Биоразнообразие и функции экосистем

Биоразнообразие экосистем

Биоразнообразие - это генетическая и фенотипическая изменчивость, так внутри, так и между видами, а также разнообра-зие экосистем, созданные этими видами.

С антропологической точки зрения, экосистемы являются производственными подразделениями, которые производят товары и услуги. Самые распространенные товары, производимые экосистемой - древесина, трава для скота, мясо диких животных.

Функции экосистем

Функциональные аспекты включают в себя количество произведенной энергии в процессе фотосинтеза, поток энергии и питательных веществ в пищевой цепи; скорость распада питательных веществ или скорость, с которой они перерабаты-ваются в системе.

Функции экосистем включают явления, протекающие в экосистеме, такие как биомасса, производительность, передача энергии и питательных веществ, дыхание и т.д.

Услуги экосистем

Услуги экосистем являются основными для жизнеобеспечения, от которых зависит человеческая цивилизация.

Прямые услуги экосистем – это опыление, древесина, продохранение эрозии почвы.

Косвенными услугами можно считать умеренность климата, питательные циклы, детоксикация природных веществ.

К услугам экосистем можно включить эстетическое удовольствие от природы, удержка воды почвой, защита почв и т.д.

Биоразнообразие и функции экосистем

Имеется много теорий о том, как число видов влияет на функции экосистем.

Гипотеза избыточности предполагает, что функции экосистем возрастают, чем больше видов в ней присутствует, но только до определенного предела.

Стабильность экосистем

Стабильность часто используется для обозначения постоянства; склонность вернуться к условию (устойчивого равновесия) после смещения с этого состояния.

Стабильная система – это система с низкой изменчивостью (т.е. небольшим отклонением от среднего состояния), несмотря на изменение условий окружающей среды.

Сопротивление и устойчивость

Формы стабильности экосистем: сопротивление и устойчивость. Сопротивление характеризует способность сообщества избегать смещения в первую очередь.

Устойчивость описывает скорость, с которой сообщество возвращается в прежнее состояние после нарушения или других возмущений.

Экологическое здоровье

Абстрактное понятие экологического здоровья пытается измерить прочность и способность к восстановлению экосистемы, т.е. насколько экосистема далека от своего первоначального состояния.

Введение новых элементов, как биотических, как и абиотических, в экосистему, как правило, имеет разрушительный эффект.

Это может привести к экологической катастрофе или "трофическим каскадам" и гибели многих видов в экосистеме.

Экологическая емкость

Биосфера обладает предельной хозяйственной емкостью; существует верхний порог этой емкости, превышение которого нарушает устойчивость биоты и окружающей среды.

Способность восстановления, как и предел хозяйственной емкости, меняются в зависимости от продуктивности биоты: в пустынях эта способность наименьшая, а в лесах наибольшая.

Емкость экосистемы - способность природной системы перерабатывать различные вещества, сохраняя устойчивое равновесие и механизмы саморегуляции.

Биота - исторически сложившаяся совокупность живых организмов, обитающая на какой-либо крупной территории.

Экологическая емкость - способность экосистемы сохранять свое естественное, исходное или текущее состояние для производства товаров и услуг.

Экологическая емкость Земли

Год 2007 год

Зеленый - страны- экологические кредиторы Красный - страны- экологические должники.

Более 80 % населения мира проживает в странах, которые используют больше ресурсов, чем они доступны в пределах их собственных границах. Эти страны используют для своих нужд излишки ресурсов, сосредоточенные в странах-кредиторах, которые потребляют меньше экологической емкосми, чем они имеют. Для сравнения, в 1961 году подавляющее большинство стран мира имели экологические излишки. Эти цифры постепенно сократились, в то время как давление на оставшиеся запасы экологической емкости продолжает расти.

С 1970-х годов человечество превысило экологическую емкость ресурсов, которые Земля может регенерировать каждый год.

В настоящее время Земле требуется один год и шесть месяцев, чтобы восстанавить ресурсы, которые мы используем за год.

Экологический след

Матис Уэкернагел и Уильям Риз из Университета Британской Колумбии в 1990 году предложили экологический след, который в настоящее время широко используется учеными, предприятиями, правительствами, частными лицами и учреждениями для мониторинга использования экологических ресурсов и содействия устойчивому развитию.

Экологический след - метрика, позволяющая вычислить воздействие человека на планету. Он сравнивает спрос человека с экологической способностью планеты к регенерации. Если бы все имели образ жизни среднего американца, то нам потребовалось бы пять планет.

Экологический след стал первым измерением спроса человечества на природу. Он измеряет сколько земли и водной акватории требуется человечеству для производства ресурсов, которые оно потребляет и поглотить отходы, с использованием существующей технологии.

Экологический след, в его основной форме, рассчитывается по следующей формуле:

ЭС = БПг/ППРг

где ППРг является годовой потребностью в природных ресурсах и

БПг – биопродуктивная площадь суши и моря. Биопродуктивность выражается в глобальных гектарах.

Экологический след потребления для данной страны измеряет экологическую емкость, требуемую для конечного потребления всеми жителями страны.

Это включает потребление домашних хозяйств, а также коллективное потребление, такие как школы, дороги и т.п., которые служат для домашнего хозяйства, но не оплачиваются непосредственно домохозяйствами.

Напротив, экологический след первичной продукции страны представляет собой сумму экологического следа всех производимых ресурсов и всех отходов, образуемых в пределах страны.

Это включает в себя все области, необходимые для сбора урожая первичной продукции (пахотные земли, пастбища, лесные угодья, рыбная ловля), инфраструктура страны и гидроэнергетики, а так же площадь необходимая для поглощения выбросы CO2 ископаемого топлива в пределах страны (углеродный след).

Разница между экологическим следом производства и потребления - это обмен, выраженный следующим уравнением:

ЭСпт = ЭСпр +ЭСи − ЭСэ

где:

ЭСпт - Экологический след (ЭС) потребления, ЭСпр – Экологический след производства, ЭСи – ЭС импортных товарных потоков,

ЭСЭ – ЭС экспортных товарных потоков.

Экологический след наций

В современном мире, где человечество уже превышает планетарные пределов, экологические активы становятся все более критическими. Каждая страна имеет свой собственный профиль экологического риска: Многие достиглм экологического дефицита, в Footprints больше, чем их собственные биологические способности. Другие зависят от ресурсов других стран, которые находятся под нарастающим давлением.

Экологический след является инструментом для учета ресурсов, который помогает странам понять их экологический баланс и дает им данные, необходимые для управления своими ресурсами и обеспечения своего будущего.

Национальные правительства могут использовать эколонический след для:

Оценки экологических ресурсов в стране

Мониторинга и управления ресурсами страны

Определения рисков, связанных с экологическим дефицитом

Установить политику, которая информирует об экологической ситуации и делает сохранение ресурсов главным приоритетом

 

Очевидно, что страны и регионы с избытком экологических запасов, а не те, которые полагаются на продолжение экологического дефицита, будет выступать как надежные и устойчивые экономики и общества будущего.

Биоемкость

Личный экологический след

Личный экологический след зависит от (1) выбора, который мы делаем в нашей жизни: транспорт, переработка и потребление (2) доля на человека инфраструктуры нашего общества.

Первая часть может влиять непосредственно. Вторая часть должна влиянием с помощью непрямого действия, таких как политическое участие, зеленые технологии и инновации. График экологического следа наций вместе с индексом развития человеческого потенциала (ИРЧП)

Сочетание этих двух показателей дает четкие минимальные условия для устойчивого человеческого развития и показывает, что мы должны делать для принятия нестандартных решений.

Углеродный след

Углеродный след - общий набор парниковых газов (ПГ), образованный предприятиями, явлениями, продуктами или человеком. Парниковые газы могут выделяться посредством транспорта, расчистки земель, а также производства и потребления продуктов питания, топлива, промышленных товаров, материалов, дерева, дорог, зданий и услуг. Для упрощения УС часто выражается через количество CO2 или его эквивалент других испускаемых парниковых газов.

Выбросы углекислого газа составляют 54% от общего Экологического следа человечества и является наиболее быстро растущим компонентом. Углеродный след человечества увеличился в 11 раз с 1961 года.

Углеродный след является подмножеством экологического следа и более всеобъемлющей оценки жизненного цикла (LCA). Сегодня термин "углеродный след" часто используется как сокращение от количества углерода (обычно в тоннах), выбрасываемый в результате деятельности предприятий.Углеродный компонент Экологического следа имеет несколько отличный подход, переводя количество углекислого газа в количество пахотных земель и акваторию моря, необходимых для улавливания выбросов двуокиси углерода.

Измерение таким образом предлагает несколько ключевых преимуществ. Когда мы смотрим на углерод изолировано, возникает проблема, как "трагедия общего" (мы загрязняем нашу коллективную атмосферу для того, чтобы продвигать наши индивидуальные / национальные богатства.) Но картина меняется, когда мы видим углеродную проблему как часть общего кризиса ресурсов - признак человеческого давления на ресурсы, достигающих критического переломного момента. Концентрация углерода в атмосфере является наиболее важным ресурсным вопросом, с которым мы сталкиваемся. Но есть и другие. Доступ к ресурсам пресной воды, продовольственная безопасность, лесных ресурсов, биоразнообразия, нефть - все это находится под угрозой. Мы вступаем в эпоху «всеобщего пика».

Водный след

Водный след (ВС) индивидуума, общины или бизнеса определяется как общий объем пресной воды, используемой для производства товаров и услуг, потребляемых индивидуумом, сообществом или произведенного бизнесом.

Использование воды измеряется объемом воды, потребляемой (испаряемой) и / или загрязненной в единицу времени. ВС может быть вычислен для любой группы потребителей (например, отдельного человека, семьи, села, города, области, государства или нации) или производителя (например, общественные организации, частные предприятия или сектор экономики).

ВС отдельного потребителя состоит из суммы прямого и косвенного использования пресной воды потребителем. ВС бизнеса, «корпоративный водный след", определяется как общий объем пресной воды, которые используются прямо или косвенно для запуска и поддержки бизнеса.ВС нации показывает общий объем вода, которая используется для производства товаров и услуг, потребляемых жителями страны.

Глобальный средний водный след составляет 1240 м. воды / чел / год. Китайский средний ВС составляет 700 м. воды / чел / год - один из самых маленьких в мире, а ВС США - 2480 м. воды / чел / год является крупнейшим в мире.

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха - наличие материалов в воздухе в такой концентрации, которые вредны для человека и окружающей его среды. Основной причиной загрязнения в городских районах являются автомобили, которые неэффективно сжигают нефть, производят 75% шумов, 80% загрязнителей воздуха. Источники техногенного загрязнения воздуха

Категория	Примеры	Загрязняющие вещества
1. Химические заводы	Нефтеперерабатывающие заводы, удобрения, цемент, бумажных комби- натов, керамические глиняные изделия, производство стекла	H2S, оксид серы, фториды, органические пары и пыль
2. Опыление сел/хоз культур	Пестициды и гербициды	Органофосфаты, хлорированные углеводороды, свинец, мышьяк
3. Сжигания топлива	Внутреннее сгорание, тепловые электростанции	Серы и оксиды азота
4. Металлургические заводы	Алюминиевые и сталелитейные заводы	Металл лотки (Pb и Zn), фториды и твердые частицы
5. Испытание ядерных устройств	Взрывы бомб	Радиоактивные выпады, Sr-90, Cs-137, C-14 и т.д.
6. Получение руды	Дробление, измельчение и сортировка	Пыль урана и бериллия, других частиц
7. Красящие спреи, краска, чистящие растворители	Печать и химическое разделение, покраска мебели	Углеводороды и другие Органические пары
8.Транспорт	Легковые автомобили, грузовики, самолеты и железные дороги	CO, NO, NO2, Pb, дым, сажа, органические пары и т.д

 

Загрязнители воздуха и их влияние 1. Частицы пыли - Они бывает двух типов: оседающих и взвешенных частиц пыли размером больше, чем 10 мкм. Более мелкие частицы способны оставаются в воздухе в течение длительного времени. а) Пыль и дым вызывает раздражение дыхательных путей и вызывает бронхит, астму и легочные заболевания. б) Смог – это темный туман, образованный пылью и частицами дыма, вызывает конденсацию паров воды вокруг них и привлекают другие химические вещества, такие как SO2, H2S, NO2 и др. Смог вредит растениям, вызывая серебрение, остекление и некроз, а так же снижает доступ света. Это вызывает большое количество аварий например, во время 5-дневного смога в Лондоне (1952) погибло около 4000 человек. (с) твердые частицы рассеивает и частично поглощает свет. В промышленных районах колтчество солнечного света уменьшается до 1 / 3 в летний период и 2 / 3 в зимний период. Это опасно для машины.

2. Угарный газ - образуется при неполном сгорании топлива. Он соединяется с гемоглобином крови и ухудшает пропускную способность кислорода. При 100 ppm (частей на миллион) CO является причиной головокружения и головной боли. Другие вредные симптомы, истощение, снижение зрения, сердечно-сосудистой неисправности и т.д.

3. Оксиды серы - соединения обладает мутагенными свойствами Они разъедают металлы, такие как цинк и железо. Они приводит к изменению цвета и ухудшению зданий, скульптур, кожи, бумаги и т.д. Свыше 1 ppm влияет на человека, вызывая раздражение глаз, повреждение дыхательных путей. Они вызывают хлороз (разрушение хлорофилла изменено на phaeophytin) и некроз растительностью даже в низких концентрациях

4. Оксиды азота - они образуются в результате как биологической, так и небиологической деятельности, а также человеческой деятельности, как сжигание в промышленности и автомобилей. Они образуются в стратосфере из-за солнечных вспышек. Большие вспышки образуют достаточное количество оксидов, чтобы разрушить защитный озоновый слой. Оксиды обладают мутагенными свойствами. Они вызывают раздражение глаз, отек легкого, застой крови, а также расширение артерий. При концентрации 15-50 ppm они вызывают повреждение легких, печени и почек. Они вызывают поражения, некроз, выпадение листьев, отмирание и гибель многих растений. В присутствии влаги они оказывают коррозионное воздействие на металлы. Окиси азота вызывают фотохимический смог.

5. Углекислый газ - Раньше баланс СО2 в атмосфере достигался через растения в процессе фотосинтеза. В настоящее время из-за чрезмерного возростания активности сгорания уровень CO2 приводит к парниковому эффекту. Таяние полярных льдов и ледников может привести повышению уровня моря. 6. Бензпирен – канцероген, образуемый в табачном дыме, автомобильных выхлопах и промышленных стоках. 7. Фосген и метилизоцианат - фосген (COCl2) является ядовитой и удушающей жидкостью, используемой в промышленности красителей и синтезе органических соединений. Производствл фосгена и МИЦ привел к промышленной аварии в Бхопале в Индии.

8. Аэрозоли - широко известные как струи притоков, также используются в качестве дезинфицирующих средств. Хлорфторуглероды (CCl3F1, CCl2F2) - используется в холодильной технике и образовании пенопластов.

9. Озон - Озон защищает Землю от ультрафиолетовых лучей высокой энергии. Озон в тропосфере имеет согревающий эффект. Он обладает токсическим действием при конц. всего лишь 0,02 ppm озон разрушает хлоренхиму и приводит к некрозу тканей. Озон вызывает обесцвечивание и повреждение тканей. При менее 1 ppm озон вызывает травмы слизистой оболочки.

10. Пыльца и микробы - нормальные составляющие воздуха. Микробы непосредственно вызывают повреждение растительности, продовольственных товаров и вызывают заболевания у растений, животных и человека. Превышение пыльца вызывает аллергических реакций у человека.

11. Автомобильные выхлопы - 90% загрязнения свинцом вызвано сгоранием бензина. Свинец выбрасывается в виде аэрозолей, которые проходят в легкие и кровь. Более крупные частицы свинца попадают в почву и переходят в пищевую цепь.

Загрязнение воды

Загрязнение воды - изменение качества воды. Ухудшение качества воды приводит к тому, что она становится либо опасной для здоровья или не пригодной для использования. Поверхностная вода никогда не бывает чистой. Эрозия почв, выщелачивание минералов из горных пород, разлагающиеся органические вещества являются естественными источниками загрязнения воды.

Загрязнение почвы

Загрязнение почв является следствием демпинга и удаления отходов, применения агрохимикатов или косвенным результатом загрязнения воздуха (кислотные дожди). Так как процесс почвообразования происходит медленно, почва относится к невозобновляемым природным ресурсам.

Пестициды снижают численность видов живых организмов, которые влияют на плодородие почвы. Некоторые пестициды и продукты их распада попадают в пищевую цепочку через растения. Деградация земель Помимо загрязнения окружающей среды, ряд проблем связанно с землей и почвой. Это вырубка лесов, эрозия, затопление и заболачивание, засоление и плохо продуманное расширение городской застройки. Эрозия почвы Эрозия - это процесс, в результате которого вещества удаляются с поверхности земли. Эрозия почва происходит с помощью воды, ветра, океана, волн и ледников. Чрезмерный выпас скота, обрезка и вырубка лесов также ускоряют эрозию почвы. Наводнения вызвают эрозию почвы, которая в свою очередь, вызывает возникновение наводнений. Корни трав являются прекрасным связывающим материалом, который удерживает почву.

Засоление почв Увеличение концентрации соли в почве влияет на плодородие почвы и ухудшает его качество. Недостаточное дренирование особенно в поймах рек и хорошо орошаемых площадей, приводит к накоплению солей на поверхности почвы. В течение летнего сезона соли из нижних слоев двигаются вверх под действием капиллярных сил и скапливаются на поверхности почвы. Почти 1/6 часть почв в засушливых и полузасушливых районах мира имеют высокую соленость. Опустынивание Это может быть следствием различных причин, как эрозии верхнего слоя почвы, перемещение дюн песка ветром и из-за чрезмерного выпаса скота на земле, покрытой травой. Большинство пустынь в мире сделаны человеком.

Задание

Рассчитайте свой личный след: http://www.wwf.ru/footprint/calculator

Литература

http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/basics_introduction/

http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/trends/kazakhstan/

http://hdr.undp.org/en/reports/global/hdr2010/

Биоразнообразие экосистем

Биоразнообразие - это генетическая и фенотипическая изменчивость, так внутри, так и между видами, а также разнообра-зие экосистем, созданные этими видами.

С антропологической точки зрения, экосистемы являются производственными подразделениями, которые производят товары и услуги. Самые распространенные товары, производимые экосистемой - древесина, трава для скота, мясо диких животных.

Функции экосистем

Функциональные аспекты включают в себя количество произведенной энергии в процессе фотосинтеза, поток энергии и питательных веществ в пищевой цепи; скорость распада питательных веществ или скорость, с которой они перерабаты-ваются в системе.

Функции экосистем включают явления, протекающие в экосистеме, такие как биомасса, производительность, передача энергии и питательных веществ, дыхание и т.д.

Услуги экосистем

Услуги экосистем являются основными для жизнеобеспечения, от которых зависит человеческая цивилизация.

Прямые услуги экосистем – это опыление, древесина, продохранение эрозии почвы.

Косвенными услугами можно считать умеренность климата, питательные циклы, детоксикация природных веществ.

К услугам экосистем можно включить эстетическое удовольствие от природы, удержка воды почвой, защита почв и т.д.

Биоразнообразие и функции экосистем

Имеется много теорий о том, как число видов влияет на функции экосистем.

Гипотеза избыточности предполагает, что функции экосистем возрастают, чем больше видов в ней присутствует, но только до определенного предела.

Стабильность экосистем

Стабильность часто используется для обозначения постоянства; склонность вернуться к условию (устойчивого равновесия) после смещения с этого состояния.

Стабильная система – это система с низкой изменчивостью (т.е. небольшим отклонением от среднего состояния), несмотря на изменение условий окружающей среды.