Тема 1. Экология в системе естественных наук

Раздел 1. Общая экология

Тема 1. Экология в системе естественных наук

Экология в системе естественных наук. Экологическая ситуация в мире и России. Экосистемы и биосфе­ра. Изменение биосферы в процессе жизнедеятельности организмов, биота. Основные понятия и термины, применяемые в экологии. Биота и кос­ные вещества: атмосфера, гидросфера и литосфера.

Тема 2. Свойства живых систем

Фундаментальные свойства живых систем. Уровни биологической организации. Основные экологические законы. Человек и биосфера. Взаи­модействие организма и среды. Эволюция планеты, возникновение жизни на земле. Первый глобальный кризис - смена анаэробной среды на кисло­родную. Усложнение строения живых организмов, появление приматов и человека. Риск глобальных кризисов космического происхождения.

Тема 3. Биосфера - гарант жизни на Земле

Биосфера - сложная система, которая должна находиться в состоянии равновесия всех живых организмов между собой и окружающей средой.

Биохимическое единство всех живых организмов планеты. Биологи­ческая регуляция окружающей среды. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосин­тез и дыхание, хемосинтез, сходства и отличие. Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы и редуценты.

Химические, физические и биологические факторы окружающей сре­ды различного происхождения.

 

Раздел 2. Актуальные экологические проблемы

Тема 4. Демографические проблемы и здоровье человека

Рост народонаселения, развитие цивилизации, появление городов. Смена со-циальных формаций. Влияние промышленности и сельского хо­зяйства на окру-жающую среду. Экологические последствия роста народонаселения и интенсифика­ции сельского хозяйства. Понятие о загрязняющих веществах (поллютантах), токсические вещества, предельно допустимые концентрации (ПДК), дозы. Влияние загрязняющих веществ на здоровье человека. Взаи­мосвязь и взаимозависимость человека и биосферы. Специфика действия неблагоприятных факторов на обмен веществ и здоровье человека. Динамика продолжительности жизни человека и состо­яния здоровья людей в глобальном масштабе и России.

Охрана биосферы как одна из важнейших современных задач чело­вечества. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу.

Природные ресурсы как основные факторы развития общества. Обо­снование необходимости глобального перехода на ресурсосберегающие тех­нологии. Запасы сырья в мире и России, динамика их использования. Экологи­ческие принципы рационального использования природных ресурсов, экозащитная техника и технология.

Качество атмосферы, воды и почвы - основной фактор, обуславлива­ющий здоровье человека. Постепенное загрязнение окружающей среды как результат природопотребительской и природопокорительской деятельности человека.

Тема 6. Проблемы загрязнение воды

Вода, участие в обмене веществ. Использование воды в производ­ственных и бытовых целях. Загрязнение, способы промышленной и быто­вой очистки. Очистка сточных вод, глобальные проблемы. Загрязнение воды в Пермском крае.

Тема 7. Проблемы отходов

Твердые и жидкие отходы промышленности и сельского хозяйства. Бытовые отходы. Способы удаления и утилизации отходов - сжигание, захо­ронение на специальных полигонах, компостирование. Экономика различ­ных способов и их рационализация. Опыт некоторых зарубежных стран и РФ по утилизации отходов. Рекреация полигонов твердых отходов.

Тема 8. Влияние интенсификации сельскохозяйственного производства

Тема 10. Ксенобиотики

Понятие ксенобиотиках - загрязнителях биологического и антропогенного происхож­дения. История изучения, токсичность, отравления человека и животных. Диоксины, история изучения, чрезвычайная токсичность, кумулятивные свойства. Возмож­ность появления в питьевой воде при ее хлорировании полихлорбифенолов. Федеральная программа 1995 г. «Диоксины».

Экосистемы их структура.

4. Учение В.И.Вернадского о ноосфере.

5. Проблемы демографии, взаимосвязь природы и общества.

6. Гигиеническое нормирование загрязнений в атмосфере, воде почве, пищевых продуктах (ПДК).

7. Влияние поллютантов и ксенобиотиков на здоровье человека.

8. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу.

9. Природные ресурсы как основные факторы развития общества.

10. Обоснование необходимости глобального перехода на ресурсосберегающие технологии.

11. Атмосферы, причины ее загрязнения, последствия для биосферы и человека.

12. Мероприятия по охране воздушной среды.

13. Водные ресурсы, их характеристика, водный кадастр.

14. Требования к качеству воды, водоохранный комплекс.

15. Сточные воды и методы их очистки.

При курении?

49. У обоих родителей вторая группы крови. Какие группы крови могут быть

у детей?

50. При бомбардировке изотопа ₇ N¹⁴ нейтронами получается изотоп углерода

₆С¹⁴ , который оказывается β-радиоактивным. Написать уравнения обоих ре-

акций и описать воздействие изотопов этих реакций на организм человека.

 

Выбор варианта контрольной работы

Вариант контрольной работы определяется по таблице в зависимости

от двух последних цифр номера зачетной книжки студента.

Литература

Основная:

1. Стадницкий Г.В. Экология.Учебник.-С-П_б: Химиздат, 2002.

2. Степень Р.А., Паршинова В.Н. Экология. Учебное пособие.-М.: АCADEMA,

2004.

3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. Учебное пособие

для вузов. М.: АСADEMA, 2004.

Дополнительная:

4. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. Учебное пособие.- С-П_б.:

ДЕАН, 1999.

5. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С., Рейф И.Е. Перед главным вызовом ци-

вилизации. Учебное пособие.-М.: ИНФРА, 2005.

6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология.Учебник.- М.: ЦЕНТР, 2003.

7. Лосев А.В., Провадкин Г.Г. Социальная экология. Учебное пособие.-М.:

Владос, 1998.

8. Малофеев В.И. Социальная экология. Учебное пособие.-М.: «Дашков и К»

2003.

9. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России.

Справочное и учебное пособие.-М.: “Финансы и статистика”, 1999.

10. Шилов И.А. Экология. Учебник.-М.: Высшая школа, 2003.

11. Эколого-экономические проблемы России и ее регионов. Под редакцией

Глушкова В.Г., Шевченко А.Т. Учебное пособие М.: Московский лицей,

2002.

Рекомендуемая:

Научно-популярные журналы: “Природа”, “Земля и Вселенная”, “Наука и

жизнь”, “Знание – сила”, “В мире науки”, “Экология”, “Экология и жизнь”,

“Химия и жизнь”, “Техника молодежи” за 1998-2006 гг.

12. Андреева И.Л. Человек и его здоровье.//Экология и жизнь, 2006.№ 5- с.9-14.

13. Валерстайн И.Экология и издержки производства.//Экология и жизнь.2005.

№ 3-с. 28-29.

14. Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пище-

вых проддуктов. СанПин 2.3.2.1324-03. М.: “Пресса”, 2003.

15. Елдышев Ю.Н. Хлопоты вокруг выхлопов.//Экология и жизнь.2006.№2-с.48.

16. Елдышев Ю.Н. Ядерные отходы в пищу микробам //Экология и жизнь.2005.

№2- с.48-49.

17. Зубаков В.А. Дом-земля-стратегия ХХI века: симбиоз объединенного

человечества с поддерживаемой биосферой. //Газета “Зеленый мир”, 2000. № 19-с.20.

18. Клюев Н.Н. «Чистая» сфера. Эколого-экономические проблемы и перспек-

тивы сельского хозяйства России.//Экология и жизнь 2005.№ 3- с.20.

19. Кондратьев К. Глобальный климат и проблема сокращения парниковых

газов. //Евроазия, 1995.т 2 (27)- с.61.

20. Котляр И.Б. Большая химия и одна жизнь.//Экология и жизнь.2006.№2-с.54.

21. Красновский А.А. Биологическое преобразование Солнечной энергии.//Эко- логия и жизнь, 2005. № 1- с. 43.

22. Ларин И.К. Химия парникового эффекта.//Химия и жизнь. 2001.№7-8-с.23.

23. Моисеев Н.Н. “Конфликт” глазами математика.//Экология и жизнь, 2005.№3

-с. 4-11.

24. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Беседы об устойчивости экосистем // Экология

и жизнь, 2004. № 1- с. 33, № 4 - с. 36, 2005. № 2 – с. 35.

25. Самсонов А.Л. Вселенная воды //Экология и жизнь, 2006. № 5- с.42-48.

26. Токарева Н.Есть то,что есть?//Экология и жизнь. 2005.№ 3-с.66.

27. Шишлова А. «Куриный кризис в Бельгии» // Наука и жизнь.1999. №10 с 31.

28. http://fadr.msu.ru/ecocoop

29.http: //vozuhoochistiteli.ru/tema-v/asbest.html

30. http://taw.lib.vvsu.ru/books/bakalavr.oi/

31. http://www.krugosvet.ru

32. www.meteoinfo.ru

 

 

Приложение 1

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

 

Адаптация – приспосабливание

Альфа-распад – ядерная реакция с образованием альфа-частиц (ядра атома ге-лия, состоящего из 2-х протонов(р) и 2-х нейтронов (n).

Антропология – наука о человеке.

Антропогенез – учение о происхождении человека.

Атмосфера –газовая оболочка планеты.

Бета – распад ядерная реакция с образованием бета-частиц (электрона, пози-трона).

Биосфера – оболочка Земли, в которой живут и взаимодействуют организмы.

Биоценоз – совокупность живых организмов (растений, животных и микроорга-низмов), населяющих область среды с однородными условиями жизни.

Биогеоценоз – совокупность биоценозов и геоклиматических условий.

Взаимодействие – процесс воздействия объектов друг на друга, их взаимную обусловленность (порождение одним объектом другого).

Вид (биологический) – совокупность популяций (особей), способных к скре-щиванию с образованием плодовитого потомства, обладающих рядом общих признаков и нескрещивающихся с особями другого вида в природных условиях.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный в прост-ранстве и времени.

Галактика-г игантская (до 10¹¹ звезд) звездная система, связанная гравитацией.

Гамма- излучение - коротковолновое электромагнитное излучение, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц.

Ген – участок ДНК, несущий информацию о синтезе белка, являющийся едини-цей наследственного материала, ответственного за формирование какого-либо признака.

Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Генотип – совокупность всех генов.

Дегенерация – понижение уровня организации в ходе эволюции.

Дедукция – вывод по правилам логики частного из общего.

Естественный отбор – один из основных движущих факторов эволюции, про-

цесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и вымирание неприспосрбленных.

Загрязнение – поступление антропогенного (вредного) вещества в окружающую среду в количествах, превышающих допустимый уровень.

Идиоадаптация – возникновение в ходе эволюции изменений в живых организ-мах при сохранении в целом уровня организации.

Изменчивость – свойство живых организмов изменять признаки при передаче от предков к потомкам.

Изотопы – разновидности химических элементов с различным числом нейтро-нов в ядре, но с одинаковыми: числом протонов и химическими свойствами.

Информация генетическая – сведения, являющиеся объектом хранения, пере-работки и передачи.

Клетка – элементарная живая система, наименьшая структурно-функциональ-ная и генетическая единица, способная к самовоспроизведению, самообновле-нию и саморегуляции.

Комменсализм (биол. нахлебничество) – сожительство организмов, когда один живет за счет другого, не причиняя ему какого либо вреда.

Креационизм – учение о божественном сотворении мира и человека.

Ксенобиотики – чужеродные для организма соединения химического или биологического происхождения.

Мейоз – одна из форм деления половых клеток, в результате которого образу-ются четыре клетки, содержащие по единственной (гаплоидной) копии каждой хромосомы.

Метаболизм – обмен веществ.

Метагалактика – видимая часть Вселенной.

Митоз – бинарное деление соматических (гр. soma – тело) клетки (бесполовое размножение исключает мейоз).

Мутация – ошибка в самовоспроизведении гена, изменение наследственных структур по каким-то причинам.

Мутуализм - взаимовыгодные сожительство между организмами

Наследственность – всеобщее свойство живых организмов передавать призна-ки от предков к потомкам.

Ноосфера – сфера разума, новоеэволюционное состочние части Вселенной, в котором разумная деятельность человечества становится решающим фактором развития.

Нуклеиновые кислоты – носители генетической информации в живых телах.

Нуклеотиды – элементарные звенья нуклеиновых кислот.

Онтогеноз – развитие индивида.

Организм – уровень организации живой материи, живая система, элемент биологического вида (индивид, особь), отличающийся от других элементов того же вида индивидуальными генетически обусловленными свойствами.

Отходы – это то, что не может быть использовано в данном производстве.

Отходы бытовые – ненужные или потерявшие свою полезность предметы или вещества.

Паразитизм – сожительство организмов разных видов, когда один (паразит) живет на другом (хозяине) или внутри него и питается за счет него.

Пестициды – вещества антропогенного или биологического происхождения

для уничтожения вредителей сельскохозяйственной продукции

Поллютанты (загрязнители) – вещества антропогенного происхождения, не свойственные природе и наносящие ей вредное воздействие.

Популяция – совокупность особей одного вида на определенной территории, внутри которой происходит свободное скрещивание, изолированное от других

популяций.

Прокариоты – организмы, лишенные оформленного ядра (вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли), не претерпевающие деления по типу мейоза.

Радиоактивность – способность атомных ядер превращаться в другие ядра с испусканием частиц и ядерных излучений.

Репликация – самовоспроизводство ДНК.

Самоорганизация – целенаправленный процесс, в ходе которого формируется, воспроизводится или совершенствуется организация сложной открытой динамической системы.

Симбиоз (гр. совместная жизнь) – форма сосуществования двух различных организмов, имеющих две разновидности мутуализм и комменсализм.

Синергетика (гр. synergos-совместно действующий) – наука о сложных самоорганизующихся системах.

Смог – фотохимическая смесь атмосферного воздуха, пыли и химических соединений.

Толерантность – степень устойчивости живого организма к изменениям экологических факторов.

Трофическая цепь – последовательность передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одного организма к другим.

Хромосома – часть ядра клетки, состоящая из белка и нуклеиновых кислот, в которой заключена наследственная информация.

Фенотип – совокупность признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития.

Филогенез – развитие вида.

Эволюция – постепенное, поэтапное изменение (развитие).

Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой.

Экологическая ниша – совокупность места и условий среды, обепечивающая весь цикл развития организма (особей одного вида).

Экологическая экспертиза – система мероприятий, направленных на провер-ку деятельности человека требованиям экологической безопасности общества.

Экологический мониторинг – система наблюдений за изменением состояния

среды, вызванными антропогенными причинами, позволяющая прогнозиро-вать развитие этих изменений.

Экосистема- единая территория с определенными физическими и химически-ми показателями, способная к длительному существованию при полном круго-вороте веществ.

Энтропия – мера внутренней неупорядочности системы (хаоса).

Эукариоты – организмы с клетками, содержащие оформленное ядро. К ним относятся все растения и животные, имеют деление как по типу митоза, так и по типу мейоза.

Яд – вещества отравляющие организм.

 

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ/ЗАЧЕТУ ПО КУРСУ «ЭКОЛОГИЯ»

1. Предмет и задачи экологии. Разделы экологии, связь с другими областями науки и техники.

2. Спектр уровней организации материи. Понятия: живой организм, вид, популяция, биологическое сообщество, экосистема.

3. Понятие о биосфере. Учение Вернадского о биосфере. Структура биосферы.

4. Природные ресурсы и их классификация.

5. Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.

6. Абиотические факторы (климатические, почвенно-грунтовые, водной среды).

7. Биотические факторы. Типы взаимоотношений между видами.

8. Основные законы экологии.

9. Экологическая система и ее структура

10. Типы и структура пищевых цепей. Распределение потока энергии в пищевых цепях.

11. Пирамиды энергетических потоков, численностей и биомасс. Продуктивность экосистемы.

12. Круговорот веществ в природе (геологический, биогеохимический). Круговорот углерода, азота, воды.

13. Понятие «загрязнение окружающей среды». Виды и характер загрязнений. Классификация загрязнений.

14. Канцерогенные вещества в атмосфере, воде и пище.

15. Понятие о тяжелых и токсичных элементах. Тяжелые металлы.

16. Радиоактивное загрязнение и его влияние на здоровье человека и живые организмы.

17. Влияние загрязняющих веществ на здоровье населения

18. Источники и виды загрязнений атмосферного воздуха. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на окружающую среду. Самоочищение атмосферного воздуха.

19. Фотохимический (окислительный) и восстановительный смог.

20. Причина возникновения парникового эффекта, его последствия.

21. Причины истощения озонового слоя, возникающие последствия.

22. Гигиеническое нормирование примесей в атмосфере (ПДК).

23. Мероприятия по охране атмосферного воздуха (законодательные, архитектурно-планировочные, технические, технологические).

24. Значение воды. Потребности и запасы воды.

25. Источники и виды загрязнений гидросферы. Экологические последствия загрязнения природных вод. Самоочищение воды.

26. Классификация сточных вод. Санитарные условия спуска сточных вод в водные объекты.

27. Принципы нормирования загрязняющих веществ в воде водоемов.

28. Мероприятия по охране водоемов.

29. Охрана и рациональное использование почв.

30. Пестициды в окружающей среде и пище.

31. Твердые бытовые отходы (ТБО): классификация, состав, обращение, способы утилизации.

32. Источники образования шума и мероприятия по предотвращению шумового воздействия.

33. Экологический мониторинг.

34. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. Значение международных организаций ВОЗ, ФАО.

35. Понятие о качестве пищевых продуктов.

36. Состояние охраны окружающей среды в Пермской области.

37. Экономика природопользования.

38. Принципы устойчивого развития общества.

39. Значение белков, жиров, углеводов в жизни организмов.

 

Сфера.

Основополагающим объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации материи: живые организмы, популяции, сообщества, экоси­стемы и экосфера.

Живой организм - любая форма жизнедеятельности. По мнению экологов, су­ществует от трех до двадцати категорий живых организмов. Мы будем выделять три: растения, животные, деструкторы-редуценты.

Популяция - это группа организмов одного вида, проживающих в определен­ном районе и функционирующая как часть биологического сообщества. Популяции - это динамичные группы организмов, адаптирующиеся к изменениям условий ок­ружающей среды путем изменения своих размеров, распределения возрастных групп, генетического состава. (Все окуни в пруду, белки обыкновенные, население в отдельной стране или Земли в целом).

Вид - это совокупность популяций особей, имеющих общие морфологические признаки, занимающих определенный ареал, представители которых скрещиваются друг с другом в естественных условиях. Подсчитано, что в мире существует от трех до 30 млн. видов живых организмов.

Каждый организм или популяция имеет свое местообитание: местность, где они проживают. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают биологическое сооб­щество (все растения, животные и деструкторы леса, пруда, пустыни или аквариума).

Биогеоценоз - система, состоящая из сообщества живых организмов (биота) и его абиотического окружения на ограниченном участке земной поверхности с одно­родными условиями

Экосистема - это взаимосвязь сообществ с химическими и физическими факто­рами, создающими неживую окружающую среду. Это вечно меняющаяся (динамич­ная) сеть биологических, химических и физических взаимодействий, которые под­держивают жизнеспособность сообществ и помогают им приспосабливаться к изме­нениям условий окружающей среды. Экосистема в определенных пределах безраз­мерна и может включать несколько биогеоценозов. Тогда как биогеоценоз - сугубо наземное образование.

Все экосистемы Земли составляют экосферу.

Основные наземные и водные экосистемы. Главные экосистемы суши: леса, степи, пустыни, называют наземными экосистемами или биомами. Основные разли­чия между ними определяются разными соотношениями средней температуры воды и испарения.

Экосистемы гидросферы называются водными экосистемами. Это пруды, озера, реки, океан, коралловые рифы, эстуарии (устья рек или заливы океанов, где смешивается, солена и пресная вода), болота, марши, степные блюдца. Главное отличие: количество растворенных питательных веществ в воде, глубина проникновения сол­нечных лучей, средняя температура. Переходная зона между смежными экосисте­мами называется экотон.

3. Понятие о биосфере. Учение Вернадского о биосфере. Структура биосфе­ры.

Биосфера - оболочка земли, в которой развивается жизнь разнообразных орга­низмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросфе­ру. Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой мате­рии.

Основоположником современного представления о биосфере является совет­ский ученый В.И. Вернадский. Биосферу Вернадский рассматривал как качественно своеобразную оболочку Земли, развитие которой в значительной мере определяется ^деятельностью живых организмов. Биосфера по Вернадскому - это не просто сово­купность живых организмов, а единое пространство, в котором сосредоточена жизнь и осуществляется взаимодействие всего живого с неорганическими условиями сре­ды.

Биосфера по Вернадскому включает в себя:

1.«Живое вещество», т.е. множество живых организмов.

2.«Биогенное вещество», т.е. органо-минеральные или органические продук­ты, созданные живым веществом (каменный уголь, торф, подстилка, гумус -верхний плодородный слой почвы).

3. «Биокосное вещество», созданное живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы).

4. «Косное вещество», образовавшееся без участия живых организмов (магма­тические горные породы).

Биосфера охватывает поверхность Земли, верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы - тропосферу. Границы биосферы определяют­ся наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Верхней гра­ницей биосферы является озоновый слой (20 - 30 км от земной поверхности), а ее нижняя граница не опускается в литосферу ниже 2-3 км. Нижний предел жизни ограничивает высокая температура земных недр (свыше 100°С). Наивысших преде­лов ее достигают только низшие организмы - бактерии.

Основой жизни на земле является круговорот веществ и превращение энергии (фотосинтез).

Фотосинтез осуществляется растениями, водорослями и фитопланктоном. Это процесс образования растениями органических соединений под влиянием солнечно­го света, в результате которого двуокись углерода и вода превращаются в углеводы, а в качестве побочного продукта выделяется кислород. Кислород Земли - результат фотосинтеза.

Биотический круговорот осуществляется при участии всех организмов, каждый из которых - звено в биотическом круговороте. Любой организм использует в каче­стве пищи тела или продукты распада других организмов. Основную роль в этом играют микроорганизмы. Они минерализуют органические останки животных и растений, превращая их в минеральные соли и простейшие органические соедине­ния, которые вновь используются зелеными растениями при синтезе нового органи­ческого вещества.

Жизнь и биосфера, как взаимосвязанные процессы, возникли на Земле не сразу, а на определенном историческом этапе эволюции материального мира, в продолжи­тельном процессе формирования, изменения и развития, под влиянием совокупно­сти внутренних, внешних, абиотических и биотических условий, факторов и причин.

Жизнь на нашей планете возникла 3 млрд. лет назад. Примерно 400 млн. лет на­зад первые живые существа начали заселять сушу. Все современные виды растений, животных и микроорганизмов в той или иной степени родственны друг другу. Все они в течение миллиардов лет питались, размножались, отмирали и изменялись под действием естественного отбора и всегда воздействовали на среду своего существо­вания, коренным образом обновляя состав атмосферы, природных вод, осадочных пород.

Ноосфера - материальная оболочка земли, измененная в результате воздействия человека на природу.

Абиотические факторы

Абиотические факторы наземной среды. Это совокупность климатических и почвенно-грунтовых элементов, воздействующих друг на друга и на живые сущест­ва.

Климатические факторы:

1. Лучистая энергия Солнца. Распространяется в пространстве в виде электро­магнитных волн. Количество солнечной радиации, проходящей через атмосферу к поверхности Земли в единицу времени называют солнечной постоянной - 0,14 Дж/см² в 1с.

Земная ось наклонена к плоскости эклиптики, поэтому различные области зем­ного шара получают неодинаковое количество солнечной радиации. От доли погло­щения солнечной радиации зависят общий температурный режим, влажность.

2. Освещенность земной поверхности, связанная с лучистой энергией и опре­деляющаяся продолжительностью и интенсивностью светового потока. Вследствие вращения земли периодически чередуется светлое и темное время суток. Освещен­ность играет важную роль для всего живого и организмы физиологически адаптиро­ваны к смене дня и ночи и соотношению темного и светлого периода суток.

3. Влажность атмосферного воздуха - связана с насыщением его водяными па­рами. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха, чем она выше, тем больше влажность. Однако при конкретной температуре существует предел насы­щения, который называют максимальным. Разница между максимальным и данным насыщением называется дефицитом влажности. Это важнейший экологический па­раметр. Дефицит влажности характеризует температуру и влажность. Чем выше де­фицит влажности - тем суше и теплее и наоборот.

4. Осадки - тесно связаны с влажностью - результат конденсации водяных па­ров. Благодаря конденсации образуются росы и туманы, при низких температурах наблюдается кристаллизация влаги. Вследствие кристаллизации и конденсации формируются облака и атмосферные осадки. Осадки - одно из звеньев круговорота воды в природе. По уровню осадков выделяют влажные и засушливые зоны.

5. Газовый состав атмосферы. Включает азот, кислород с примесью незначи­тельного количества углекислого газа и аргона и других инертных газов, примеси мельчайших частиц. В верхних слоях атмосферы содержится озон.

Азот - важный биогенный элемент, участвует в образовании белковых структур. Кислород обеспечивает дыхательные процессы, углекислый газ естественный демп­фер солнечного и обратного земного излучения, озон -экран по отношению к ульт­рафиолетовому излучению солнца. Примеси (дымы, пыльца и пр.) влияют на про­зрачность атмосферы.

6. Температура на поверхности Земли - определяется температурным режимом атмосферы и связана с солнечным излучением.

7. Ветер. Причина его возникновения - неодинаковый нагрев земной поверхно­сти, связанный с перепадами давления. Ветер направлен в сторону меньшего давле­ния, т.е. туда, где выше температура. Ветер влияет на все метеорологические эле­менты климата: режим температуры, влажности, испарения, на перенос и распреде­ление примесей в атмосфере.

8. Давление атмосферы. Нормальное - 750,1 мм рт. ст.

В пищевых цепях

Пищевой цепью называют последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой.

Пищевая цепь - это путь однонаправленного потока крохотной частицы высо­коэффективной солнечной энергии, поглощенной в процессе фотосинтеза, через жи­вые организмы экосистемы в окружающую среду в виде низкоэффективной тепло­вой энергии.

Пищевая цепь - это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов к редуцентам и обратно к продуцентам.

Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному тро­фическому уровню.

Рис. Пищевая цепь.

Стрелками обозначены потоки химической энергии через трофические уровни и потери энергии в виде тепла. Концепция пищевых цепей помогает проследить круговорот химических элементов и потоков энергии в экосистеме.

Совокупность многих связанных между собой пищевых цепей называется пи­щевой сетью.

Движение энергии в экосистемах происходит посредством двух связанных ме­жду собой типов пищевых сетей: пастбищной и детритной.

В пастбищной пищевой сети живые растения поедаются растительноядными животными, которые сами являются пищей для хищников и паразитов. В детритной пищевой сети отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются мик­роорганизмами до простых неорганических соединений, которые вновь использу­ются растениями. Во всех экосистемах пастбищная и детритная пищевые цепи взаимосвязаны. Не вся пища усваивается, часть уходит в детритную цепь. Степень влияния травоядных животных на сообщество зависит не только от количества ас­симилированной ими энергии пищи, но и от скорости изъятия живых растений.

Биоконцентрирование токсагентов на трофических уровнях. Некоторые веще­ства по мере продвижения по цепи не рассеиваются, а наоборот накапливаются. Биоконцентрирование нагляднее всего выражается при продвижении радионукли­дов и пестицидов.

Продуктивность экосистем

Трофическую структуру экосистемы измеряют энергией, по численности осо­бей на единицу площади за единицу времени или биомассй. Эту структуру изобра­жают в виде экологических пирамид.

Пирамиды энергетических потоков. С каждым переходом от одного трофиче­ского уровня к другому в пределах пищевой сети совершается работа и в окружаю­щую среду выделяется тепловая энергия, а количество энергии высокого качества, используемой организмами следующего трофического уровня снижается.

В дикой природе около 10 % доступной высококачественной энергии одного трофического уровня трансформируется в доступную химическую энергию в организмах следующего уровня. Оставшаяся энергия используется для поддержания жизнедеятельности организмов, но большая часть теряется в окружающей среде как тепловая энергия низкого качества.

Пирамиды энергетических потоков и расходов энергии на диаграмме свиде­тельствуют о том, что чем длиннее пищевая сеть, тем больше теряется полезной вы­сококачественной энергии.

Рис. Обобщенные пирамиды энергетических потоков и расходов энергии.

Пирамиды численностей показывает численность организмов на каждом тро­фическом уровне. Пирамида численностей для луга и большинства других экоси­стем сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким трофиче­ским уровням. Но для некоторых экосистем, например леса, пирамиды численно­стей имеют перевернутую форму.

Пирамиды биомасс. Сухой вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы называется биомассой (кг/м2). Для большинства наземных экосистем суммарная биомасса каждого последующего трофического уровня уменьшается. В водных экосистемах пирамида может выглядеть перевернутой, с биомассой консументов, преобладающей над биомассой продуцентов.

Основанием экологической пирамиды служит первый уровень продуцентов, а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Пирамиды численностей и биомассы могут быть обращенными, т.е. основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцен­тов меньше размеров консументов. Энергетическая пирамида всегда будет сужаться к верху, если учитываются все источники пищевой энергии в системе.

Продуктивность экосистем. Скорость, с которой растения производят полез­ную химическую энергию или биомассу, называется валовой первичной продуктив­ностью.

Чистая первичная продуктивность - это количество энергии, созданной расте­ниями на единице площади за единицу времени (ккал/м в год).

Продуктивность консументов называется вторичной продуктивностью.

Круговорот углерода

Влияние человека на круговорот углерода: поступление диоксида углерода в атмосферу в результате сжигания энергоносителей ведет к глобальным изменениям в отношении теплового баланса биосферы.

Круговорот азота. Азот входит в состав аминокислот белка и нуклеиновых кислот. N2-78% в атмосфере. В живых органах-3% азота.

Влияние человека на круговорот азота: 1) массовое производство азотных удобрений и их использование приводит с одной стороны к избыточному накоплению нитратов; 2) с другой стороны к потерям из-за отчуждения урожая, вщелачивания и денитрификации; 3) поступление оксидов азота в атмосферу при сжигании то­плива. Последствия: в крупных городах под воздействием ультрафиолетового излу­чения солнца диоксиды азота в результате фотохимических реакций приводят к об­разованию фотохимического смога; 4) компонент кислотных дождей.

Круговорот воды или гидрологический цикл, в процессе которого происхо­дит накопление, очистка и перераспределение планетарного запаса воды.

Важнейшими процессами этого круговорота являются испарение (превращение воды в водяной пар), конденсация (превращение водяного пара в капли жидкости); осадки (дождь, измосрось, снег); и сток воды назад в море для возобновления цик­ла.

Влияние человека на круговорот воды: забор больших количеств пресной во­ды из рек, озер и водоносных горизонтов, что приводит к истощению водных ресур­сов; сведение растительности - приводит к уменьшению просачиваемости вод под землю, увеличению интенсивности поверхностного стока, усилению эрозии почв.