-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|   Коллектив авторов
|
|  Экология: Шпаргалка
 -------

   Коллектив авторов
   Экология: Шпаргалка


   1. МЕСТО ЭКОЛОГИИ В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

   В настоящее время термин «экология» стал часто употребляемым на всех уровнях человеческого общества – от рядового гражданина до руководителя предприятия и главы государства. Это связано с наступившим экологическим кризисом, когда загрязнение окружающей среды стало предельно максимальным, угрожающим дальнейшей жизни в планетарном масштабе.
   В 1866 г. немецкий биолог Эрнест Геккель дал следующее определение этой отрасли науки: «Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения животных и растений в природе, рассматриваемые Чарльзом Дарвиным как условия борьбы за существование». Э. Геккель, относя экологию к биологическим наукам (к науке о природе, которую прежде всего интересуют живые существа), изучал все стороны жизни биологических организмов. Во времена Э. Геккеля экология в своем начальном состоянии была очень близка к тому, что называлось естественной историей.
   В последние десятилетия в связи с быстрым ростом исследований в области экологии изменяется взгляд на нее как естественную науку.
   Действительно, недостаточно изучать связи между живыми существами и средой, исключая человека.
   Все возрастающую роль в изменениях биосферы сейчас начинают играть последствия антропогенных воздействий.
   Уже с давних времен экологи делились на два направления: представители одного ведут исследования природы без учета воздействия человека и рассматривают его (подобно Эдгару Фору) в качестве нового царства наряду с минералами, растительным и животным миром; представители другого включают homo sapiens с его деятельностью в сферу исследований экологии.
   Наиболее близка к истине вторая точка зрения, потому что человек – млекопитающее, подчиняющееся законам природы, и развитие его популяции идет параллельно с развитием популяций других видов. Таким образом, экология – наука не только естественная. Она должна включать в себя и другие дисциплины, такие, например, как право, экономика, социология и т. д.


   2. СОВРЕМЕННОЕ ПОНИМАНИЕ ЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ ОБ ЭКОСИСТЕМАХ И БИОСФЕРЕ

   В настоящее время экология распалась на ряд научных дисциплин, часто далеких от первоначального ее понимания. Отмечается разнообразное толкование содержания термина «экология». Но в любом случае в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии.
   В узком смысле экология (биоэкология) – одна из биологических наук, изучающая отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между собой и окружающей средой. Предметом изучения биоэкологии (общей биологии) являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют следующие разделы экологии: экология особей (аутоэкология, факториальная экология), экология популяций (демэкология, популяционная экология), экология сообществ (синэкология). С биоэкологией тесно связано учение о биосфере. Задачи биоэкологии – изучение двусторонних связей в системах «организм – среда», «популяция – среда», «сообщество – среда», а также связей между особями в популяции и популяциями в сообществе. С другой стороны, часто выделяют экологию прокариот, грибов, растений, животных, человека.
   В широком смысле экология (глобальная экология) – комплексная междисциплинарная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии природы и общества. Задачи глобальной экологии – изучение законов взаимодействия природы и общества и оптимизация этого взаимодействия.
   Экология, как и все науки, функционирует неизолированно. Она находится во взаимосвязи с другими естественными науками. Согласно классификации биологических наук по Б.Г. Иоганзену выделяют общие науки, частные и комплексные. К общим наукам относят систематику, морфологию, физиологию, экологию, генетику, биологию, эволюционное учение. В состав частных наук входят: микробиология, ботаника, зоология, антропология; среди комплексных наук выделяют гидробиологию, почвоведение, паразитологию. Частные науки изучают подробно конкретные объекты органического мира, общие биологические науки изучают органический мир в целом, «немного обо всем».
   Составные части экологии: экология растений; экология лесных пород; экология насекомых и т. д.
   С точки зрения среды, компонентов различаются экология суши, пресных водоемов, морская, Крайнего Севера, высокогорий и т. д.
   Экология является теоретическим фундаментом рационального природопользования и охраны природы; экология изучает множество экосистем и биосферу.
   Биосфера – оболочка Земли, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов. Необходимо отметить, что биосферный уровень организации живой материи часто не выделяют, поскольку биосфера представляет собой биокосную систему, включающую все живое. Биосфера в целом представляет собой глобальную экосистему.


   3. УРОВНИ ИЗУЧЕНИЯ БИОСФЕРЫ

   Изучение организмов биосферы происходит на разных уровнях: популяции, сообщества, экосистемы.
   Популяция – группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях, т. е. экологическая популяция – население одного вида на определенной территории.
   Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Только благодаря постоянному поступлению в растения углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей возможно существование растений. Поэтому автотрофами называются организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии Солнца, химотрофами – с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях. Существуют еще организмы, называемые гетеротрофами. Они питаются готовыми органическими веществами.
   Понятие «биоценоз» (лат. bios – жизнь, koinos – общий) определяется как группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов. Биогеоценоз (экосистема) – сложный природный комплекс живых существ, взаимодействующих с неорганической средой и находящихся в материально-энергетической зависимости от нее. Биогеоценоз – не просто совокупность живых существ, организмов и их среды обитания; это особая, единая форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех экологических компонентов. Именно биогеоценозы земного шара формируют биогеоценотический покров. Биосферу образует совокупность всех биогеоценозов планеты. В связи с тем что биогеоценозы могут формироваться и на воде, и на суше, выделяют степные, болотные биогеоценозы и т. д. В состав биогеоценоза входят:
   • комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена. Этот комплекс называется абиотическим окружением;
   • первичные продукты органического вещества, ассимилирующие солнечную энергию (фотосинтезирующие бактерии). Они составляют комплекс автотрофных организмов, обеспечивающих органическими веществами и энергией все остальные организмы;
   • весь комплекс гетеротрофных организмов (консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами). Сюда входят животные и бесхлорофилльные растения;
   • комплекс организмов, разлагающих соединения до минерального состояния. Их называют редуцентами, или деструкторами: бактерии, грибы, простейшие и организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами.
   Все эти группы и звенья находятся в тесном взаимодействии.


   4. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛИКА БИОСФЕРЫ В ПРОЦЕССЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ

   Биосфера (от греческого bios – жизнь и sphaira – шар) – оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов. Термин «биосфера» впервые применил в 1875 г. Э. Зюсс, понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую «лик Земли». Учение о биосфере создано В.И. Вернадским: развил представление о живом веществе как огромной биологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания. Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большей степени условны.
   Биосфера делится на три подсферы как места современного обитания организмов вместе с самими организмами:
   • геобиосфера – верхняя часть литосферы, населенная геобионтами;
   • гидробиосфера – гидросфера без подземных вод, населенная гидробионтами;
   • аэробиосфера – нижняя часть атмосферы, населенная аэробионтами.
   В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Формирование биосферы происходило на протяжении миллиардов лет.
   В древнейшую архейскую эру, длившуюся около 1 млрд лет, существовали бактерии, одноклеточные синезеленые и многоклеточные водоросли. Свойства этих древнейших организмов, т. е. биоты, определялись условиями внешней среды, в частности составом земной атмосферы. Первичная атмосфера Земли содержала водород, метан, сероводород, аммиак и водяные пары. Первичные микроорганизмы (биота) постепенно сокращали запасы водорода, аммиака, метана, сероводорода, а также углекислого газа (сероводород и углекислый газ выделялись из земных недр во время активной вулканической деятельности). В слоях земной коры архейского возраста находят породы органического происхождения – известняки, мрамор, углекислые вещества, которые образовались в ходе жизнедеятельности древнейших обитателей Земли. Таким образом, в определенных условиях биота (отмершая) превращалась в косное вещество. Пурпурные и зеленые бактерии, а затем синезеленые водоросли, усваивая из атмосферы углекислый газ, обогащали ее выделяемым ими кислородом.
   В конце архейской эры начались размножение живых организмов (биоты) и фотосинтез. Новый способ образования потомства был закреплен естественным отбором и стал господствующим в органическом мире. Фотосинтез не только радикально изменил атмосферу Земли, наполнив ее кислородом, но и положил начало разделению единого ствола жизни на две ветви – растения и животные.


   5. СОСТАВ ВОЗДУХА, ВОДЫ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЧВЫ, ИХ БИОТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

   С появлением жизни на Земле и ее эволюции в течение миллиардов лет круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физического испарения добавился более сложный процесс биологического испарения (эвапотранспирации), связанный с жизнедеятельностью растений и животных (биоты). К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте (и особенно в последние столетия, когда были сооружены каналы, водохранилища, оросительные системы).
   В стоячих водах, загрязненных азотом, калием, фосфором (их соединениями), при определенной положительной температуре происходит быстрое размножение фитопланктона с поглощением вредных примесей. Вода начинает «цвести».
   При транспирации происходит выделение чистой воды, так как многие вредные примеси (особенно во время кислотных дождей) остаются в почве или корнях растений. Таким образом происходит улучшение состава воды. Определение чистой воды дать довольно трудно, так как вода представляет собой очень сложное вещество, в котором водород и кислород часто являются изотопами в непостоянных пропорциях. Под чистой водой обычно подразумевается вода, не загрязненная примесями.
   Растительность, или биота, очищает и воздух от вредных примесей. Установлено, что тополь, клен, ясень, ива, сирень, липа очищают воздух, поглощая свинец, хлор, соединения серы, испарения фенола и другие химические органические соединения. Поэтому эти деревья и кустарники высаживают вдоль автострад. Лесные массивы выполняют важную экологическую функцию, особенно в сочетании с реками, озерами, прудами, водохранилищами.
   Почва – это «продукт выветривания, реорганизации верхних слоев земной коры под влиянием жизни, атмосферы и обменных процессов» (Обер и Булен, 1967). Почва – та среда, где взаимодействовала на протяжении миллионов лет и взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода и воздух, климатические и физико-химические факторы, живые организмы, участвующие в формировании почвы.
   Эволюция почв. Молодые почвы являются результатом постепенного выветривания материнской породы. Процесс эволюции почв заканчивается, когда возникает равновесное состояние почвы с растительностью и климатом. Стоит только одному фактору, влияющему на равновесие, измениться, как возобновляется эволюция почвы. Нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек, когда он изменяет, например, растительный покров. В тропиках вырубка леса часто ведет к катастрофическим последствиям для почвы, которая очень быстро минерализуется и превращается в настоящий панцирь из латерита. В районах с умеренным климатом почвы изменяются менее резко, так как гумус (активная, основная часть органического вещества почвы) разрушается медленнее.
   Таким образом происходит биотическая регуляция почвы как составной части биосферы. Аналогичная биотическая регуляция происходила на протяжении сотен миллионов лет и происходит поныне в отношении воды и воздуха, их составов.


   6. ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С АНТРОПОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА БИОСФЕРУ

   Около миллиона лет назад появился особый вид млекопитающего, который в процессе своего развития должен был стать homo sapiens.Человек во многих отношениях похож на представителей животного мира. На протяжении тысячелетий он занимал в биосфере нишу, подобную той, которую занимает любое другое млекопитающее. Однако развитие мозга и интеллекта позволило человеку овладеть огнем, создать орудия труда, начать заниматься сельским хозяйством, различными ремеслами. Постепенно человек стал нарушать континентальные экосистемы, изменять ландшафты, становиться хозяином на Земле. Колоссальные успехи в науке и технике привели к увеличению антропогенного воздействия на биосферу.
   Человек использует биосферу, во-первых, чтобы дышать и питаться, во-вторых, чтобы выбрасывать в нее многотонные отходы промышленности.
   Антропогенное воздействие происходит на все составляющие оболочки биосферы:
   • литосферу (почвы и недра);
   • гидросферу (воды подземные и особенно поверхностные);
   • атмосферу (воздух, начиная с приземного слоя и кончая верхней границей атмосферы).
   Особенно усилилось это воздействие при демографическом взрыве во второй половине XX в., когда увеличилось потребление ресурсов биосферы, сопровождавшееся значительным загрязнением почв всех видов, вод (также всех видов) и воздуха. Причем эта «порча» биосферы продолжается и в настоящее время.
   Загрязняя почвы, воды и воздух, человечество создало себе множество проблем.
   Первая проблема – постоянное загрязнение атмосферы промышленными выбросами. Приводит к выпадению кислотных дождей, в результате чего снижается урожайность сельскохозяйственных культур и гибнет растительность.
   Вторая проблема – интенсивное загрязнение атмосферного воздуха промышленными выбросами и выхлопными газами всех транспортных средств (автомобили, самолеты, ракеты, морские и речные суда с дизельными двигателями, железнодорожные локомотивы). Приводит к резкому увеличению онкологических, сердечно-сосудистых и бронхолегочных заболеваний.
   Третья проблема – быстрое накопление углекислого газа в атмосфере, причем в огромных объемах. Привело к парниковому эффекту с последующим потеплением климата, в результате во многих районах Земли активно идет процесс опустынивания земель, приводящий к сокращению площадей сельскохозяйственных угодий.
   Четвертая проблема – повреждение озонового слоя, защищающего все живое на Земле от губительной солнечной радиации, с образованием «озоновых дыр». Это происходит по разным причинам. Главная причина – применение в производстве и быту в качестве хладагентов фреонов (хлорфторуглеродов) в холодильниках, кондиционерах, рефрижераторах, а также пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки). Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон.


   7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС

   Совокупность всех экологических проблем на Земле привела к выводу, что наступил глобальный экологический кризис, который поставил человечество перед выбором дальнейшего пути развития: быть ли ему по-прежнему ориентированным на безграничный рост производства или этот рост должен быть согласован с реальными возможностями природной среды и человеческого организма, соразмерен не только с ближайшими, но и с отдаленными целями развития. Эти вопросы были рассмотрены на крупнейшем мероприятии по экологическим вопросам – Конференции ООН по окружающей среде и развитию (ЮНСЕД), состоявшейся в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро.
   Основные документы, принятые на конференции:
   1) Повестка дня XXI в.;
   2) Программа действия ООН;
   3) Декларация по окружающей среде и развитию;
   4) Заявление о принципах в отношении лесов;
   5) Рамочная конвенция об изменении климата под влиянием газов, вызывающих парниковый эффект;
   6) Конвенция о сохранении биологического разнообразия.
   В центре внимания этой конференции оказалась концепция «устойчивого развития» – такая модель развития, которая бы отвечала потребностям ныне живущих людей, не лишая в то же время будущие поколения возможности удовлетворять свои потребности. Перечисленные документы охватывают различные аспекты устойчивого развития всех стран мира в целом. Принятый на Конференции документ, получивший название «Повестка дня XXI в.», является по сути всемирной программой действий по решению задач экономического развития с учетом экологических факторов на следующее столетие. Форум в Рио-де-Жанейро учредил для проведения текущей работы по «Повестке дня XXI в.» Комиссию ООН по устойчивому развитию (ЮНКУР).
   С учетом указанных проблем необходима переориентация структур производства и потребления во всех странах мира так, чтобы они соответствовали новым глобальным требованиям – устойчивости и экологической безопасности. Этого можно достичь усилиями всего человечества, но начинать движение к данной цели каждая страна должна самостоятельно с учетом нарушений природы, которые произошли на ее территории, экономических возможностей, социальных и демографических условий.
   Особенно важна эта проблема для России, так как именно здесь пока сохранилась огромная территория, способная стать местом возобновления естественных экосистем, обеспечивающих устойчивость окружающей среды. Несомненно, что экологические проблемы России носят глобальный характер и затрагивают интересы всего мира. Например, в последние годы (1999–2004) в результате массовых вырубок и пожаров на больших площадях под угрозой оказались сибирские и дальневосточные леса, играющие важную роль в поддержании стабильности глобального климата и других составляющих биосферы. Поддержание экологической безопасности является одной из важнейших проблем современной России. 4 февраля 1994 г. был издан Указ Президента РФ «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития».


   8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ

   На Земле существуют 500 млн различных организмов, из них изучено и систематизировано около 3 млн. Каждый вид живого организма занимает в биосфере Земли определенное место – экологическую нишу.
   В земных условиях живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Первой по времени была водная среда, в которой возникла и распространилась жизнь. На последующем этапе развития и эволюции живые организмы овладели наземно-воздушной средой, на дальнейших этапах эволюции жизни на Земле они создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами организмы, тела которых использовались паразитирующими организмами, или симбионтами (в условиях симбиоза).
   Живой организм, испытывая потребность в притоке вещества, энергии и информации, полностью зависит от среды. Российским ученым К.Ф. Рулье открыт закон: «Результаты развития (изменений) любого объекта (живого организма) определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится». Живой организм является начальной, основной единицей обмена веществ. Именно с организма и начинается цепочка взаимоотношений живой материи, ее нельзя прервать ни на одном уровне. Совершенно очевидно, что существует глубокая связь между организмом и окружающей средой.
   Среда – это комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. В широком смысле это материальные тела, явления и энергия, воздействующие на организм. Радикальное неблагоприятное изменение среды обитания приводит к гибели и исчезновению живых организмов. Примером может служить сброс плохо очищенных сточных вод (промышленных и бытовых) в реки и водоемы, в результате чего гибнет рыба, а также те организмы, которыми она питалась.
   Организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Так, их жизнедеятельность сильно влияет на газовый состав атмосферы. Это связано, в частности, с тем, что в результате фотосинтеза зеленых растений в атмосферу поступает кислород. Диоксид углерода, напротив, извлекается из атмосферного воздуха растениями и вновь поступает туда в процессе разложения остатков погибших организмов.
   Таким образом, организмы испытывают воздействие постоянно меняющихся условий среды, но и сами способны изменять эти условия.


   9. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ. УРОВНИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

   Существенным (фундаментальным) свойством живых систем (существ, организмов) является обмен веществ, энергии и информации. Живые системы (организмы) потребляют из окружающей среды энергию и вещества и используют их для жизненно важных реакций, а затем возвращают в окружающую среду эквивалентное количество энергии и вещества, но уже в другой форме. Живые системы способны существовать только в потоке непрерывного обмена веществ , энергии и информации с окружающей средой.
   Живые системы состоят почти на 98,8 % из элементов, которые повсеместно присутствуют и в атмосфере, и в гидросфере: кислород, азот, водород и углерод. Из оставшихся 1 % приходится на кальций, калий, магний и кремний. Еще 0,2 % приходится на долю серы, фосфора, хлора, натрия, железа, алюминия и лишь 0,01 % – на все остальные элементы. Благодаря обмену веществ обеспечивается относительное постоянство химического состава всех частей живой системы. В.И. Вернадский сформулировал закон физико-химического единства живых систем: «Все живое вещество земли физико-химически едино».
   Каждая отдельно взятая биологическая система существует ограниченное время, поэтому поддержание жизни невозможно без воспроизведения себе подобных, в основе которого – образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте). Способность к росту и развитию присуща любому живому организму, который с момента зарождения растет, увеличиваясь в размерах и массе, но при этом сохраняет общие черты строения. Рост сопровождается развитием, и в результате возникает новое качественное состояние живого организма. Изменчивость – противоположное наследственности свойство живого организма. Оно связано с его способностью приобретать новые признаки и свойства.
   Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют уровни: молекулярный – на нем проявляются такие процессы жизнедеятельности, как обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации; клеточный – клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого; тканевый – ткань – это совокупность структурно сходных клеток, а также связанных с ними межклеточных веществ, объединенных выполнением определенных функций; органный – орган – это часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции; популяционно-видовой: популяция – это совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему и населяющих пространство с относительно однородными условиями обитания. Вид – это совокупность популяций, особи которых способны к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимают определенную область географического пространства (ареал); биоценотический – биоценоз – это совокупность организмов разных видов различной сложности организации, обитающих на определенной территории.


   10. ОРГАНИЗМ КАК ДИСКРЕТНАЯ САМОВОСПРОИЗВОДЯЩАЯСЯ ОТКРЫТАЯ СИСТЕМА. РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЗМОВ. ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ОРГАНИЗМОВ

   Все живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой дискретные самовоспроизводящиеся открытые системы, зависящие от поступления вещества и энергии извне. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Химические вещества необходимы для построения тела, энергия – для осуществления процессов жизнедеятельности.
   Дискретность является всеобщим свойством материи вообще. Любая, в том числе биологическая, система состоит из отдельных, но тем не менее взаимодействующих частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Живое существо, организм существует всегда дискретно, т. е. в форме обособленных друг от друга тел; они характеризуются трехмерной структурой, которая специфична для каждого вида. Именно по характеру этой структуры можно отличить, например, льва от собаки.
   Совершенно очевидно, что без активных связей со средой обитания (окружающей средой) в виде обмена веществ, получения энергии от источников и информации самовоспроизводства организмов не происходило бы вообще. Например, автотрофные организмы способны полностью самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды. Гетеротрофные организмы строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи, при этом гетеротрофная ассимиляция сводится, по существу, к перестройке молекул, составляющих компоненты пищи.
   По сходству и родству живые организмы делят следующим образом. Разделяют неклеточные организмы и клеточные организмы. Доклеточные включают одно царство – вирусы. Клеточные включают два надцарства: прокариоты (или доядерные) и эукариоты (или ядерные). Первое включает одно царство – дробянки (три подцарства: бактерии, архебактерии и цианобактерии, или синезеленые водоросли). Второе объединяет три царства: животные (два подцарства: простейшие, или одноклеточные, и многоклеточные), растения (три подцарства: настоящие водоросли, багрянковые и высшие растения) и грибы (два подцарства: низшие грибы и высшие грибы).
   Для большинства организмов, живущих на Земле, главный источник энергии – Солнце: видимые лучи – основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза; инфракрасные лучи – основной источник тепловой энергии, необходимой для многих организмов; ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам как источник энергии для стимуляции роста и развития клеток, для синтеза витамина Dи т. д.
   Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний – тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли и внутренний – тепло, выделяемое при обмене веществ в самом организме.
   По источнику энергии живые организмы делятся на фототрофов и хемотрофов: фототрофы используют световую энергию (энергию солнечного излучения); хемотрофы – химическую энергию, которая выделяется при окислении химических соединений (внутри организма).


   11. ФОТОСИНТЕЗ И ДЫХАНИЕ. ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ ОРГАНИЗМЫ

   Фотосинтез (фотоавтотрофия) – синтез органических соединений из неорганических за счет энергии света. Суммарное уравнение фотосинтеза:
   6СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ 6Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О – С -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ 6О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Фотосинтез протекает при участии фотосинтезирующих пигментов, обладающих уникальным свойством преобразования энергии солнечного света в энергию химической связи в виде АТФ (аденозинтрифосфата).
   В процессе фотосинтеза, кроме моносахаридов (глюкоза и др.), синтезируются мономеры других органических соединений – аминокислоты, глицерин и жирные кислоты. Благодаря фотосинтезу растения обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом.
   Две фазы фотосинтеза. 1. На световой фазе поглощенная растением энергия Солнца претерпевает очень важные превращения. За ее счет строятся молекулы АТФ, восстанавливается НАДФ×Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и разлагается вода с выделением молекулярного кислорода. И все это совершается ради темновой фазы.
   2. За счет АТФ и НАДФ × Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


в темновой фазе из углекислого газа строятся различные органические вещества. Для того чтобы углекислый газ восстановился до уровня органических веществ, необходимы и энергия, и восстановитель. В качестве восстановителя – НАДФ × Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. Причем НАДФ – это сложное вещество – выполняет лишь роль надежного переносчика водорода. А водород зеленые растения приспособились отнимать у одного из самых простых и самых распространенных веществ на Земле – воды.
   Дыхание (полное окисление), заключающееся в окислении ПВК (пировиноградной кислоты) до углекислого газа и воды, осуществляется в митохондриях при обязательном участии кислорода. Суммарное уравнение расщепления глюкозы в процессе клеточного дыхания:
   С -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+6О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+38Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


РО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+38АДФ→6СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+44Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О + 38АТФ.
   В ходе клеточного дыхания образуются 36 молекул АТФ и плюс 2 молекулы АТФ – в ходе гликолиза, а в целом при полном окислении – 38 молекул АТФ.
   Фотосинтезирующие организмы – планктонные цианобактерии, или водоросли синезеленые, – относятся к клеточным формам, царству Прокариотические водоросли, отделу этого царства – Синезеленые водоросли, или Цианеи. Преобладали на Земле в древнейшую архейскую эру в морях. В ту же эпоху в морях существовали и зеленые водоросли. И те и другие – настоящие фотосинтетики. Упомянутые водоросли господствовали в древних морях Земли, в течение нескольких миллионов лет поглощая углекислый газ (диоксид углерода) и выделяя кислород. Таким образом, они подготовили аэробную среду – кислородную атмосферу – для высших растений на суше.
   Зеленые водоросли ученые биологи относят к отделу Прохлорофитовые водоросли, или Прохлорофиты.
   Синезеленые и зеленые водоросли сыграли большую роль в эволюции растительного мира на Земле, послужив основой для возникновения настоящих фотосинтетиков. Высшие растения на суше относятся к группе клеточных, надцарства Эукариоты, входят в царство Растения, конкретно – в подцарство Высшие растения. Развитие высших растений – настоящих фотосинтетиков – создало условия для возникновения и развития животного мира и homo sapiens – человека разумного.


   12. ХЕМОСИНТЕЗ, ЖИЗНЬ В АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ

   Хемосинтез (хемоавтотрофия) – процесс синтеза органических соединений из неорганических (СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и др.) за счет химической энергии окисления неорганических веществ (серы, водорода, сероводорода, железа, аммиака, нитрита и др.).
   К хемосинтезу способны только хемосинтезирующие бактерии: нитрифицирующие, водородные, железобактерии, серобактерии и др. Они окисляют соединения азота, железа, серы и других элементов. Все хемосинтетики являются облигатными аэробами, так как используют кислород воздуха:
   нитрифицирующие бактерии окисляют соединения азота:
   N  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → (N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


→ (N  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   железобактерии превращают закисное железо в окисное:
   Fe -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → Fe -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   серобактерии окисляют соединения серы:
   H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → (S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → (S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   водородные бактерии окисляют свободный водород до воды:
   Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О.
   Высвобождающаяся в ходе реакции окисления энергия запасается бактериями в виде молекул АТФ и используется для синтеза органических соединений. Хемосинтезирующие бактерии играют очень важную роль в биосфере. Они участвуют в очистке сточных вод, способствуют накоплению в почве минеральных веществ, повышают плодородие почвы.
   Если поместить синезеленые и зеленые водоросли в анаэробные условия, например в атмосферу, содержащую сероводород или молекулярный водород, то усвоение углекислого газа атмосферы на свету пойдет у них без выделения кислорода, т. е. по пути бактериального фотосинтеза. Это говорит о том, что бактериальный фотосинтез – первобытная форма питания растений за счет энергии солнечного света.
   В водоемах, содержащих сероводород, живут бесцветные серобактерии. Энергию (Е), которая необходима для синтеза органических соединений из диоксида углерода, они получают в результате окисления сероводорода:
   2H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


S + O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → 2H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O + 2S + E.
   Свободная сера, выделяющаяся в результате этого процесса, накапливается в клетках бактерий. Если сероводорода впоследствии не хватает, бесцветные серобактерии производят дальнейшее окисление содержащейся в них свободной серы до серной кислоты:
   2S + 3O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ 2H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O → 2H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


SO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ Е.
   Выделяющаяся энергия также используется для осуществления синтеза органического вещества из диоксида углерода.


   13. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ГЕТЕРОТРОФОВ. ТРОФИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ

   Гетеротрофы (от греч. heteros – другой) – это организмы, использующие для своего питания чужие тела (живые или мертвые), т. е. готовые органические вещества. Очевидно, что жизнедеятельность гетеротрофов полностью определяется синтетической активностью автотрофов. Среди гетеротрофов выделяют три группы организмов:
   • убивающие объект питания (хищники);
   • питающиеся за счет других организмов, но не убивающие их (паразиты, кровососы);
   • питающиеся отмершей органикой. Гетеротрофные организмы выполняют в экологических системах роль консументов (к ним относят всех животных, часть микроорганизмов, паразитических и насекомоядных растений) и редуцентов (главным образом грибы и бактерии). Последние в процессе своего питания превращают пищу – органические остатки – в неорганические вещества (СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О, микроэлементы), возвращая таким образом их в биосферу. Биомассу, которую образуют гетеротрофы, называют вторичной.
   По способу получения пищи гетеротрофы делятся на фаготрофов (голозоев) и осмотрофов. Фаготрофы (голозои) заглатывают твердые куски пищи (животные), осмотрофы поглощают органические вещества из растворов непосредственно через клеточные стенки (грибы, большинство бактерий).
   Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной.
   Прямая связь проявляется при питании волков живыми овцами, гиен – трупами зебр, жуков-навозников – пометом крупных копытных и т. д. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.
   Трофические связи животных и растений имеют первостепенное значение, их можно назвать взаимоотношениями автотрофных и гетеротрофных организмов. Продуценты – автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез (растения и автотрофные бактерии). Консументы (фаготрофы, макроконсументы) – гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов (животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы). Консументы бывают первого порядка (фитофаги, сапрофаги), второго порядка (зоофаги, некрофаги) и т. д.
   Редуценты (микроконсументы, деструкторы, сапротрофы, осмотрофы) – гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ (сапротрофные бактерии и грибы).
   И продуценты, и консументы частично выполняют функции редуцентов, выделяя в окружающую среду минеральные вещества – продукты их метаболизма.
   Как правило, в любой экосистеме выделяются три функциональные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.
   В экосистеме пищевые (трофические) и энергетические связи идут в направлении: продуценты – консументы – редуценты.


   14. ГОМЕОСТАЗ. ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ ЖИЗНЕННЫХ ФУНКЦИЙ. ВОЗМОЖНОСТИ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ИЗМЕНЕНИЯМ УСЛОВИЙ СРЕДЫ. ТОЛЕРАНТНОСТЬ И РЕЗИСТЕНТНОСТЬ

   Для нормального функционирования живого организма в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование – саморегуляция различных процессов, полное подчинение их единому порядку поддержания постоянства внутренней среды – гомеостазу. В основе механизма саморегуляции лежит принцип обратной связи, в соответствии с которым сигналом для включения того или иного регулируемого процесса может быть изменение состояния какой-либо системы, например изменение температуры, концентрации веществ и т. д.
   У живых организмов различают три механизма терморегуляции: 1) химическая терморегуляция – осуществляется путем изменения теплопродукции за счет изменения интенсивности обмена веществ; 2) физическая терморегуляция – связана с изменением величины теплоотдачи; 3) этологическая (или поведенческая) терморегуляция – заключается в избегании условий с неблагоприятными температурами (воздуха, воды).
   Адаптация – это различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи, обеспечивающих возможность ее существования, и развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.
   Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды:
   1) активный – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума; 2) пассивный – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т. д.); 3) избегание неблагоприятных воздействий – выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий (например, сезонные миграции животных, птиц).
   Из практики известно, что сам факт существования организма может определяться не минимальным значением, а наоборот, избытком любого из факторов. Впервые мысль об этом высказал американский ученый В. Шелфорд (1913); она легла в основу закона толерантности: фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Смысл закона толерантности очевиден: все хорошо в меру.
   Выносливость организмов к воздействиям в диапазоне между экологическими минимумами и максимумами называют пределом толерантности вида.
   Важным свойством организмов является резистентность – избирательность, которая близка по смыслу к адаптации организмов в отношении окружающей среды, среды обитания.


   15. УСЛОВИЯ И РЕСУРСЫ СРЕДЫ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ ОРГАНИЗМОВ. ВОДНАЯ, ПОЧВЕННАЯ И ВОЗДУШНАЯ СРЕДЫ

   Для развития и роста организмов всех видов на Земле решающее значение имеют условия и ресурсы среды. Наилучшее сочетание этих факторов имеется, конечно, на суше. Именно поэтому общая биомасса всех организмов, обитающих на суше, больше, чем биомасса всех организмов, живущих в Мировом океане, хотя океаническая площадь намного больше площади суши (почти в 4 раза). Организмы на суше получают больше солнечного света и тепловой энергии, чем морские организмы. Даже некоторые породы рыб, например осетровые, для размножения, воспроизводства устремляются в реки, туда, где условия для этого процесса наилучшие (пресная вода, солнечное тепло).
   В земных условиях живые организмы освоили четыре основные среды обитания, различающиеся по специфике условий. Первой по времени была водная среда, в которой возникла и распространилась жизнь на Земле. В последующие периоды эволюции жизни на Земле живые организмы овладели наземно-воздушной средой, постепенно создавая и заселяя почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами организмы, тела которых использовались и используются паразитами, или симбионтами.
   Вода обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной (95 % всей воды клетки) и связанной (4–5% связаны с белками). Многие химические реакции в клетках организмов являются ионными, поэтому протекают только в водной среде. Вода как реагент участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза. Водная среда остается средой обитания для многих водорослей, планктона, рыб, моллюсков и т. д.
   Важнейшими характеристиками почвы как среды обитания являются: кислотность, содержание питательных элементов и органических веществ, структура, плотность, засоленность, гранулометрический состав и др. По степени связи с почвой как средой обитания животных их объединяют в три группы: геобионты – животные, постоянно обитающие в почве, весь цикл развития которых протекает в почвенной среде; геофилы – животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз развития) обязательно проходит в почве; геоксины – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.
   Жизнь и развитие практически всех растений на Земле невозможны без почвы, из которой они забирают воду, минеральные вещества и в первую очередь – азот (N), фосфор (Р), калий (К).
   В воздушной среде обитают животные, человек, микроорганизмы (в том числе вирусы). Воздушная среда – это коллоидная смесь ряда химических элементов. Основу воздушной среды (чистого воздуха) составляет азот – около 78 % и кислород – около 21 %, примесь углекислого газа незначительна – 0,03 %, около 1 % аргона. В районах крупных промышленных центров содержание углекислого газа в воздухе увеличивается и добавляется еще сернистый ангидрид – виновник кислотных дождей.


   16. АБИОТИЧЕСКИЕ И БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

   К абиотическим экологическим факторам – компонентам неживой природы – относятся: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.); геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.); орографические (рельеф местности); эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура, рН, химический состав и др.); гидрологические – вода, течение, соленость, давление и др.
   Биотические (экологические) факторы: воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимоотношения могут быть внутривидовыми (взаимодействия между особями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов). По типу взаимодействия различают протокооперацию (симбиоз), мутуализм, комменсализм, внутри– и межвидовую конкуренцию, паразитизм, хищничество, аменализм, нейтрализм. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фито-, зоо– и микробогенные (собственно влияние растений, животных и микроорганизмов).
   От количества тепла, поступающего организму из окружающей среды, зависит температура самого организма, а следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 °C до + 50 °C, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. По отношению к температуре окружающей среды организмы делят на криофилов и термофилов (обитающих соответственно в условиях низких и высоких температур).
   По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы:
   • гелиофиты (светолюбивые) – обитающие в условиях хорошего освещения. Они имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, значительное количество пигментов в листьях и др.;
   • сциофиты (тенелюбивые) – плохо переносящие солнечные лучи. Для них характерны крупные, тонкие листья, расположенные горизонтально, с меньшим количеством устьиц;
   • факультативные гелиофиты (теневыносливые) – способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения. Имеют переходные черты. Для животных свет – это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.
   Уровень влажности в среде обитания имеет большое значение для растений, так как вода участвует в процессе фотосинтеза. По отношению к влажности среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: а) гигрофилы (влаголюбивые); б) ксерофилы (сухолюбивые); в) мезофилы (промежуточная группа).
   Состояние засоленности почв как экологический фактор имеет большое значение. При повышенной солености почв большинство растений не могут расти и развиваться (кроме определенной группы растений – галофитов). Уровень концентрации биогенных элементов имеет важное экологическое значение. Например, при загущенных посевах каких-либо культур, растений вообще растения обычно вытягиваются, при этом условий для самовоспроизводства (нормальных и необходимых) не имеется.


   17. ЗАМЕНИМЫЕ И НЕЗАМЕНИМЫЕ РЕСУРСЫ. СУТОЧНАЯ И СЕЗОННАЯ ЦИКЛИЧНОСТЬ

   Заменимые природные ресурсы – это природные ресурсы, которые можно заменить другими сейчас или в обозримом будущем. К ним относятся все полезные ископаемые, энергоресурсы. Например, долгие годы для отопления использовались дрова и уголь. Из-за сжигания угля происходило ухудшение общей экологической ситуации, особенно в зоне больших городов. Затем с развитием нефтедобычи в середине ХХ в., когда городские котельные и тепловые электростанции стали использовать мазут, в атмосферу также выбрасывалось значительное количество вредных веществ, что ухудшало экологическую обстановку в городах и вблизи них. Следующая замена топлива произошла в конце ХХ в. Котельные, тепловые электростанции, частный сектор перевели на газ. Количество вредных выбросов в атмосферу значительно сократилось. Но в атмосферу от сжигания природного газа сейчас поступает в больших количествах углекислый газ – диоксид углерода.
   Незаменимые природные ресурсы – природные ресурсы, которые нельзя заменить другими природными ресурсами (атмосферный воздух, вода, генетический фонд живых организмов).
   Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью в пространстве и времени. Одни из них относительно постоянны (например, сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (например, температура и влажность воздуха, сила ветра). Изменения факторов среды могут быть периодическими и непериодическими.
   Периодические факторы регулярно повторяются во времени (например, изменение температуры воздуха и освещенности в течение суток или года), т. е. наблюдается суточная и сезонная цикличность.
   Каждый организм по-своему реагирует на суточную и сезонную цикличность температуры и освещенности. Циклические изменения – периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.
   Суточные циклы связаны с изменением освещенности, температуры, влажности и других экологических факторов в течение суток и наиболее резко выражены в условиях континентального климата. Суточные ритмы проявляются в изменении состояния и активности живых организмов.
   Сезонная цикличность связана с изменением экологических факторов в течение года и наиболее сильно выражена в высоких широтах, где велик контраст зимы и лета. Сезонная изменчивость проявляется в изменении не только состояния активности, но и количественного соотношения отдельных видов. На определенный период многие виды выключаются из жизни сообщества, впадая в спячку, оцепенение, перекочевывая или улетая в другие районы.


   18. ПРАВИЛА (ЗАКОН) ЛИБИХА, ЗАКОН ШЕЛФОРДА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ фАКТОРОВ

   Существование и выносливость организма часто оказываются чувствительными к двум или большему числу факторов окружающей среды. В таких случаях решающее значение будет принадлежать такому фактору или ресурсу, который имеется в минимальном с точки зрения потребностей количестве. Эта идея легла в основу так называемого закона минимума, сформулированного немецким химиком Ю. Либихом (1э40). Суть этого закона можно понять на таком примере. Величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего, т. е. данный элемент находится в минимальном количестве. Урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока не окажется в минимуме другое вещество.
   Выявление наиболее слабого звена цепи очень важно в экологическом прогнозировании, планировании и экспертизе проектов. Правило (закон) Либиха позволяет рационально производить замену дефицитных веществ и воздействий на менее дефицитные, что важно, например, в процессе эксплуатации природных ресурсов, а также в сельском хозяйстве.
   Из практики известно, что сам факт существования организма может определяться не минимальным значением, а наоборот, избытком любого из факторов. Впервые мысль об этом высказал американский ученый В. Шелфорд (1913); она легла в основу закона толерантности, который гласит, что лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
   Очевидно, что все экологические факторы среды действуют на организм совместно. При этом оптимальная зона предела выносливости организма по отношению к какому-либо фактору может смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность носит название взаимодействия экологических факторов. Так, например, в мороз животные могут погибать при отсутствии пищи и относительно нормально себя чувствовать при ее достатке. Жару легче переносить в сухом, а не влажном воздухе. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковые воздействия. Напротив, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить путем либо увеличения влаги в почве (полив), либо снижения температуры воздуха, уменьшающего скорость испарения. Таким образом создается эффект частичного взаимозамещения экологических факторов, или эффект компенсации.


   19. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НИШЕ. БИОТЕСТИРОВАНИЕ И БИОИНДИКАЦИЯ. СТРЕСС КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР

   Экологическая ниша есть совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Сюда входят физические, химические, физиологические, биотические факторы, необходимые организму для жизни и определяемые его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением. Согласно Ю. Одуму, термин «экологическая ниша» отражает роль, которую играет организм в экосистеме. Иначе говоря, местообитание – это конкретный адрес вида, тогда как ниша – своего рода ее образ жизни.
   Экологическая ниша, определяемая только физиологическими особенностями организма, называется потенциальной, а та, в пределах которой вид реально встречается в природе, – реализованной. Последняя – это та часть потенциальной ниши, которую данный вид, популяция способны отстоять в конкурентной борьбе.
   Для характеристики экологической ниши обычно используют два важных показателя: ширина ниши и степень перекрывания ее соседними. Экологические ниши разных видов могут быть разной ширины и перекрываться в различной степени.
   Биоиндикация – обнаружение и определение биологически и экологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. Биоиндикация проводится с использованием биоиндикаторов – живых организмов, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить об изменении в окружающей среде.
   Биотестирование проводится с помощью некоторых видов живых организмов с целью контроля качества среды при антропогенном воздействии на нее. Например, по листьям растений и деревьев определяют выпадение кислотных дождей. После таких дождей появляются пятна бурого цвета – от ожогов серной кислотой.
   На основании многолетних наблюдений экологи составили специальные таблицы по биоиндикации и биотестированию, в которых перечислены все виды антропогенного воздействия на живые организмы начиная от растений, кончая рыбами и животными, обитающими на суше.
   Например, лягушки в случае загрязнения сточными водами речушек или водоемов большую часть времени проводят на суше, в траве и прыгают в воду только при внешней опасности (появлении человека или сухопутных животных).
   В связи с воздействием неблагоприятных экологических факторов со стороны внешней среды (в том числе антропогенного характера) у человека и животных наблюдается стрессовое состояние, проявляющееся в психоэмоциональных расстройствах.
   Например, ученые-экологи обнаружили проявление стресса у свиней, вызванное неправильным уходом, режимом кормления. У человека явление стресса чаще всего проявляется среди жителей больших городов из-за постоянных неблагоприятных воздействий. Ученые называют стресс болезнью человеческой цивилизации, еще одним экологическим фактором, вызывающим другие болезни.


   20. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ «БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД» И «ПОПУЛЯЦИЯ». ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ. РАССЕЛЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ И МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫЕ СВЯЗИ

   Любой вид приспосабливается к постоянно изменяющимся условиям существования и утверждает себя во внешней, часто неблагоприятной среде не индивидуально и даже не как простая сумма особей, а в форме определенных и своеобразных группировок организмов. Последние представляют собой единое функциональное целое – популяцию.
   По определению академика С.С. Шварца, популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
   Популяция обладает общим генофондом и занимает определенную территорию. Важно подчеркнуть, что с позиций современной экологии популяцию рассматривают как элементарную единицу процесса микроэволюции, поскольку она обладает уникальным и важнейшим для поддержания жизни вида в течение длительного периода качеством – способностью к перестройке своего генофонда в ответ на изменение экологических факторов среды обитания.
   Элементарная (локальная) популяция является совокупностью особей того или иного вида (например, белки), которая занимает какой-то небольшой участок однородной по условиям обитания площади. Совокупность элементарных популяций формирует более крупную экологическую популяцию.
   Биологический вид – это сложная биологическая система, которая состоит из группировок организмов – популяций, обладающих характерными особенностями строения, физиологии и поведения. Популяция является генетической единицей вида: ее изменения обусловливают эволюцию данного вида.
   В экологии достаточно широкое распространение получила концепция иерархии (соподчиненности) популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Русский ученый-эколог Н.П. Наумов, например, ввел понятия элементарной, экологической и географической популяции, которые, в свою очередь, входят в ареал вида.
   Основным свойством популяции является ее беспрерывное изменение, движение, динамика, что сильно влияет на структурно-функциональную организованность, продуктивность, биологическое разнообразие и устойчивость системы. Особи одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем абиотические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов.
   Пространство, на котором популяция или вид в целом встречаются в течение всей своей жизнедеятельности, называется ареалом – областью расселения. Ареал может быть сплошным или разорванным, если между его составными частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), пространства, не заселенные представителями данного вида. Контакты между особями одной популяции происходят чаще, чем между особями разных популяций одного вида.


   21. ПОПУЛЯЦИЯ КАК ЭЛЕМЕНТ ЭКОСИСТЕМЫ. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦИИ: ЧИСЛЕННОСТЬ, ПЛОТНОСТЬ, ВОЗРАСТНОЙ И ПОЛОВОЙ СОСТАВ

   Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы. Совокупность популяций разных видов на определенной территории называется биоценозом.
   Биотоп – определенная территория (место расселения популяций) со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).
   В общем сочетании биоценоз и биотоп составляют экосистему, где популяция является ее элементом. В первом приближении экосистема – это система живых организмов и окружающих неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ.
   Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры.
   Численность – число особей в популяции. Она может значительно изменяться во времени и зависит от биотического потенциала вида и внешних условий.
   Плотность – число особей, или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема. Популяция характеризуется определенной структурной организацией – соотношением групп особей по полу, возрасту, размеру, генотипу, распределением особей по территории и т. д. В связи этим выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др. Структура популяции формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, с другой – под влиянием факторов среды, т. е. имеет приспособительный характер.
   Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от общей численности должны составлять мужские особи и 50 % – женские особи. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей вида.
   Возрастная структура (возрастной состав) – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.
   Для оценки численности и плотности популяции применяют методы корреляции и интерполяции. Для этого делают замеры на подобранных, характерных по среде обитания контрольных площадках. Берут также контрольные пробы, в частности растений. В море делается контрольный отлов морских животных или рыб.
   В последнее время применяются также микрочипы с окольцеванием, которые позволяют проследить пути суточных и сезонных миграций. С помощью указанных средств определяют также ареал распространения популяций (это касается птиц и животных). Микрочипы подают определенной частоты сигналы, а со спутников или специальных самолетов эти сигналы фиксируются и обобщаются.


   22. ХАРАКТЕР ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ОСОБЕЙ И ЕГО ВЫЯВЛЕНИЕ. ТИПЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСОБЕЙ

   Пространство, которое занимает популяция, дает необходимые ей для жизни условия. Однако каждая конкретная территория способна прокормить лишь определенное число особей. При этом очевидно, что на степень использования доступных природных ресурсов влияет не только общая численность популяции, но и размещение особей в пространстве. Изредка в природе встречается почти равномерное упорядоченное распределение особей на занимаемой территории, например в чистых зарослях некоторых растений. Однако в силу неоднородности занимаемого пространства, а также некоторых особенностей биологии видов чаще всего члены популяции распределяются в пространстве неравномерно. При этом существуют два крайних варианта неравномерного размещения членов популяции:
   • четко выраженная мозаичность с незанятым пространством между отдельными скоплениями особей (например, гнездовья грачей в рощах или парках);
   • распределение случайного, диффузного типа, когда члены популяции более или менее независимы друг от друга и обитают в относительно однородной для них среде (например, размещение мучных хрущаков в крупе).
   Между указанными вариантами неравномерного размещения существует множество переходов. В то же время тип распределения в занимаемом пространстве в каждом конкретном случае оказывается приспособительным, поскольку позволяет оптимально использовать имеющиеся ресурсы.
   Основные типы распределения особей в пространстве: 1) равномерное (регулярное) – характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних. Свойственно популяциям, существующим в условиях равномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм; 2) неравномерное (агрегированное) – проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой (стадный) образ жизни; 3) случайное (диффузное) – выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов, неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.
   Территориальность распространения определенного вида организмов или популяций специалистами обозначена как ареал. Ареал – это территория, на которой популяция или вид в целом встречаются в течение всей своей жизнедеятельности. Ареал может быть сплошным или разорванным, если между его частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), территории, не заселенные представителями данного вида.
   Территориальность распространения популяций бывает: 1) экологическая (совокупность территориально смежных элементарных популяций); 2) географическая (совокупность групп территориально смежных экологических популяций). Для животных также различают трофическую и репродуктивную территориальность, между которыми существует связь в виде путей пролета для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.


   23. РЕГУЛЯЦИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ В ПРИРОДЕ. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦИИ

   Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности. Выделяют три механизма торможения роста численности популяций. Например, при возрастании плотности популяции: а) повышается частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность; б) усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны, и смертность увеличивается; в) происходят изменения генетического состава популяции, например быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.
   Деятельность человека часто сопровождается сокращением численности популяций многих видов. Причины этого в чрезмерном истреблении особей, ухудшении условий жизни вследствие загрязнения окружающей среды, беспокойства животных, особенно в период размножения, в сокращении ареала и т. д. В настоящее время из-за антропогенного воздействия на биосферу остро стоит вопрос сохранения биологического разнообразия.
   В целях сохранения видов человек использует различные способы регулирования численности популяции: 1) правильное ведение охотничьего хозяйства и промыслов (установление сроков и угодий охоты и отлова рыбы); 2) запрещение охоты на некоторые виды животных; 3) регулирование вырубки леса и др.
   В то же время деятельность человека создает условия для появления новых форм организмов или развития старых видов, причем часто вредных для человека болезнетворных организмов, вредителей сельскохозяйственных культур и т. д.
   Динамические характеристики популяции включают рождаемость, смертность, скорость популяционного роста.
   Рождаемость (плодовитость) – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Живые организмы обладают огромной способностью к размножению, которая характеризуется так называемым биотическим потенциалом, представляющим собой скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем. Этот важнейший, хотя и условный показатель имеет самые различные значения. Так, для слонов он составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов – сотни метров в секунду. На практике такая высокая плодовитость не реализуется по разным причинам.
   Смертность популяции – число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени. Подобно плодовитости смертность изменяется в зависимости от условий среды обитания, возраста и состояния популяции и выражается в процентах к начальной или чаще к средней ее величине.
   Скорость популяционного роста выражается в приросте популяции и темпе роста популяции, где прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью. Прирост может быть положительным, нулевым и отрицательным. Темп прироста популяции – средний ее прирост за единицу времени.


   24. ТАБЛИЦЫ И КРИВЫЕ ВЫЖИВАНИЯ, РОСТА

   Выживаемость можно выразить в виде таблицы и кривых выживания. Таблицы выживания (демографические таблицы) и кривые выживания отражают, как по мере старения снижается численность особей одного возраста в популяции. Кривые выживания строятся по данным таблиц выживания.
   Существует три типа кривых выживания:
   • кривая типа I свойственна организмам, смертность которых на протяжении всей жизни мала, но резко возрастает в ее конце (например, насекомые, погибающие после кладки яиц, люди – после выхода на пенсию, некоторые крупные млекопитающие);
   • кривая типа II характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни (например, птицы, пресмыкающиеся);
   • кривая типа III отражает массовую гибель особей в начальный период жизни (например, многие рыбы, беспозвоночные, растения и другие организмы, не заботящиеся о потомстве и выживающие за счет огромного количества икринок, личинок, семян и т. п.). Встречаются кривые, сочетающие черты основных типов (например, у людей, живущих за чертой бедности, и некоторых крупных млекопитающих кривая типа I вначале имеет резкое падение в связи с большой смертностью сразу после рождения).
   Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции. Модели роста популяции:
   1) /-образная (экспоненциальная) кривая отражает неограниченный экспоненциальный рост численности популяции, не зависящий от плотности популяции. Такой тип роста возможен, пока биотический потенциал популяции реализуется полностью, и продолжается, пока низка конкуренция за ресурсы. Однако после превышения емкости среды (предельной плотности насыщения) произойдет резкое снижение численности;
   2) s-образная (сигмоидная, логистическая) кривая отражает логистический тип роста, зависящего от плотности популяции, при котором скорость роста популяции снижается по мере роста численности (плотности). Скорость роста снижается вплоть до нуля при достижении предельной численности.


   25. БИОМАССА И СПОСОБЫ ЕЕ ВЫРАЖЕНИЯ. ДИНАМИКА БИОМАССЫ. БИОПРОДУКТИВНОСТЬ

   Масса организмов определенной группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды.
   Современная биомасса Земли – примерно 1,841 × 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


т (в пересчете на сухое вещество). При этом на биомассу суши приходится около 1,837 × 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


т, Мирового океана – 3,9 × 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. Это связано с меньшей эффективностью фотосинтеза, так как использование лучистой энергии Солнца на площади океана равно 0,04 %, на суше – 0,1 %. Зеленые растения в биомассе суши составляют 99 %, животные и микроорганизмы – 1 %. Биомасса на суше распределена неравномерно и возрастает, так же как и видовое разнообразие, от полюсов к экватору.
   Энергетический эквивалент биомассы, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, составляет около 20 × 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


кДж. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза.
   Масса организмов определенной группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой – пустыни и тундры. Зеленые растения в биомассе суши составляют 99 %, животные и микроорганизмы – 1 %. Биомасса на суше распределена неравномерно и возрастает, так же как и видовое разнообразие, от полюсов к экватору.
   Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки ее консументами и редуцентами, то это ведет к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом утилизация продуктов распада недостаточна, то происходит накопление мертвого органического вещества. Это ведет к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остается постоянной, так как вся продукция расходуется в целях питания.
   Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (биопродуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
   Первичная продукция (биомасса, созданная за единицу времени продуцентами) бывает: а) валовая первичная продукция (общая ассимиляция) – это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть ее расходуется на поддержание жизнедеятельности растений – трату на дыхание (40–70 %); 2) оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
   Вторичная продукция – биомасса, созданная за единицу времени консументами. Она различна для каждого следующего трофического уровня.
   Продуктивность различных экосистем различна и зависит от ряда климатических факторов, в первую очередь от обеспеченности теплом и влагой. Наиболее продуктивны экосистемы тропических лесов, затем следуют обрабатываемые земли, степи и луга, пустыни, полярные зоны.


   26. БИОЦЕНОЗЫ (СООБЩЕСТВА), ИХ ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА

   Организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в практически одних и тех же условиях среды, называется биоценозом (от греч. bios – жизнь, koinos – общий). Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный – зооценозом, микробный – микробоценозом. Ведущий компонент – фитоценоз, определяющий, каким будет зооценоз и микробоценоз.
   Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза. Видовая структура – число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы, т. е. видовая структура биоценоза определяется видовым разнообразием и количественным соотношением числа видов или их массы между собой.
   Видовое разнообразие – число видов в данном сообществе. Встречаются бедные и богатые видами биоценозы. Видовое разнообразие зависит от возраста сообщества (молодые сообщества беднее, чем зрелые) и от благоприятности основных экологических факторов – температуры, влажности, пищевых ресурсов (биоценозы высоких широт, пустынь и высокогорий бедны видами). Высоким видовым разнообразием отличаются экотоны – переходные зоны между сообществами, а увеличение здесь видового разнообразия называется краевым эффектом.
   Пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз, носит название биотопа (от греч. topos – место). Поскольку биоценоз невозможно оторвать от биотопа, они вместе образуют биологическую макросистему еще более высокого ранга – биогеоценоз, который, в свою очередь, подразделяется на: 1) продуценты – производители первичной продукции (зеленые растения); 2) консументы – первичные (растительноядные) животные, вторичные – (плотоядные) животные и т. д.; 3) редуценты (разрушители, деструкторы) – грибы и микроорганизмы, разлагающие органические соединения отмерших организмов до неорганических, которые вновь используются продуцентами для построения своего тела.
   Каждый вид живого существа в среде, где он обитает, занимает определенное место, которое обусловлено его потребностью в пище, территории, связано с функцией воспроизводства. Такое место экологи называют экологической нишей данного организма. Некоторые экологи чаще употребляют термин  «местообитание» вместо термина «экологическая ниша», который обозначает лишь пространство, где распространяется и обитает определенный вид, тогда как термин «экологическая ниша» включает в себя ту роль, функцию, которую выполняет данный вид в среде обитания.
   Однако довольно трудно ограничить понятие «местообитание», поэтому было введено понятие «биотоп» для неорганической основы. Под «биотопом» понимаются не только вещества (почва, вода и т. д.), но физико-химические факторы (температура, освещение, химический состав и т. д.). Термином «биоценоз» обозначена совокупность всех организмов, обитающих в определенном биотопе. Биоценоз включает в себя сосуществование растений и животных, находящихся в разных отношениях: комменсализм, мутуализм, симбиоз, паразитизм и т. д.


   27. ТИПЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ

   Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей (взаимоотношений) между видами.
   1. Трофические связи возникают, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой (при питании волков живыми овцами, гиен – трупами зебр) и косвенной (при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс).
   2. Топические связи проявляются в изменении одним видом условий обитания другого вида. Например, под хвойным лесом, как правило, отсутствует травянистый покров.
   3. форические связи: один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохорией.
   4. фабрические связи: один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или живых особей другого вида.
   Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.
   Конкуренция (межвидовая): особи или популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Острые конкурентные отношения, соперничество наблюдаются как в животном, так и в растительном мире. Конкурентные отношения являются важнейшим механизмом формирования видового состава сообщества, пространственного распределения видов и регуляции их численности.
   Именно поэтому они играют огромную роль в эволюционном развитии видов.
   Мутуализм (облигатный симбиоз): каждый из видов может жить, расти и размножаться только в присутствии другого. Симбионтами могут быть только растения, или растения и животные, или только животные. Пример: клубеньковые бактерии и бобовые, микориза некоторых грибов и корни деревьев, лишайники и термиты. Совместное гнездование нескольких видов, таких, как крачки и цапли, представляет пример «сотрудничества», которое позволяет им более успешно защищаться от хищников.
   Комменсализм: деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому (комменсалу). Комменсалы в то же время не приносят используемому виду никакой выгоды или заметного вреда. Комменсалы есть у многих морских животных (например, мальки ставриды под колоколом медуз).
   Биотрофия (хищничество) является широко распространенным типом биотических отношений в природе. С экологической точки зрения такие отношения между двумя видами благоприятны для одного (хищника) и не благоприятны для другого (жертвы). В то же время оба вида формируют такой образ жизни и такие численные соотношения, которые вместо ожидаемого исчезновения жертвы или хищника обеспечивают их существование. Хищничеству присущи активный поиск и энергичные (т. е. с большими затратами энергии) способы овладения сопротивляющейся и убегающей жертвы – добычи. Это способствовало выработке разнообразных экологических адаптаций как у жертвы (шипы, иглы, инстинкты затаивания и т. п.), так и у хищников (скорость бега, развитие органов чувств и др.).


   28. ПРИНЦИП КОНКУРЕНТНОГО ИСКЛЮЧЕНИЯ. КОНКУРЕНЦИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВИДОВ

   Принцип исключения (теорема Т.Ф. Гаузе): два вида не могут сосуществовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т. е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу. Такие виды обязательно должны быть разобщены в пространстве или во времени. При этом конкуренция приводит к естественному отбору в направлении увеличения экологических различий между конкурирующими видами и образованию ими разных экологических ниш.
   Условия сосуществования конкурирующих видов меняются в пределах одного пространства постепенно, с течением времени.
   Это происходит при конкуренции, например, лесных древесных культур и полевой травяной растительности. В данном случае лесные культуры – деревья ведут захват новой территории полей с травяной растительностью постепенно. Семена древесных культур, попав в среду травянистой растительности, имеют хорошие условия для прорастания. Затем побеги растений среди травянистой полевой растительности хорошо растут и развиваются. Набравшие силу деревья на захваченной территории соседнего поля начинают создавать помехи для развития травяной растительности путем увеличения затенения прилегающей территории, а также путем перехвата выпадающих осадков. Мощная корневая система деревьев забирает влагу из почвы. В результате ухудшения условий среды обитания травянистая растительность постепенно исчезает под кронами деревьев. Сильный конкурент побеждает слабого.
   В животном мире происходит аналогичный процесс конкуренции, причем на начальной стадии условия сосуществования конкурирующих видов одинаковы.
   Как правило, в биосфере распространение видов различных организмов происходит в процессе конкурентной борьбы за новые жизненные пространства, за источники питания. При этом выживают и побеждают сильнейшие виды. Острые конкурентные отношения, соперничество наблюдаются как в животном, так и в растительном мире. Обычно в условиях ограниченных пищевых ресурсов два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида сосуществовать не могут, и рано или поздно один конкурент вытесняет другого.
   Конкуренция и распространение видов в конкурентной борьбе происходили на протяжении многих миллионов лет в процессе эволюции жизни на Земле. Только благодаря конкуренции побеждали сильнейшие виды с большой живучестью и распространялись лишь по биосфере Земли, захватывая при этом необходимые для существования жизненные пространства. То есть в конкурентной борьбе происходил естественный отбор, в основном до высшего уровня развития человека, когда человек, применяя достижения научно-технического прогресса, начал создавать новые виды растений и подвиды животных с лучшими свойствами и характеристиками.
   Таким образом, человек остановил (практически) конкурентный естественный отбор видов, ограничив распространение новых в нужном ему направлении. Так были получены новые породы домашнего скота, новые сорта пшеницы и других сельскохозяйственных культур.


   29. ОТНОШЕНИЯ «ХИЩНИК – ЖЕРТВА». СОПРЯЖЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

   В тех трофических цепях, где передача первичной продукции биосферы происходит через связи «хищник – жертва», справедливо правило пирамиды чисел: общее число особей, которые участвуют в цепях питания, с каждым последующим звеном уменьшается.
   Хищник обычно крупнее своих жертв, и для поддержания собственной биомассы ему нужно несколько или много жертв. Однако бывают случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.
   На основе обратных связей возрастание численности жертв приводит к увеличению численности хищников и паразитов, и наоборот. Хищники занимают более высокие уровни в цепях питания.
   В природе существует и зоофагия, т. е. питание растений животными-жертвами. Таких хищников-растений насчитывается 500 видов. Все они имеют различные, весьма хитроумные приспособления для ловли насекомых. Так, некоторые грибы-хищники ловят своих жертв с помощью микроскопических петель или клейких утолщений.
   Весьма сложные отношения «хищник – жертва» имеются у «общественных» насекомых. Так, муравьи-амазонки совершают набеги на чужие муравейники, захватывают там личинок-куколок и выводят из них в своем муравейнике взрослых муравьев – будущих «рабов». Последние выполняют работу по уходу за яйцами, потом личинками, куколками, а также по уборке и достройке жилища муравьев – «рабовладельцев».
   Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием видов живых организмов. В настоящее время описано более 2 млн видов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше.
   Современный видовой состав – это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое было в биосфере за весь период эволюции. Причем эволюция каждого вида происходила в постоянном взаимодействии с другими видами, т. е. эволюция каждого вида живого организма была сопряженной.
   Каждый вид имеет определенную продолжительность жизни – от 10 до 30 млн лет, поэтому число видов, принимавших участие в сопряженной эволюции биосферы в целом, исчисляется сотнями миллионов. Ученые-экологи считают, что к настоящему времени в ходе сопряженной эволюции арену биосферы оставили более 95 % видов. В ходе сопряженной эволюции шел естественный отбор – побеждали сильнейшие, а слабые гибли, исчезая полностью из экосистемы биосферы.
   С активным антропогенным воздействием на биосферу природный процесс сопряженной эволюции стал нарушаться, так как человек в погоне за удовлетворением собственных потребностей уничтожил ряд видов живых организмов. А в условиях ухудшения общей экологической обстановки на Земле процесс исчезновения видов продолжается не только от прямого уничтожения, но и от косвенного воздействия результатов хозяйственной деятельности человека. Появилась новая сопряженная система «человек – природа (биосфера)».


   30. РАЗВИТИЕ ЭКОСИСТЕМ: СУКЦЕССИЯ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМАХ

   Поступательные изменения в биоценозе (экосистемах) приводят постепенно к смене одного сообщества другим. Сукцессия – последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Последовательный ряд сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер, образование болот и др.
   В зависимости от причин, вызвавших смену экосистем (биоценоза), различают: 1) природные сукцессии – происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека; 2) антропогенные – обусловлены деятельностью человека; 3) аутогенные – (самопорождающиеся) возникают вследствие внутренних причин (изменение среды под действием сообщества); 4) аллогенные (порожденные извне) – вызваны внешними причинами (например, изменением климата).
   В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия, различают: 1) первичные сукцессии развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах и т. п.); 2) вторичные – происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана и т. п.).
   В своем развитии экосистемы стремятся к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока.
   В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, т. е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
   В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии(передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправленно: от автотрофов к гетеротрофам.
   В отличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входить в круговорот, поступившая энергия может быть использована только один раз. Как универсальное явление природы, односторонний приток энергии обусловлен действием законов термодинамики. Согласно первому из них, энергия может переходить из одной формы (энергии света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно. Согласно второму закону термодинамики не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части.
   Функционирование всех экосистем определяется постоянным притоком энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их существования и самовоспроизведения.


   31. ЗНАЧЕНИЕ ФОТО– И ХЕМОСИНТЕЗА

   Значение фотосинтеза очень велико, так как, во-первых, растения и другие фотосинтезирующие организмы превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений, которая используется всеми остальными живыми существами планеты; во-вторых, они поставляют в атмосферу кислород, служащий для окисления органических веществ и извлечения при помощи этого запасенной в них химической энергии аэробными клетками; в-третьих, некоторые виды растений в содружестве (симбиозе) с азотфиксирующими бактериями переводят атмосферный азот в состав молекул аммиака, его солей и органических азотсодержащих соединений. Солнечную энергию способны непосредственно использовать только клетки зеленых растений, одноклеточных водорослей, зеленых и пурпурных бактерий. За счет этой энергии они синтезируют органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.
   Такой биосинтез, который происходит благодаря энергии света, и называют фотосинтезом. Исходными веществами для фотосинтеза служат диоксид углерода атмосферы и вода. Часть синтезируемой при фотосинтезе глюкозы является источником энергии для всех последующих процессов жизнедеятельности растения, в том числе и его роста (развития).
   Значение хемосинтеза также велико. Сложные органические вещества для построения своих тел создают не только зеленые растения, но и бактерии, которые не содержат хлорофилла. Этот процесс – хемосинтез – осуществляется благодаря энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: сероводорода, оксида железа и др. Образующаяся при этом энергия запасается в форме аденозинтрифосфорной кислоты. Хемосинтез открыл известный русский микробиолог С.Н. Виноградский в 1887 г.
   Примером хемосинтеза может служить окисление сероводорода в водоемах со «стоячей» водой (непроточных). В этих водоемах, содержащих сероводород, живут бесцветные серобактерии. Энергию (Е), которая необходима для синтеза органических соединений из диоксида углерода, они получают в результате окисление сероводорода: свободная сера, выделяющаяся в результате этого, накапливается в клетках бактерий. Если сероводорода впоследствии не хватает, бесцветные серобактерии производят дальнейшее окисление содержащейся в них свободной серы до серной кислоты: образовавшаяся энергия также используется для осуществления синтеза органического вещества из диоксида углерода.
   К хемотрофам относятся такие автотрофные организмы, как хемотрофные бактерии: водородные, нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии и др.


   32. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ. ТУНДРЫ, БОЛОТА, ТАЙГА

   Размещение по земной поверхности основных наземных экосистем определяют два абиотических фактора – температура и количество осадков. Климат в разных районах земного шара неодинаков, и поэтому существует климатическая зональность в размещении (распределении) экосистем.
   Выделяют три группы экосистем: 1) наземные; 2) пресноводные; 3) морские.
   Наземные экосистемы включают в себя девять видов: 1) тундра – арктическая и альпийская; 2) бореальные леса хвойные – тайга; 3) листопадный лес умеренной зоны – широколиственные леса; 4) степь умеренной зоны; 5) чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом; 6) тропические злаковники (грасленд) и саванна; 7) пустыня – травянистая и кустарниковая; 8) полувечнозеленый сезонный (листопадный) тропический лес – районы с выраженными влажным и сухим сезонами; 9) вечнозеленый тропический дождевой лес.
   Тундры находятся в Северном полушарии к северу от хвойных лесов. Климат очень холодный с полярным днем и полярной ночью, среднегодовая температура -5 °C. Из растительности здесь господствуют медленно растущие лишайники, мхи, злаки и осоки, стелющиеся или карликовые кустарники (брусника, черника, карликовая береза). Животный мир: крупные травоядные копытные (северный олень, мускусный бык), хищники – песец, рысь, горностай, полярная сова, мелкие млекопитающие (лемминги). Летом в тундре гнездятся перелетные птицы, в том числе водоплавающие.
   Заболоченные участки и болота бывают низинные (имеют, как правило, питание подземными водами) и верховые (питаются атмосферными осадками). Верховые болота могут встречаться в любом понижении (углублении рельефа) или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Здесь распространены болотные растения (ряска, аир болотный, тростник, осока). Болотные почвы и торфяники содержат много углерода. Их сельскохозяйственная обработка приводит в выделению в атмосферу большого количества углекислого газа. Животный мир болот очень беден, представлен птицами – выпь, цапля, кулик и др.; земноводными – лягушки; насекомыми – комары.
   Тайга (бореальные хвойные леса) – северные районы Европы, Азии и Северной Америки. Климат: долгая и холодная зима, много осадков выпадает в виде снега. Растительность: преобладают вечнозеленые хвойные леса (ель, пихта, сибирская кедровая сосна, лиственница, сосна) с мощной лесной подстилкой. Животный мир: крупные травоядные копытные (лось, северный олень), мелкие растительноядные, млекопитающие (заяц-беляк, белка, грызуны), волк, рысь, лисица и другие хищники, многочисленные кровососущие насекомые в теплый период времени года. Почвы подзолистые и дерново-подзолистые – маломощные и бедные.


   33. ЛЕСА УМЕРЕННОЙ ЗОНЫ, СТЕПИ, ПУСТЫНИ, ТРОПИЧЕСКИЕ ВЛАЖНЫЕ ЛЕСА

   Смешанные и широколиственные леса умеренной зоны – Западная Европа, Восточная Азия, восток США, средняя полоса России. Климат сезонный с зимними температурами ниже 0 °C, осадков 750-1500 мм в год. Растительность: преобладают леса из широколиственных листопадных пород (дуб, бук, клен, липа, вяз, береза и т. д.), кустарниковый подлесок, мхи, лишайники, мощная лесная подстилка. Животный мир: млекопитающие (лоси, медведи, рыси, лисицы, волки), птицы (дятлы, дрозды, совы, соколы), пресмыкающиеся (змеи). Биота адаптирована к сезонному климату: спячка, миграции, состояние покоя в зимние месяцы. Почвы бурые лесные. В этих районах человеческая цивилизация получила наибольшее развитие, поэтому большая часть широколиственных лесов заменена культурными сообществами.
   Степи умеренной зоны – Евразия; центр Северной Америки – прерии; юго-восток Южной Австралии, Новая Зеландия – туссоки. Климат сезонный, лето от умеренно теплого до жаркого, зимние температуры ниже 0 °C, осадки – 250–750 мм в год. Растительность: преобладают дерновые злаки с отдельными деревьями (рощами) и кустарниками на влажных участках. Животный мир: крупные растительноядные млекопитающие – бизоны, вилорогие антилопы (Северная Америка); сайгаки – Евразия – Россия, Казахстан; кенгуру (Австралия); жирафы, зебры, слоны (Африка); мелкие роющие млекопитающие (суслики, сурки, полевки, зайцы); хищники (койоты, львы, леопарды, гепарды, гиены и др.); разнообразные птицы. Почвы: черноземы – самые плодородные почвы, каштановые.
   Тропические влажные леса – север Южной Америки, Центральная Америка, западная и центральная части Экваториальной Африки, Юго-Восточная Азия, прибрежные районы северо-запада Австралии, острова Индийского и Тихого океанов. Климат без смены сезонов в связи с близостью к экватору, среднегодовая температура выше +17 °C (обычно + 28 °C), среднегодовое количество осадков превышает 2000–2500 мм в год. Растительность: господствуют леса, кустарники и травянистая растительность практически отсутствуют. На стволах и ветвях деревьев развиваются растения-эпифиты, корни которых не достигают почвы, и деревянистые лианы, укореняющиеся в почве и взбирающиеся по деревьям до их вершины. Видовое разнообразие растений и животных огромно. Почвы в этой зоне красно-желтые ферралитные – маломощные и бедные органическим веществом и минералами – элементами питания растений. Большая часть питательных веществ закреплена в биомассе растительности.
   Пустыни травянистые и кустарниковые – некоторые районы Африки (Сахара), Ближнего Востока и Центральной Азии, Большой Бассейн и юго-запад США, север Мексики и др. Климат очень сухой, с жарким днем и холодными ночами, осадков менее 200–250 мм в год. Растительность: ксерофитные травы и редкостный кустарник, кактусы, множество эфемеров, быстро развивающихся после непродолжительных дождей. Животный мир: разнообразные грызуны, жабы, черепахи, ящерицы, вараны, змеи и др. В этой зоне развито верблюдоводство, разводят также ослов, мулов, коз. Почвы: бедные гумусом – светлобурые, сероземы.


   34. ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ. КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ВОДОЕМЫ

   В водных экосистемах по вертикальной структуре выделяют четыре зоны по степени освещенности: 1) литоральная, где толща воды пропускает солнечный свет до дна; 2) лимническая, где толща воды такова, что проникает всего лишь 1 % от солнечного света, попавшего на поверхность; в этой зоне затухает фотосинтез; 3) эвфотическая, где вся освещенная толща воды включает литоральную и лимническую зоны; 4) профундальная, куда не проникает солнечный свет (дно и толща воды над дном).
   В проточных водоемах выделяют: перекаты – мелководные участки с быстрым течением, дно без ила, встречаются преимущественно прикрепленные формы перифитона и бентоса, из рыб – форель; плесы – глубоководные участки: течение медленное, на дне мягкий илистый субстрат, роющие животные.
   Реки относятся к лотическим экосистемам. Они отличаются от стоячих водоемов следующими особенностями: наличием течения; более активным обменом между водой и сушей; более высоким содержанием кислорода и более равномерным его распределением; преобладанием детритных цепей питания.
   Озера и водохранилища относятся к пентическим экосистемам. В этих водоемах в литоральной зоне преобладают две группы растений: 1) укрепившиеся в дне (камыши, рогозы, кувшинки, прикрепленные водоросли и др.); 2) плавающие (водоросли, рдесты и др.).
   В этой зоне встречаются моллюски, коловратки, мшанки, личинки насекомых и др. Рыбы большую часть жизни проводят в литоральной зоне, животные дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Зоопланктон представлен ракообразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и т. п.).
   В лимнической зоне продуценты представлены фитопланктоном. Зоопланктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками. Нектон лимнической зоны – только рыбы.
   Профундальная зона около дна представлена бентосными формами – личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями, сапротрофными бактериями и грибами.
   В реках выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах встречаются организмы, способные прикрепиться к субстрату (например, нитчатые водоросли), или хорошие пловцы (например, форель). На участках плеса сообщества напоминают озерные. В больших реках наблюдается продольная зональность: в верховьях – сообщества перекатов, в низовьях и дельте – плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Видовой состав рыб к низовьям обедняется, но увеличиваются их размеры.
   Эстуарии – прибрежные водоемы, представляющие собой экотоны (переходные зоны) между пресноводными и морскими экосистемами. Это высокопродуктивные районы, где наблюдается аутвеллинг – привнос биогенных элементов с суши. Они обычно входят в литоральную зону и подвержены приливам и отливам. Здесь встречаются болотные и морские травы, водоросли, рыба, крабы, креветки, устрицы и т. д.
   Олиготрофные водоемы – это водоемы с преобладанием олиготрофовов – растений, довольствующихся малым количеством зольных элементов. Эвтрофные водоемы – водоемы с преобладанием эвтрофов – растений, нуждающихся в большом количестве зольных элементов.


   35. БИОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОКЕАНА. НЕРИТИЧЕСКИЕ И ПЕЛАГИЧЕСКИЕ ОБЛАСТИ. ЗОНЫ ПОДЪЕМА ВОД. ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРВИЧНОГО ПРОДУЦИРОВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЯХ МИРОВОГО ОКЕАНА

   Область континентального шельфа океана является самой богатой в отношении фауны. Прибрежная зона благоприятна по условиям питания, даже в дождевых тропических лесах нет такого разнообразия жизни, как здесь.
   Биологическое разнообразие характерно также для экотонов – переходных зон между пресноводными и океаническими экосистемами. Видовое разнообразие фауны и флоры в океане уменьшается с глубиной. На больших глубинах океана в стабильных местообитаниях сохранились своеобразные виды фауны из далеких геологических эпох.
   Неритические области морей и океанов включают придонные и донные части морей и океанов и являются средой обитания бентоса, организмов, живущих на дне и в грунте. К ним относятся прикрепленные водоросли и высшие растения, ракообразные, моллюски, морские звезды и др.
   Пелагические области моря или океана являются средой обитания пелагических организмов – планктона и нектона. Пелагическая область – это верхняя толща воды морей и океанов.
   Открытый океан беден биогенными элементами. Эти районы можно считать «пустынями» по сравнению с прибрежными водами.
   Зоны подъема вод расположены вдоль западных берегов континентов. Эти зоны называются зонами аутвеллинга и характеризуются подъемом холодных вод с глубины океанов на место поверхностных вод, перемещаемых ветрами, дующими с континентов в сторону океанов. Эти воды, поднимающиеся с глубин океанов, богаты биогенными элементами, и, как следствие, здесь обитает много рыбы и птиц.
   Основными продуцентами в Мировом океане являются одноклеточные водоросли (фитопланктон), отличающиеся высокой скоростью оборота генераций. Как следствие, их годовая продукция может в десятки и даже сотни раз превышать запас биомассы на начальный момент времени. Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, т. е. поедается, что фактическое накопление биомассы водорослей в океане сравнительно небольшое. Тем не менее из-за высоких темпов размножения фитопланктона в океане небольшой запас его вполне достаточен для поддержания скорости воссоздания органического вещества. Наибольшая биомасса первичной продукции в океане образуется в прибрежных водах, переходных зонах (экотонах) от пресноводных к океаническим экосистемам. Это самые высокопродуктивные районы, потому что здесь наблюдается аутвеллинг – привнос биогенных элементов с суши. Здесь встречаются болотные и морские травы, разнообразные водоросли.
   Продуктивны и арктические и антарктические зоны Мирового океана, где плотность фитопланктона растет при переходе от теплых морей к холодным. Здесь фитопланктон выступает основным продуцентом.
   В глубоководных рифовых зонах океана, находящихся на глубине 3000 м и более, продуцентами являются сероводородные бактерии, живущие в симбиозе с моллюсками.


   36. ЕМКОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМ. РАЗНООБРАЗИЕ ВИДОВ КАК ОСНОВНОЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМ

   Экологическая система – система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ.
   Емкость экосистемы – количественная характеристика совокупности условий, ограничивающих рост численности живых организмов. Природные экосистемы могут включать сотни и тысячи видов – от микроокеанических бактерий до огромных деревьев и многотонных животных. Усложнение экосистем, как показывают практические наблюдения, не отражается негативно на их устойчивости. Существует ряд правил и принципов, которые помогают глубокому пониманию причин устойчивости природных систем различной сложности.
   Правило внутренней непротиворечивости: в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания. Виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания, так как это вело бы их к самоуничтожению. Напротив, деятельность растений и животных направлена на создание (поддержание) среды, пригодной не только для их жизни, но и потомства. В этом состоит суть устойчивости экосистем.
   Экологическое равновесие природных экосистем объясняет закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в него виды живого и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одной части экосистемы (например, уничтожение какого-либо вида) неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этой частью экосистемы других ее частей.
   Высокое видовое разнообразие живых существ в природе является основным фактором устойчивости экосистем. Во-первых, в экосистемах уживаются только те виды, которые дополняют друг друга в использовании ресурсов среды обитания, т. е. делят между собой экологические ниши. Взаимная дополнительность весьма характерна, например, для многих микроорганизмов-редуцентов: одни из них «специализируются» на разрушении клетчатки мертвых растений, другие – белков, третьи – сахаров и т. д.
   Взаимная дополнительность видов, одни из которых созидают, а другие разрушают органическое вещество, – основа биологических круговоротов.
   Хотя полностью похожих друг на друга видов не существует, многие из них имеют сходные экологические требования и функции, способны перекрываться. Такие виды обычно заменяют друг друга в близких природных сообществах, например разные виды пихты и елей в темнохвойных таежных лесах. Как следствие, в случае частичного перекрывания экологических ниш многих видов выпадение или снижение активности одного из них не опасно для экосистем в целом, так как его функцию готовы взять на себя оставшиеся. Например, разложение целлюлозы как компонента растительных тканей могут осуществлять специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и т. д.
   Разнообразие видов живых организмов является главным фактором устойчивости экосистем.


   37. БИОСФЕРА

   Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.
   Возникновение, развитие и существование на Земле биосферы обусловлены формой и размерами нашей планеты, а также расстоянием ее от Солнца. Биосфера (от греч. bios – жизнь) – оболочка Земли, преобразованная на протяжении миллионов лет живыми организмами. Возникшая около 3 млрд лет назад современная биосфера включает живые организмы (изучено около 3 млн видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами. Как считают ученые, в биосфере Земли обитают более 300 млн видов живых организмов.
   В состав биосферы, кроме живого вещества (растений, животных и микроорганизмов), входят:
   • биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, битумы, нефть);
   • биокосное вещество – продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества);
   • косное вещество – совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического и неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).
   С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.
   Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большей степени условны.
   Биосферу как место современного обитания организмов вместе с самими организмами подразделяют на три подсферы:
   • геобиосфера – верхняя часть литосферы, населенная геобионтами;
   • гидробиосфера – гидросфера без подземных вод, населенная гидробионтами;
   • аэробиосфера – нижняя часть атмосферы, населенная аэробионтами.


   38. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ

   Почва является неотъемлемой частью биосферы. При этом она выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальных биосферных, обеспечивающих стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле.
   Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом биосферы, выполняет ряд биосферных функций.
   Биосферные функции почвенного покрова:
   • среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши;
   • сопряжение большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности;
   • регулирование химического состава атмосферы и гидросферы;
   • защитный барьер биосферы;
   • обеспечение существования жизни на Земле. Кроме перечисленных функций по отношению непосредственно к человеку почва, являясь главным средством сельскохозяйственного производства, осуществляет еще одну функцию – сельскохозяйственную.
   Почва – это поверхностный горизонт земной коры, образующий небольшой по мощности слой. Она сформировалась в результате взаимодействия факторов почвообразования:
   • климата;
   • организмов;
   • почвообразующих пород;
   • рельефа местности;
   • возраста страны (времени);
   • хозяйственной деятельности человека.
   Так как эти факторы почвообразования и их сочетания неодинаковы в различных частях Земли, то и мир почв также отличается широким разнообразием. Каждая почва отличается особым строением и отражает местные природные условия. Верхняя граница почвы – поверхность раздела между почвой и атмосферой, нижняя граница – глубина проникновения почвообразовательных процессов. Мощность (толщина) современных зональных почв около 80-150 см с колебаниями от нескольких сантиметров до 2,5–3,0 м.
   Почвенный покров Земли составляют в основном следующие почвы: арктические; тундровые; подзолистые; дерновые; дерново-подзолистые; бурые лесные; серые лесные; черноземные; каштановые; бурые полупустынные; сероземы; желтоземы; красноземы; коричневые; серо-коричневые; ферраллитные; латеритные; солончаки; солонцы; солоди; болотные; пойменные; песчаные; горные и др. Самые плодородные черноземные почвы с большим содержанием гумуса, который определяет плодородие почв. Гумус – основная часть органического вещества почвы, с помощью которого осуществляется целая серия сложных обменных процессов, в которых участвуют не только кислород, азот, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве.


   39. РАЗНООБРАЗИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ КАК РЕЗУЛЬТАТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМ И УСЛОВИЕ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ

   Формирование почв в процессе всей эволюции жизни на Земле происходило в разных экосистемах. Состав и свойства почвы современного состояния являются результатом функционирования всех составляющих экосистем.
   Самые существенные слагаемые формирования почв следующие:
   • превращение (трансформация) минералов горной породы, из которой образовывалась сама почва, а в дальнейшем и самой почвы;
   • накопление органических остатков и их постепенная трансформация;
   • взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органоми-неральных соединений;
   • накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов, прежде всего элементов питания;
   • передвижение продуктов почвообразования с током влаги в профиле почвы.
   Самые плодородные почвы – черноземы – сформировались в степных экосистемах. Здесь условия почвообразования были наилучшими: большое видовое разнообразие флоры и фауны, максимальный приток влаги и солнечной энергии. Соответственно, в этих почвах (черноземах) наблюдается высокое содержание гумуса по сравнению с другими почвами. Как известно, гумус характеризуется способностью поглощать различные элементы и таким образом создавать условия для произрастания не только естественной растительности, но и культивируемых растений.
   В экосистемах умеренного климата количество листвы (опада) или остатков растений на поверхности Земли, а следовательно, и количество гумуса (важного компонента почв) изменяется в зависимости от видов растительности, в частности в лесах.
   Так, толщина слоя остатков растений, разложившихся полностью или частично, равна примерно 1 м в хвойных лесах (на севере) и около 10 см в лиственных лесах. Соответственно, в экосистемах хвойных лесов сформировались подзолистые почвы с небольшим горизонтом гумуса, под ним залегает белесоватый, по цвету похожий на золу горизонт, а в экосистемах широколиственных лесов – серые лесные почвы с более мощным горизонтом перегноя, но содержание гумуса также меньше, чем в черноземах.
   В экосистемах влажных тропических лесов, несмотря на то что леса там намного гуще, чем леса умеренного климата, слой неразложившихся остатков растительности весьма мал. Это происходит вследствие большой скорости процессов разложения, которые полностью «сжигают» гумус. В упомянутых лесах сформировались ферраллитные почвы.
   Почвы являются важной составной частью наземных экосистем. Вырубка лесов любых видов или распашка степи приводит к нарушению устойчивости соответствующих экосистем. При этом почвы, как правило, деградируют, особенно в отношении гумусового горизонта, который истончается до полного разрушения. А с деградацией почв происходят негативные явления во всей экосистеме, начинают развиваться необратимые процессы разрушения (деструкция). Это наблюдается, как правило, в результате антропогенного воздействия.


   40. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС БИОСФЕРЫ. КРУГОВОРОТ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

   Живая оболочка планеты – биосфера – непрерывно поглощает энергию не только Солнца, но и идущую из недр Земли; энергия трансформируется, передается от одних организмов к другим и излучается в окружающую среду. Единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнца.
   Ежегодно на земную поверхность поступает около 21 х10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


кДж энергии, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы с содержащейся в них растительностью приходится около 40 %. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, составляет 20 х10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


кДж.
   Кроме создания чистой продукции живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30–40 % энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2 * 10 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


кДж в год солнечной энергии.
   Органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза, служат источником энергии для поедания и последующего усвоения одних организмов другими: от растений к растительноядным животным, от них – к плотоядным и т. д.
   Высвобождение заключенной в органических соединениях энергии происходит также в процессе дыхания или брожения. Содержащаяся в пище энергия не совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. В итоге поглощенная организмами в виде химических связей солнечная энергия снова возвращается в пространство в виде теплового излучения. Поэтому биосфере требуется постоянный приток энергии извне. К Земле приходит коротковолновое излучение (свет), а уходит от нее длинноволновое тепловое излучение.
   Для существования биосферы на Земле постоянно должны происходить непрерывные химические превращения ее живого вещества, т. е. вещества после использования организмами должны переходить в усваиваемую для других организмов форму. Круговорот того или иного химического вещества из неорганической среды через растительные и животные организмы и обратно в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и химических реакций называется биогеохимическим циклом, это часть биологического круговорота.
   Диоксид углерода атмосферы ассимилируется наземными растениями в ходе фотосинтеза и включается в состав органических веществ. В процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов углерод, содержащийся в организме, вновь переходит в атмосферу в виде СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. Эти два процесса полностью уравновешены, лишь около 1 % углерода, усвоенного растениями, откладывается в виде торфа и удаляется из круговорота. За 7–8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере, а все зеленые растения Земли ежегодно извлекают из атмосферы до 300 млрд т диоксида углерода, или 86 млрд т углерода в чистом виде.


   41. ЧЕЛОВЕК КАК БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД. ЭКОТИПЫ. ГОМЕОСТАЗ И АДАПТАЦИЯ

   С позиции экологии человечество – общемировая популяция биологического вида, неотъемлемая составная часть экосистемы Земли. Будучи одним из 3 млн известных ныне биологических видов, человек получил свое место в системе животного царства: класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род – человек. Как биологическому виду человеку присущ обмен веществ с окружающей средой, определяющей условия жизнедеятельности любого существа. Организм человека во многом связан с остальными живыми компонентами биосферы: растениями, насекомыми, микроорганизмами и т. д.
   Человек входит в биотический компонент биосферы, где он связан пищевыми цепями с продуцентами, является консументом первого и второго (иногда третьего) порядка, гетеротрофом, пользуется готовым органическим веществом и биогенными элементами, включен в круговорот веществ биосферы.
   Функционирование организма человека возможно только в более или менее определенных, нешироких пределах изменений состава и давления атмосферного воздуха, температуры, питания и других непосредственно воздействующих на человека экологических факторов. Так, ширина зоны температурного благополучия не превышает 14 °C (от +20 °C до +34 °C). Возможно существование и в более широком диапазоне температур окружающей среды (50–70 °C). Но жизнь за пределами экологического оптимума возможна лишь в течение короткого времени.
   В процессе эволюции человеческой популяции на Земле под воздействием различных экологических факторов на континентах сформировались определенные экотипы человека. Экотипы вида homo sapiens(человека разумного) подразделяются на пять больших рас, которые подразделяются на этносы (разновидности экотипов внутри рас). Виды рас: европеоидная (евразийская); монголоидная; американская; австралоидная; негроидная.
   Расы, или экотипы, в их многообразии появились в результате расселения и географической изоляции популяций неоантропов, живших в разных природно-климатических условиях. С формированием социальных взаимоотношений и ослаблением действия биологических факторов темпы эволюции человека как вида резко снизились, и ни одна из рас не достигла видового обособления.
   Различия между экотипами (или расами и этносами) заключаются в морфологических особенностях: цвет кожи, волос, глаз, форма носа, губ и т. д. Эти различия связаны с адаптацией к условиям окружающей среды. Например, темная кожа негроидов предохраняла организм от ярких солнечных лучей, в «шапке» курчавых волос создаются воздушные прослойки, защищающие от жары.
   Согласно исследованиям ученых, получены свидетельства того, что человек разрушил почти все запущенные природой механизмы гомеостаза по отношению к собственной популяции. Так, на ее численности практически не сказываются абиотические (модифицирующие), а также биотические факторы (хищники, паразиты, болезни). Болезни цивилизации (сердечно-сосудистые, онкологические, СПИД и др.) на фоне темпов увеличения народонаселения (85–90 млн человек ежегодно) не влияют на рост численности вида.


   42. ОНТОГЕНЕЗ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА, РАЗНООБРАЗИЕ УСЛОВИЙ

   В современном человеческом обществе естественный отбор хотя и замедлил свое действие, но фактически идет на всех стадиях онтогенеза – индивидуального развития организма. Значительную роль в этом играют разнообразные экологические факторы.
   При существенных неблагоприятных экологических факторах возникает мутационный процесс. В некоторых районах нашей планеты частота мутаций даже увеличилась из-за загрязнения природы мутагенами. Негативное влияние на онтогенез человека оказывают радиоактивность, химическое загрязнение биосферы, особенно при применении в сельском хозяйстве гербицидов и пестицидов. Показателен в этом отношении пример применения дуста, или ДДТ, который длительное время присутствовал во многих компонентах природной среды, оказывая отрицательное влияние на онтогенез человека в районах его массового, постоянного применения.
   Как показали исследования ученых, критическими периодами онтогенеза человека являются начальный и конечный.
   На начальной стадии развития своей эволюции как биологического вида человек расселялся в максимально благоприятной природной среде. Именно поэтому древние цивилизации развились в районах мягкого, теплого климата (Египет, долины Тигра и Евфрата, Инда и Ганга, Хуанхэ и Янцзы и т. д.).
   Все виды живых организмов, обитающих на Земле, вынуждены адаптироваться (приспосабливаться) к среде обитания, к изменяющимся условиям жизни. И только человек, используя освоенную им дополнительную энергию, приспосабливает всю целиком среду своего обитания к собственным потребностям, существенным образом и в относительно короткие сроки преобразует природу в планетарных масштабах. В этом проявляется коренное экологическое отличие человеческой цивилизации.
   Давление человечества на природную среду в настоящее время по своим масштабам превышает сопротивление среды и часто подавляет его. Растущий дисбаланс между антропогенным давлением на природу и ответным ее сопротивлением есть одна из основных экологических особенностей человеческой популяции. Именно в нем таится угроза полного уничтожения природных экосистем, в том числе и глобальной – Земли. Человек на протяжении многих веков переделывает среду обитания «под себя», под свои потребности в ресурсах, необходимых для нормальной жизнедеятельности. В погоне за ресурсами человек осваивает новые среды обитания, изначально чуждые и даже смертельно опасные для него по ряду экологических показателей. При этом человечество повторяет путь своих предков, которые, опустошив одну среду обитания, отправлялись осваивать новую. В настоящее время даже в Антарктиде ведется поиск полезных ископаемых. А в России северные районы Евразии давно стали осваиваться, несмотря на суровые климатические условия.


   43. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА. ЭКОПАТОЛОГИИ

   Экологические факторы – это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на живые организмы, в том числе на человека. К факторам внешней среды, оказывающим влияние на организм человека, относятся: характер пищи, энергетические воздействия (включая электромагнитное излучение), динамический и химический характер атмосферы, водный компонент, биологические воздействия, сбалансированность и стабильность климатических и ландшафтных условий, ритмы природных явлений и др.
   Деятельность человека по преобразованию природы под свои постоянно растущие потребности привела к возникновению относительно новых для него же условий существования. Появились так называемые «вторая природа» и «третья природа». «Вторая природа» – изменения природной среды, искусственно вызванные людьми и характеризующиеся отсутствием самоподдержания, т. е. постепенно разрушающиеся без поддерживающего влияния человека (пашни, лесопосадки, искусственные водоемы и др.). «Третья природа» – искусственный мир, созданный человеком и не имеющий вещественно-энергетической аналогии в естественной природе (города, внутреннее пространство помещения, асфальт, бетон, синтетика и др.).
   В результате окружающая человека природная и искусственная среды стали меняться столь быстро, что организм человека зачастую уже просто не успевает адаптироваться ко многим переменам. Это привело к изменению в структуре заболеваемости и массовому появлению новых болезней. Неблагоприятные экологические факторы вызывают значительный рост онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний, а также центральной нервной системы. Это связано со снижением иммунобиологической защиты человеческого организма на всех этапах его развития.
   В связи со значительным ухудшением общей экологической обстановки среди населения стали развиваться различные формы экопатологии. Причем в последнее время экопатологии наблюдаются не только у пожилых людей, но и среди молодежи. При проведенных экологических исследованиях в России и странах Запада выяснилось, что одна только медицина не может справиться с растущими экопатологиями у населения. В связи с этим возрос интерес к здоровому образу жизни как среди специалистов, так и среди широких кругов населения.
   К сожалению, в России среди большей части населения отношение к здоровому образу жизни пассивное, так как под влиянием длительного воздействия многочисленных экологических факторов нервно-эмоционального напряжения у россиян появился патологический симптом – безразличие к подстерегающей их опасности и состоянию окружающей среды. Наглядным доказательством этому утверждению служит слабость экологического движения «зеленых» в России. К примеру, в ФРГ партия «зеленых» настолько сильна, что входит в правительственную коалицию вместе с социал-демократами. На Западе активно действует общественная организация «Гринпис» («Зеленый мир»), которая проводит различные акции, добиваясь при этом решения острых экологических проблем.


   44. ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА И ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ. УСЛОВИЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗДОРОВОГО ПОТОМСТВА

   Ген – единица наследственной (генетической) информации, способная к воспроизведению и расположенная в определенном участке данной хромосомы. Ген обеспечивает преемственность в поколениях того или иного признака или свойства того или иного организма.
   Генетический груз – постоянное присутствие в генофонде популяции или вида (в том числе человека) вредных мутантных (измененных) генов, возникающих обычно под воздействием различных мутагенных факторов окружающей среды.
   Генотип человека детерминирует его морфофункциональную конституцию, преобладание тех или иных нервных и психических процессов, степень предрасположенности к тем или иным заболеваниям и др. В том числе в наследственности человека заложено такое свойство, как «жизненность», которая отражает плодовитость и долголетие особи (человека). Именно этим объясняется так называемый «парадокс долгожителей», когда даже при наличии множественных патоморфологических нарушений в органах и тканях некоторые люди живут долго и имеют высокую работоспособность.
   Генотип, наследуемый ребенком от родителей, формируется на протяжении жизни многих поколений. На него воздействует огромное количество факторов среды: физических, химических, биологических, социальных и пр.
   Рассматривая совокупность нарушений в генетической информации человека, которые подрывают наследственное здоровье населения, академик Н.П. Дубинин сформулировал следующие основные вопросы: 1. Каков уровень генетического груза, который «давит» на людей»? 2. Какова зависимость объема генетического груза от роста экологической напряженности в среде?
   На эти вопросы до сих пор нет точных ответов, однако некоторые статистически подтвержденные факты требуют обсуждения и осмысления.
   Ученые считают, что рост числа мутаций (на данном этапе развития человечества) под влиянием мутагенов среды скажется катастрофически на развитии человечества. Они же утверждают, что удвоение объема естественных мутаций недопустимо для человеческой цивилизации, поскольку через 2–3 поколения приведет к ее вырождению. Исследованиями также установлено, что генный аппарат особенно раним на раннем эмбриональном этапе развития, когда генетическая программа реализуется в виде закладки основных функциональных систем организма.
   Все возрастающее количество и увеличение интенсивности негативных факторов приводят к росту наследственных заболеваний. Наиболее часто наследственные нарушения обусловливаются образом жизни будущих родителей или беременной. Женщина в период беременности часто подвергается воздействию целого ряда негативных факторов, ведущему к нарушению нормального развития плода: недостаток двигательной активности, переедание, психические перегрузки социального, профессионального и бытового характера, вредные привычки и т. д.
   Следовательно, главным условием воспроизведения здорового потомства является прежде всего ведение здорового образа жизни обоими родителями будущего ребенка. Здоровый образ жизни вообще является основой профилактики заболеваний.


   45. ЖИЗНЬ В АГРО– И УРБОЭКОСИСТЕМАХ. ЖИЗНЬ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

   Жизнь в агроэкосистемах характеризуется загрязнением окружающей среды ядохимикатами, которые применяются в сельском хозяйстве. Так, для уничтожения хозяйственно вредных насекомых используют инсектициды; грибковых заболеваний растений – фунгициды; сорняков – гербициды. При этом происходит воздействие на все уровни жизни в агроэкосистемах – от биогеоценоза в целом до популяций и отдельных индивидуумов. В подобных случаях ученые указывают на возможность ответных реакций природы и ее компонентов на человека и среду его обитания в агроэкосистемах. Причем агроэкосистемы являются, по сути, искусственными с созданием человеком экологического абсурда: агроценоз состоит из одного, реже – двух видов культурных растений, а идеальная для него пищевая цепь – всего из двух звеньев: «растение – человек» или «растение – домашние животные». В природе такая система из-за своей неустойчивости невозможна.
   В постоянной борьбе человека с сорняками и вредителями культурных растений часто возникает эффект «экологического бумеранга». Это совокупность отрицательных, особо опасных явлений, возникающих в окружающей среде в результате неправильной хозяйственной деятельности человека, которые в итоге оказываются вредными для него самого. В частности, при применении ядохимикатов против вредителей сельхозкультур погибают и полезные насекомые-опылители (пчелы, осы, шмели).
   Неоспоримы экономические и социальные преимущества городских форм расселения. Однако рост городского населения с созданием урбоэкосистем в последние десятилетия оказался настолько стремительным, а концентрация и интенсификация производственной и непроизводственной деятельности в такой степени высокой, что окружающая среда многих городов мира уже не в состоянии удовлетворить многие биологические и социальные требования современного человека. Чрезмерная плотность населения в городах порождает такие проблемы, как загрязнение окружающей среды, шум, недостаток жилья, школ, больниц, транспорта, зеленых насаждений, хаотичность уличного движения, безработица, преступность, массовые заболевания различных видов и т. д.
   Жизнь в экстремальных условиях требует от человека больших материальных и энергетических затрат. Это наглядно видно на примере северных городов России, в Заполярье. Для поддержания нормальных условий жизни в этих городах затрачиваются огромные топливно-энергетические ресурсы, при этом происходит загрязнение окружающей среды, и в первую очередь атмосферы, от сжигания топлива в течение долгого холодного периода. Длительное проживание человека в экстремальных условиях негативно сказывается на здоровье. Продолжительность жизни у северян ниже, чем у жителей умеренных широт. В советское время людям, работавшим и жившим в экстремальных условиях, делались надбавки к зарплате, стаж работы при этом шел 1 к 2 или 1 к 1,5 годам, т. е. увеличивался в 1,5–2 раза.


   46. ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ. РОСТ НАРОДОНАСЕЛЕНИЯ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ПРИРОДА

   Достижения в медицине, повышение комфортности деятельности и быта, интенсификация и рост продуктивности сельского хозяйства во многом способствовали улучшению демографических показателей здоровья населения по сравнению с предшествующим периодом эволюционного развития человечества. Например, человечество одержало победу над такими болезнями, как чума, холера, брюшной тиф, корь, скарлатина.
   По сравнению с предыдущими столетиями увеличилась продолжительность жизни человека, причем по некоторым странам мира весьма существенно – с 48–50 лет до 65–70 лет. По данным ООН (1989), средняя продолжительность жизни человека составляет 62 года (63 года – у женщин и 60 лет – у мужчин). Средняя продолжительность жизни людей весьма существенно различается по регионам и отдельным странам. Например, в России средняя продолжительность жизни у мужчин – 59 лет, у женщин – 72 года.
   В России за годы рыночных реформ смертность постоянно превышает рождаемость, соответственно уменьшается численность населения (со 150 млн в 1990 г. до 145 млн в 2000 г.). По прогнозам специалистов население России будет уменьшаться и в будущем и к 2050 г. достигнет 93,8 млн человек. Чаще всего россияне умирают от болезней системы кровообращения (55 %) и травм, отравлений (13,2 %).
   Многие глобальные экологические проблемы обусловлены быстрым ростом народонаселения в последние пять десятилетий – с 3 млрд до 6 млрд человек. В связи с этим существенно возросла нагрузка на все составляющие биосферы. Человечество при этом увеличило потребление продуктов и ресурсов природной среды: вырубка лесов, распашка новых земель, освоение новых районов и разработка полезных ископаемых.
   По мере развития научно-технического прогресса начался бурный рост промышленных предприятий с их выбросами отходов, загрязняющих природную среду. В результате значительно сократились площади естественных экосистем, появились антропогенные ландшафты. Большой вред природе в течение последних 50–60 лет нанесли войны – начиная со Второй мировой и кончая локальными в разных частях Земли (в 1950 г. в Корее, в 1960-е гг. во Вьетнаме с применением США химического и бактериологического оружия).
   Безудержная гонка вооружений в развитых странах привела также к бурному росту военных производств с их негативным воздействием на природу в целом. Как известно, в 50-60-е гг. ХХ в. проводились испытания ядерного оружия в атмосфере и под землей, что привело к радиоактивному заражению больших территорий.
   А в 1986 г. авария на Чернобыльской АЭС нанесла еще один экологический удар по природе центра европейской части России, а также многим районам Восточной Европы. Были аварии в 1950-1960-х гг. и на других объектах атомной промышленности, сопровождавшиеся радиоактивным загрязнением природной среды.
   Значительный ущерб природе наносят лесные пожары, причем на больших площадях в различных регионах мира, включая Россию. Эти пожары в основном происходят по вине людей.


   47. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ. ОХРАНА БИОСФЕРЫ КАК ОДНА ИЗ ВАЖНЕЙШИХ СОВРЕМЕННЫХ ЗАДАЧ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

   Важнейшие глобальные экологические проблемы, стоящие перед современным человеком, следующие: 1) загрязнение окружающей среды, парниковый эффект; 2) истощение озонового слоя; 3) фотохимический смог; 4) кислотные дожди; 5) деградация почв; 6) обезлесивание; 7) опустынивание; 8) проблемы отходов (включая и радиоактивные); 9) сокращение генофонда биосферы и др.
   Помимо загрязнения окружающей среды различными химическими веществами происходит ее тепловое загрязнение – добавление тепловой энергии в приземный слой тропосферы в результате сжигания огромного количества горючих полезных ископаемых, а также использования атомной и термоядерной энергии. Следствием этого может стать глобальное потепление климата.
   Парниковый эффект в настоящее время имеет глобальные масштабы из-за концентрации CO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и СН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. Он имеет тенденцию к сохранению и усилению в ближайшем будущем по причине ускорения роста концентрации СО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и СН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


за счет прогрессирующего разрушения биоты.
   Истощение озонового слоя наблюдается над многими регионами планеты, включая Антарктиду, над которой обнаружена озоновая дыра. Эта экологическая проблема сохранится и в ближайшие десятилетия даже при прекращении выбросов ХФУ (фреонов).
   Другой глобальной экологической проблемой являются кислотные дожди, губительно влияющие на урожай сельскохозяйственных культур и на строительные конструкции различных видов (мосты, здания, арочные комплексы и т. д.).
   Деградация почв также относится к глобальной экологической проблеме, так как охватывает многие регионы Земли с агроэкосистемами, причем в дальнейшем это приведет к сокращению площадей сельскохозяйственных земель.
   Поскольку человечество во многом зависит от биосферы как источника природных ресурсов и продуктов питания, охрана биосферы является одной из важнейших современных задач. По охране биосферы на международном уровне принят ряд соглашений по ограничению загрязнения биосферы. В частности, в 2002 г. принято международное Киотское соглашение, по которому определены уровни выбросов вредных веществ в биосферу, начиная с атмосферного воздуха.
   Россия отказалась сразу подписать это соглашение. Это связано с климатическими особенностями нашей страны. На большей территории России, где холодный период длится продолжительное время, сжигание топлива идет в больших объемах, чем в других странах, и соответственно выбросов в атмосферу происходит больше. Кроме того, природных ресурсов – угля, нефти и газа – расходуется огромное количество. Поэтому, учитывая природно-климатические условия, Россия и отказалась подписывать Киотское соглашение по охране биосферы 2002 г. Конечно, внутри России ведется жесткий экологический контроль над загрязнением биосферы.


   48. ИСЧЕРПАЕМЫЕ И НЕИСЧЕРПАЕМЫЕ РЕСУРСЫ. ПИЩЕВЫЕ РЕСУРСЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

   Природные ресурсы классифицируются по принципу исчерпаемости и возобновимости.
   Исчерпаемые природные ресурсы – ресурсы, количество которых ограниченно и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые. Невозобновляемые природные ресурсы абсолютно не восстанавливаются (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению. Охрана невозобновляемых природных ресурсов сводится к рациональному, экономному использованию, борьбе с потерями при добывании, перевозке, обработке и применении, поиску заменителей. Возобновляемые природные ресурсы по мере использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60–80 лет, почвы – несколько тысячелетий.
   Неисчерпаемые природные ресурсы – ресурсы, количество которых неограниченно, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования. Неисчерпаемые природные ресурсы включают ресурсы водные (воды Мирового океана, пресные воды) и космические (солнечная радиация, энергия морских приливов). Однако если количество неисчерпаемых природных ресурсов относительно неограниченно, то их качество может ограничить возможность их использования человеком (например, количество воды не ограничено, но ограничено количество питьевой воды).
   Основным и единственным поставщиком пищевых ресурсов человечества является биосфера. Пищевые ресурсы формируются и производятся как в агроэкосистемах, так и в первичной природе, включая Мировой океан. По данным специалистов, на настоящий момент 9-12 % поверхности суши распахано, а 22–25 % составляют полностью или частично окультуренные пастбища.
   Наибольшая часть пищевых ресурсов сосредоточена в Мировом океане и первичной природе суши. Причем продуктивность этих частей биосферы выше, чем искусственных агроэкосистем. Поэтому на протяжении последних десятилетий учеными планеты принимаются большие усилия по увеличению пищевых ресурсов в аграрном секторе. В частности, путем гибридизации, отбора были созданы многолетняя пшеница, зернокормовые гибриды.
   В животноводстве учеными мира также выведены высокопродуктивные породы скота с использованием достижений генной инженерии. Быструю отдачу пищевой продукции дает птицеводство. Пищевые ресурсы Мирового океана сосредоточены в основном в прибрежных районах и на мелководье, причем эти места больше всего подвержены негативному антропогенному воздействию. Поэтому решение многих экологических глобальных и локальных проблем необходимо с целью сохранения пищевых ресурсов. В настоящее время во многих странах мира, и в первую очередь в Африке, продовольственная проблема обострилась.


   49. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЙ БИОСФЕРНЫЙ ПРОЦЕСС. ПРОБЛЕМЫ ПИТАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

   Как известно по данным многолетних исследований, условием постоянства биомассы в целом в биосфере является сохранение условий, обеспечивающих нормальную продуктивность всех сообществ. Но они нарушаются в сельскохозяйственном производстве в результате истощения почв, замены более продуктивных экосистем (например, тропических, пойменных, степных и т. п.) менее продуктивными. Все это приводит к уменьшению объемов биомассы в биосфере Земли. По данным ученых, продуктивность сельскохозяйственного производства при всех стараниях специалистов-аграриев держится на уровне первичных полупустынь или сухих степей. При сельскохозяйственном производстве нарушается естественный биосферный цикл: продуценты – консументы – редуценты. Только обработкой почв ежегодно разрушаются и выносятся в океан или перемещаются в пределах материков воздушными и водными потоками миллиарды тонн материала, в том числе наиболее ценной части – гумуса.
   Как показала многолетняя практика, сельскохозяйственное производство может быть эффективным только при условии сохранения основных биосферных процессов, в первую очередь пищевых цепей.
   Обострение экологических проблем в агроценозах и искусственных агроэкосистемах в последнее время поставило перед человечеством множество проблем в отношении эффективности производства сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. В развитых странах для решения указанных проблем в последнее 50-летие пошли по пути увеличения применения минеральных удобрений и химических средств защиты в сельскохозяйственном производстве. В результате резко увеличилось загрязнение окружающей среды.
   Загрязняют биосферу химические заводы, производящие минеральные удобрения и средства защиты растений, применение которых в сельском хозяйстве начало возрастать, что приводит к еще большему загрязнению окружающей среды. То есть человечество получило новую экологическую проблему, причем не только локального, но и глобального масштаба, учитывая широкое рассеяние в атмосфере вредных выбросов от химических заводов.
   В отношении конечного продукта – продуктов питания – эффект получился незначительным, да еще с ухудшением их качества. Это проявилось в увеличении нитратов и вредных для здоровья химических элементов в продуктах питания. В итоге проблемы питания и производства сельскохозяйственной продукции остаются нерешенными в большинстве стран мира, и особенно в африканских, где от нехватки продовольствия люди голодают; об этом свидетельствуют данные международной организации ФАО.


   50. ГЛОБАЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ, ЕГО МАСШТАБЫ, ПОСЛЕДСТВИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПУТИ БОРЬБЫ С НИМ

   Перемещение воздушных масс вызывает распространение загрязняющих веществ (оксиды серы, фтор, фтористый водород, хлориды, диоксид азота, диоксид углерода) на значительные расстояния и покрывают при этом большие территории земного шара, включая Мировой океан. Загрязнение биосферы приняло глобальные масштабы. Это привело к загрязнению водных бассейнов, суши и, как следствие, сокращению запасов питьевой воды. Многие районы Земли испытывают нехватку пресной воды для бытовых и сельскохозяйственных нужд. Последствия загрязнения биосферы проявляются в снижении продуктивности агроэкосистем, в снижении качества сельхозпродуктов, в насыщении их канцерогенными веществами.
   Образующиеся из диоксида серы сернистая и серная кислоты вместе с другими веществами во время выпадения дождей попадают в почву, снижая ее плодородие, подавляя жизнедеятельность бактерий и снижая численность дождевых червей (которые улучшают структуру почвы).
   Масштабы глобального загрязнения вод Мирового океана просматриваются со спутников и пилотируемых космических станций. На снимках из космоса отчетливо видны распространение сточных вод в прибрежной зоне океанов, а также нефтяные пятна от аварий танкеров и морских платформ, с которых ведется добыча нефти.
   Ни одна страна в мире, как бы богата и развита она ни была, не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Поэтому принимаются четкие согласованные усилия всех государств по координации их действий на международно-правовой основе, цель которых – обеспечение выхода мирового сообщества из глобального экологического кризиса. Объектами международно-правовой охраны окружающей природной среды, биосферы в целом признаны воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат в глобальном масштабе, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и многое другое.
   На Международной конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г. были приняты рекомендации, призванные значительно уменьшить глобальные загрязнения биосферы:
   1) ограничение роста производства и потребления в промышленно развитых странах мира, являющихся одновременно и главными потребителями природных ресурсов, и загрязнителями окружающей среды;
   2) разумное ограничение роста населения, особенно в странах Азии и Африки.
   Еще в 1987 г. в СССР был запущен первый экологический искусственный спутник Земли (ИСЗ) «Космос-1906». Программы полетов ИСЗ предусматривают получение и обработку данных дистанционного зондирования Земли, выполнение съемок ряда территорий СНГ, Антарктиды и Мирового океана, а также экологический контроль в глобальном масштабе.


   51. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ

   При внесении азотных удобрений в почву потребление их растениями происходит не сразу, а по мере их роста и развития. В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передается по цепям питания. После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который поступает в атмосферу.
   Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные (грунтовые) воды и другие растения и передаваться по пищевым цепям (продуценты – консументы – редуценты). При неправильном применении азотных удобрений происходит загрязнение вод и продуктов питания, вызывающее заболевания человека.
   При внесении фосфорных удобрений растения извлекают фосфор из почвы (в основном в форме РО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) и включают его в состав органических соединений (белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и др.) или оставляют в неорганической форме. Далее фосфор передается по пищевым цепям питания. После отмирания живых организмов и с их выделениями фосфор возвращается в почву. При неправильном применении фосфорных удобрений, водной и ветровой эрозии почв большое количество фосфора удаляется из почвы и уносится в водоемы.
   Поступление из почвы в водоемы разных видов больших количеств таких биогенных элементов, как фосфор, азот, сера и др., вызывает бурное развитие синезеленых водорослей («цветение вод») и эвтрофикацию водоемов. Конечный «пункт» миграции азота, фосфора, калия и др. – море, Мировой океан. В водных экосистемах азот и фосфор усваиваются фитопланктоном и затем передаются по трофической цепи вплоть до морских птиц.
   Другой элемент – сера – проделывает аналогичную «миграцию». В наземных агроэкосистемах сера поступает в растения из почвы в основном в виде сульфатов. В живых организмах сера содержится в белках, в виде ионов и т. д. После гибели живых организмов часть серы восстанавливается в почве микроорганизмами до H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


S, другая часть окисляется до сульфатов и вновь включается в круговорот. Образовавшийся сероводород улетучивается в атмосферу, там окисляется и возвращается в почву с осадками.
   Большая часть осадков выпадает весной, т. е. в тот период, когда растения находятся только в начальной стадии развития и забирают удобрения из почвы в минимальном количестве. Именно весной происходят максимальный смыв с полей или промывание до грунтовых вод.
   Такова схема сельскохозяйственного загрязнения биосферы. Из всех удобрений, загрязняющих водоемы, на нитраты приходится более 40 %. В нашей стране ежегодно осадками, смывами почвы азот уносится десятками тысяч тонн.
   С вносимыми удобрениями в почве также накапливаются балластные вещества. Так, с фосфорными, а иногда и азотными удобрениями в почву попадают свинец, кадмий, обладающие канцерогенным действием. Фосфорные удобрения также загрязняют почву ураном и фтором.
   Исследования донных отложений различных водоемов, рек, морей, океанов также свидетельствуют о широкомасштабном их загрязнении.


   52. «ЗЕЛЕНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ» И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. НЕХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ВИДАМИ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И РОСТ ЧИСЛЕННОСТИ КОТОРЫХ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

   Современный экологический кризис рассматривается рядом ученых как кризис растительных (зеленых) продуцентов. Российский ученый Ю.С. Шевчук в 1991 г писал: «Экологический кризис – это «кнут», которым природа отправляет нас на единственно прогрессивный «зеленый» путь развития. Но это и «топор», которым природа отрезает с дерева человечества тупиковые ветви».
   Понятие «зеленая революция» получило широкое распространение в 1960-х гг. Первоначально «зеленая революция» охватила экономически развитые страны.
   «Зеленая революция» – это преобразование сельского хозяйства на основе современной агротехники. Она представляет собой одну из форм проявления научно-технической революции и включает три основных компонента: 1) выведение новых скороспелых сортов зерновых культур; 2) расширение ирригации (при условии улучшения искусственного орошения); 3) широкое применение современной техники, удобрений и других химикатов.
   Прогрессивные последствия «зеленой революции»:
   • в результате некоторые развивающиеся страны стали удовлетворять свои потребности в зерне путем собственного производства;
   • урожайность зерновых возросла в 2–3 раза;
   • увеличился спрос на машины и удобрения.
   Но «зеленая революция» далеко не полностью оправдала возлагавшиеся на нее надежды, поскольку:
   1) носила очаговый характер и получила наибольшее распространение в Мексике, ряде стран Южной и Юго-Восточной Азии, мало затронув другие регионы;
   2) коснулась крупных хозяйств, принадлежащих иностранным компаниям, почти ничего не изменив в традиционном производственно-потребительском секторе.
   Еще в конце прошлого ХХ в. учеными мира разрабатывались нехимические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. В частности, был разработан редуцент – звено биосферы, конкретно – его компонент – микроорганизмы. С этой целью были исследованы влияния ряда микроорганизмов на насекомых – вредителей сельхозкультур. В результате были выявлены виды бактерий и микробов, паразитирующие на телах насекомых, и стали создаваться микробные препараты для регуляции круговорота веществ в агросистемах, а также численности вредных насекомых.
   С помощью биотехнологии предприятия микробиологической промышленности выпускают, например, препарат в виде порошка – энтеробактерин. Один грамм энтеробактерина содержит несколько десятков тысяч бактерий, применяется он в виде суспензии, т. е. разводится водой и распыляется с помощью специальных передвижных установок или с самолета.
   Другим приемом борьбы с вредителями растений, выращиваемых в агроэкосистемах, является агротехнический метод – посевооборот. При этом методе каждый год меняются виды сельскохозяйственных культур на полях, т. е. идет чередование.


   53. МИГРАЦИЯ И НАКОПЛЕНИЕ В БИОСФЕРЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ И ДРУГИХ ВЕЩЕСТВ, ОПАСНЫХ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА. ОПАСНОСТЬ ЯДЕРНЫХ КАТАСТРОФ

   Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80–90 %) в верхнем слое почвы: на целине – в слое 0-10 см, на пашне – в пахотном горизонте. В экологическом отношении наибольшую опасность представляют  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sr (стронций) и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cs (цезий). Это обусловлено длительным периодом полураспада (28 лет –  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sr и 33 года –  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cs), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания.
   Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени. По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют:
   90Sr >  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ru >  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cs >  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ce >  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


I (йод) >  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Pu.
   Скорость самоочищения биосферы от радиоизотопов отличается от скоростей их радиоактивного распада. Период полураспада радиоактивного изотопа – время, необходимое для распада половины количества его атомов. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок калию и включается во многие реакции живых организмов, йод-132 накапливается в щитовидной железе.
   Схема миграции и накопления в биосфере радиоактивных изотопов и других веществ, опасных для человека, животных и растений, такова: почва – продуценты (растения) – консументы (животные) – человек или почва – > продуценты (растения) – > человек. Последняя связь (растения – человек) относится к тому случаю, когда человек употребляет в пищу овощи, корневые плоды, зелень. По последней пищевой цепи в организм человека попадают нитраты и другие вещества (азот, фосфор, калий).
   В апреле 1986 г. произошла авария на Чернобыльской АЭС. По своим глобальным последствиям она является крупнейшей экологической ядерной катастрофой в истории человечества. Искусственными радионуклидами были загрязнены значительные территории Украины, Белоруссии, России, Польши, Румынии, Финляндии, Швеции, Венгрии и других европейских государств. В радиусе 30 км от реактора полностью прекращена деятельность человека. В этой зоне значительно пострадали хвойные леса. Произошло загрязнение радионуклидами бассейнов Днепра, Дуная, Днестра, Волги, Дона и других мелких речных систем. В пострадавших районах резко повысилась заболеваемость анемией, сердечно-сосудистыми болезнями, раком, резко уменьшились показатели рождаемости и пр.
   Еще в 1959 г. на предприятии Минатомпрома «Маяк» под Челябинском (Кыштым) произошла крупная ядерная катастрофа. В результате были заражены искусственными радионуклидами большие территории в Челябинской, Свердловский и Тюменской областях. Радиоактивное загрязнение затронуло почву, водные экосистемы, растительный и животный мир. Из зоны с высоким уровнем радиоактивности было эвакуировано все население.
   Опасность ядерных катастроф увеличивается с увеличением строительства все новых АЭС, особенно в зонах повышенной сейсмичности или вблизи их.


   54. УРБАНИЗАЦИЯ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА БИОСФЕРУ. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ УРБАНИЗАЦИИ

   Экологическим процессам, протекающим в пределах города, свойственны высокая интенсивность и динамичность. Это связано с тем, что экологическая проблема городов на их собственных территориях определяется главным образом загрязнением атмосферного воздуха. Концентрация загрязнителей в воздушном бассейне городов может меняться очень быстро – за 15–20 минут в десятки раз.
   Источники загрязнения воздуха в городах бывают стационарными – промышленные предприятия, внутриквартальные котельные и мобильные – автомобильный транспорт, который производит загрязняющие выбросы во всех районах города.
   Промышленные предприятия находятся обычно на окраинах городов, и их выбросы в атмосферу производятся через трубы на большой высоте (относительно) и выносятся воздушными потоками на большие расстояния от городов, загрязняя при этом все компоненты биосферы: почву, гидросферу, атмосферу вокруг городов.
   Процесс урбанизации, проявляющийся в росте городов с увеличением численности населения и расширением территории по площади, приводит к увеличению загрязнения биосферы. Загрязняют биосферу также свалки твердых отходов на окраинах городов и сточные воды – промышленные и бытовые.
   Стационарные источники загрязнения в городах выбрасывают в воздух диоксид углерода, оксиды серы, диоксид азота и другие соединения химических веществ в зависимости от рода их хозяйственной деятельности.
   Мобильные источники загрязнения биосферы свои выбросы производят в приземном слое, и при безветренной погоде они накапливаются до состояния смога. При ветреной погоде и дожде выбросы рассеиваются, попадая в почвы, водные экосистемы. Выбросы выхлопных газов от автомобилей содержат диоксид углерода, оксиды серы, соединения свинца и др., в зависимости от типа двигателей. Наиболее загрязняющими являются дизельные двигатели (автобусов и большегрузных автомобилей).
   В советское время для решения проблем урбанизации выделялись значительные финансовые средства. 1. Во всех без исключения городах шло широкомасштабное озеленение (парки, скверы, буферные зоны из лесонасаждений между промышленной зоной и городскими спальными районами). 2. В самих городах автомобильный пассажирский транспорт по возможности заменялся электротранспортом.
   В период рыночных реформ решение проблем урбанизации осложнилось из-за ограниченности финансирования из госбюджета. В настоящее время в городах действуют строгий экологический контроль и целая система штрафов за загрязнение окружающей среды. Но экологическая обстановка продолжает ухудшаться. Например, Москва в летнюю жару и тихую погоду задыхается от смога из-за большого количества дизельных большегрузных автомобилей и автобусов. Из-за увеличения плотности застройки ухудшился режим ветровой вентиляции городского воздуха.
   Аналогичная картина наблюдается и в других крупных промышленных городах России. Это привело к частичному оттоку из городов населения в пригороды и сельскую местность с развертыванием строительства домов нового типа с автономным жизнеобеспечением.


   55. ИЗМЕНЕНИЯ ВИДОВОГО И ПОПУЛЯЦИОННОГО СОСТАВА ФАУНЫ И ФЛОРЫ. КРАСНЫЕ КНИГИ

   К изменению видового и популяционного состава флоры ведут следующие антропогенные факторы: 1) прямое уничтожение в ходе использования (рубка лесов, выкашивание лугов, сбор с различными хозяйственными целями, стравливание домашними животными); 2) создание водохранилищ; 3) открытые разработки ископаемых; 4) пожары; 5) распашка новых угодий; 6) ухудшение условий жизни растений при орошении; 7) осушение болот; 8) засоление почв; 9) изменение гидрологии водоемов; 10) загрязнение среды токсичными химическими веществами и элементами; 11) занос вредных организмов (возбудителей болезней, конкурентов) и др.
   Особую тревогу вызывают темпы сведения тропических лесов, которые, связывая углекислый газ и выделяя кислород, являются так называемыми «легкими планеты». А в России – в Сибири и на Дальнем Востоке – лесные пожары в последнее десятилетие уничтожили всю растительность на миллионах гектаров. При этом погибли десятки тысяч животных, особенно молодняка (дикой фауны).
   К сокращению или уничтожению видов животных (дикой фауны) ведут следующие антропогенные факторы: 1) прямое уничтожение в результате промысла животных, добываемых ради меха, мяса, жира и пр.; 2) применение химических веществ для борьбы с вредителями сельского хозяйства (при этом часто гибнут не только вредители, но и полезные для человека животные); 3) ухудшение условий жизни животных в результате вырубки лесов; 4) распашка степей;
   5) осушение болот; 6) сооружение плотин; 7) строительство городов; 8) строительство трубопроводов; 9) загрязнение атмосферы, воды, почвы и т. д.
   В России в последнее время стали массовыми случаи браконьерства с истреблением диких животных, птиц. В результате действия антропогенных факторов за последние десятилетия в России истреблено 122 вида птиц и 65 видов млекопитающих. Основная причина – ослабление контроля со стороны государственных органов.
   С целью предотвращения дальнейшего истребления редких и малочисленных видов животных в конце ХХ в. специалистами были составлены Красные книги. В Красную книгу СССР вошли: уссурийский тигр, снежный барс, зубр, сайга и др., а также редкие высшие растений: водяной орех, альдрованда, железное дерево, шелковая акация, дуб каштанолистный и др.
   В связи с тем, что ряд животных и птиц малочисленных видов мигрируют постоянно, нарушая при этом биогеографические границы, специалистами ООН были составлены международные Красные книги.
   Но, к сожалению, Красные книги не спасают от истребления редких птиц и животных, особенно обитающих в Африке, где преобладает население с низкой культурой и отсутствием осознания экологических проблем. К исчезновению редких птиц и животных также приводят их гибель в результате лесных пожаров, сведения лесов с хозяйственными целями, глобальное явление экологического кризиса.


   56. БИОСФЕРНЫЕ ЗАПОВЕДНИКИ И ДРУГИЕ ОХРАНЯЕМЫЕ ТЕРРИТОРИИ

   Эффективной формой охраны природных экосистем, а также биотических сообществ являются особо охраняемые природные территории: участки суши или водной поверхности (или в комплексе суша – водные бассейны), полностью или частично изъятые из хозяйственного пользования. Выделение таких территорий происходит на основании решения правительства страны.
   Установлены следующие категории особо охраняемых природных территорий: 1) государственные природные заповедники, в том числе биосферные; 2) национальные парки; 3) природные парки; 4) государственные природные заказники; 5) памятники природы; 6) дендрологические парки и ботанические сады.
   Биосферные заповедники входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в целях комплексного изучения участков нетронутой природы и сходных по природным условиям участков, эксплуатируемых человеком. Биосферные заповедники выполняют функции: 1) хранение генетического разнообразия нашей планеты; 2) проведение научных исследований; 3) слежение за фоновым состоянием биосферы (экологический мониторинг); 4) экологическое образование и международное сотрудничество.
   На Земле создана единая глобальная сеть из более 300 биосферных заповедников (в России – 11). Все они функционируют по согласованной программе ЮНЕСКО, проводя постоянные наблюдения за изменением природной среды под воздействием антропогенной деятельности.
   Большое значение в части специфической ресурсной значимости имеет такой вид охраняемой территории, как заказник. Заказник – это природный комплекс, который предназначен для сохранения одного или нескольких видов животных или растений при ограниченном использовании других. Существуют ландшафтные, лесные, ихтиологические (рыбы), орнитологические (птицы) и другие типы заказников. Обычно после восстановления плотности популяции охраняемых видов животных или растений заказник открывают и разрешают тот или иной вид хозяйственной деятельности.
   В России в настоящее время насчитывается более 1600 государственных природных заказников с общей площадью свыше 600 000 км -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. За нарушение режима охраняемых природных территорий законодательством России установлена и уголовная ответственность.
   Заповедник – это особо охраняемое законом пространство (территория, акватория или комплекс), которое полностью изъято из обычного хозяйственного использования с целью сохранения в естественном состоянии природного комплекса. В заповедниках разрешена только научная, охранная и контрольная деятельность. В целях нейтрализации техногенного влияния прилегающих территорий, особенно в зонах с развитой промышленностью, вокруг заповедников создают охранные буферные зоны.
   Заповедное дело на территории нашей страны начало развиваться еще с самого начала образования СССР, поэтому некоторые заповедники остались на территориях бывших союзных республик, а сейчас – государств СНГ. В настоящее время в России насчитывают 95 заповедников с общей площадью 310 000 км -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, что составляет около 1,5 % всей территории России.


   57. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ. МЕЖДУНАРОДНЫЕ СОГЛАШЕНИЯ ОБ ОХРАНЕ БИОСФЕРЫ

   Законодательство в области охраны природы включает следующие правовые документы:
   • Конституция РФ (1993);
   • законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей среды;
   • указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ;
   • нормативные акты министерств и ведомств;
   • нормативные решения органов местного самоуправления.
   В течение 1990-х гг. и начале XXI в. в России принят ряд законов и кодексов, в том числе Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» (2002), который лежит в основе природоохранного законодательства РФ; охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды.
   В 1995 г. были приняты федеральные законы «Об экологической экспертизе», «Об особо охраняемых природных территориях», «О радиационной безопасности населения», «О животном мире», Водный кодекс РФ. В 1992 г. был принят Закон РФ «О недрах», в 1993 г. – Основы законодательства РФ по охране здоровья и указ о федеральных природных ресурсах, в 1996 г. – указ о концепции перехода РФ к устойчивому развитию, в 1997 г. – Лесной кодекс РФ. В 1998 г. – Закон РФ «Об отходах производства и потребления», в 1999 г. – Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха», в 2001 г. – Земельный кодекс РФ.
   Природа всеобща и едина, она не знает государственных границ. Поэтому нарушение в экосистеме одной страны вызывает ответную реакцию в сопредельных. Примером является чернобыльская ядерная катастрофа – она охватила своими последствиями не только Россию, Украину и Белоруссию, но и многие европейские страны.
   Объекты международно-правовой охраны окружающей природной среды: ближний Космос, воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и др.
   При ООН функционируют специализированные международные организации по охране окружающей среды. ООН разработала и приняла специальные принципы охраны окружающей человека среды, в частности в Декларации Стокгольмской конференции ООН (1972) и Всемирной хартии природы (1982).
   К глобальным международным договорам относятся Конвенция о запрещении военного или любого иного враждебного использования средства воздействия на природную среду (1977), Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979), Конвенция об охране мигрирующих видов диких животных. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию было принято пять основных документов:
   1. Декларация РИО об окружающей среде и развитии;
   2. Повестка дня на XXI в.; 3. Конвенция по биологическому разнообразию; 4. Конвенция по проблеме изменений климата; 5. Заявление о принципах управления, сохранения и устойчивого развития всех типов лесов.
   В 2002 г. состоялся всемирный саммит по устойчивому развитию «РИО + 10» в Йоханнесбурге (ЮАР). Одним из принятых на саммите итоговых документов стал План борьбы с бедностью и сохранения окружающей среды.


   58. ОПАСНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ. РАЗРУШЕНИЕ ПОЧВ И УНИЧТОЖЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ВИДОВ

   В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в стратосфере. По разным оценкам в средних и высоких широтах Северного полушария такое уменьшение составило 2-10 %. Наиболее значительная потеря озона регистрируется над Антарктидой, где его содержание в озоновом слое за последние 30 лет уменьшилось на 40 %. Пространство, в пределах которого регистрируется заметное уменьшение концентрации озона, получило название «озоновая дыра». Пониженная концентрация озона наблюдается над Арктикой и лежащими рядом районами России.
   Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового слоя – увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз.
   Помимо ухудшения здоровья истощение озонового слоя способствует: а) усилению «парникового эффекта»; б) снижению урожайности; в) деградации почв; г) общему загрязнению окружающей среды.
   Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, считают фреоны (хладоны), которые широко используются как газы-носители (пропилленты) в различного рода аэрозольных баллончиках, холодильных установках, кондиционерах и т. п. Будучи чрезвычайно инертными, фреоны минуют тропосферу без изменений и только в стратосфере подвергаются фотохимическому разложению по радикальному механизму:
   CFCl -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


  →(hv) CFCl -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ Cl или CF -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cl -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → (hv) CF -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cl + Cl.
   Образовавшиеся активные атомы хлора включаются в циклический процесс разрушения озона:
   Cl + O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 → ClO + O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70-100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 000 атомов озона. Учитывая опасность разрушения озонового слоя, в 1995 г. была принята Международная конвенция об охране озонового слоя, запрещающая использование фреонов в холодильных установках.
   В результате хозяйственной деятельности человека происходит постоянное разрушение почв, или деградация, сопровождающееся ухудшением качества почвы и снижением плодородия. Это проявляется в виде: 1) девегетации почв с потерей почвами растительного покрова, ведущей к омертвению почв; 2) дегумификации почв с потерей почвами гумуса; 3) почвоутомления и истощения почв, вызванных процессами, происходящими в почвах в результате длительного возделывания одного вида сельскохозяйственных культур; 4) загрязнения и химических отравлений почв в результате промышленного загрязнения их при осаждении пыли, паров, аэрозолей, кислотных дождей; 5) сельскохозяйственного загрязнения почв в результате неправильного применения пестицидов, внесения сверхнормативных доз минеральных и органических удобрений, отходов и стоков животноводческих ферм.
   Одновременно с разрушением и деградацией почв происходит уничтожение различных биологических видов живых организмов, обитающих в почве или на ее поверхности.


   59. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРОГНОЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС И КАТАСТРОФА. КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ И ЗАКИСЛЕНИЕ

   Экологический риск – это вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды и вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера.
   Прогноз экологического риска делается на основании предварительной экологической экспертизы предстоящей хозяйственной деятельности или действующего производства.
   Экологический кризис (чрезвычайная экологическая ситуация) – экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Это напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, обусловленное несоответствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие.
   Экологическая катастрофа, или экологическое бедствие, – экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения.
   Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.
   В последние 15–20 лет возникла сложная экологическая проблема кислотных дождей (pH < 5,0). При сжигании различных видов топлива, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с водяными парами в атмосфере образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые химические соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.
   В дальнейшем эти кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов в виде кислотных дождей или иных атмосферных осадков. Отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2–2,3, что соответствует кислотности уксуса. В городах до 70–90 % загрязнений в атмосферу, в том числе и способствующих образованию кислых осадков, производит автотранспорт.
   Поступая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов почвенной среды. При рН = 5 и ниже в почвах резко возрастает растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит.
   В итоге кислотные дожди и закисление почв приводят к снижению плодородия и уменьшению урожайности сельскохозяйственных культур.


   60. ПЕРЕХОД ОТ АНТРОПОЦЕНТРИЗМА К БИОЦЕНТРИЗМУ

   Антропоцентризм основывается на представлениях о «человеческой исключительности», противопоставлении человека природе. Основные особенности антропоцентризма следующие:
   • человек – только он представляет самостоятельную ценность. Все остальное в природе ценно лишь постольку, поскольку оно может быть полезно человеку. Природа объявляется собственностью человека, причем как само собой разумеющееся считается, что он имеет на это право;
   • иерархическая картина мира. На вершине находится человек, несколько ниже – вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы, место которых в иерархии определяется полезностью для человека. Мир людей противопоставлен миру природы;
   • целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей: производственных, научных и т. д., т. е. получение определенной пользы для человека. Сущность этого подхода выражается словом «использование»;
   • деятельность по охране природы продиктована дальним прагматизмом: необходимо сохранить природную среду, чтобы ею могли пользоваться будущие поколения.
   Биоцентризм основывается на понимании необходимости коэволюции (совместная, взаимосвязанная эволюция общества и природы) человека и биосферы. Биоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:
   • высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы. Природное признается изначально самоценным, имеющим право на существование вне зависимости от полезности, бесполезности или вредности для человека. Человек – не собственник природы, а один из членов природного сообщества;
   • отказ от иерархической картины мира. Человек не признается обладающим какими-то особенными привилегиями на том основании, что он имеет разум. Наоборот, его разумность налагает на него дополнительные обязанности по отношению к окружающей его природе. Мир людей не противопоставлен миру природы, они оба являются элементами единой системы;
   • целью взаимодействия с природой является максимальное удовлетворение и потребностей человека, и потребностей всего природного сообщества. Воздействие на природу сменяется взаимодействием;
   • деятельность по охране природы продиктована необходимостью сохранить природу ради нее самой. В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу – это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к биоцентрическому. Все действия мирового сообщества под эгидой ООН в 1990-х гг. говорят о том, что в мышлении человека и его практической деятельности происходит смена парадигмы – экономические приоритеты заменяются экологическими. Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее.