Текст книги "Экология. Шпаргалка"

34. Глобальные экологические проблемы

Неблагоприятная экологическая обстановка складывается не только во всех странах, но и достигает глобальных масштабов, так как, помимо отдельных территорий, наблюдается ухудшение состояния окружающей среды планеты в целом.

Основные глобальные экологические проблемы:

1) глобальное потепление климата (чаще обозначаемое термином «парниковый эффект») выражающееся в постепенном повышении среднегодовой температуры начиная с конца прошлого века, и обусловленное накоплением в атмосфере «парниковых газов» (диоксида углерода, метана, озона и др.). Данные газы препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности планеты. Так, в результате сжигания большого количества ископаемого топлива (нефти, угля и др.) концентрация диоксида углерода в атмосфере постоянно возрастает. Согласно расчетам ученых к 2100 г. температура на Земле повысится на 2–4 °C, что приведет к катастрофе, так как в результате таяния полярных льдов произойдет затопление морских равнин более чем в 30 странах, заболачивание огромных территорий и др.;

2) разрушение озонового слоя Земли – явление впервые было замечено в 1975 г., затем в 1985 г. над Антарктидой обнаружили пространство с пониженным содержанием озона, которое назвали озоновой дырой.

Ежегодные результаты измерений показывают уменьшение озонового слоя практически на всей планете (например, в России за последнее десятилетие концентрация озонового слоя снизилась приблизительно на 6 % зимой и на 3 % летом), а это значит, что происходит ослабление защитной функции атмосферы, ведь именно она предохраняет все живые организмы планеты от губительного ультрафиолетового излучения. В настоящее время в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги и наблюдается рост числа людей, заболевших раком кожи, а также возможно развитие заболеваний глаз, подавление иммунитета и другие тяжелые последствия.

По мнению многих экологов, если сохранятся сегодняшние темпы истощения озонового слоя в России, то к 2030 г. могут заболеть раком кожи 6 млн россиян. Следует обратить внимание и на то, что растения под влиянием интенсивного ультрафиолетового излучения постепенно теряют способность к фотосинтезу;

3) сокращение площади лесного покрова планеты, выполняющего атмосфероохранные, водозащитные и климаторегулирующие функции;

4) опустынивание обширных территорий в результате массовых лесных вырубок и потепления климата (общая площадь пустынь составляет 120 млн га);

5) сокращение и обеднение генофонда

Земли, а также уменьшение биоразнообразия, обусловленные в основном сельскохозяйственной деятельностью человека.

35. Экология и здоровье человека

На здоровье человека оказывают влияние природно-экологические и социально-экологические факторы. К природно-экологическим факторам относят прежде всего патогенные воздействия природного характера. Особое место среди них занимают инфекционные болезни, отличающиеся природной очаговостью.

Природная очаговость – существование возбудителей заболеваний, их переносчиков и животных-хранителей в определенных природных условиях независимо от проживания человека. Человек может заразиться от диких животных (грызунов, насекомых, птиц и др.), проживая в данной местности постоянно или попав случайно.

Природные очаговые болезни связаны с конкретной территорией, типом ландшафта, климата. Поэтому, для борьбы с заболеваниями необходимо учитывать особенности местности. Так, при высокой заболеваемости малярией осушают близкорасположенные заболоченные территории, являющиеся оптимальным местообитанием малярийных комаров и т. п.

Впервые понятие природного очага в 1938 г. предложил Е. П. Павловский, который к природно-очаговым заболеваниям относил туляремию, клещевой энцефалит и др. Для борьбы с естественными факторами регуляции экосистем человек использовал природные ресурсы и создал искусственную среду для выживания, в которой также возникают различные заболевания, но связанные с другими факторами (гиподинамией).

Социальная среда сложно интегрируется с любой окружающей человека средой, и все факторы каждой из сред тесно взаимосвязаны между собой и испытывают объективные и субъективные стороны «качества среды жизни» (Н. Ф. Реймерс, 1994 г.).

Городская среда влияет на состояние здоровья современного человека. С медико-биологической точки зрения следствием влияния экологических факторов городской среды являются: акселерация (причина – достаточное, полноценное питание), нарушение биоритмов (продление светового дня за счет электроосвещения; профессии, связанные с бодрствованием в ночное время и т. п.), аллергизация (нарушение иммунной системы, связанное с появлением новых веществ – загрязнителей, с которыми она никогда ранее не сталкивалась в процессе эволюции), рост онкологических заболеваний (радиоактивное заражение, содержание канцерогенов в атмосферном воздухе), ожирение (переедание, гиподинамия), абиологические тенденции образа жизни (наркомания) и др.

Экология рассматривает здоровье как состояние биосистемы и его тесную связь с окружающей средой, где патологии являются приспособительными реакциями к условиям среды.

Таким образом, здоровый или больной организм – результат взаимодействий внутренних биосистем организма и внешних факторов окружающей среды. Изучением данных взаимодействий занимается профилактическая медицина.

36. Особые виды антропогенного воздействия на биосферу

Особые виды антропогенного воздействия на биосферу – загрязнение окружающей среды вредными отходами, шум, биологическое загрязнение, электромагнитные поля и излучения и некоторые другие.

Отходы подразделяют на бытовые (пластмасса, стекло, бумага, сточные воды) и промышленные (остатки сырья и материалов, производственные сточные воды, отработанные органические растворители и др.).

Опасные отходы – отходы, содержащие вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, инфекционностью, взрывчатостью ит. д.) в опасных для здоровья людей и окружающей среды дозах. Большую угрозу для всех животных и растительных организмов представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности – радиоактивные изотопы, пестициды и некоторые другие.

Радиоактивные отходы представляют собой жидкие, твердые и газообразные продукты ядерной энергетики, военной и других отраслей промышленности, содержащие радиоактивные изотопы в концентрациях, превышающих нормы.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании городского и промышленного мусора, в химической и электротехнической промышленности, при производстве хлора и пестицидов.

Шумовое загрязнение окружающей среды образуется в результате превышения естественного уровня звуковых колебаний. Во всех городах мира от действия шума страдает огромное количество людей. Основными источниками антропогенного шума являются транспорт (автомобильный, рельсовый, воздушный) и промышленные предприятия. Отрицательно шумовое воздействие и для животных. Так, шум приводит к снижению удоев у коров, потере ориентации у пчел и гибели их личинок, преждевременным родам у диких животных и т. п.

Биологическое загрязнение – внесение в природные экосистемы, не характерных для них видов организмов (бактерий и др.), негативно влияющих на существование естественных биотических сообществ или здоровье человека.

Источники биологического воздействия– сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые свалки, канализация, кладбища и др. Из них патогенные микробы попадают в почву и грунтовые воды.

Человек вносит значительные изменения в естественное магнитное поле Земли.

Основные источники электромагнитных полей – линии электропередач, радиотелевизионные и радиолокационные станции. Электромагнитные поля негативно воздействует на человека и на компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения.

В результате данного воздействия у человека отмечаются нарушения со стороны эндокринной системы, обмена веществ, центральной нервной системы и др.

37. Природные ресурсы и их классификация по происхождению и по видам хозяйственного использования

Природные ресурсы могут использоваться как непосредственные предметы потребления (вода для питья и др.), средства труда для общественного производства (земельные ресурсы и др.). предметы труда для производства изделий (минералы и др.), источники энергии (энергия ветра и др.), природные условия для восстановления здоровья человека и др.

Существуют две категории природно-ресурсных запасов по экономической и технической доступности:

1) доступные (или реальные) – объем природного сырья, обнаруженного современными методами определения, экономически выгодные и доступные технически;

2) потенциальные (или общие) – природные элементы, полезные для человека, высчитанные теоретическим путем, а также запасы, освоение которых невозможно в настоящее время по экономическим и техническим причинам (например, ледники Антарктиды являются потенциальным источником пресной воды в будущем и т. п.). Природные ресурсы по происхождению делятся на ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

По принадлежности к компонентам природной среды выделяют следующие ресурсы:

1) климатические;

2) земельные;

3) минеральные;

4) водные;

5) почвенные;

6) животного мира.

Природно-территориальные комплексы по виду хозяйственного освоения делятся на сельскохозяйственные, горнопромышленные, водохозяйственные, лесохозяйственные, рекреационные и др.

Природные ресурсы по видам хозяйственной деятельности разделяются на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства. Первые, в свою очередь, делятся на неэнергетические и энергетические ресурсы. Неэнергетические ресурсы – воды для промышленного водоснабжения, полезные ископаемые, леса – сырье для лесохимии и строительства, земли для размещения промышленных объектов и др. Энергетические ресурсы – гидроэнергоресурсы (энергия морских приливов и др.), горючие полезные ископаемые (нефть, уран, газ и др.), энергия ветра, источники биоконверсионной энергии (например, использование древесины в качестве топлива и др.), ядерное сырье и др.

Ресурсы сельскохозяйственного производства представлены элементами природы, участвующими в создании сельхозпродукции. К ним относят:

1) почвенно-земельные (почва – природный ресурс и средство производства в растениеводстве);

2) водные (для содержания скота и орошения в растениеводстве);

3) растительно-кормовые (биоценозы, являющиеся кормом для скота);

4) агроклиматические (ресурсы влаги и тепла для роста и развития сельскохозяйственных растительных культур и выпаса скота).

38. Классификация природных ресурсов по признаку исчерпаемости

Все природные ресурсы по исчерпаемости делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Для образования исчерпаемых ресурсов

в земной коре необходим длительный временной промежуток, поэтому объемы данных ресурсов значительно превышают объемы и скорость их естественного восполнения.

По интенсивности и скорости естественного образования исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновляемые, относительно возобновляемые и полностью возобновляемые.

К невозобновляемым ресурсам относят практически все виды минеральных ресурсов и частично земельные ресурсы. Несмотря на то что процессы образования полезных ископаемых в недрах земной коры протекают постоянно, этот период формирования длится, как правило, десятки и даже сотни миллионов лет, поэтому минеральные ресурсы принято считать невозобновляемыми. В природе земельные ресурсы являются материальной основой жизнедеятельности человеческого общества.

Относительно возобновляемые ресурсы – такие ресурсы, которые могут восстанавливаться за определенные промежутки времени, но их возобновляемые объемы намного меньше объемов хозяйственного потребления. Поэтому данные виды ресурсов требуют особенно тщательного контроля со стороны человека. К относительно возобновляемым природным ресурсам относят продуктивные пахотно-пригодные почвы, леса с деревьями зрелого возраста и водные ресурсы на региональном и локальном уровнях. Продуктивные почвы занимают небольшие площади (не превышают 2,5 млрд га) и образуются очень медленно. Так, формирование 1 мм гумуса черноземных почв длится около 100 лет.

Леса с древостоями зрелого возраста пользуются спросом и быстро вырубаются, а для полного восстановления вырубленных лесов также требуется время (например, для хвойных деревьев почти 90 лет, для лиственных – 120 лет). Так как приросты в данных лесах невелики, нормы допустимых рубок должны быть ограничены, иначе при нарушении естественного восстановления запасов древесины не произойдет.

Ресурсы пресной воды на поверхности суши находятся неравномерно, и на довольно больших территориях наблюдается дефицит воды.

Возобновляемые ресурсы – ресурсы растительного и животного мира, которые способны относительно быстро восстанавливаться, и если рационально использовать запасы древесины, травостоя и промысел диких животных, то исчерпаемости данных ресурсов можно избежать.

Неисчерпаемые ресурсы – природные ресурсы с неистощимыми запасами, это прежде всего водные ресурсы, солнечная энергия, энергия морских приливов и волн, энергия ветра и недр Земли.

39. Экологическое значение пищевых ресурсов и их ограждение

Под пищевыми ресурсами понимаются сами организмы Так, автотрофные (фотосинтезирующие и хемосинтезирующие) организмы являются пищевыми ресурсами для гетеротрофных организмов, принимая участие в пищевых цепях.

Пищевая ценность растительных и животных организмов различна. Главное отличие растительной пищи состоит в том, что растительные клетки имеют стенки, состоящие из целлюлозы, лигнина и некоторых других веществ, являющихся грубыми волокнами, трудными для усвоения животными организмами (консументами).

Однако благодаря именно стенкам растительных клеток так высоко содержание углерода (потенциального источника энергии) в растениях. Энергия, заключенная в растительных организмах доступна для тех животных организмов, которые содержат специальные ферменты – целлюлазы, расщепляющие целлюлозу и лигнин.

Для переваривания растительной пищи травоядные животные тщательно ее пережевывают (например, жвачные животные), птицы перетирают растения в желудке. Плотоядные животные пищу не пережевывают, а в основном заглатывают целиком, так как мясо жертвы содержит все компоненты в готовом для усвоения виде.

Потребитель (хищник) должен найти, поймать, умертвить и съесть добычу, а для этого ему требуется много сил и энергии, так как любой организм в природе пытается оградить себя от потребления.

Средства защиты имеются как у растений, так и у животных, среди них выделяют физические, химические, морфологические и поведенческие.

К физическим (механическим) средствам защиты относят, например, колючки, шипы и другие образования у растений.

Химическая защита заключается в выработке растениями ядовитых веществ, предохраняющих их от поедания. Ядовитые вещества растений по своему действию могут быть токсикантами, нарушать процесс пищеварения или отпугивать насекомых и животных.

Многие насекомые, питающиеся растениями, специализируются на одном или нескольких их видах, к химической защите которых они адаптировались. Это важный шаг в коэволюции фитофагов и растений, основанный на возникновении устойчивости к химическим средствам защиты растений.

Для животных характерны морфологические виды защиты, например мимикрия, криптицизм и др. Они также используют механическую защиту – раковины моллюсков, иглы дикобраза и ежа и др.

Довольно разнообразна их поведенческая защита: прячутся в раковины, панцири, норы и прочее, притворяются мертвыми и др. Но самой распространенной поведенческой реакцией животных является бегство от хищника. Известны у животных и химические средства защиты (например, чернила головоногих моллюсков).

40. Биотические сообщества. видовая и пространственная структура биоценоза

Под биотическим сообществом понимается биоценоз – над организменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т. е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему.

Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз) – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью (В. И. Коробкин, Л. В. Передельский, 2003 г.).

Различают видовую и пространственную структуры биоценозов.

Видовая структура биоценозов определяется количественным соотношением и видовым разнообразием, которые зависят от многочисленных факторов. Но основными лимитирующими факторами являются влажность, температура, недостаток пищевых ресурсов.

По этой причине биоценозы экосистем пустынь и высокогорий характеризуются низким видовым разнообразием, а тропические леса – биоценозы, заселенные многочисленными разнообразными видами растений и животных.

Видовое разнообразие – число видов в данном сообществе или регионе, т. е. имеет более конкретное содержание и является одной из важнейших как качественных, таки количественных характеристик устойчивости экосистемы (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский, 2003 г.).

В биоценозе виды формируют пространственную структуру, особенно в фитоценозе. Прежде всего прослеживается ярусное строение в лесах умеренной и тропической зон.

В широколиственных лесах выделяют следующие ярусы:

1) высокие деревья;

2) невысокие деревья;

3) подлесок кустарниковый;

4) высокие травы;

5) низкие травы;

6) очень низкие травы.

Благодаря ярусности растения максимально используют световой поток (например, светолюбивые растения произрастают в верхних ярусах, теневыносливые и тенелюбивые растения – в нижних).

Кроме ярусного строения, в пространственной структуре биоценоза отмечается мозаичность – изменение флоры и фауны по горизонтали. Площадная мозаичность зависит от изменений почвенных и ландшафтных условий, количественного соотношения видов, видового разнообразия.

41. Экологическая ниша. Принцип Гаузе

Экологическая ниша – местообитание вида в природе, которое включает его функциональную роль в биотическом сообществе, положение в пространстве и отношение к абиотическим условиям существования.

Экологическая ниша представляет собой не только физическое пространство, но и место вида в сообществе, определяемое его экологическими функциями.

Термин «экологическая ниша» был предложен в 1910 г. Дж. Джонсоном. Понятие «ниша вида» ввел О. Гриннелл в 1917 г.: «ниша вида, характеризуется комплексом условий (абиотическими факторами, пищей, укрытием и др.), которые имеются в месте обитания, где только и возможно обитание данного вида».

В природе два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну и ту же экологическую нишу.

В 1957 г. Г. Е. Хатчинсон предложил модель экологической ниши в виде части многомерного пространства.

В природных экосистемах вид не всегда использует все пространство ниши, поэтому выделяются следующие типы экологических ниш (по Г. Е. Хатчинсону):

1) фундаментальная (или потенциальная) – гиперобъем, определяемый физиологическими и аутэкологическими особенностями вида и соответствующий условиям, в которых вид может нормально жить и размножаться;

2) реализованная – экологическая ниша, соответствующая условиям, в которых вид существует в природе.

В реальных условиях реализованная экологическая ниша не равна фундаментальной экологической нише.

Большинство организмов не обитает в потенциальной нише, а в результате взаимодействия с другими видами занимает меньшую нишу (основные взаимодействия между видами конкуренция и хищничество). По Ю. Одуму ( 1986 г.), «конкуренция – отрицательные взаимодействия двух организмов, стремящихся к одному и тому же. Межвидовая конкуренция – любое взаимодействие между популяциями, которое вредно сказывается на их росте и выживании». Таким образом, конкуренция – борьба видов за экологические ниши.

Не существует двух различных видов, занимающих одинаковые экологические ниши, но есть близкородственные виды, часто настолько сходные, что им требуется по существу одна и та же ниша (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский, 2003 г.). В данном случае при частичном перекрывании ниш появляется жесткая конкуренция, в результате которой один вид, более приспособленный к существующим условиям, вытесняет другой. Экологическое разобщение близкородственных или сходных видов – принцип конкурентного исключения, доказанный экспериментально Г. Ф. Гаузе в 1934 г. (принцип Гаузе).

Уменьшение ресурсов (пространства, пищи и др.) приводит либо к взаимному приспособлению двух видов, либо к замещению популяции одного вида популяцией другого.