (значительное накопление гумуса, непромывной водный режим, наличие иллювиально-карбонатного горизонта), НО!: интенсивное оглинение, слитое сложение и иной тепловой режим. В сухое время они плотные, глубоко растрескиваются; во влажное время сильно набухают.
Субтропические полупустынные и пустынные области.
Зона малоразвитых и примитивных почв – занимает господствующее положение субтропических пустынь (75 % площади); широко развит процесс физического выветривания, почти повсеместное образование солевых корок, элементы первичного почвообразования в форме пустынного «загара» - тонкая корочка темного цвета из окиси железа и марганца.
Сероземы – (25 % площади). Профиль слабо дифференцирован на генетические горизонты, слабая гумусированность, рыхлое сложение, карбонатность всего профиля, рН щелочная.
Суббореальный (умеренный) пояс.
Суббореальные лесные области.
Бурые лесные почвы – господствуют под широколиственными лесами в условиях глубокого промачивания; слабая дифференциация профиля, за исключением гумусового горизонта и осветленных горизонтов оподзоливания, рН кислая, нет иллювиально-карбонатного горизонта.
Бурые лесные глеевые почвы – при ослабленном поверхностном стоке и застое вод.
Черноземовидные почвы – нет лесного покрова, есть богатое разнотравье и гумусовые горизонты, подобные чернозему, НО!: в отличие от черноземов у них промывной водный режим, рН кислая, сульфатный состав гумуса, нет иллювиально-карбонатного горизонта.
Суббореальные степные области.
Черноземы – в профиле мощный темно-окрашенный гумусовый слой (35-150 см), зернистая и комковатая структура гумусового слоя + опад богат зольными элементами и азотом – ежегодный мощные поступления. Усилены процессы гумификации (так как рН щелочная, много кислорода, оптимальное увлажнение, много азота и оснований); летом микробиологические процессы ослабевают, что способствует предохранению формирующихся гумусовых веществ от их быстрой минерализации; в гумусе преобладают гуминовые кислоты; формируется карбонатный иллювиальный горизонт.
Каштановые почвы – в условиях засушливого климата; гумусовый горизонт менее мощный; в иллювиальном карбонатном горизонте выделяются карбонаты в виде ярко-белых пятен белоглазки; непромывной тип водного режима; так как осадков мало, начинается подтягивание всей влаги к поверхности, подтягиваются и соли проявляется солонцеватость.
Суббореальные полупустынные и пустынные области.
Бурые полупустынные почвы – отчетливо выделяется гумусово-элювиальный горизонт серовато-бурого цвета, часто с поверхности отслаивается очень тонкая корочка, климат континентальный, засушливый, малая продуктивность растительности; процесс гумификации кратковременен (весной); малая гумусированность и небольшая мощность гумусовых горизонтов; В аэробных условиях идет минерализация органических веществ образуются натриевые соли, они не вымываются глубоко Nа внедряется в почвенный поглощающий комплекс (ППК) солонцеватость.
Серо-бурые пустынные почвы – очень жарко, очень мало влаги; сверху выделяется пористая высохшая корочка, ниже уплотненный, более темный горизонт с пятнами карбонатов (белоглазки), в нижней части профиля гипс и легкорастворимые соли, почти во всем профиле есть карбонаты.
Такыры – особый тип почв, формирующийся на выходах глин, почвообразующие породы карбонатны и засолены, поверхность покрыта водорослями и лишайниками, поверхность плотная, полигонально-трещиноватая, высокая карбонатнорсть профиля; специфический признак – наличие корки.
Бореальный (холодно-умеренный) пояс. Хорошо развит только в северном полушарии.
Бореальные таежно-лесные области.
Подзолистые почвы – образуются в результате развития подзолистого процесса (то есть разрушения верхней части профиля первичных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в ниже лежащие горизонты и в грунтовые воды). Характерно наличие под подстилкой малоплодородного белесого подзолистого горизонта с рН кислой и низким содержанием питательных веществ.
Дерново-подзолистые почвы – развиваются под воздействием подзолистого и дернового (то есть процесс формирования почв с хорошо развитым гумусовым горизонтом, который протекает под воздействием травянистой растительности) процессов. В верхней части профиля есть дерновый горизонт, ниже – подзолистый горизонт. Дерновый горизонт маломощный, мало гумуса, рН кислая.
Серые лесные почвы – климат: испарение = осадкам. Растительность – травянистые леса. Подзолистый процесс ослаблен, поэтому гумусированность большая.
Серые лесные глеевые почвы – то же + признаки избыточного увлажнения (охристые и сизоватые пятна, марганцовисто-железистые конкреции), рН более высокая, неблагоприятный водно-воздушный режим в период повышенного увлажнения.
Бореальная мерзлотно-таежная область.
Мерзлотно-таежные почвы – многолетняя мерзлота, слабый биокруговорот веществ. В профиле два центра аккумуляции веществ: верхний горизонт (движение влаги и почвенных растворов к нему происходит при сильном промерзании верхних горизонтов зимой или при их иссушении летом) и нижний надмерзлотный (движение влаги и раствора вызывает холодный экран многолетней мерзлоты в основании профиля).
Полярный (холодный) пояс. Две полярные области в северном полушарии: Евроазиатская область.
Арктические дерновые почвы – разные по химическим признакам в зависимости от состава пород и условий дренажа; характерно вымораживание и трещинообразование; не большое поступление органических остатков, маломощный гумусовый горизонт, криогенное накопление железа в верхних горизонтах; не сплошной характер почвенного покрова.
Тундровые глеевые почвы – в профиле выделяют органогенный горизонт (в зависимости от степени разложенности от торфянистого до гумусового) и минеральный горизонт, в разной степени оглеенный.
Североамериканская область. Тундровая зона.
Арктическая зона.
Кислые дерново-перегнойные-глеевые почвы – под осоково-злаковым покровом
30. Экологические функции почв.
Проблема экологических свойств почв представляется как синтез двух важнейших категорий почвенных функций – биогеоценотические (экосистемные) и глобальные (биосферные).
Почвенное звено во взаимоотношении геосфер Земли является одним из центральных, поскольку появляется все больше доказательств исключительного значения почвы в нормальном функционировании поверхностных оболочек Земли.
Гидросферные функции почв
1). Участие почвы в формировании речного стока и водного баланса.
В зависимости от фильтрационной и водоудерживающей способности почв изменяется соотношение поверхностного и подземного стоков. Если эти показатели малы, то полный речной сток почти равен атмосферным осадкам и состоит из поверхностных вод, а питание подземными водами слабое. И наоборот.
В зависимости от генетического типа почв изменяется поверхностный сток (минимум на черноземах, т. к. у них наибольшая водопроницаемость)
От почвы зависит, какая часть атмосферных осадков поступит с водоразделов реки в виде поверхностного стока, а какая – в виде грунтового, что в значительной степени определяет равномерность питания рек.
2). Трансформация атмосферных осадков в почвенно-грунтовые и грунтовые воды
Грунтовые воды – подземные воды, расположенные ниже почвенной толщи и дренируемые реками.
Почвенно-грунтовые – если зеркало таких вод постоянно или временно располагается в пределах почвенного профиля.
Изменение химического состава вод при прохождении А.О. через почвенный профиль
Изменение газового состава А.О., так как окисление органики (расход О2 и выделение СО2) в итоге обогащение растворами карбонатов
Обогащение А.О. химическими соединениями почв в зависимости от типа почв.
3). Почва как фактор биопродуктивности водоемов.
В результате привноса почвенных соединений водоемы получают большое количество биофильных элементов и гумуса – эвтрофирование.
4). Почвенный защитный барьер акваторий
Почвы благодаря своей огромной активной поверхности в состоянии поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы, а также снижать избыточное количество биофильных элементов.
НО! Возможности сорбционной функции почв не беспредельны – они снижаются возросшими антропогенными «нагрузками».
Атмосферные свойства почв
Почва как фактор формирования и эволюции газового состава атмосферы
Опосредованное влияние – функционирование наземных биоценозов (которые контролируют многие параметры атмосферы – содержание О2, СО2, микрогазов и др.) зависит от свойств почв.
Прямое – газообмен между почвой и воздушной оболочкой (В. И. Вернадский говорил: «газы биосферы те же, которые создаются при газовом обмене живых организмов»).
2) Почва – регулятор газового состава современной атмосферы
Существенное воздействие почвы на газовый состав атмосферы обусловлено также сильным различием их газовой фазы. Хотя почвенный воздух и отличается по составу в десятки и сотни раз от атмосферного; происходит высокоскоростной взаимообмен с ним.
3) Почва – источник и приемник твердого вещества и микроорганизмов атмосферы
Двустороннее движение твердого вещества и микроорганизмов в системе почва – атмосфера (они попадают в воздушную оболочку с почвенной поверхности, а спустя некоторое время вновь возвращаются на нее, переместившись на большое расстояние) обусловлено потоками воздушных масс значительной силы, способных отрывать мелкозем.
4) Влияние почвы на энергетический обмен и влагооборот атмосферы
Воздействие почвы на тепловой режим атмосферы определяется поглощением и отражением почвенной солнечной радиации (динамика тепла и влаги в нижних слоях атмосферы).
Почва способствует увеличению общего количества водяного пара, поступающего в атмосферу и, посредством местного круговорота, выравнивает процесс водообеспечения ландшафтов.
3. Литосферные функции почв
Почва – защитный слой и фактор развития литосферы
Почвенно-растительный чехол защищает поверхность литосферы от мощного фронтального эрозионного воздействия текучих вод (в его отсутствие произошло бы). Почва уравновешивает процессы развития литосферы (эндо- и экзогенные факторы ее эволюции, внутренние и внешние источники энергии литосферы).
Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы
Косвенная роль – без почвы (а она основная среда обитания организмов суши) активное биохимическое изменение литосферы было бы невозможно
Непосредственное участие – почва – поставщик органических кислот, которые разлагают первичные минералы; продукты жизнедеятельности м/о мобилизуют химические элементы, законсервированные в кристаллических решетках (пример: микробиологическая деструкция минералов на ранних стадиях почвообразования).
Почва – источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых
Исходное накопление органогенного материала на поверхности Земли и последующая его трансформация в более глубоких слоях приводит к образованию органогенных полезных ископаемых – торфов, углей, нефти находящихся в тесной связи с почвообразованием и выветриванием находится формирование минеральных полезных ископаемых.
4) Передача аккумулятивной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра Земли.
Почва участвует в передаче вещества атмосферы в недра Земли (в процессе почвообразования происходит поглощение газов, которые в составе почвенных соединений поступают в осадочные породы).
Общебиосферные функции почв
Почва как среда обитания для организмов суши
Биомасса живого вещества много больше биомассы океана
Почвенная среда обитания – аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши
Роль почвенного покрова в дифференциации географической оболочки и биосферы
Характер почвенного покрова определяет обособление зон, хотя основной фактор формирования географических зон
3) Почва – связующее звено биологического и геологического круговоротов
Биокруговорот направлен на аккумуляцию и удержание элементов на водоразделах, а в геологическом круговороте доминирует одно направление потока вещества – снос на плакорах и накопление в акваториях.
При нарушении почвенного покрова биокруговорот ослабляется, а геологический круговорот усиливается.
4) Почва как фактор биологической эволюции
Почва – промежуточная среда (м/д водной и воздушной) через которую возможен постепенный переход от водного образа жизни к наземному без резкого изменения организации живого.
Функции почвы в наземных экосистемах
Источник элементов питания
Механическая опора растений
Жизненное пространство, жилище и убежище
Депо семян и других зачатков
Почвенный мелкозем сорбирует м/о (больше те почвы, у которых более тяжелый мех. состав и более высокое содержание гумуса)
Функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов (поступающие в почву разнообразные продукты метаболизма растений, м/о и животных могут стимулировать или угнетать жизнедеятельность живых организмов).
Информационные функции почв
Память биогеоценоза (ландшафта)
Почва является отражением изменения окружающей среды, так как она полностью зависит от условий среды
Функция сигнала для сезонных и других биологических процессов
Параметры почвы – тепловой, водный, пищевой, солевой режимы – изменяются периодически. Определяет «включение» различных процессов.
Санитарная функция (переработка ежегодно попадающих отходов жизнедеятельности организмов, растительного опада, посмертных останков животных).
31. Общая схема почвообразовательного процесса.
Процесс почвообразования – превращение горной породы в почву. Он осуществляется в результате длительного взаимодействия массы материнской горной породы с живыми организмами, продуктами их жизнедеятельности и элементами гидро- и атмосферы. В основе процесса почвообразования лежит малый биологический круговорот веществ, развивающийся на фоне большого геологического круговорота веществ.
Почвообразовательный процесс относится к категории био-физико-химических процессов. Агентами почвообразования являются живые организмы и продукты их жизнедеятельности, вода, кислород воздуха и углекислота.
Наиболее важные слагаемые почвообразовательного процесса:
Превращение (трансформация) минералов горной породы, из которой образуется почва (а в дальнейшем и самой почвы).
Накопление в ней органических остатков и их постепенная трансформация
Взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органоминеральных соединений
Накопление в верхней части почвы ряда биофильных элементов, и, прежде всего элементов питания
Передвижение продуктов почвообразования с током влаги по вертикальной толще формирующейся почвы
– выветривание носит биохимический характер. В почве образуются 2 минералы: глинистые минералы и 2 несиликатные оксиды Si, Fe, Al (они малоподвижны и накапливаются на месте образования). Интенсивно разрушаются 1 элементы и алюмосиликаты.
– главные процессы превращения органического вещества:
гумификация – превращение части промежуточных продуктов разложения органического вещества в специфические сложные высокомолекулярные вещества – гумусовые кислоты
минерализация
3. – образующиеся минеральные, органические и органоминеральные вещества характеризуются различной подвижностью, способны к передвижению с током влаги, что и приводит к дифференциации почвенной толщи на различные генетические горизонты (формируются горизонты вымывания (элювиальные) и вмывания (иллювиальные)).
Отмершие растения не только обогащают почву органическими и минеральными веществами, но и увеличивают ее энергетические ресурсы.
Почвообразовательный процесс цикличен. Цикличность обусловлена ритмами поступления на поверхность почвы солнечной энергии и биологическими циклами развития растений.
Развитие почвообразовательного процесса и формирование почвы протекают под воздействием комплекса факторов почвообразования. Это учение разработал В.В. Докучаев и выделил 5 факторов
материнские породы
растительные и животные организмы
климат
возраст (время)
рельеф местности
Ведущая роль принадлежит биологическому фактору – растительности. При взаимодействии факторов почвообразования возникает сложный комплекс почвообразовательных процессов.
А.А. Роде так классифицирует почвенные процессы:
Микропроцессы – элементарные почвенные процессы, формирующие почвенные режимы (пример: нагревание, охлаждение, увлажнение, высыхание и т. п.)
Мезопроцессы – конкретные почвенные процессы – слагаются из микропроцессов и формируют важнейшие генетические комплексы свойств почв (оглинение, засоление, оподзоливание и т. п.)
Макропроцессы – совокупность мезопроцессов, формирующих почвенный тип, как целостное образование с определенным генетическим профилем, системой почвенных режимов и плодородием (черноземообразование, подзолообразование, красноземообразование и т.п.)
Закономерные изменения основных почвенных параметров (t0, аэрации, химического состава почвенного воздуха и почвенного покрова), выведенные из многолетних данных, получили название почвенных режимов. Особенно большое значение имеют следующие режимы:
Температурный
Водно-воздушный
Биохимический
Термоэнергетический
Почвообразование началось с возникновением жизни на Земле. С появлением на суше организмов стал развиваться первичный почвообразовательный процесс. В результате жизнедеятельности организмов малый биологический круговорот веществ. В нем в отличие от большого растительные организмы, усваивая элементы пищи, вырывают их из большого круговорота и накапливают в форме органических соединений своего тела, откуда они не могут быть вымыты. Элементы из растительных организмов переходят в животные, где из них синтезируются новые органические соединения. После отмирания организмов элементы накапливаются в почве, в живом веществе и в клетках м/о и продукте их жизнедеятельности – почвенном перегное. Перегной – важнейшая часть почвы, определяющая ее плодородие, а синтез и разрушение органического вещества составляет сущность почвообразовательного процесса. Последующее почвообразование обусловлено эволюцией растительных организмов. Первичный палеозойский почвообразовательный процесс сменился в мезозое на подзолообразование. В кайнозое наступил дерновый почвообразовательный процесс. В сухих областях возникло степное почвообразование. В ледниковые эпохи четвертичного периода растительность и почвенный покров были уничтожены в умеренных областях северного полушария или льдами или ледниковыми водами. В послеледниковую эпоху почвообразование пережило повторные последовательные этапы развития и заселения растениями от низших растений до высших.
32. Энергетический баланс Земли.
Баланс солнечной энергии на земле.
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ.
Энергия определена, как способность совершать работу и живые организмы нуждаются в энергии для поддержания жизни.
Поток энергии - переход энергии в виде химических связей и органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют в экосистеме и всегда могут вновь входить в круговорот, энергия может быть использована только один раз, т. е. Это линейный поток.
Односторонний поток энергии происходит в результате действия законов термодинамики. Энергия может существовать в виде различных взаимопревращаемых форм, т.к. механическая, химическая, тепловая, электрическая.
Первый закон термодинамики гласит, что энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть вновь создана или исчезнуть (пример: переход энергии света в потенциальную энергию пищи).
Второй закон утверждает, что энергия при совершении работы не используется на все 100 % и часть ее превращается в тепло. Живые организмы преобразуют энергию, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге все энергия, которая поступает в биотический компонент, рассеивается в виде тепла.
Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима организмам для поддержания жизнедеятельности и само воспроизводства.
Важной характеристикой потока энергии является его скорость. Скорость потока энергии – количество энергии, выраженное в энергетических единицах, перемещенное с одного трофического уровня на другой в единицу времени.
Баланс солнечной энергии – не вся энергия может усваиваться и использоваться организмами. Отражается –30%, превращается в тепло –46%, идет на транспирацию –23%, на механическую работу –0.2%, на фотосинтез – 0.8%. (в живом растительном организме.)
Трофический подход в передаче энергии (схема трофической цепи)
Энергия распространяется в космическом пространстве в виде электромагнитных волн, и лишь небольшая ее часть захватывается Землей 10,5 *106 кДж /м2. Из нее 40% отражается, 15% поглощается в биосфере (озоновый слой) и превращается в тепловую или расходуется на испарение воды. Оставшаяся часть – 45% поглощается растениями (но и там происходит ее распределение в организме). Реальное количество для данной местности зависит от географической широты.
33. Продуктивность и продукция биологических систем. Особенности проявления продукционного процесса на Земле.
В онове понятия продуктивность лежит свойство способности к созданию новой биомассы.
Скорость продуцирования биомассы определяют показателем продукция. В популяции продукция – это суммарная величина приращения ее биомассы за единицу времени.
Продукцию чаще всего выражают в энергетических эквивалентах (Дж или ккал/м2 за одни сутки) или в количестве сухого (обезвоженного) органического вещества (кг/га за один год).
Первичная продукция – скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Этим параметром определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит и количество организмов, которые могут существовать в экосистеме. Например, количество солнечного света, падающего на растение, различно. Оно зависит от географической широты и от степени развития растительного покрова. Примерно 99% этого количества отражается, поглощается с переходом в тепло или расходуется на испарение воды и лишь 1% поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул.
Скорость, с которой растения накапливают химическую энергию – валовая первичная продуктивность.
Чистая первичная продуктивность – энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней. Чистая первичная продуктивность всегда меньше общей энергии, фиксированной в процессе фотосинтеза.
При поедании одних организмов другими, пища (вещество и энергия) переходит с одного трофического уровня на следующий. Непереваренная часть пищи выбрасывается. Животные, обладающие пищеварительным каналом, выделяют экскременты, в которых содержится некоторое количество энергии. Животные, как и растения, теряют часть энергии при дыхании. Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с процессами дыхания, пищеварения, идет на рост, поддержание жизнедеятельности и размножение.
Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами – вторичная продукция (на любом трофическом уровне): суммарный расход потребленной животным энергии:
Потребленная пища = рост + дыхание + фекалии + экскреты
Энергия, теряющаяся при дыхании, не передается другим организмам. Энергия, заключенная в экскрементах и отходах метаболизма, передается детритофагам и редуцентам, она не теряется для экосистемы. Детритные цепи начинаются с мертвых организмов и отмерших частей растений. Доля чистой первичной продукции, переходящей в детрит и в пищевые цепи редуцентов, неодинакова в разных системах. В лесной экосистеме большая часть первичной продукции поступает в детритные цепи, а не в пастбищные. Поэтому лесная подстилка оказывается местом значительной активности консументов. Но в морских экосистемах и на интенсивно используемых пастбищах больше половины первичной продукции может поступать в пастбищную пищевую цепь.
Если экосистема стабильна и в ней не происходит увеличения общей биомассы, то биомасса в конце года будет такая же, как и в начале. Вся энергия, заключенная в первичной продукции, пройдет через различные трофические уровни, а чистая продукция будет равна нулю. Но обычно система изменяется. Например, лес к концу вегетационного периода накапливает часть поступившей энергии в форме прироста биомассы.
При расчете продуктивности учитывают сезонные изменения продуктивности за год.
Продуцирование – непрерывный процесс, поэтому при расчетах общей продукции организмов необходимо учитывать приросты и выживших, и погибших в течение данного промежутка времени.
В сообществе, сохраняющем устойчивое состояние, фактическая продукция данного трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.
Продукция, как и энергия, убывает резко при переходе от низших трофических уровней к высшим.
Ежегодная продукция зависит от географической широты и высотной поясности:
Ежегодная продукция:
Влажные тропики – 300-500 ц/га;
Широколиственные леса – 80-150 ц/га;
Тайга – 85-40 ц/га;
Пустыни – 5-15 ц/га (бореальные, полярные и т.п.);
Тундра – 5 ц/га;
Степи – 13-50 ц/га;
Верховые болота – 22 ц/га;
Горные луга – 120 ц/га;
34. Понятие экологической катастрофы и экологического кризиса.
Понятие экологической катастрофы – ситуация, которая характеризуется глубокими и часто необратимыми изменениями природной среды, утратой природных ресурсов, резким ухудшением условий проживания населения. Вызванными многократным превышением антропогенных нагрузок на природную среду (Б. И. Когуров, 1997 г.).
Может быть вызвана двумя путями: 1) природные явления – фаза развития биосферы, в которую происходит смена организмов (обледенение, извержение вулкана). 2) аварии технических средств или устройств, приводящие к неблагоприятным условиям среды и гибели живых организмов.
Понятие экологического кризиса – ситуация, когда в природной среде возникают значительные и слабокомпенсируемые изменения, происходит быстрое истощение природных ресурсов, уникальных природных объектов, наблюдается рост числа заболеваний у населения, из-за ухудшения качества природной среды.
Основная причина данных явлений в общественном устройстве: предполагается, что при критической (кризисной) ситуации возможно хотя бы частичное восстановление природной среды через определенное время при условии снятия техногенной нагрузки.
35. Появление человека как закономерный этап эволюции биосферы. Особенности его выделения из животного мира.
Живая природа является основной чертой проявления биосферы. Она резко отличает ее тем самым от других земных оболочек. Строение биосферы, прежде всего и больше всего характеризуется жизнью. Живое вещество является носителем и создателем свободной энергии, ни в одной другой земной оболочке в таком масштабе не существующей. Эта свободная энергия – биогеохимическая энергия (как ее назвал В. И. Вернадский). Она вызывает и резко меняет по интенсивности миграцию химических элементов, строящих биосферу (и определяет ее геологическое значение).
В пределах живого вещества в последние 10000 лет создается и быстро растет новая форма данной энергии. Она связана с жизнедеятельностью человеческого общества, рода Homo и других (гоминид), близких к нему.
Это новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры или культурной БГХ энергией, является той формой БГХ энергии, которая создает в настоящее время ноосферу.
Культура – это биологическое явление, так как она является продуктом эволюционного процесса. Это новый вид биологической адаптации с негенетическим способом наследования. Адаптация эта присуща лишь одному роду Homo из отряда приматов. Формирование этого рода тесно связано с развитием и эволюцией культуры. Однако элементы преадаптации к культуре наблюдаются и у других животных. « Популяция архантропов (или обезьянолюдей) трансформировалась в человеческое общество, когда накопленный индивидуальный опыт стал передаваться из поколения в поколение и, т.о., становится общественным опытом, т.е. культурой» (Новоженов).
Черты, свойственные человеку появляются уже у обезьян, ведущих древесный образ жизни (дриопитеки): высокое развитие ЦНС, цветное бинокулярное зрение, хватательные конечности (передние и задние). Это наследие древесной жизни первых приматов пригодилось, когда предки человека вступили в новую стадию – стадию австралопитеков («южная обезьяна»). Они могли очень хорошо бегать на двух ногах, высвободив руки. Австралопитеки уже пользовались орудиями, но они не изготовляли их (это были палки, дубины, камни, крупные кости, которые они подбирали). На данной стадии начинается процесс потери шерстяного покрова. Были широко распространены по африканскому материку, вымерли 1 млн. лет назад. От австралопитеков отделилась ветвь, первого представителя которой уже можно считать входящим в род Homo – Homo habilis (человек умелый). Представители данного вида изготовляли простейшие орудия, строили подобие хижин. Не исключено, что первые попытки овладения огнем относятся к данному периоду. Человек умелый был вытеснен архантропами (обезьянолюди или Homo erectus). Жили 1,5-0,5 млн. лет назад, 500 тыс. Лет назад стали вытесняться. Были более развиты: объем мозга равен 750-900 до 1300-1400 см3. Существенно улучшилась техника выделки каменных орудий, появление ручных рубил. Орудия приобретают стандартную форму, которая сохранялась в дальнейшем сотни тысяч лет. На данной стадии возникает еще одно свойство – овладение речью. Однако нельзя говорить, что речь была членораздельной. Скорее всего, это был ряд звуков, причина этого – несовершенство строения гортани и появление центра Брока в головном мозге, который отвечает за понимание звуковых сигналов. Архантропы были широко расселены в Европе и Азии. Большинство ученых полагает, что у какой-то популяции Центрально- или Северо-Африканской архантропов возникли люди современного типа - Homo sapiens. Их становление растянулось, по меньшей мере, на 500 тыс. лет.
Первые разумные люди – палеонтропы (неандертальцы). Они отличались от современных людей: не имели подбородочный выступ, был мощный надглазничный валик и покатый лоб. Однако, мозг не уступал современному. Создали культуру скребел и наконечников, широко пользовались огнем. По-видимому, тогда были изобретены копье с каменным наконечником и меховая одежда. Палеонтропы были вытеснены людьми современного типа неоантропами. Существует мнение, что человек разумный или его ближайшие предки сформировались незадолго до наступления ледникового периода или в один из его теплых промежутков. Возможность пережить неблагоприятный период позволило очень важное открытие – овладение огнем. Однако, огонь широко использовался задолго до последнего оледенения в Европе. Каким образом он был открыт? Вероятно, его источником были пожары, а также жизнедеятельность низших организмов, приводившая к пожарам сухих степей, горению пластов каменного угля и торфяников. Затем человек стал применять для этого древнейшие приемы – сильное трение сухих предметов, высекание искры и улавливание ее из камня. Т.о. сложная система сохранения огня была выработана в быту сотни или более тысячи лет назад. В долгие тысячелетия человек резко изменил свое положение в живой природной среде. Это началось еще в ледниковый период, когда человек стал приручать животных. Коренные изменения начались в северном полушарии после отхода последнего ледника. Это было открытие земледелия, создавшее независимую от дикой природы пищу и открытие скотоводства (пища + передвижение). Земледелие могло проявиться как геологическая сила и изменить окружающую среду, только когда одновременно с ним появилось и скотоводство, т.е. человек одновременно с выбором и разведением растений стал разводить полезных для него по каким-либо признакам животных. Человек бессознательно совершал этим геологическую работу, вызывая большее размножение определенных видов растительных и животных организмов. Благодаря скотоводству он получал не только пищу, но и увеличивал свою мускульную силу, позволяющую расширять площадь, занятую земледелием. Однако, это привело к определенным последствиям: уничтожалась старая жизнь, создавалась новая – новые виды растений и животных, создаваемые человеком. Но и нетронутый непосредственно мир диких животных и растений неизбежно меняется в новой обстановке, созданной БГХ энергией человека. Проявление скотоводства и земледелия создавалось в разных местах не одновременно на протяжении от 20 до 7 тыс. лет назад, постепенно увеличиваясь к нашему времени.
Уже 7-8 тыс. лет назад мы имеем первые мощные государства (Египет, Крит, Китай, Месопотамия) земледельческого характера и первые большие города, что дает возможность размножаться человеку беспрепятственно и с меньшими перерывами. В этот временной период идет непрерывный рост культурной БГХ энергии человечества. Т.о., за 3300 лет до н.э. в Месопотамии употреблялось письмо, за 1600-1500 – была открыта буквенная азбука. За 2000 лет была открыта десятичная система, бронза, за 1400 лет до н.э. – железо.
В течение последних 500 лет – с 15 по 20 век – непрерывно усиливалось развитие мощного влияния человека на окружающую среду. В это время совершился охват единой культурой всей поверхности планеты. Это такие явления как: открытие книгопечатания, овладение новыми формами энергии (пар, электричество, радиоактивность), химическими элементами, их использование, создание телеграфа, радио и др.
Вопрос о плановой единообразной деятельности для овладения природой и правильного распределения богатств связан с осознанием единства и равенства всех людей, равенство ноосферы.
36. Биологические адаптации человека.
В новых природных и производственных условиях, созданных человеком, человек нередко испытывает влияние чрезмерно жестких факторов среды.
Способность быстро и эффективно устранять и компенсировать действие неблагоприятного фактора внешней среды характеризует адаптационные возможности индивида.
Биологическая адаптация. Это целостная система реакций живых объектов (организм, популяция, биоценоз), направленная на поддержание динамического равновесия не только в данных условиях среды, но и при их изменении в процессе эволюции.
Виды адаптаций. Пассивная – активная, срочная – долговременная, генотипическая – фенотипическая.
Пассивный путь адаптации заключается в формировании определенной степени устойчивости к данному фактору, способности сохранять функции при изменении силы его действия. Это адаптация по принципу толерантности (выносливость, терпеливость). Такой тип приспособления действует преимущественно на клеточно-тканевом уровне.
Активный путь – с помощью специфических адаптивных механизмов организм человека компенсирует изменения воздействующего фактора таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Происходит адаптация по резистентному типу (сопротивление). Здесь активные приспособления поддерживают гомеостаз внутренней среды организма.
Большинство адаптационных реакций человеческого организма осуществляется в два этапа: начальный этап срочной, но не всегда совершенной адаптации, и последующий этап совершенной долговременной адаптации.
Срочный этап адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя на организм и может быть реализован на основе ранее сформировавшихся физиологических механизмов. На этом этапе функционирование органов и систем протекает на пределе физиологических возможностей организма.
Долговременная адаптация к длительно воздействующему стрессору возникает постепенно, в результате длительного и повторяющегося действия на организм факторов среды. Она развивается на основе многократной реализации срочной адаптации, в результате организм из неадаптированного превращается в адаптированный.
Генотипическая и фенотипическая адаптация. Под генотипом понимают совокупность всех генов организма или его наследственных факторов. Под генотипической адаптацией имеется в виду совокупность морфофизиологических и поведенческих особенностей, направленных на поддержание гомеостаза и позволяющих организму существовать в сложных условиях среды.
Под фенотипом понимают систему признаков и свойств организма, результат реализации генотипа в определенных условиях внешней среды. Фенотип не передается по наследству. Фенотипическая адаптация предусматривает не заранее сформированную наследственную адаптивную реакцию, а возможность ее формирования под влиянием среды. Это обеспечивает реализацию только жизненно необходимых адаптационных реакций.
Между этими адаптациями существует тесная связь. По существу, генотипическая адаптация отражает как филогенетический уровень организма, так и возникшие в эволюции и закрепленные в потомстве адаптивные сдвиги определенных функций.
При действии фактора на организм происходит: 1) метаболические адаптивные изменения; 2) морфологические перестройки на фенотипическом или генотипическом уровне; 3) физиологические изменения; 4) изменения в структуре клеток, фиксирующие их физиологическую мощность, а также взаимосвязь между функцией и генетическим аппаратом клетки.
Правила адаптации.
Правило Бергмана. Согласно правилу Бергмана, наблюдается зависимость между температурой среды и размерами тела теплокровных животных: в районах сурового арктического и антарктического климата размеры тела больше, чем в тропической зоне.
Применительно к популяциям человека аналогичное соотношение продемонстрировано сразу для нескольких признаков: длины, веса и поверхности тела. В среднем малорослые группы людей встречаются чаще в центральном поясе, чем на северных и южных окраинах.
Правило Аллена. Трактует связь с климатом пропорций тела теплокровных животных. В холодном климате они имеют укороченные конечности и отличаются более плотным сложением. Группы людей, которые проживают в тропическом климате, отличаются в среднем удлиненными пропорциями и менее плотным сложением.
Правило Гюгера. Устанавливает интенсивность окраски животных в зависимости от широты местности: чем ближе к тропикам, тем окраска интенсивнее.
То же соотношение характерно и для человека. Цвет кожи, волос и глаз закономерно светлее по мере перехода от тропиков к умеренной зоне в обоих полушариях.
Правило Томсона-Бакстона. Устанавливает зависимость от климата такой особенности, которая практически слабо развита у животных и составляет отличие человеческого лица.
Зависимость вариаций ширины носа от интенсивности среднегодовой температуры и солнечной радиации, от широты местности тоже статистическая.
Совокупность защитных реакций организма, направленная на ликвидацию воздействия какого-либо фактора, называется «общим адаптационным синдромом».
В адаптационном синдроме выделяют три фазы: 1) фаза тревоги – «аварийная» (24-48 часов) – содержит в себе призыв к мобилизации защитных сил организма; 2) фаза резистентности – «стабильности функций» характеризуется достижением определенной динамической устойчивости во взаимодействии организма с окружающей средой; 3) фаза истощения. Наличие ее необязательно и она возникает тогда, когда организм не в состоянии полностью компенсировать нарушения, возникшие при длительном воздействии фактора.
«Цена» адаптации – это те негативные изменения в организме, которые возникли в результате процесса адаптации (например, при акклиматизации происходят изменения в работе сердечно-сосудистой деятельности, дыхательной, а также другие изменения физиологических и физических показателей).
37. История человечества и история природопользования.
Все живые организмы, включая человека, используют ресурсы окр. среды для поддержания жизнедеятельности. За историю своего развития человек использовал различные виды ресурсов и освоение каждого принципиально нового типа ресурса давал последующий скачок, переход на новую ступень развития человечества. Древние гоминиды (полузвери) имели смешанный тип питания: они поедали растит. пищу и частично питались падалью, т.е. выполняли роль редуцентов.
Схема: место человека в пищевой цепи:
13 EMBED PBrush 1415
0,5 млн. лет назад человек вида Homo erectus – гейдельбергский человек из теплых мест проник в Европу. Там был более суровый климат, короткий вегетационный период, на одной растит. пище и падали невозможно было прокормиться. Человек начал охотиться на крупных животных (слонов, носорогов), т.е. открыл для себя новый тип ресурсов (сменилась экологическая ниша, поднялся на один уровень вверх, редуценты
· хищники). Охотиться было лучше группой – появились зачатки коллективной охоты.
20 тыс. лет назад возникли люди современного вида Homo sapiens – кроманьонцы. Это древние охотники – консументы II порядка. Они начали активно осваивать новый ресурс. В произошедшем 10-15 тыс. лет назад массовом исчезновении мамонтов, шерстистых носорогов – крупных и медленно размножающихся видов – отчасти виноват человек. Ресурсы начали истощаться.
12 тыс. лет назад возникло полупереходное кочевое скотоводство (сходное с современным оленеводством). Человек кочевал за стадами животных
· гарантированная пища (мясо и молоко).
10 тыс. лет назад – возникновение подсечно-огневого земледелия. Человек преобразует экосистемы первичных продуцентов, т.е. переходит на одну ступень ближе к первичному источнику энергии.
Растениеводство и скотоводство гарантировало постоянный источник пищи. Переход от собирательства и охоты к воспроизводству ресурсов – это неолитическая революция. Началось активное преобразование среды, основанное на возобновимых ресурсах. Человек создает вокруг себя оболочку – антропосферу. В это же время начинается понемногу использование в производстве таких сил природы, как ветер, течение воды и ресурсов резервного фонда биосферы (уголь, нефть).
400-300 лет назад человечество столкнулось с истощением возобновимых ресурсов (прежде всего лесов). Это послужило толчком к более интенсивному использованию каменного угля, нефти и поиску территорий, которые могли бы поставлять ресурсы (колонии). Переключение на использование в основном невосполнимых ресурсов – это промышленная революция. Человечество начало «поедать» ресурсы литосферы. Но любые ресурсы ограничены.
38. Демографическая проблема современного мира и пути ее решения.

13 EMBED PBrush 1415
К 1987 г. население Земли стало 5 млрд. человек. В1999 г. население превышает отметку 6 млрд.
СКР – суммарный коэффициент рождаемости (среднее число детей, которое рождает каждая женщина в течение жизни). Если предположить, что все дети выживают, СКР равный 2,0 обеспечит неизменную численность населения: два ребенка заменят отца и мать, когда те умрут. СКР ниже 2,0 приведет к снижению численности, а СКР выше 2,0 – приведет к росту населения.
СКР в высокоразвитых странах = 2,0 = 1,9;
СКР в менее развитых странах = 4,8 = 4,1.
На рождаемость и смертность влияет множество факторов. Если не учитывать миграции, изменения размеров популяции сводятся к разности между числом рождений и смертей.
Естественный прирост или убыль населения = (число рождений на 1000 человек в год) – (число смертей на 1000 человек в год)/10 = %, т.е. изменение на 100 человек.
Пример: в высокоразвитых странах прирост населения = 0,6% в год
· темпы роста в некоторых высокоразвитых странах бывают даже отрицательными, тогда как у наций со средним и низким доходом они всегда довольно высокие.
Причина демографического взрыва.
Рост природных популяций сдерживается сопротивлением среды, т.е. факторами, приводящими к гибели значительной доли молоди до наступления репродуктивного возраста. Примерно до 19 века так обстояло и с человеческой популяцией. Еще в конце 1800 г. не было ничего необычного в том, что родители заводили по 7-10 детей, из которых только 1-3 доживали до половой зрелости. Эпидемии заболеваний типа оспы, дизентерии, ветрянки, дифтерии и др. уносили множества детских жизней. После эпидемии, большая некогда семья нередко оставалась вовсе без детей.
В 19 веке открытие вакцины, улучшение санитарных условий, а в 20 веке открытие антибиотиков – привело к резкому снижению детской смертности, т.е. произошло повышение выживаемости.
Итак, смертность упала, а рождаемость осталась на прежнем уровне. Это несоответствие и вызвало демографический взрыв. Важно то, что он связан лишь со снижением смертности. Рождаемость не возросла, она даже понизилась, хотя и незначительно. Важно то, умер человек до появления у него детей, или после. В первом случае смертность ограничивает рост населения, во втором – нет.
Несчастные случаи и стихийные бедствия слабо влияют на численность человечества. Так, например, в США ежегодные потери от автомобильных катастроф, составляющие около 50000 человек, возмещаются в течение 10 дней.
Вывод: в прошлом для человечества были характерны высокие коэффициенты рождаемости и смертности (в основной детской). Быстрый рост народонаселения начался из-за снижения детской смертности при сохранении прежнего уровня рождаемости.
Решение проблемы: есть только один гуманный способ сдержать рост населения – снижение рождаемости до уровня, соответствующего нынешней низкой смертности. Это уже произошло в более развитых странах, где рождаемость приблизилась к уровню простого воспроизведения.
39. Структура гидросферы Земли. Характеристика биотической и абиотической компонент гидросферы.
Гидросфера это водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая в виде осадков. Вода занимает преобладающую часть биосферы. Из 510 млн. км2 общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км2 (71%). Океан главный приемник и аккумулятор солнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Основными физическими свойствами водной среды являются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется подвижностью в пространстве, что способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических характеристик. Водные объекты характеризуются температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный режим имеет существенные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью определяется ее прозрачностью (мутностью). От этих свойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, а, следовательно, и накопление органического вещества, которое возможно лишь в пределах эвфотической зоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде взвешенных веществ органического и минерального происхождения. Из наиболее значимых для живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды содержание в ней растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая металлы. Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, идущий на дыхание водных организмов. Жизнедеятельность и распространение организмов в воде зависят от концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды гидробионты приспособились к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие щелочную, третьи нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного воздействия, ведет к гибели гидробионтов или к замещению одних видов другими.
Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды.
Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды. Мировой океан является местом обитания огромного количества растений, рыб и морских животных, в том числе млекопитающих. По самым скромным подсчетам, вес всех живых организмов в Мировом океане достигает 60 -70 миллиардов тонн. В верхних слоях океана (глубина до 500 метров) обитает более 100 тысяч видов из 150 тысяч морских животных. При этом в одном литре воды верхнего 10 - метрового слоя обитает одноклеточных микроскопических организмов более чем 500 тысяч экземпляров, а на глубине 200 метров - не многим больше 200 организмов.
40. Понятие об экологическом кадастре.
Государственным кадастром природных ресурсов (ПР) называется свод экономических, экологических, организационных и технических показателей, характеризующих качество и количество ПР, состав и категории пользователей.
Данные кадастров служат обеспечению рационального использования ПР и охране окружающей природной среды от вредных воздействий. На основе кадастров проводится денежная оценка ПР, его продажная цена, система мер по восстановлению нарушенного состояния природы. Ведение кадастров является высшей формой учета ПР. Учет ПР - это деятельность уполномоченных органов по установлению количества, качества ПР и их социально-экономическая оценка. Это одна из функций управления в экологической сфере. Важно, чтобы данные о качественных характеристиках ПР, содержащиеся в соответствующих кадастрах, служили основой при принятии решения о предоставлении ПР в пользование.
Кадастры ведутся по отдельным видам ПР и по территориям.
1. Государственный земельный кадастр. Состав данных, которые должны быть получены при ведении земельного кадастра, определяется ст. 110 Земельного кодекса РСФСР. Эти данные включают количество земель, распределение их по категориям, качественный состав земель, их распределение по использованию, собственников земли, владельцев, пользователей, арендаторов.
Данные кадастровой оценки земель применяют при планировании использования земель, распределении по целевому назначению, их предоставлении и изъятии, при определении платежей на землю, для оценки степени рационального использования земель.
Ведение государственного земельного кадастра возложено на органы Государственного комитета РФ по земельным ресурсам и землеустройству.
2. Государственный кадастр месторождений и проявлений полезных ископаемых. Ведется в целях обеспечения разработки федеральных и региональных программ геологического изучения недр, комплексного использования месторождений полезных ископаемых (ПИ), рационального размещения предприятий по их добыче, и также в других целях.
Его ведение возложено на Министерство природных ресурсов РФ. Состав данных, которые должны содержаться в кадастре, определяется Законом РФ «О недрах». Государственный кадастр месторождений и проявлений ПИ должен включать в себя сведения по каждому месторождению, характеризующие количество и качество основных и совместно с ними залегающих ПИ; горнотехнические, гидрологические, экологические и другие условия разработки месторождений; содержать геолого-экономическую оценку каждого месторождения; включать в себя сведения по выявленным проявлениям ПИ.
Данный вид кадастра ведется на основе геологической информации, представляемой предприятиями, осуществляющими геологическое изучение недр, в федеральный и территориальный фонд геологической информации, а также на основе государственной отчетности предприятий, осуществляющих разведку месторождений ПИ и их добычу, представляемой в указанные фонды.
Наряду с ведением кадастра с целью учета состояния минерально-сырьевой базы ведется государственный баланс запасов ПИ. Он должен содержать сведения о количестве, качестве, степени изученности запасов каждого вида ПИ по месторождениям, имеющим промышленное значение, об их размещении, о степени промышленного освоения, добыче, потерях и об обеспеченности промышленности разведанными запасами ПИ и на основе классификации их запасов, которая утверждается в порядке, устанавливаемом Правительством РФ (ст.31 Закона «О недрах»).
3. Государственный лесной кадастр ведет федеральная служба лесного хозяйства России. В соответствии со ст. 69 Лесного кодекса РФ он содержит систему сведений о правовом режиме лесного фонда, количественном и качественном состоянии лесов, подразделении лесов на группы и категории защитности, экономическую оценку лесов.
Данные кадастра используются для определения экономического и экологического значения лесов, выбора лесосырьевых баз для заготовки древесины, проведения лесовосстановительных работ, замены малопродуктивных лесов лесными высокопродуктивными угодьями.
4. Государственный водный кадастр ведется в соответствии со ст. 79 Водного кодекса РФ. Он представляет свод данных о водных объектах, об их водных ресурсах, использовании водных объектов, о водопользователях. Ведется в России по единой системе и основывается на основе данных государственного учета вод.
Данные государственного водного кадастра являются основой для принятия решений при осуществлении государственного управления в области использования и охраны водных объектов. Его ведение осуществляется специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда с участием государственного органа управления в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (по поверхностным водным объектам) и государственного органа управления использованием и охраной недр (по подземным водным объектам).
Наряду с ведением государственного водного кадастра Водный кодекс РФ предусматривает ведение хозяйственных балансов, которые представляют собой расчетные материалы по сопоставлению потребности в воде с имеющимися на данной территории водными ресурсами. Они предназначены для наличия и степени использования водных ресурсов по бассейнам водных объектов и соответствующим территориям субъектов РФ и используются для планирования и принятия решений по вопросам использования и охраны водных объектов. Составление водохозяйственных балансов осуществляется специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда.
5. Государственный кадастр объектов животного мира предусмотрен ст.14 Федерального закона «О животном мире». Этот вид кадастра содержит совокупность сведений о географическом распространении объектов животного мира, их численности, а также характеристику среды обитания, информацию об их хозяйственном использовании и другие необходимые сведения.
Ведется в целях обеспечения охраны и использования животного мира, сохранения и восстановления среды его обитания. Количественный и качественный учет животных охотничьего фонда ведет Управление охоты и охотничьего хозяйства Минсельхозпрода России. Учет рыбных запасов - комитет по рыбоводству РФ.
6. Государственный кадастр особо охраняемых природных территорий ведется в соответствии со ст. 4 Закона «Об особо охраняемых природных территориях», а также постановлением Правительства РФ от 19 октября 1996г. «О порядке ведения кадастра ООТ». Он включает в себя сведения о статусе этих территорий, об их географическом положении и границах, режиме их особой охраны, природопользователях, эколого-просветительской, научной, экономической, исторической и культурной ценности.
Этот вид кадастра имеет целью оценку состояния природно-заповедного фонда, определение перспектив развития сети данных территорий, повышение эффективности государственного контроля за соблюдением соответствующего режима, а также учета данных территорий при планировании социально-экономического развития регионов. Ведется органами Госкомэкологии России.
Как особую разновидность кадастра редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных можно рассматривать Красную книгу РФ.
Наряду с кадастрами отдельных ПР и объектов, в экологическом законодательстве предусмотрено ведение территориальных кадастров ПР и объектов. Оно регулируется временным положением о порядке формирования комплексных территориальных кадастров ПР и объектов, утвержденным приказом Минприроды России от 17 августа 1995г. Территориальные кадастры содержат предоставляемые или удостоверенные специально уполномоченными государственными органами РФ в области охраны окружающей природной среды сведения о местоположении, количестве и качестве ПР, их первичной (базовой) социально-экономической оценке во взаимосвязи с экологической ситуацией на территории субъекта Федерации.
Работу по формированию территориальных кадастров ПР и объектов на подведомственной территории организуют органы исполнительной власти субъектов РФ. Для этого они могут создавать территориальные кадастровые центры. По решению государственных органов управления субъектов Федерации функциями ведения таких кадастров могут наделяться управления (департаменты) по природопользованию в составе правительств и администраций, комитеты по экологии и природопользованию Минприроды России, другие государственные учреждения и организации, к компетенции которых относятся указанные вопросы.
Значение государственных природоресурсных кадастров:
Кадастр как свод сведений и документов о количестве, качестве ресурса, экономической ценности и правовом положении обладателей ресурсов является официальным источником официальной информации, которая обязательно к применению при осуществлении хозяйственной, управленческой или иной деятельности по поводу ПР (при планировании, при осуществлении контроля, при предоставлении в пользование, при взимании платы, при разрешении споров)
Включение ПР в кадастр является основанием для возникновения объекта экологического отношения в правовом (юридическом) смысле. Таким образом, включение (исключение) в кадастр – это юридический факт возникновения (прекращения), изменения экологического правоотношения.
Государственный природоресурсный кадастр как система правовых норм, регулирующих общественные отношения по ведению кадастровой документации, это правовой институт экологического права.
Возникшие на основе правовых норм и урегулированные правовыми нормами отношения по ведению кадастров становятся правоотношениями, содержание которых образуют права и обязанности должностных, заинтересованных лиц, принимающих участие в ведении кадастров.
41. Понятие об экологическом мониторинге.
В процессе взаимодействия человека с природой возникают антропогенные изменения. Их особенность заключается в том, что они могут привести к резкому изменению природной среды в каком-либо регионе. Они делятся на:
А) Намеренные: человек их производит для собственных потребностей (пр. строит города, с\х угодья). Они позитивные (необходимы для развития общества).
Б) отрицательные (в большинстве случаев). (Пр. деградация земель в итоге научно необоснованной распашки).
Основа НТП – намеренное изменение, но с развитием общества возрастает и количество ненамеренных. Появляются новые (качественно) виды воздействий, возрастают уровни и масштабы, и в итоге предпосылки экол. кризисов и др. глобального изменения. Некоторые антропогенные изменения приводят к резко отриц-ым последствиям, и биосфера с ними не может справиться за небольшой отрезок времени (пр. нарушение природных геохимических циклов (природная концентрация химических элементов заменяется их рассеиванием - при разработке полезных ископаемых)). Поэтому стоит важнейшая задача: осуществление постоянного контроля природной среды.
Цели контроля:
Организация рационального природопользования - охрана и восстановление возобновимых ресурсов и разумное ограничение использования невозобновимых ресурсов на основе применения новых источников энергии и материалов.
Предотвращение отриц-ых последствий человеческой деятельности (или их смягчение)
А) комплексная переработка ресурсов (более полное извлечение полезных компонентов)
Б) малоотходные технологии
В) очистка выбросов и сбросов, обезвреживание отходов
3)Переход к модели устойчивого развития общества
Задачи, которые решает контроль природной среды:
Изучение естеств-ых изменений природной среды и их тенденций
Выявление и изучение антропогенных изменений естественного фона (контроль источников антропогенного изменения и определение последствий их деятельности)
Оценка текущего состояния природной среды, изучение экол. резерва биосферы и прогноз её будущего состояния
Контроль осуществляют ГОСКОМГИДРОМЕТ, Фед. Служба России по метеорологии и мониторингу окруж. среды (естественные изменения).
Антропогенными изменениями занимается система наблюдения и анализа природной среды различными загрязнениями и эффектов, вызываемых ими в биосфере - система мониторинга прир. среды (система мониторинга антропогенных изменений прир. среды).
Мониторинг прир. среды - система наблюдения и анализа состояний природной среды, загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере. В мониторинг включаются:
Наблюдение за факторами воздействия и состоянием окр. среды
Оценка фактического состояния
Прогноз будущих состояний прир. среды
Он осуществляет контроль - элементы управления и регулирования наблюдений за прир. средой и принятие решений, регулирующей состояния прир. среды.
Виды мониторинга:
1) По наблюдениям:
а) за источниками и факторами антропог. воздействия всех видов (физ., мех., хим., био.)
б) за эффектами, которые вызываются этими воздействиями в биосфере
2)По обьектам:
а) медико-биолог. мониторинг (факторы, связанные со здоровьем человека)
б) мониторинг состояния экосистем ( эколог. мониторинг)
в) климатический мониторинг
3)По масшабам:
а) глобальный мониторинг- слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере, и предупреждение о возможных экстремальных ситуациях глобального характера
б) базовый (фоновый) мониторинг – за обще биосферными явлениями природного хар-ра
в) региональный мониторинг – в пределах региона, где происходят отличия прир. хар-ру и антропог. Воздействию от базового фона
г) импактный мониторинг – мониторинг локальных и региональных воздействий в регионах, расположенных особо опасных с экол. точки зрения предприятий и объектов
Наблюдения применяются различными методами:
Непосредственное наблюдение за отдельными компонентами экосистем (полевые исследования)
Отбор и исследование проб различных сред, тканей и органов растений и животных
Измерение разных геофизических параметров на стационарных постах
Дистанционные методы - (с определённого расстояния получают информацию)- авиационные и космические методы
Т.о. Эколог. мониторинг – информационная система, обеспечивающая наблюдение, оценку и прогноз состояния экосистем и биосферы в целом. Он комплексный и включает 2 блока исследований:
Наблюдение, оценка и прогноз изменений состояний неживой компоненты биосферы (абиотической) + изменения уровней загрязнений прир. среды под воздействием антропог. факторов.
Изучение ответной реакции экосистем на изменения неживой составляющей биосферы и изменений, связанных с воздействием загрязнений, с\х использованием земель, вырубкой леса и др. факторами антропог. воздействия.
В составе экосистем рассматривается человек.
Экологич. подход:
Эколог. мониторинг – комплексная подсистема мониторинга биосферы, которая включает 2 блока исследований:
связан с неживыми компонентами биосферы и включает следующее:
а) изучение состояния прир. среды
б) наблюдение за изменениями уровня загрязнения прир. среды под воздействием антропог. факторов
в) оценка и прогноз состояния неживой составляющей биосферы
связан с биологической составляющей биосферы и включает:
а) исследования текущего состояния экосистем
б) изучение изменения в экосистеме, обусловленное антропог. факторами прямого действия (вырубка леса и т.д.)
в) изучение изменений в экосистеме, обусловленное антропог. факторами опосредованного действия (изучение реакции неживой составляющей биосферы)
г) оценка и прогноз антропог. изменений состояния экосистем
Эколог. мониторинг – одна из составных частей глобальной системы мониторинга окр. Среды. 2 задачи глобальной системы мониторинга:
Оценка критических проблем, возникающих в итоге землепользования и с\х деятельности
Оценка реакции надземных экосистем на антропог. и естеств. Изменения окр. Среды
Решение задачи №1:
Основной метод – периодическое картирование территорий городов, районов опустынивания, вырубки и насаждения лесов, прибрежных зон, с\х территорий, районов вечной мерзлоты, заболоченных земель и занятых горными работами земель.
Решение задачи №2:
Организуют наблюдения за состоянием эталонных прир. систем и за их изменениями под воздействием антропог. факторов. Изучают состояние почвы и биологических компонентов экосистем + изменение радиационного баланса, теплового и водного режима среды и некоторых других факторов, и ведут наблюдения за измененными экосистемами, подверженными антропог. влиянию в разной степени.
Чтобы успешно решать задачи экол. мониторинга, применяют определённые методологические подходы.
Методологические подходы экол. мониторинга:
Выявление биоиндикаторов состояния окружающей среды, которые обладают повышенной и избирательной чувствительностью к тем или иным видам воздействия.
Осуществляется с помощью полевых исследований и частично экспериментом.
ПР.: Закисление поверхностных вод: окислы S и окислы N из атмосферы - ежегодный прирост объема выбросов 5 % - увеличение кислотности осадков – отрицат. последствия водных экосистем – рН 6,5 – 7,5 (питьевая). Пробы нужно производить постоянно, т.к. существуют организмы. Которые очень быстро реагируют на изменение кислотности воды (улитки, дафнии (смерть менее 6)). По биоиндикаторам можно составить некоторые соответствия рН и присутствия тех или иных организмов.
Определение зависимости дозы от ответной реакции.
Определяют количественные характеристики изменения состояния организмов в итоге антропог. воздействия. Специфика: разная плотность антропог. воздействий – есть зоны, где деятельность практически отсутствует, а есть места с антропог. воздействиями очень высокого уровня (в них ландшафт и рельеф полностью разрушены – высокая концентрация промышленности и горных разработок, урбанизированные территории). Здесь имеет значение не только получение данных о районах воздействия, но и о смежных территориях, т.к. районы с разрушенной экосистемой могут с течением времени оказать отрицательное воздействие на экосистемы соседних участков (наступление пустынь и т.д.). Виды исследований: полевые наблюдения, эксперимент и математическое моделирование.
Анализ путей и процессов трансформации загрязнителей в экосистемах и их включение в БГХ-круговорот веществ.
Задачи: а) мониторинг источников загрязнения: выявление источников и путей поступления загрязняющих веществ в окр. среду и контроль объема загрязняющих веществ.
б) мониторинг состояния абиотических компонентов биосферы: контроль состояния прир. сред + изучение процессов рассеивания, преобразования и накопления загрязнений в прир. средах, а также процессов, которые при этом происходят.
в) исследование поведения загрязнителей в живых компонентов экосистем: выявление путей поступления загрязнителей в живые организмы + изучение процессов трансформации и накопления загрязнителей в организмах, и возникающих при этом эффектах.
Методы исследования: измерение физ. и хим. параметров источников загрязнения, полевые и лабораторные исследования состава и свойств различных сред.
Экол. критерии используются редко, т.к.:
Высокая сложность и стоимость исследований
Необходимость решения задач оперативного экоконтроля для принятия экстренных мер в случае повышения допустимых уровней загрязнений.
Санитарно-гигиенический подход
Сан.-гиг. – оценка состояния биосферы и прогноз возможных изменений на основе информации об уровнях загрязнения разных прир. сред (по уровню загрязнения делают выводы об организмах).
ПДК – кол-во вредных вещ-в в окр. среде, которые при постоянном контакте (при воздействии за определенный промежуток времени). Практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у потомства. Нормы устанавливаются законодательно по представлению соответствующих организаций: Мин-во здравохранения, СанЭпидНадзор, РыбНадзор (есть ПДК для водных организмов, воздуха – для рабочей зоны и зоны отдыха, пище, в кормах для животных и т.д.)
Основная оценка воздействия на людей – мониторинг воздействия:
мониторинг текущего состояния окр. среды
мониторинг вблизи источника загрязнения
моделирование процессов воздействия
В ходе такого мониторинга решаются задачи:
Определение параметров воздействия (определение физических параметров: температура, скорость и направление ветра, тип растительности и почвы, характеристиками подземных и поверхностных вод; выделение групп населения, потенциально подверженных воздействию (учитывают текущее землепользование и заселённость местности, и их планируемые изменения и выделяют заинтересованные группы населения)).
Идентификация пути воздействия (исследуют источник загрязнения поступающих вещ-в, перемещение и превращение вещ-в в природной среде, точку воздействия, путь воздействия в точке, получатель).
Определение колич-х показателей воздействия – определение концентраций воздействия в средах, соответствующих различным маршрутам воздействия (воде, пище, воздухе), колич-ая оценка потребления – сколько в среднем люди потребляют загрязнённых сред в конкретных условиях с учётом внешних факторов и удельная подверженность по пути воздействия в разных точках воздействия и для различных групп людей.
Фоновый экол. мониторинг и концепция его организации
Измеряется min откликов в нетронутых человеком местах. Воздействия и соответствующие ему отклики достаточно малы. Он начался с создания атмосферного заповедника (это международная система) с 70-х г. концепцией ЮНЕСКО « Человек и биосфера».
Биосферный заповедник – представительная ландшафтная единица, характерная, а не уникальная, выделяемая с целью сохранения в естественном виде характерных прир. экосистем определенных биогеографических областей и их генофонда и постоянного и всестороннего наблюдения за состоянием и ходом прир. процессов.
Биосферный заповедник – саморегулирующаяся система. Они достаточно крупные и экол. обособленные от соседних экосистем. Основное направление исследований – сравнение естественных экосистем с экосистемами, изменёнными под воздействием антропог. деятельности.
Заповедники включают разные типы территорий:
Ядро заповедника – центр. часть практически неизменённая.
Буферная зона – может быть к.-л. деятельность.
Биосф. заповедники объединены во всемирную сеть и могут обмениваться информацией о состоянии биосферы и должны быть глобально оценены. Осн. цель сети – создать хотя бы по 1 заповеднику основных экосистем мира.
Вся территория суши поделена на 193 биогеографические провинции, и в каждой – по заповеднику. 57 шт. – созданы в 1976 году, 1984 – 243 заповедника в 65 странах, начало 90-х – 324 заповедника в 82 странах – 120 млн. га - общая площадь. Max количество в США – 47. В СССР в 1972 году в договоре с США по вопросам охраны окр. среды начали создавать новые биосф. заповедники. Всю ранее существовавшую территорию объявили ядром, а вокруг создавали буферную зону, где вводили ограничения на землепользование. В России сейчас 19 биосферных заповедников. Пр.: 1985 г. – Центрально-чернозёмный гос. Заповедник, 2002 г. – Висимский заповедник.
Комплексная программа экомониторинга на фоновом уровне:
абиотический мониторинг – мониторинг откликов биоты на антропогенные воздействия.
- изучение загрязнений по показателям (распространённость вещ-в в биосфере, устойчивость и мобильность, способность к воздействию на биол. и геофиз. системы).
изучение гидрометеорологических параметров и характеристик (геофизических) среды, что нужно для интерпретации данных о загрязняющих вещ-вах.
биотический мониторинг: фиксация откликов биоты на антропог. загрязнения с уровнями, близкими к фоновым. Решают на разных уровнях организации:
биоценозы
видовой уровень (динамика популяций индикаторных видов)
физиологический (параметры фотосинтеза, дыхания, роста и размножения)
молекулярно-генетический (мутагенез, терратогенез (появление аномального развития организмов под воздействием загрязнений)).
Выполнение программы биотического мониторинга организуют в виде 3 программ:
А) Оценка текущего состояния биоты
Б) Установление чувствительности биоты к загрязнениям
В) Контроль состояния биоты полевыми методами
42. Экологическая экспертиза.
Экологическая экспертиза – установление соответствия намечаемой и иной деятельности экотребованиям определение допустимости реализации объекта экоэкспертизы в целях предупреждения возможного неблагоприятного воздействия этой деятельности на окр. среду и связанных с ними эконом-х, соц-х и иных последствий реализации объектов экол. экспертизы.
Законодательная и нормативная базы.
Законодательная: осуществляется на 3 уровнях:
А) конституция РФ: человек имеет право на хорошее качество окр. среды, и его обязанности охранять и заботиться о ней.
Б) Законодательство РФ в области охраны окр. среды
В) Законодательство субъектов РФ (имеют право принимать законы, не противоречащие федеральному законодательству).
Основной закон: Закон об охране окр. среды 1991 г. – это 1 закон, который регламентирует взаимоотношения человека и природы. В нём ~ 90 статей, компетенция президента, субъектов, органов исполнительной власти, спец. уполномоченных органов в области охраны окр. среды, граждан и общественных объединений. Содержит ряд законодательных актов более узкого направления:
з-н об экол. экспертизе
з-н об особо охраняемых территориях
з-н об охране животного мира
з-н об охране растительного мира
з-н об отходах производства и потребления
водный кодекс РФ
лесной кодекс РФ
з-н о недрах
земельный кодекс
+ в нашей области действуют:
обл. з-н об особо охраняемых территориях
обл. з-н об охране животного мира
обл. з-н об отходах производства и потребления
обл. з-н о мониторинге
Законодательство объектов РФ имеет право уточнять и ужесточать федеральные нормы, но побеждает норма федеральная.
Нормативная: нормативный документ – документ, устанавливающий правил, общие принципы или характеристики, касающиеся определённых видов деятельности или их результатов и доступны широкому кругу потребителей.
Осуществляется на 3 уровнях:
А) Гос. Фед. документы:
СНиП (строительные нормы и правила)
Система ГОСТов (гос. стандартов)
СП (свод правил) – нормативный документ, рекомендующий техническое решение или процедуры инженерных изысканий для строительства, проектировки, строительно-монтажных работ и изготовлению строительных изделий и эксплуатации строительной продукции, определяющих способы достижения её соответствия обязательным требованиям строительных норм, правил и стандартов.
РДС (руководящие документы системы) – детализируется то, что написано в СП.
Б) субъекты федерации:
ТСН – территориальные строительные нормы
Стандарты предприятий
Стандарты общественных объединений
Нормативные документы надзорных органов (пр. СанПиН – санитарные нормы и привила)
В) производственно-отраслевые документы субъектов хозяйственной деятельности:
инструкции
методы рекомендации
методики
Все нормативные документы контролирующих организаций имеют право применяться на территории России, когда они зарегистрированы в МинЮсте.
Объекты и этапы экологической экспертизы:
Объекты: Имеются на 2 уровнях:
Федеральный уровень: объекты, действие которых затрагивает 2 и более субъектов федерации (нефтезаводы, строительство АЭС, крупные водохранилища и т.д.) + объекты федеративного подчинения (закрытые города – предприятия топливно-ядерного цикла) + объекты, иностранная инвестиция в которые >500 тыс. $.
Уровень субъектов федерации: проекты нормативно-правовых актов субъектов федерации, реализация которых может привести к негативным воздействиям на окр. среду, схемы размещения производительных сил, комплексные схемы охраны окр. среды, все виды гидростроительной документации, проекты рекультивации земель, нарушаемых в результате хозяйственной деятельности.
Основной вид документации: технико-экономическое обоснование и проекты строительства, реконструкции, расширения и ликвидации в независимости от форм собственности и их стоимости.
Проекты охраны водных, лесных, земельных и других прир. ресурсов, в том числе проекты лесоустройства, землепользования, охотоустройства. Иные виды документации, которые обосновывают хозяйственную и иную деятельность, которая может оказать отрицательное воздействие на окр. среду.
Гос. Экол. Экспертиза выступает в форме предупредительного контроля. Основная политика – НЕ ДОПУСТИТЬ строительства объектов, которые плохо воздействуют на окр. среду.
Этапы:
1) Разработка декларации о намерениях – содержит первые сведения о воздействии на окр. среду. Этот документ не подлежит никаким видам экспертиз. Он идёт в органы исполнительной власти для получения разрешения на этот вид деятельности.
2)Обоснование инвестиций – привлекается проектировщик, который всё разрабатывает и впервые появляется раздел охраны окр. среды в форме оценки воздействия на окр. среду. Определяются цели проектирования, назначение и мощность объекта строительства, номенклатура выполняемой продукции, место размещения объекта, источники и объём финансирования, социальные показатели и сроки реализации. Обоснование инвестиций идёт в органы надзора и контроля для получения, заключения и условий для дальнейшего проектирования. На обосновании заключения гос. органов принимается дальнейшее решение проекта. Обоснование инвестиций – служит основанием для принятия решений о хоз. необходимости, технической возможности, эконом. и соц. целесообразности инвестирования в строительство и для получения акта выбора земельного участка для размещения строительства. Это важнейший этап (принципиальная возможность или невозможность размещения данного производства в данных условиях).
Обоснование инвестиций может использоваться инвестором для:
-проведения соц. исследований, опросов, общественных мнений и референдумов о возможности сооружения объекта
для разработки бизнес-плана, обеспечивающего подтверждение инвестирования объекта
для переговоров заказчика с гос. и местными органами исполнительной власти для получения субсидий, налоговых и др. льгот.
3) На выбранной площадке выполняются различные типы изысканий:
инженерные
инженерно-геологические
инженерно-экологические
4) ТЭО (технико-экономическое обоснование) – основной этап гос. экол. экспертизы, принимается решение о строительстве объекта.
Основные документы ТЭО:
Общая пояснительная записка
Генеральный план и транспорт
Технологические решения
Управление производством и предприятием
Условия труда
Архитектурно-строительные решения
Инженерное оборудование и сети
Организация строительства
Охрана окр. среды
5) Рабочий проект – рабочий документ и чертежи, по которым будут строить.
Акт выбора участника (площадки):
Учитываются все природоохранные ограничения по размещению объекта, они связаны с определёнными средами:
санитарно-защитные зоны (не должны попадать селетебные территории).
Поверхностные и подземные воды: определяются прибрежная полоса и водоохранная зона (у каждой реки) и зоны санитарной охраны для подземных вод.
Зоны санитарной охраны 1,2,3 поясов (кирпичный домик над скважиной, обнесённый железной проволокой).
Ограничения, связанные с использованием геологической среды - промышленные объекты запрещено размещать на территории, на которой разведаны и утверждены данные полезные ископаемые.
Связь с особо охраняемыми территориями (на всех типах)
Запрет размещения промышленных объектов, кроме исключительных случаев в лесах 1 группы.
Общественная экол. экспертиза
Она осуществляется внештатными экспертами, которые получают плату за свой труд. Это может быть общественная организация, устав которой зарегистрирован в установленном порядке. Оплата за проведение идет за счет организации, экофондов, спонсоров. Подаётся заявка в местную администрацию, и выдаётся разрешение об её проведении или нет. Выводы общественной экол. экспертизы носят рекомендательный характер и могут учитываться органами администрации.
Принципы проведения экол. экспертизы:
Презумпция потенциальной экол. опасности любой намечаемой хоз. и иной деятельности. Здесь предоставляется система док-ва: проектная документация и документальные обоснования.
Обязательность проведения гос. экол. экспертизы до принятия решения о реализации объекта.
Принцип комплексности оценки воздействия на окруж. прир. среду хоз. и др. деятельности.
Достоверность и полнота информации, предоставляемой на экол. экспертизу
Независимость экспертов экол. экспертизы при осуществлении ими своих полномочий в области экол. экспертизы. Организация работы:
штатные сотрудники
внештатные сотрудники
руководитель экол. экспертизы
ответственный секретарь и эксперты
Любой эксперт, получив документы для рассмотрения, подготавливает своё индивидуальное экспертное заключение.
6)Научная обоснованность, объективность и законность экол. экспертизы – определяется кач-вом работающих экспертов. Материалы должны содержать результаты учёта обществ. мнения.
Ответственность участников экол. экспертизы за проведение кач-ва экол. экспертизы. Ответственность по ст. 242-246 Уголовного кодекса.
43. Нормирование природопользования.
Нормирование в природопользовании и охране окружающей среды – установление компетентными государственными органами экологических нормативов в соответствии с требованиями закона.
В законе РФ «Об охране окружающей природной среды» установлены требования к нормированию качества среды обитания и уровней воздействия на окружающую среду.
В основу нормативов качества положены три показателя: 1) медицинский; 2) технологический; 3) научно-технический.
Нормативы воздействия на окружающую среду устанавливают требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его определенной пороговой величиной. К этим нормативам относятся предельно допустимые нормы сбросов и выбросов вредных веществ химического, физиологического, биологического, радиационного и другого воздействия.
Эффективность системы нормативов по ограничению вредного воздействия обеспечивается: 1) соответствием нормативов современному уровню науки и техники, международным стандартам; 2) утверждением этих нормативов специально уполномоченными органами государства; 3) обязательностью выполнения данных нормативов для всех хозяйственных субъектов и ответственностью предприятий, организаций и граждан за их неисполнение.
Экологические требования, предъявляемые по всем хозяйственным структурам, составляют нормативно-методическую природоохранную базу. Они адресуются предприятиям, организациям и учреждениям независимо от формы собственности и подчиненности, а также отдельным гражданам.
Природоохранные нормы и нормативы формируются в две стадии. На первой стадии осуществляется подготовка методических указаний и инструкций, на второй производятся расчеты.
Нормы и нормативы в области охраны окружающей среды включают в себя натуральные и стоимостные нормативы, гарантирующие сохранность природных экосистем.
Система прогрессивных норм и нормативов представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных комплексов натуральных и стоимостных норм и нормативов.
Природоохранные натуральные нормативы – это экономически обоснованные и технически достижимые величины наиболее эффективного использования природных ресурсов (вода, воздух, земля, почва, минеральные ресурсы и т.д.), рассчитываемы исходя из возможностей научно-технического прогресса.
С помощью натуральных нормативов осуществляются мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в окружающую среду, в воду, в действие технологических агрегатов и процессов, отвечающих современным экологическим требованиям, внедрению малоотходных технологий и производств.
Стоимостные нормативы – призваны осуществлять экономическое стимулирование природоохранной деятельности. В состав этих нормативов входят базовые нормативы платы за выбросы и сбросы вредных веществ, а также за размещение отходов.
Данные нормативы являются основой экономического механизма природопользования, действующего в России.
Натуральные нормативы связаны функционально со стоимостными нормативами. Уточнение (ужесточение) первых ведет к необходимости корректировок стоимостных нормативов.
Формирование системы природоохранных нормативов включает решение методологических проблем природопользования, разработку методических и инструктивных материалов, собственно разработку, согласование и утверждение норм и нормативов, организацию их использования, а также совершенствование метода расчета этих нормативов.
В настоящее время в основном сформирована система природоохранных норм и нормативов, которая позволила создать достаточную основу для стимулирования и активизации деятельности в области охраны окружающей среды.
Натуральные и стоимостные нормативы разрабатывают на основе норм использования ресурсов.
При формировании рассматриваемых нормативов анализируют влияние следующих групп факторов: 1) повышение технического уровня производства, внедрение прогрессивных технологических процессов; 2) повышение технического уровня системы пыле- и газоочистки, водоочистных установок, систем утилизации и обезвреживания отходов; 3) повышение полноты использования сырья; 4) экологическая напряженность районов деятельности предприятий.
Без природоохранных норм и нормативов невозможно рациональное развитие природопользования.
Нормирование природопользования – инструмент охраны окружающей среды. Нормы и нормативы, отражая объективные границы допустимых антропогенных нагрузок на экосистемы и вносимых в них изменений, в значительной мере предопределяют и экономические процессы. Являясь по существу и экологическими, природоохранные нормы и нормативы имеют сугубо социальный характер, так как при их нарушении наносится ущерб природе и здоровью населения.
Экологические нормативы определяют предел антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которого может создать угрозу сохранению оптимальных условий совместного существования человека и его внешнего окружения. Они включают в себя эколого-гигиенические нормативы и эколого-защитные, а также предельно допустимые нормативные нагрузки на окружающую среду.
При установлении эколого-гигиенических нормативов следует учитывать, что многие живые организмы более чувствительны к загрязнениям, чем человек, для которого установлены существующие нормативы, поэтому целесообразно определять их на уровне, обеспечивающем нормальную жизнедеятельность живых организмов.
Эколого-защитные нормативы направлены на сохранение генофонда Земли, восстановление экосистем, сохранение памятников всемирного культурного и природного наследия и т.п. Они используются при организации охранных зон, заповедников, природных национальных парков, биосферных заповедников, зеленых зон городов и т.д.
Применение системы предельно допустимых нормативов нагрузки на окружающую среду направлено на предотвращение истощения природной среды и разрушение ее экологических связей, обеспечение рационального использования и воспроизводства природных ресурсов. Эти нормативы представляют собой научно-обоснованные предельно допустимые антропогенные воздействия на определенный природно-территориальный комплекс.
Санитарно-гигиенические нормативы. К ним относят гигиенические и санитарно-защитные нормативы.
Под гигиеническими нормативами понимают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосфере, водоемах и почве, уровни вредных физических воздействий (вибраций, шума, электромагнитного и радиоактивного излучения) не оказывающих какого-нибудь вредного воздействия на организм человека в настоящее время и в отдаленном будущем, а также на здоровье последующих поколений.
Если вещество оказывает вредное воздействие на окружающую природу в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую среду.
К гигиеническим нормативам относят также токсико-метрические показатели, представляющие собой концентрации, дозы вредных веществ или физические факторы, которые вызывают фиксируемые реакции организма. Эти нормативы наиболее распространены и едины по всей территории страны. Наряду с ними в необходимых случаях устанавливают более жесткие нормативы вредных воздействий для отдельных районов.
Санитарно-защитные нормативы предназначены для защиты здоровья человека от вредного воздействия источников загрязнения и обеспечения достаточной чистоты пунктов водопользования. Их используют при образовании санитарных зон источников водоснабжения, пунктов водопользования, санитарно-защитных зон предприятий.
В последние десятилетия проблема профилактики неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека выдвинулась на одно из первых мест среди общемировых проблем. Это связано с быстрым нарастанием числа различных по своей природе (физических, химических, биологических, социальных) факторов, сложным спектром и режимом их воздействия, возможностью одновременного (комбинированного), совокупного действия, а также с многообразием патологических состояний, вызываемых этими факторами.
Среди комплекса антропогенных (техногенных) воздействий на окружающую среду и здоровье человека особое место занимают многочисленные химические соединения, широко используемые в промышленном, сельском хозяйстве и других сферах производства.
Воздействие химических соединений способно вызвать практически все патологические процессы и состояния, известные в общей патологии. По мере углубления и расширения знаний о механизмах токсического действия выявляются все новые виды неблагоприятных эффектов (канцерогенное, мутагенное, иммунотоксическое, терратогенное и т.д.).
Существует несколько принципиальных подходов к предупреждению неблагоприятных эффектов действия химических веществ: полный запрет производства и применения, запрет поступления в окружающую среду и любого воздействия на человека, замена токсичного вещества менее токсичным и опасным, ограничение (регламентация) содержания в объектах окружающей среды и уровней воздействия на работающих и население в целом.
Несовершенство используемых технологий, как в технологическом, так и в экологическом отношении, невозможность изъятия из производственной сферы многих необходимых для современной цивилизации химических веществ определяют необходимость введения и неукоснительного соблюдения нормативов качества окружающей среды.
Норматив качества окружающей среды всегда конкретен и основан на определенных признаках. К ним относятся: 1) объект защиты (человек, древесные растения, технологическое оборудование и т.д.); 2) среда, в которой нормируется и контролируется содержание вещества (воздух, почва, вода и т.д.); 3) критерий вредности (появление заболевания или временно компенсированной патологии у человека, снижение продуктивности, пищевой ценности растений и т.д.); 4) регламентируемая временная характеристика (воздействие в течение всей жизни человека, в течение его рабочего стажа и т.д.); 5) «цена» норматива, то есть последствия, к которым может привести отсутствие или превышение допустимого уровня.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом определяющее значение для контроля и управления качеством окружающей среды имеют гигиенические нормативы, преимущественно направленные на профилактику неблагоприятного воздействия химических веществ на здоровье человека.
Предположение о возможности установления нормативов для некоторых токсичных веществ было высказано еще в прошлом веке на основе данных о пороговом действии промышленных ядов.
В середине 20-х годов в СССР впервые в мире были включены в санитарное законодательство предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
В последующий период в СССР были заложены основы методологии гигиенического нормирования химических соединений в воде водоемов, атмосферном воздухе населенных мест, почве, продуктах питания.
Нормативы допустимого содержания химических соединений разрабатываются рядом международных организаций: международной организацией труда (МОТ), всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).
44. Понятие о загрязнении ос.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических, биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Так как объектом загрязнения всегда является биоценоз (экосистема), наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи), Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит продуктивности биоценоза в целом.
Загрязнения можно классифицировать следующим образом:
Ингредиентное (химическое) загрязнение представляет собой совокупность веществ чуждых естественным биогеоценозам.
Параметрическое (физическое) загрязнение среды связано с изменением ее качественных параметров.
Биологическое загрязнение заключается в воздействии на состав и структуру популяций и ее отдельных представителей – биологических агентов.
Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное (раковые опухоли), мутагенное и терратогенное действие (врожденные уродства).
Влияние на организм человека основных химических загрязнителей таблица 1
Загрязнители
Действие, вызываемые заболевания

1. Диоксины
Канцерогенное действие, мутагенный и терратогенный эффекты; острые и хронические отравления, иммунодефицит.

2. Соединения тяжелых металлов (Cd, Hg, Pb)
Острые и хронические отравления, поражение сердечно-сосудистой, мочеполовой и нервной систем.

3. Хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран)
Канцерогенное действие; поражение печени и ЦНС.

4. Бензапирен
Канцерогенное, мутагенное, терратогенное действие.

5. Нитраты, нитриты, продукты метаболизма азотистых удобрений
Острые отравления, нарушение обмена веществ, аллергия, нервные расстройства, злокачественные новообразования.

6. Фреоны
Разрушают озоновый слой и как следствие обладают канцерогенной опасностью.

7. Винилхлорид
Канцерогенное действие

8. Формальдегид
Болезни органов дыхания; аллергенное и канцерогенное действие.

9. Угарный газ
Воздействие на психические функции, вызывает удушье

10. Диоксид серы
Заболевания путей, конъюнктивит, головная боль

11. Пыль, образованная в результате сжигания мусора
Канцерогенное действие; раздражение дыхательных органов, бронхиальная астма, раздражение слизистых оболочек.

12. Асбест
Канцерогенное действие (рак легких)

Физическим загрязнением называют загрязнение, связанное с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, электромагнитных и т.п.
Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение умственной активности, развитие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний. Электромагнитное загрязнение возникает в результате изменений электромагнитных свойств среды. В последнее время уделяется большое внимание искусственным электромагнитным полям (ЭМП), источником которых являются радиопередающие устройства, электрифицированные транспортные средства, линии электропередач. Наблюдаемые при этом эффекты не ясны. Данные варьируются от опыта к опыту и бывают как отрицательные (биологическое изменение крови крыс), так и положительные (увеличение выживаемости при спонтанно развивающейся лейкемии у мышей). Предполагают, что воздействие слабых ЭМП заметно скажется лишь в 4-10м поколении. Известно, что у работающих за компьютером до 6 часов в сутки, заболевания органов зрения, поражения ЦНС, сердечно-сосудистой системы происходит в 5 раз чаще, чем в контрольных группах. При частом пользовании радиотелефоном и электробритвой опасность заболеть раком крови возрастает на 20-40%. Одним из видов физического загрязнения является ионизирующее излучение (ультрафиолетовое облучение, рентгеновское, нейтронное излучения, альфа, бета, гамма излучения, испускаемые радиоактивными изотопами). При действии ионизирующего излучения поражаются половые и соматические клетки в организме. В первом случае происходят генетические повреждения, при которых изменяются гены и хромосомы, во втором – соматические повреждения: ожоги, выкидыши, раковые заболевания костей, щитовидной и молочной желез, легких. Ионизирующее излучение вызывает острую и хроническую лучевую болезнь, тяжесть которой зависит от дозы облучения, а также вызывает мощное мутагенное, эмбриотоксическое и терратогенное воздействие.
Биологическое загрязнение может быть вызвано попаданием в организм человека патогенных микроорганизмов. Холера, оспа, чума вызываются бактериями, а грипп и СПИД – вирусами. Но также существуют непатогенные или условно-патогенные микроорганизмы, которые обитают в организме человека и стимулируют его защитные силы, способствуют перевариванию остатков пищи, вырабатывают витамины. В отдельную группу стоит отнести лекарственные загрязнения. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ортотоксическим эффектом. При неправильном подборе дозы они вызывают глухоту, поражая слуховой нерв, а также вызывают дисбактериозы. В последнее время за рубежом широко осуждается вопрос, связанный с загрязнением внутренней среды человека чужеродным генетическим материалом, получаемом при употреблении в пищу продуктов, полученных с применением технологий генной инженерии.
Научно обоснованные нормы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем нормативов для всех источников выбросов как стационарных, так и передвижных. Такими нормативами являются предельно допустимые выбросы (ПДВ). Это – максимальные выбросы (поступление вредных веществ в атмосферу) для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы этого вещества Ci, не превышающую ПДК, с учетом фонового (существующего) загрязнения Cф, и эффектов суммации однонаправленного действия. Условие их назначения записывается так:
ПДВ
·
· Cф + Сi
· 1;


ПДК
C max
· ПДК
Концентрацию Сф принимают по данным санитарно-эпидемиологического надзора в мг
·м
·. Величину Сi в мг
·м3 для данного природопользователя рассчитывают по определенным методикам, учитывая условия рассеивания и массу выбросов Мi в г
·с. Однонаправленными вредными веществами являются, например, окислы серы и азота, различные соединения серы.
Величины ПДВ, в зависимости от условий работы, перечитываются из г
·с на тонны в квартал (и год). Расчет ПДВ проводится либо самим природопользователем, либо организацией, имеющей на это лицензию. Вступают они в действие после утверждения специально уполномоченными организациями, корректируются ПДВ не реже одного раза в пять лет, и служат основой для расчета выплат за загрязнение среды. Все это справедливо для стационарных источников выбросов (точечные = трубы, площадные = пылящие поверхности, золоотвалы, терриконы, хвостохранилища). Для транспортных средств величины ПДВ устанавливаются соответствующими ГОСТами как в виде выбросов для данного стандартного испытания, так и в виде пробеговых выбросов на км пути.
В случае если данный природопользователь не может (объективно) достичь величины ПДВ (по причине очень больших Сф или по существенным технологическим факторам), назначаются временно согласованные выбросы (ВСВ) с обязательным установлением графика их постоянного снижения до ПДВ с разработкой конкретных мер для этого.
Не назначаются ПДВ только для веществ, действие которых недостаточно изучено и для которых вместо ПДК временно вводятся ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ). При инвентаризации каждого источника выбросов учитывается набор данных: высота трубы, диаметр источника на выходе, скорость выходящих газов, объем газо-воздушной смеси, ее температура.
Санитарно-защитные зоны призваны создать барьер между жилой застройкой и предприятиями и иными объектами, являющимися источниками вредных химических, физических, биологических воздействий на состояние окружающей среды. Их создание относится к планировочным мерам охраны окружающей среды при градостроительстве и развитии иных населенных пунктов. Санитарно-защитные зоны подразделяются на пять классов (1000, 500, 300, 100,и 50м).
Предельно допустимые сбросы (ПДС) масса вещества в сточных водах максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспеченья норм качества воды в контрольном створе. Для водных объектов также устанавливают ОБУВ и ЛПВ лимитирующий показатель вредности – способ воздействия и поступления вредного вещества в организм: дыхание, через пищеварительный тракт, кожу, органы чувств.
С max
· ПДК + Сфон.
ПДС зависят не только от условий сброса, но и от показателей воды в водоеме, его категории.
С взв (СТ) = С взв (О) + n * C взв (Y), где
С взв (СТ) – допустимая концентрация взвешенных частиц в сточных водах,
С взв (О) – превышение исходной концентрации в водоеме,
С взв (Y) – допускаемое увеличение концентрации в месте для данной категории водоема и его проточности,
N – кратность разбавления сточных вод в водоеме. (Она определяется соотношением расходов, участвующих в смешении; характеристикой места выпуска (извилистость берега, скорость течения и др.); его конструктивными параметрами.)
Водоохранной зоной является территория, примыкающая к акватория рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной и иных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранение среды обитания объектов животного и растительного мира.
Катастрофа по-гречески – переворот. Следуя этому значению, экологическую катастрофу следует понимать как переворот во взаимосвязях живых организмов и окружающей их среды. В настоящее время существует два основных взгляда на экологическую катастрофу:
Экологическая катастрофа – природное явление, фаза развития биосферы, во время которой происходит смена видов живых организмов. Одни вымирают, другие получают возможность захватить (заселить) освободившееся место.
Экологическая катастрофа – авария технических устройств: прорыв плотины, разлив нефти, приводящая к остро неблагоприятным изменениям в среде и, как правило, к массовой гибели живых организмов и экономическому ущербу.
Эти два взгляда различаются только причиной, вызвавшей изменения в окружающей живые организмы среде. В первом случае считается, что это природные явления, а во втором – результат деятельности человека. Следствия оцениваются в обоих случаях по состоянию живых организмов. Действия человека на окружающий мир принципиально не отличаются от тех процессов, которые совершаются в природе, только они, осуществляясь локально, но повсеместно, существенно усиливают скорость изменения окружающего живые организмы мира, тем самым, ускоряя соответствующие процессы в самом живом мире. Глобальные изменения (экологические катастрофы) необратимы. Экологическая катастрофа - это одно из состояний Природы, связанное с необратимыми изменениями в ней.
Кризис по-гречески означает решение, поворотный пункт, исход. В широком смысле экологический кризис понимается как фаза развития биосферы, на которой происходит качественное обновление живого вещества: вымирание одних видов и появление на арене жизни других. В этом плане понятия кризиса и катастрофы совпадают. В узком смысле экологический кризис понимается как напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и Природой. В истории человечества такие состояния возникали неоднократно: само появление прямоходящих антропоидов следует считать поворотным пунктом (кризисом) в истории Земли. Если катастрофа – необратимое явление, то кризисная ситуация может быть обратима, особенно при небольших, локальных изменениях окружающего нас мира: засушливое лето, возврат холодов в начале лета, очень холодная зима и т.д. Степень обратимости различна: от полной – до приближающейся к экологической катастрофе. Современный экологический кризис является глобальным, охватывает всю поверхность Земли, и поэтому выход их него есть задача всего человечества. Выход из кризиса человечество сможет найти тогда, когда:
Сменит мировоззренческую основу с физической на натуралистическую;
Создаст систему нормативных актов (деятельностного знания) в рамках натуралистической картины мира:
Научится решать “жизненные” задачи.
45. Экологические аспекты урбанизации.
Процесс урбанизации (urbis – город) начался около 3500 лет назад в долинах рек Тигра и Евфрата (современные Ирак и Сирия), позднее – Нила (Египет). Города возникали как места развития торговли и защиты жителей от нашествий. С началом промышленной революции процесс урбанизации приобрел взрывной характер. Города стали наиболее совершенной формой организации искусственной среды обитания человека. Они концентрировали промышленность, управление, в наибольшей степени удовлетворяли условиям быта, развития культуры и информационного обмена. Крупный город существенно меняет многие компоненты природной среды. Крупнейшие города мира (Мехико, Токио, Нью-Йорк и др.) имеют структуру мегаполисов, породили острейшие проблемы экологии. Инфраструктура крупного города (в России – 300 городов) оказывает воздействие на загрязнение окр. среды в радиусе до 50 км – атмосферы, гидросферы (поверхностные стоки бытовые и промышленные, фильтрация в грунты до глубины 8-12 м), литосферы (грунты, подземные сооружения). Перепады температуры, влажности, солнечной радиации между городом и окрестностями соизмеримы с перемещениями на 200 градусов по широте. Энергетические поля городов оказывают негативное влияние на 1-8 км.
Сегодня в городах планеты проживает более 30% населения. В России – 60% жителей сконцентрировано в 300 городах. В городах проявляются отрицательные факторы воздействия на природные условия жизни человека:
1)прогрессирующий рост загрязнения окр. среды промышленными и бытовыми отходами и выбросами;
2)прогрессирующее отставание санитарно-технического благоустройства и оборудования от роста жилого фонда;
3)нарастающее превышение над допустимыми нормами уровней энергетических загрязнений (шум, вибрации, излучения и т.д.);
4)возрастающая вероятность массовых инфекционных и специфических нервных заболеваний (стрессы, психозы и др.);
5)постоянно действующие моральные и психические напряжения, приводящие к конфликтам человека и «города».
Влияние всех этих факторов приводит к росту сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических и др. заболеваний.
Крупные города являются монстрами, которые ненасытно потребляют природные ресурсы, продукты питания, загрязняют воду, создают условия для возрастающей миграции людей из сельской местности. Создаются конфликты города и деревни, горожан и сельских жителей.
46. Правовое регулирование экологических вопросов.
Экологическое право (ЭП) как отрасль права понимается в двух смыслах:
узкий смысл – это система правовых норм, регулирующих общественные отношения по охране окружающей среды (природоохранительные отношения).
широкий смысл – это комплексная отрасль права, т.е. система правовых норм, регулирующих природные отношения по использованию природных ресурсов (ПР), охране окружающей природной среды (ОПСр) и обеспечению экологической безопасности.
Цель экологической функции права: средствами правового регулирования и правовой охраны обеспечить качество ОПСр благоприятное для жизни, здоровья, генетического фонда человека и других живых организмов, а также обеспечить соотношение экологических и экономических интересов в развитии общества.
Реализуется экологическая функция права через разработку, принятие и применение правовых норм, регулирующих экологические отношения с учетом экономических закономерностей. Право это один из инструментов государства в области охраны ОПСр.
Предметом экологического права являются экологические отношения. Их специфика заключается в следующем:
Экологические отношения возникают по поводу ОПСр и отражают связи между ее составными частями.
Отношения по использованию ПР имеют экономический характер, т.к. связаны с производством материальных благ, следовательно, являются эколого-экономическими отношениями.
Отношения в области присвоения принадлежности ПР как составных частей ОПСр приобретают имущественный характер, т.к. ПР имеют имущественную, денежную оценку.
Поскольку в экологических отношениях реализуются интересы неограниченного круга лиц как настоящих, так и будущих поколений людей любые экологические отношения носят общественный характер (ч.1 ст.9 Конституции РФ). «Земля и другие ПР используются и охраняются в РФ как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории». Это положение лежит в основе всей системы ЭП.
Нормы экологического права – это правила поведения людей, имеющие общеобязательный (формально определенный) характер и регулирующие экологические отношения.
Классификация норм ЭП (по своему характеру и содержанию):
Процедурно-процессуальные нормы устанавливают последовательность осуществления прав и осуществления обязанностей (допустим порядок предоставления ПР в пользование).
Материальные нормы ставят условия, основания возникновения, прекращения прав и обязанностей субъектов.
А) нормы принципы – основополагающие положения
Б) нормы-гарантии – устанавливают нормы защиты прав
В) нормы приоритеты – устанавливают правовые преимущества в использовании или охране одного природного объекта перед другим
Г) нормы-правила – устанавливают права и обязанности субъектов.
Одни нормы содержатся в ЭП (эколого-комплексные – регулируют отношения по поводу ОПСр в целом; эколого-ресурсные – содержатся в природоресурсных отраслях и регулируют отношения по использованию ПР). Другие нормы являются экологизированными и содержатся в иных отраслях российского права (гражданском, административном, уголовном).
Экологические правоотношения –
урегулированные правовыми нормами и возникшие на основе правовых норм общественные отношения по поводу использования ПР. и охраны ОПСр.
Возникшая на основе и урегулированная правовыми нормами связь между субъектами по поводу природопользования и охраны ОПСр и опосредованная правами и обязанностями.
Структура экологического правоотношения:
Объект – то по поводу чего складываются общественные отношения (связь между объектами)
Фонды природных ресурсов совокупность ПР того или иного вида на той или иной территории (земельный фонд, фонд недр, водный фонд, лесной фонд, фаунистический фонд, фонд особо охраняемых ресурсов = природозаповедный).
Природные объекты в целом или их часть (вода, атмосферный воздух, животный мир )
Участок ОПСр либо ПР (участок земли, участок недр, участок лесного фонда).
Участок окружающей природной среды – часть природной среды либо природного объекта, имеющий фиксированные границы, местоположение, количественные, качественные характеристики и юридическое оформление.
Субъекты - участники правоотношений наделенные юридическими правами и обязанностями.
Физические лица (индивидуумы) граждане РФ, иностранные граждане, лица без гражданства. Правоспособность физических лиц возникает с момента их рождения. Дееспособность – способность лица осуществлять права и нести обязанности (по достижению совершеннолетия, 18 лет). Деликтоспособность - способность лица нести обязанности.
Юридические лица организации, которые зарегистрированы в едином реестре юридических лиц
Российская федерация в лице уполномоченных
Субъекты РФ органов только в правоотношениях
Муниципальные образования собственности на ПР
Содержание – совокупность юридических прав и обязанностей.
Юридическое (субъективное) право – мера возможного поведения субъектов правоотношений.
Юридическая (субъективная) обязанность- мера должного поведения субъектов правоотношений. Активное поведение выражается в действиях, а пассивное – в бездействии.
Основание возникновения или прекращения правоотношения – совокупность юридических фактов, фактов реальной действительности, с которыми правовая норма связывает возникновение или прекращение прав и обязанностей. Юридические факты это события и действия.
Можно утверждать, что вопрос об экологических правах индивида является центральным в современном праве окружающей среды России. При этом имеются в виду не антропоцентристские концепции охраны ОПСр, основанные на идее решения экологических задач в интересах человека, а собственно право каждого на благоприятную ОПСр, реализация которого будет отвечать не только экологическим интересам человека, но и, что самое важное, сохранению и восстановлению благоприятного состояния ОПСр. Человек, его права и свободы являются высшей ценностью (ст.2 Конституции РФ).
Под экологическими правами человека понимаются признанные и закрепленные в законодательстве права индивида, обеспечивающие удовлетворение разнообразных потребностей человека при взаимодействии с природой. По уровню правового регулирования подразделяются на основные и иные права в области ОПСр.
Основные права часто называются конституционными и фундаментальными. В РФ они закреплены Конституцией, а также международно-правовыми документами по правам человека (Всеобщая декларация прав человека (1948), Европейская конвенция о защите прав человека и основных свобод (1950), Европейская социальная хартия (1961)). Так, основными конституционными являются право частной собственности на землю, право каждого на благоприятную ОПСр, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного здоровью и имуществу экологическим правонарушением. Прямое отношение к рассматриваемой разновидности прав имеет право каждого на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены, а также право каждого на охрану здоровья и медицинскую помощь. Перечень прав дается в гл.2 Конституции РФ. Основные экологические права относятся к категории неотчуждаемых, естественных прав человека. Квалифицируя их как неотчуждаемые, Конституция подчеркивает невозможность и недопустимость лишения человека таких прав. Они являются правами субъективными и естественными, поскольку природа наделяет ими человека в момент рождения.
К категории иных экологических прав человека относятся права в области природопользования и охраны ОПСр, установленные в законах и иных нормативных правовых актах РФ и ее субъектов. Примерами разновидности таких прав являются право граждан на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия ОПСр (Закон РСФСР «ОБ охране ОПСр), право граждан России, иностранных граждан и лиц без гражданства, проживающих на территории РФ, на радиационную безопасность (Федеральный закон «О радиационной безопасности населения»), право граждан на пребывание в лесах (Лесной кодекс РФ). Выделение в предлагаемой классификации категории «иных экологических прав» вовсе не означает, что они юридически менее значимы, чем основные. Эти права также подлежат государственному обеспечению и защите.
Наряду с представленной классификацией, экологические права могут быть подразделены по видам регулируемых ими интересов или сторон деятельности. Как в Российской Конституции, так и в Международных пактах по правам человека выделяются гражданские (личные) права; политические права; культурные права; социальные и экономические права. Очевидно, что как самостоятельные по содержанию экологического права, так и юридически значимые экологические интересы граждан проявляются в большой или меньшей степени в каждом из названных видов прав.
Так, гражданские (личные) права определяют защищенность человека, его здоровья и имущества от какого-либо незаконного вмешательства (к примеру, от вредного воздействия окружающей среды).
Политические права граждан выражают возможности индивида на участие в осуществлении государственной власти (посредством проведения референдума по вопросам охраны ОПСр, участия в процессе подготовки и принятия экологически значимых решений и др.), установления контроля за властью (путем судебного обжалования решений и действий государственных органов и должностных лиц, а также их бездействия, нарушающих экологические права граждан).
Социальные и экономические права призваны обеспечить человеку достойный жизненный уровень с учетом экологических характеристик, право на труд в экологически безопасных условиях, защиту здоровья от вредного воздействия загрязненной окружающей среды, право на экологическое образование. С учетом важности экологических интересов для человека, общества и государства, уровня развития экологических прав человека они должны быть выделены в качестве самостоятельной разновидности прав.
Принимая на себя обязательства по обеспечению прав граждан, государство вправе требовать от них правомерного поведения, которое соответствовало бы эталонам, зафиксированным в юридических нормах. В ст. 58 Конституции России установлена обязанность каждого, сохранять природу и окружающую среду и бережно относиться к природным богатствам. Каждый человек и гражданин соприкасается с природой (ОПСр) в процессе жизнедеятельности в разных качествах – как житель города и другого населенного пункта и как работник, в том числе должностное лицо. Соответственно, как житель, в быту и в быту и на отдыхе каждый должен исполнять данную конституционную обязанность. Одновременно и, прежде всего обязанность сохранять природу и ОПСр возлагается Конституцией также на каждого, чья трудовая деятельность сопряжена с природопользованием и воздействием на ОПСр. Именно от этой категории граждан зависит возможность обеспечения благоприятного состояния ОПСр в процессе принятия экологически значимых решений, выполнения обычных трудовых обязанностей, связанных с охраной ОПСр. Эту обязанность можно рассматривать как правовую и как моральную. Каждый человек и гражданин, если его жизнедеятельность связана с вредным воздействием на ОПСр и использованием природных богатств, обязан соблюдать соответствующие, адресованные им требования законодательства, нарушение которых влечет правовые последствия. В то же время в цивилизованном обществе забота о природе, охране ОПСр является проявлением культуры общества и нравственным долгом его членов. Забота о природе – моральный долг каждого и по отношению к экологическим интересам последующих поколений. Конституционные обязанности сохранять природу и ОПСр и бережно относиться к природным богатствам конкретизируются в действующем законодательстве РФ. Ст.12 Закона «Об охране ОПСр» устанавливает, что граждане обязаны: принимать участие в охране ОПСр, соблюдать требования природоохранительного законодательства и установленные нормативы качества ОПСр, своим личным трудом оберегать и приумножать природные богатства, постоянно уровень своих знаний о природе, экологическую культуру, содействовать экологическому воспитанию подрастающего поколения. Наиболее полно обязанности по охране природы и бережному использованию природных богатств граждан как природопользователей определены в природоресурсном законодательстве.
Так, в соответствии со ст.53 Земельного кодекса РСФСР собственники земельных участков, землевладельцы, землепользователи и арендаторы обязаны: эффективно использовать землю в соответствии с целевым назначением, повышать ее плодородие, применять природоохранные технологии производства, не допускать ухудшения экологической обстановки на территории в результате своей хозяйственной деятельности, осуществлять комплекс мероприятий по охране земель в порядке, установленном ст. 100 и 101 Кодекса.
Обязанности лесопользователей определены ст.82 Лесного кодекса РФ. Обязанности пользователей недр предусмотрены в ст.22 Федерального закона «О внесении изменений и дополнений в Закон РФ «О недрах». Обязанности водопользователей установлены ст.92 Водного кодекса РФ, а животного мира – Федеральным законом «О животном мире».
Нарушение установленных в законодательстве обязанностей влечет применение мер юридической ответственности. Ответственность – это:
обязанность лица виновного в совершении правонарушения понести меры государственного принуждения личного или имущественного характера.
Правовой институт: система правовых норм, устанавливающих условия, основания и меры государственного принуждения, применяемые к правонарушителю
Возникшее на основе и урегулированное правовыми нормами правоотношение между правонарушителем и органами государственной власти по поводу мер государственного принуждения.
Особенности ответственности:
Как правовой институт имеет межотраслевой характер: условия и снования ответственности предусмотрены как в нормах экологического права, так и иных отраслей (административного, уголовного, гражданского и трудового), а меры (санкции) только в нормах административного, уголовного, гражданского и трудового.
При применении ответственности за экологические правонарушения следует учитывать экологические взаимосвязи между составными компонентами ОПСр.
Следует учитывать, что наступление вредных последствий в ОПСр в большинстве случаев отдалено во времени от факта совершенного противоправного деяния.
Функции ответственности:
Стимулирующая к соблюдению норм права окружающей среды;
Компенсационная направлена на возмещение потерь в природной среде и возмещение вреда здоровью человека;
Превентивная обеспечивает предупреждение новых правонарушений;
Карательная заключается в наказании лица виновного в совершении экологического правонарушения.
Экологическое правонарушение (ст.81 Закона «Об охране ОПСр») – противоправное, как правило, виновное действие или бездействие (деяние) совершаемое право дееспособным субъектом, причиняющее или несущее реальную угрозу причинения экологического вреда либо нарушения права и законные интересы субъектов экологического права.
С учетом степени общественной опасности экологические правонарушения делятся на:
Проступки менее общественно опасные. По видам санкций делятся на: дисциплинарные, материальные, административные, гражданско-правовые.
Уголовные преступления общественно опасные экологические правонарушения, которые посягают на установленный в РФ экологический правопорядок. Санкции наиболее серьезные (лишение свободы сроком более 10 лет, смертная казнь).
Экологическое правонарушение является основанием для применения мер государственного принуждения к правонарушителю. Составы экологических правонарушений предусмотрены как экологическим законодательством, так и административным, уголовным, гражданским и трудовым правом.
Структура состава экологического правонарушения:
Без какого-либо элемента состава нет правонарушения (по общему правилу), т.е. нет основания для применения мер государственного принуждения.
Объект экологического правонарушения – то на что посягает правонарушитель, это общественные отношения по поводу ОПСр в целом и ее отдельных компонентов, регулируемых и охраняемых нормами права. Они касаются собственности на ПР, природопользования, охраны ОПСр от вредных воздействий, защиты экологических прав и законных интересов человека и гражданина.
Субъектами экологического правонарушения могут быть юридические, должностные и физические лица, в том числе иностранные юридические лица и граждане, совершившие правонарушение. Состав субъектов варьируется в зависимости от вида экологического правонарушения. Так субъектами дисциплинарной ответственности являются должностные лица и виновные работники предприятий, уголовной – должностные лица и граждане, административной – юридические, должностные лица и граждане. Административная и уголовная ответственность физических лиц за экологические правонарушения наступает с 16-летнего возраста. В порядке гражданского судопроизводства граждане несут ограниченную ответственность с 14 до 18 лет, полную – с 18 лет. Трудовое законодательство не устанавливает возрастных ограничений относительно применения дисциплинарной и материальной ответственности лиц, виновных в совершении экологических правонарушений в трудовой сфере.
Для объективной стороны экологического правонарушения характерно наличие трех элементов:
Противоправность поведения;
Причинение или реальная угроза причинения экологического вреда, либо нарушение иных законных интересов субъектов экологического права.
Причинная связь между противоправным поведением и нанесенным экологическим вредом или реальной угрозой причинения такого вреда, либо нарушением иных законных прав и интересов субъектов экологического права.
Субъективная сторона экологического правонарушения характеризуется виной правонарушителя (за исключением случаев ответственности владельца источника повышенной опасности). Вина – психическое отношение правонарушителя к своему противоправному поведению, которое может проявляться в действии или бездействии. Закон предусматривает две формы вины: умысел (прямой или косвенный) и неосторожность. Умышленным является экологическое правонарушение, при котором нарушитель предвидит наступление общественно вредных последствий своего поведения и желает или сознательно допускает их (например, предприниматель сбрасывает токсичные отходы на опушке леса, т.е. в неустановленном для этого месте). Неосторожность бывает двух видов: самонадеянность и небрежность. Самонадеянность имеет место тогда, когда лицо, нарушающее экологическое требование, предвидит общественно-вредные последствия своей деятельности, но легкомысленно рассчитывает избежать их. Небрежность проявляется в том, что лицо не предвидит наступления вредных последствий, хотя должно и могло их предвидеть. В природоохранительной практике может иметь место безвиновная (абсолютная) ответственность – за вред, причиненный источником повышенной опасности.
Одни экологические правонарушения могут быть совершены при любой форме вины (правонарушения, последствиями которых является загрязнение атмосферного воздуха или вод), другие – только при умышленной форме вины (незаконная охота или рыбная ловля), третьи – по неосторожности (небрежное обращение с огнем в лесу и нарушение правил пожарной безопасности в лесах).
Виды ответственности за экологические правонарушения:
Должностные лица и граждане несут материальную, дисциплинарную, административную, уголовную, гражданско-правовую ответственность.
Юридические лица несут административную и гражданско-правовую ответственность.
Альтернативными видами ответственности (либолибо) за одно правонарушение является административная или уголовная ответственность.

 47. Ноосферная парадигма.
Ноосфе
·ра (греч.
·
·
·
· «разум» и
·
·
·
·
·
· «шар») сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера»)[1].
Ноосфера предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. Согласно В. И. Вернадскому, «в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его как существа общественного»[1].
48. Географическая концепция биосферы. Основные понятия.
Исторически первой концепцией биосферы является географическая. Учение о природных зонах А.Гумбольдта и В.В.Докучаева составляет основу этой концепции. Структура биосферы представлена в ней физико-географическими поясами, состоящими в свою очередь из географических зон, подзон, областей, различающихся по тепловому балансу. Выделяют семь основных поясов: полярный (арктический и антарктический), субполярный (субарктический и субантарктический), умеренный (северный и южный), субтропический (северный и южный), тропический (северный и южный), субэкваториальный (северный и южный), экваториальный.
В рамках данной концепции рассчитаны радиационный и тепловой балансы Земли, разработаны различные формы районирования поверхности: физико-географическое, экономико-географическое, социально-географическое, климатическое, геоморфологическое, почвенное, геоботаническое, зоогеографическое и др. Соотношение тепла и влаги определяет тип растительности и животный мир в каждой географической единице биосферы.
Достижения географии и биологии (экологии) были связаны, прежде всего, с именем Александра Гумбольдта. Путешествие в Южную и Центральную Америку (1799-1804) позволило Гумбольдту необычайно расширить свой географический кругозор, сделать наблюдения и собрать коллекции, послужившие фактической базой для теоретических обобщений. Отправляясь в свою первую большую экспедицию, Гумбольдт задумал необычайно широкую программу работ: "Я буду собирать растения и окаменелости, производить прекрасными инструментами астрономические наблюдения, я буду химически анализировать состав воздуха... Но все это не главная цель моего путешествия. "На взаимодействие сил, на влияние мертвой природы на животный и растительный мир, на эту гармонию должны быть неизменно направлены мои глаза", - писал Гумбольдт накануне отплытия. Гумбольдт как географ прославил себя открытием не новых земель, а новых законов. Именно благодаря трудам Гумбольдта география получила прочный теоретический фундамент. Он был выдающимся естествоиспытателем не только в горах и тропических лесах Южной Америки, но и за рабочим столом своего кабинета. Именно здесь полевые наблюдения соединял он в стройную географическую теорию.
Отправным пунктом для вывода главного закона - закона географической зональности - для Гумбольдта было детальное изучение распределения растительности. Начав искать связи между растительностью и климатом "под различными широтами, от экватора до полярного круга", ученый проанализировал все накопленные к тому времени измерения температуры в разных пунктах земного шара. Гумбольдт впервые использовал метод показа на карте линий равной температуры - изотерм.
Анализ карты изотерм показал, что их ход не всегда строго следует географическим широтам. Гумбольдт установил различия тепловых условий на западных и восточных окраинах материков, в глубине континентов и вблизи океанических побережий. Благодаря трудам Гумбольдта и его картографическому анализу идея географической зональности приобрела логическую стройность. Он сумел увязать климатические пояса и климатические аномалии с распределением растительности и животного мира на земном шаре. "География растений и животных зависит от сложных противоположностей в распределении моря и земли, от формы поверхности, от направления изометрических линий - поясов одинаковой средней годовой теплоты", - писал Гумбольдт.
Последние годы своей жизни (1827-1859 гг.) Гумбольдт прожил в Берлине. Здесь он написал главный теоретический труд "Космос". В этом произведении изложены основы его натурфилософского мировоззрения. В трактовке окружающего мира Гумбольдт продолжает научно-эстетические взгляды Гете, мечтавшего слить воедино научные, философские и эстетические представления о природе. "Космос" посвящен, говоря словами самого Гумбольдта, истории физического мировоззрения, истории мышления о единстве явлений и взаимодействии сил во Вселенной, истории стремлений человечества понять гармоническую деятельность сил природы на земле и на небе.
Гумбольдт высказывает и развивает теоретические положения, которые легли в основу современной физической географии. Прежде всего, он различает основные геосферы - твердую внешнюю кору, океан и атмосферу. Особое внимание он уделяет сфере жизни: "...там, где миросозерцание стремится подняться до более возвышенной точки зрения, эта картина была бы лишена своей наиболее очаровательной прелести, если бы она не представила нам и сферу органической жизни..." Вопреки тогдашним представлениям Гумбольдт считал необходимым включить в свое физическое описание мира и законы, управляющие живыми организмами, т. е. то, что позже назвали экологией.
 49. Биогеохимическая концепция биосферы.

50. Понятие живого вещества. Основные характеристики. Основные функции живого вещества и его проявления.
Живое вещество – совокупность организмов, распространенных по земной поверхности и оказывающее определенной давление в окружающей среде.
Живые организмы в пределах биосферы распределены неравномерно. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Организмы, составляющие биомассу, обладают громадной способностью воспроизводства – размножения и распространения по поверхности Земли. Биомасса организмов, обитающих на суше – примерно 99,2% представлено зелеными растениями и на 0,8% - животными и микроорганизмами. В океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов – 93,7 от всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше.
Масса живого вещества составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы и играет огромную роль в геохимических процессах. Особенность каждого живого организма состоит в постоянном обмене веществ с окружающей средой. Различные элементы входят в живой организм, накапливаются в нем и выходят из него, частично при жизни и частично после смерти. Для обмена веществ организмы черпают из окружающей среды и энергию. В процессе питания происходит накопление энергии и передача ее другим организмам по цепи питания и путем размножения. В некоторые годы размножение отдельных видов вспыхивает, что влечет нашествие громадных масс животных. Захват пространства разными организмами обусловлен интенсивностью их размножения. Мелкие организмы, особенно в воде, размножаются и распространяются очень быстро (бактерии). На суше очень быстро размножаются членистоногие.
Плотность жизни зависит от размеров организмов и необходимой для их жизни площади (ряска и водоросли). Ежегодно воспроизводится 10% биомассы. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет более 232 млрд. тонн сухого органического вещества. Деятельность живых организмов служит основой круговорота веществ в природе.
51. Биологический вид. Определение и основные характеристики. Подходы к структурированию.
Вид – осн. структурная единица в системе живых организмов, кач-ный этап их эволюции. Вследствие этого вид – основное таксономическое подразделение в систематике животных, растений и микроорганизмов. У половых, перекрестно оплодотворяющихся организмов, к которым относятся почти все животные, значит-ая часть раст. и ряд м/о, вид – совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и вследствие этого дающих переходные гибридные популяции между местными формами, населяющих определенный ареал (территорию, акваторию), обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической (косной) и биотической (живой) средой, отделенных от др. таких же групп особей практически полной нескрещиваемостью в природных условиях. Накопление в конце 17 века сведений о многообразии форм животных и раст. привело к представлению о видах как о вполне реальных группах особей, похожих др. на др. примерно так же, как походят др. на др. члены одной семьи, и отличимых от др. таких же групп особей. Видом считались, например, волк, лисица, ворона, галка, дуб, береза, пшеница, овес и т.п. Возрастающее число описываемых видов потребовало стандартизации их названий и построения иерархич-ой системы видов и более крупных систематич-их единиц. Основополагающая работа в этом направлении была проведена шведским натуралистом Карлом Линнеем, заложившим основы соврем-ой систематики животных и раст. в своем труде «Система природы» (1735). Объединив близкие виды в роды, а сходные роды в отряды и классы, Линней ввел для обозначения видов двойную латинскую номенклатуру (т.н. бинарную номенклатуру): каждый вид обозначался названием рода и следовавшим за ним видовым названием. К концу 18 века система Линнея была принята большинством биологов во всем мире. В первой половине 19 века французский ученый Ж. Кювье разработал понятие типов строения, после чего тип как высший таксон, т.е. высшая систематич-ая категория, был введен в линнеевскую систему. В то же время стали складываться представления об изменении видов в процессе развития живой природы, завершившиеся появлением эволюционной теории Ч. Дарвина, которое показало необходимость при построении естеств-ой филогенетической системы исходить из преемственной генетической связи между формами живых организмов. К концу 19 века накопился большой материал по внутривидовой географической изменчивости и было введено понятие подвидов. Накопление числа описанных видов и подвидов животных, раст. и м/о (к середине 20 века оно превысило 2 млн.) привело, с одной стороны, к дроблению видов и описанию любых локальных форм в качестве видов, с др. стороны, стали укрупнять виды, описывая в кач-ве видов группы или ряды географических рас (подвидов), образующих совокупность явно родственных и обычно связанных др. с др. переходами форм. В рез-те в систематике появились понятия «мелких» видов – жорданонов (по имени франц. ботаника А. Жордана), «больших» видов – линнеонов (по имени Линнея), а среди последних стали различать монотипичные и политипичные виды (последние состоят из ряда подвидов). Классический период в развитии систематики завершила работа русского натуралиста А. П. Семенова-Тян-Шанского, принявшего за основу линнеон и давшего определения различных подвидовых категорий (подвид, морфа, аберрация).
30-е годы 20 века, когда был осуществлен синтез достижений совр-ой генетики с эволюционным учением, стало развиваться учение о микроэволюции как совокупности пусковых механизмов эволюции и видообразования. Это привело к пересмотру основных определений и концепций систематики низших таксонов. В совр-ом определении понятия вида существенное значение имеет практически полная репродуктивная изоляция в природных условиях (некоторые в природе абсолютно изолированные виды в искусственных условиях могут эффективно скрещиваться с др. видами). По территориальным взаимоотношениям виды могут быть аллопатрическими, т.е. занимающими разные неперекрывающиеся ареалы, или симпатрическими, у которых ареалы в большей или меньшей степени перекрываются или даже совпадают. Алло- или симпотричность видов в большинстве случаев связаны с условиями их возникновения и с тем, какая форма изоляции – территориальная или биологическая – играла основную роль в преобразовании данного вида. При детальном изучении почти все виды оказываются политипическими; степень их политипии обычно возрастает с увеличением ареала, а также зависит от разнообразия физико-географических условий в отдельных его частях. Особый интерес представляют т.н. виды-близнецы, морфологически трудно различимые и обычно встречающиеся в смежных перекрывающихся ареалах; такие виды, по-видимому, происходят в рез-те первичного возникновения одной из форм биологической изоляции.
Принципиальные трудности возникают при установлении понятия вида у облигатно агамных (бесполых), партеногенетических и самооплодотворяющихся форм. В этих случаях видом можно условно назвать группы сходных клонов или линий, обладающих большим морфо-физиологическим сходством, занимающих определенный ареал и находящихся в сходных взаимоотношениях со средой обитания. Особенно трудно сравнивать и гомологизировать совр-ые виды с ископаемыми.
52. Биогеографическое районирование Земли.
БГ районирование – это выделение и хар-ка р-нов по составу и соотнесению групп орг-мов.
Энглер (4 царства) и Друде Дилье выд р-ны суши, флористич и фаунистич границы. Районирование: флористич, фаунистич и биотич.
Подходы к флористич районир-ию – разделение на соподчиненные категории, основывается на распростр покрытосем, голосем и споровых раст (зоогеогр районир-ие – позвоночн жив). Границы по б/п. жив будут приближаться к раст, т.к. у них более узкий диапазон пищи и они привязаны к раст. По млекопит-им – оч широкий диапазон. Антропоген воздействие не учит-ся при районировании, хотя они нивелируют границы. Если при биотич районировании границы флорист и фаунистич зон не совпадают, то предпочтение отдают флористич границам.
Террит-ия, в пределах которой флора, фауна или биота в целом однородна, однотипна и имеет свою специфику, т.е. отличается от флоры, фауны и биоты др. террит-ий
· зоны. При районировании выделяют единицы разного ранга.
Самая крупная единица – царство, т.е. террит-ия, на которой выд-ся эндемичные сем-ва, роды и виды (таксоны высокого ранга – ранга сем-в). Хар-ные таксоны – те, которые имеют наибольшее число представителей в царстве, они не явл-ся строго эндемичными (америк кактусы – 1 род в Африке). Каждое царство имеет большое число эндемичных родов и видов – биота своеобразна и оригинальна.
Флористическое (биотич) царство делится на области. При выделении областей в первую очередь учит-ся роды (редко могут быть и сем-ва). Если кол-во царств достигает 8 (а флористич –6-7 царств), то областей много (29-43).
М/ду царством и областью сущ-ет промежуточная ед-ца - подцарство. Строгих соответствий м/ду климатом и зоной царств нет – внутри одного царства могут быть разные климаты. Образование царств имеет истор причины.
Области делятся на р-ны или провинции (более 150).
Царства:
Голарктическое царство (все сев полушарие),
Палеотропическое (Индия),
Неотропическое (Юж Америка),
Австралийское (Австралия),
Капское (юж. оконечность Африки),
Голантарктическое (юж часть Юж Америки, юж полушарие, о-ва).
Дроздов дополнительно выделяет Мадагаскарское (Палеотропическое) и Афро-тропическое.
Закономерность: с севера на юг территории царств уменьшаются, все более раздробленные территории (о-ва).
Основой районирования явл-ся распространение таксонов (ареалы). Благодаря районированию размещение генофонда разных таксонов становится обозримым, сопоставимым и явл-ся основой для биохим работ охр природы и мн др. исследований. Голарктическое царство. Занимает примерно половину пов-ти земн шара. Флора очень своеобразна.
30 эндемичных сем-в, монотипная флора: гинговые, сусаковые, адоксовые, мускусные. Характерные сем-ва: розоцветные, бобовые, зонтичные, ивовые, березовые, мотиковые, норичниковые, губоцветные, сложноцветные.
Хар-ные роды: лунник оживающий (крестоцветный), сныть, пульманария, гнездовка, гимнадения, хамиропсийская пальма.
Фауна: сем-во вилорогов, грызунов, крапивниковые, синицы, тетеревиные, чистиковые, гагары, кротовые, беличьи, пищиховые, полевки, хомяки и заячьи, овсянковые.
Общие виды: белый и бурый медведь, бобр, волк, горностай, лось и благородный олень, Флора этого царства происходит от арктотретичной флоры.
Области:
циркумбореальная (Аляска, Канада, наш Север). Эндемичных сем-в нет, есть эндемичные роды и характерные роды: дуб, ель, береза, ольха, ива, тополь, клен. Область массового развития хвойных растений.
восточно-азиатское (Китай, Япония, Корея, Гималаи и Приморье). 14 эндемичных сем-в (гинговые, цефалокаксовые, траходендровые, гутаперчивое дерево), 300 эндемичных родов (эреоботрия, конфетное дерево). Многие эндемичные роды относ-ся к очень примитивным
· древняя флора (один из рефугиумов, магнолиевые, древовидные папоротники, гинго). 20 тыс. эндемичн видов.
атлантическо-североамериканская область. 1 эндемичное сем-во: лейтнериевые. Более 100 эндемичн родов. Х-ные сем-ва: росянковые, сарацениевые, аноновые. Эта флора сходна с юго-восточной: общие виды – магнолия, лавр.
область скалистых гор близка к циркумбореальной. Эндемичных сем-в нет, есть эндем роды. Богатство хвойных: тсуга, псевдотсуга, кипарис, кипарисовик, можжевельник, ель, пихта, сосна, лиственница.
макарокезийская – промежуточное состояние м/ду флорой Европы и Африки: земляничное дерево, канарская пальма.
средиземноморская – берега Средиземноморья, совпадают с ареалом дуба каменного, близки к первоначальным границам оливы. 1 эндемичн сем-во: афилантовые. Меньше древних, много новых эндемиков. Засуха – преоблад-ие цветущих видов, вегетация круглый год, много культивированных растений: свой вид кедра (левонский), вечнозеленые дубы, олеандр, лавр, мирт, земляничное дерево, много луковичных растений, розмаринус и лаванда, свои виды сосен.
сахаро-аравийская обл. – 1500 видов, 6 сем-в, эндемичных сем-в нет. 300 эндемичных видов. Сахара – молодая территория
· флора очень окультурена и сосредоточена, в основном, в оазисах: рис, хлопок, сахарный тростник, финиковая пальма.
ирано-туранская (средняя Азия, Казахстан). Много эндемичных видов – ј из всех. Эндемичные роды: паротия (третичный реликт), амадендра. Характерные виды: губоцветные, зонтичные, крестоцветные, мариевые и гвоздичные. Х-ен ксероморфный облик – саксаул. Растения – жесткие ксерофиты, суккулентов нет.
мадрианская (юг Сев Америки, пустыня Санура). Сходна со средиземноморской обл.: земляничное дерево, фисташка, иудово дерево.
Палеотропическое царство. Тропики старого света, Африка, Индостан, Мадагаскар, о-ва. 40 эндемичных сем-в: непентосовые (насекомоядные), лианы, банановые, панданусовые, дентерокарповые – древесные раст (высота до 75 м), образуют верхний ярус тропич лесов, тутовые, род: фикус, инжир.
Характерные сем-ва: малочайные, аралиевые, бальзаминовые, имбирные.
Особенность флоры - присутствие разного рода пальм: пальмы веероносные, каламусы, саговые пальмы, культурные растения: банан, кофе, имбирь, мускатный орех, перец. Подцарства:
Африканское. Масличная пальма, баобаб, род акация – характерные виды, каламус, лианы, ротанги. Растения крайние ксерофиты (вельвичия).
Мадагаскарское. Эндемичные сем-ва дидьеревые, эндемичн родов более 400. 85 % видового эндемизма: равинал, сешельская пальма.
Индо-малазийская – раздроблена, 11 эндемичных сем-в: дигинериевые. Богата древними примитивными сем-вами: рофлезия, фикус. Муссонные леса.
Паленезийское – территория разбита на мелкие острова, флора молодая, видовой эндемизм 97 %.
Новокаледонское – о-ва близ Австралии. Несколько эндемичных сем-в, 130 родов. Всего 2700 видов, из которых 2500 эндемичных видов: аутотаксис.
Капское царство. Юж. Оконечность Африки. 7000 видов.
7 эндемичных сем-в: груббиевые, роридуловые (имеют 1 род: роридула и 2 вида) – кустарники с длинными листьями, покрытыми железистыми волосками, которые выделяют липкий желтоватый бальзам – липучка для мух, но насекомых не ест.
Более 200 эндемичных родов: аморилис. 14 эндемич родов из древнего сем-ва протейных: серебряное дерево.
Представлено одной обл. – Капская обл.
Хар-ные роды: акация, эрика – 600 видов.
Виды: гамортия, кастелия, кринум, гладиолусы, кливия. Бедность древесными видами. Сходство с флорой Австралии.
Неотропическое царство. (Юж. Америка). Выделяют 5 областей. Площадь меньше палеотрописа. Аноновые, перечные, стратоцветные (пассифлора), ризофоровые (мандра). Пантропич распространение – одна флора.
25 эндемич сем-в: маркгравиевые (лазающие) – деморфизм листьев, канновые, циклантовые.
Х-ные сем-ва: кактусовые, ароидные, настурциевые, юромелиевые. Древесные представители пасленовых. Х-ны особые роды пальм: хамедорея, сабаль и маурития. Культ раст: каучуковое дерево, дерево какао, ананас, агавы, фуксия и монстера.
Фауна: игуаны, ядозубы, аллигаторы.
30 сем-в птиц: нанду, гуацины, гоахаровые, туканы.
Отсутствуют: журавли, птицы носороги и дрофы.
Млекопитающие: отр неполнозубых, ленивцы и муравьеды.
Х-ны: броненосцы, вампиры, игрунковые и капуцины, двоякодышащие рыбы. Эндемичное сем-во пансовых сомов.
Области:
Карибская;
Гвианского нагорья;
Амазонская;
Бразильская;
Андийская;
Австралийское царство. Австралия и Тасмания. Более 15 тыс. видов.
Более 10 сем-в эндемиков. Для Австралии исходной флорой явилась флора Гондваны. Эндемичн сем-ва: цефолотовые, насекомоядные, растут на торфяных болотах, довицониевые.
Эндемичн родов более 580, некоторые роды из сем-ва протейных.
Х-ные: 600 видов эвкалиптов и 500 видов акаций, ксанторелия (желтосмолка – травяные деревья), калистема из миртовых – дерево бутылочных щеток, казауриновые.
Нет: яблоневые, вересковые, валериановые, хвощовые, чайные. Дефектность флоры (отсутствие широко распространенных видов).
Флора сходна с Капской и Южно-американской, голантарктического царства. Обмен происходил через древнюю Антарктиду.
Фауны: эндемичный подкласс: утконосы, ехидна, двоякодышащая рыба, рогозуб, казуары, эму, сорные куры, птицы-лиры, кустарниковые птицы, медососы и попугаи. Млекопитающие эндемики: сумчатые – 7 сем-в: хищные сумчатые, муравьеды, кроты, бандикуты, кускусы, вамбаты, кенгуру.
Области:
Северо-восточноавстролийская;
Юго-западноавстралийская;
Центральноавстралийская;
Голантарктическое царство. О-ва.
Сем-ва эндемики: мезодендровые. Эндемизм 70-75 %. 10 сем-в эндемиков из 2 тыс. видов. Мезодендровые – кустарники-полупаразиты.
Х-ен антарктический бук.
Общие роды: гвоздичные, зонтичные. Лаурелия ароматная.
Фауна: пингвины, киви.
Области:
Хуан-Фернандесская;
Чилийско-Патагонская;
Субантарктич о-вов;
Новозеландская;
53. Соотношение понятий: биоценоз, ландшафт, геокомплекс. Классификация ландшафтов.
Биоценоз – (от греч. bios – жизнь, и koinos – общий), совокупность раст., грибов, животных и м/о, населяющих тот же или иной однородный участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями м/д собой и приспособленностью к условиям ОС. Например, биоценоз пруда, биоценоз озера, биоценоз леса.
Биоценоз – комплекс совместно живущих и связанных др. с др. видов. Биоценоз характеризуется общей биомассой, продуктивностью, видовой, морфологической и трофической структурами. Видовая структура – совокупность видов, составляющих биоценоз. Виды, входящие в биоценоз, представлены различным числом особей. Многочисленные виды называются доминирующими. Чаще всего они сильно влияют на условия жизни др. видов (например, ель в еловом лесу). Малочисленные виды – наиболее уязвимая часть биоценоза. С одной стороны, они являются показателями состояния среды и первыми исчезают из биоценоза при антропогенном воздействии, с др. – малочисленные виды служат резервом биоценоза. При изменении условий (например, водного режима) малочисленный вид может стать доминирующим. Т.о., чем больше видов составляют биоценоз, тем выше его устойчивость, т.к. чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации всего биоценоза к изменяющимся условиям среды. Морфологическая структура – пространственное сложение биоценоза. Например, раст. сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, в которых расположены раст., имеющие определенную жизненную форму (древесный ярус, кустарниковый, травяной, моховой и т.д.). Соответственно животные также «привязаны» к определенному ярусу. Ярусное строение дает возможность более полно использовать ресурсы среды, тем самым, увеличивая видовое разнообразие и устойчивость всего биоценоза. Трофическая структура – совокупность устойчивых пищевых связей м/д видами этого биоценоза.
Ландшафт – это конкретное понятие. Наименьшая единица ландшафтоведения – ландшафт. Ландшафт – участок поверхности, на протяжении которого в каждый данный момент сохраняется постоянство взаимоотношений между горными породами, организмами, элементами атмосферы и солнечной энергии (Полынский).
Внешнее выражение постоянства взаимодействий – почва, как продукт этого взаимодействия. Почва – критерий для определения площади и границ ландшафта.
Микроландшафт
Фация
Биогеоценоз (Сукачев) – отличается от ландшафта тем, что в биогеоценозе есть биокомпонента.
Самый высокий надландшафтный уровень – биосфера Земли.
Геохимический ландшафт – элементарные ландшафты образуют м/д собой связные ассоциации (высокая водораздельная склоновая поверхность, речная, пойменная – связаны перемещением веществ). Полынский назвал это геохимическим ландшафтом.
Геохимический ландшафт – это парагенетическая ассоциация сопряженных ландшафтов, связанных м/д собой миграцией элементов. При этом решающую роль играет поверхностный сток, подземный сток (Полынский).
Геокомплекс – индивидуальная территориальная единица, обладающая определенной степенью однородности всех или некоторых взаимосвязанных и взаимодействующих геокомпонентов (природных компонентов). Геокомпоненты – это основные составляющие геокомплекса. 6 основных геокомпонентов, каждая из них характеризуется определенным вещественным носителем:
1)литосферные геокомпонент (горные породы) – форма горных пород создает пов-ть Земли (рельеф) – перераспределитель тепла и влаги на Земле. Иногда его рассматривают как самостоятельный геокомпонент (геолого-геоморфологический геокомпонент).
2)атмосферный геокомпонент (атм. воздух), климат, атмосферно-климатический геокомпонент.
3)гидрокомпонент (вода).
4)почвенные геокомпоненты (почва).
5)фитокомпонент (раст.).
6)зоокомпонент (животные).
Фитокомпонент + Зоокомпонент = биокомпонент.
Внутри геокомплекса все биокомпоненты взаимосвязаны и взаимодействуют. Изменение одного геокомпонента ведет к изменению другого.
13 EMBED PBrush 1415
Человеческое общество по отношению к геокомплексу образует внешнюю среду, находясь внутри него.
Геокомплексы:
тектогенные (неполные) – характеризуются однородностью геолого-геоморфологического компонента (сходство по рельефу), однородность. Уральская равнинная страна (большое разнообразие по климату).
климатогенные (неполные) – характерна однородность атмосферно-климотического компонента. Могут различаться по рельефу.
ландшафтные (полные) – характерна однородность по всем геокомпонентам.
Геокомпоненты:
ведущие (сильные): геолого-геоморфологическая геокоипонента (лито), атмосферно-климатическая. Не зависят др. от др., вызываются разными причинами: связь с тектоникой литосферы, полная зависимость от внешнего фактора (солнечная радиация).
ведомые (слабые): зоокомпонент, раст. компонент, почвы. Гидрокомпонент занимает промежуточное место.
Выделяют несколько типов миграций химических элементов: механическая, физико-химическая, биогенная и техногенная. Для разных элементов главную роль имеет разная миграция (Р – биогенная, Na,Cl – физико-химическая, золото – механическая). Пустыня – механическая, влажные тропики – биогенная.
Выделяются ряды элементарных и геохимических ландшафтов в зависимости от миграций – 3 ряда:
1)абиогенные ландшафты – ведущую роль играет механическая и физико-химическая миграции;
2)биогенный ряд – биогенная миграция (есть и другие);
3)культурный ландшафт – техногенная и социальная миграция.
Биомасса (Б) и ежегодная продукция (ЕП) – важная характеристика ландшафтов. По соотношению м/д собой Б и ЕП делят на 5 основных групп ландшафтов:
Лесные – накопление большого кол-ва Б (от 3 до 7-8 тыс. ц/га), которая намного превышает ЕП (до 300 ц/га): Б/ЕП = n10. Это характерно для всех лесных ландшафтов. Преобладающая часть лесного в-ва, как правило, находится над пов-тью почвы. Б надземное > Б подземного. Эти ландшафты способны создавать свою собственную среду. Интенсивны прямые совершенные водные связи м/д почвой, корой выветривания, грунтовыми водами и пов-ными водами. Имеется ярко выраженный водораздельный центр.
Степные (луга, саванны) – Б=300-400 ц/га (Б степи < Б леса), ЕП (50-150 ц/га) может быть по отношению к Б превышает на порядок – n(1-10). Чем отличается степь от леса?: в степях большие запасы гумуса, которые превышают Б во много раз. Б сосредоточена под почвой. Б подземная > Б надземная. Прямые водные связи менее совершенны, чем лесные. Ослабевают связи м/д почвой и грунтовыми водами. Роль водораздельного центра ослаблена, в речных долинах может создаваться второй центр (системы м.б. бицентричны). Самоорганизация и устойчивость ландшафтов меньше, чем в лесной группе.
Пустынные ландшафты – небольшая Б и ЕП. Б=10-300 ц/га, ЕП=5-50 ц/га. Прямые водные связи ослаблены. Отдельные тела ландшафта м.б. почти независимы др. и др. Резко выражены прямые воздушные связи. Наиболее расшатанные связи. Центр ландшафта выражен слабо. Наименьшее разнообразие, самоорганизация и устойчивость.
Тундры – незначительная Б=10-100 ц/га и низкая ЕП=22-25 ц/га. Своеобразие тундр: раст. трудно улучшают среду своего обитания. Прямые водные связи (ближе к лесу), по размерам Б, развитию обратных отрицат-ых связей – к степям и лугам. Разнообразие, самоорганизованность и устойчивость низкая и напоминает пустыни.
Примитивные пустыни – особенно мала Б (меньше 1 ц/га местами). Б/ЕП – колеблется. Организмы неглубоко проникают вглубь литосферы. Разнообразие, самоорганизация и устойчивость низкие. Мощность уменьшается: выходы скал (лишайники, мхи), солончаки шаровые (очень засоленные места), такыры.
Распределение групп ландшафтов определяется климатом (зональность). Геохимические исследования между Б/ЕП привели к выводу, что у разных ландшафтов ЕП = Б в степени k: ЕП=Бk – в разных ландшафтах устойчивая.
k – выделение ландшафтов (типовой коэффициент). В пределах типа коэффициенты очень близкие, тайга – Б и ЕП сильно варьируют, но соотношение (k) очень близкое – это один тип ландшафта (0,54-0,55). Ландшафт широколиственных лесов: k=0,58-0,6, во влажных субтропиках: k=0,64-0,66.
По типовому коэффициенту объединяют ландшафты по типам.
Т.к. тип ландшафта – это очень большая группировка (тайга: северная, средняя, южная) – в пределах типа по соотношению Б и ЕП выделяют семейства: они различны по Б и ЕП, но имеют один и тот же k: сев. тайга – Б=1000 ц/га, ЕП=40 ц/га; сред. тайга – Б=2600 ц/га, ЕП=70 ц/га; юж. тайга – Б=3000 ц/га, ЕП=75 ц/га.
Семейства выделяют по различию (они образуют подзоны в пределах зоны).
В пределах семейства выделяют классы. Классы выделяют по типоморфным элементам – это элементы, которые определяют своеобразие данного ландшафта. Обычно это элементы, имеющие заметный кларк и имеющие возможность мигрировать и накапливаться. В каждом ландшафте может быть один типоморфный элемент, а может быть несколько.
Кислые болота: Н+ и Fe2+; кислый водоем Н+.
Типоморфные элементы определяют здоровье ландшафтов и их населения. В пределах класса ландшафт выделяют роды ландшафтов по особенностям рельефа:
13 EMBED PBrush 1415
В пределах рода выделяют виды по особенностям состава горных пород. Тайга средняя на четвертичных отложениях – Сургутские ландшафты, Пермские отложения – названия по имени, где впервые описаны. Сухие степи – Сальские степи. Кварцевые пески – Полесье. В результате геохимики: как сказать все о ландшафте? – Формула ландшафта: Н
дефицитные элементы (N, P, K), Ca, Mg (Zn, Cu, Co – микроэлементы)
избыточные элементы
54. Концепция устойчивого развития.
·

Закон внутреннего динамического развития гласит: в-во, энергия, инфо-ция и динамические кач-ва отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любой изменение одного из этих потоков (свойств) вызывает сопутствующие функционально-структурные колич-ые и кач-ые перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, инфо-ных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят или в их иерархии. Этот закон является одним из узловых положений в природопользовании. Пока изменения параметров среды слабы и произведены на относительно небольшой площади, они или ограничиваются конкретным местом или гаснут в цепи иерархии экосистем. Но как только перемены достигают существенных значений для крупных экосистем, они приводят к существенном сдвигам в обширных природных образованиях, а через них и во всей биосфере Земли.
Подходы к формированию стратегии развития были заложены еще в 1972 г., когда представители 113 стран собрались на стокгольмскую конференцию по окружающей человека среде – первую всемирную встречу по этой проблеме. Затем в 1983 г. ООН создала Всемирную комиссию по окружающей среде и развитию. В 1989 г. ООН начала готовить конференцию по развитию и ОС, на которой необходимо было сформулировать принципы достижения устойчивого развития. Суть стратегии устойчивого развития: достижение гармонии в отношениях между людьми, между обществом и природой. Для достижения последней цели человечеству необходимо иметь:
политическую систему, обеспечивающую участие широких масс населения в принятии решений;
экономическую систему, обеспечивающую расширенное воспроизводство и технический процесс на собственной, постоянно расширяющейся базе;
социальную систему, обеспечивающую снятие напряжений, возникающих при негармоничном экономическом развитии;
систему производства, сохраняющую эколого-ресурсную базу;
технологическую систему, обеспечивающую постоянный поиск новых решений;
международную систему, способствующую устойчивости торговых и финансовых связей;
административную систему, достаточно гибкую и способную к самокорректировке.
Концепция устойчивого развития:
1)люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;
2)сегодняшнее развитие не должно осуществляться во вред интересам развития и ООС на блага нынешних и будущих поколений;
3)государства имеют суверенное право разрабатывать свои собственные ресурсы, но без ущерба ОС за пределами их границ;
4)для достижения устойчивого развития защита ОС должна составлять неотъемлемую часть процесса развития и не может рассматриваться в отрыве от него;
5)искоренение нищеты и неравенства в уровне жизни в различных частях мира;
6)гос-ва сотрудничают в целях сохранения, защиты и восстановления целостности экосистемы Земли;
7)гос-ва должны ограничивать и ликвидировать нежизнеспособные модели производства и потребления, и поощрять соответствующую демографическую политику;
8)экол. проблемы решаются при участии всех заинтересованных граждан;
9)гос-ва принимают эффективные законы по ОС, разрабатывают национальные законы, касающиеся ответственности и компенсации жертвам загрязнения и др. экол. ущерба;
10)гос-ва должны сотрудничать в деле создания открытой международной экономической системы, которая приведет к экономическому росту;
11)тот, кто загрязняет ОС, должен нести и финансовую ответственность за это загрязнение;
12)устойчивое развитие требует более глубокого научного понимания проблем: гос-ам необходимо делиться линиями и новыми технологиями для достижения целей устойчивости.
Основные проблемы, стоящие на пути достижения цели устойчивого развития:
рост населения;
продовольствие для населения Земли;
сохранение почвы;
охрана водных ресурсов Земли;
защита лесов;
защита атмосферы Земли;
управление отходами;
эффективное использование энергии;
развитие промышленности и экологизация технологий;
устойчивость экосистем;
сохранение биологического разнообразия;
ответственность и значение отдельных личностей за экологически обоснованный выбор и достижения поставленных целей.


13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415



Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 17602949
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий