Экология сообществ (синэкология).

 

1. Понятие биоценоз, биотоп, биогеоценоз и экосистема.

2. Структурная организация экосистемы.

3. Типы связей и взаимоотношений между организмами.

4. Экологическая пирамида и ее типы.

5. Циклические и поступательные изменения в экосистеме.

6. Классификация природных экосистем.

 

1. Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя, так называемы экологические системы. Биоценоз– совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории (растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный – зооценозом, микробный – микробоценозом). Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет каким будет зооценоз и микробоценоз. Биотоп– определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва). Биогеоценоз – совокупность биоценоза и биотопа. Экосистема – система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ. Термин экосистема был предложен английским ученым Тенсли, а термин биогеоценоз – российским ученым Сукачевым. Экосистема и биогеоценоз – понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз – это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема понятие более общее. Каждый биогеоценоз – это экосистема, но не каждая экосистема – биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера это экосистема высшего порядка.

 

2. Различают видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза.

Видовая структура – число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. То есть видовая структура 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 пустынь и высокогорий бедны видами).

Высоким видовым разнообразием отличаются экотоны – переходные зоны между сообществами, а увеличение здесь видового разнообразия называется краевым эффектом.

О значимости отдельного вида в видовой структуре биоценоза судят по нескольким показателям: обилие вида, частота встречаемости и степень доминирования.

Обилие вида – это число или масса особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства. Частота встречаемости – процентное отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, к общему числу проб и учетных площадок. Характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе. Степень доминирования – отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.

Пространственная структура – распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали). Пространственную структуру биоценоза образуется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (горизонтальная структура биоценоза).

Экологическая структура - соотношение организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими или викарирующими.

Экологическая ниша– совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. То есть экол-кая ниша это место вида в природе, включающее не только его положение в пространстве и отношение к абиотическим факторам, но и его функциональная роль в сообществе (прежде всего трофический статус). Местообитание – это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша – это его «профессия».

 

3. Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие виды связей между организмами:

Трофические связи возникают, когда один вид питается другим – либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И стрекозы, ловящие на лету других насекомых, и жуки-навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы собирающие нектар растений, вступают в прямую трофическую связь с видами, представляющими им пищу. В случае конкуренции двух видов из-за объектов питания между ними возникает косвенная трофическая связь, т.к. деятельность одного отражается на снабжении кормом другого. Любое воздействие одного вида на поедаемость другого или доступность для него пищи следует расценивать как косвенную трофическую связь между ними. Например, гусеницы бабочек-монашенок, объедая хвою сосен, облегчают короедам доступ к ослабленным деревьям.

Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое, изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Эти связи крайне разнообразны. Они заключаются в создании одним видом среды для другого (например, внутренний паразитизм или норовый коменсализм), в формировании субстрата, в котором поселяются или, наоборот, избегают селиться представители других видов, во влиянии на движение воды, воздуха, изменение температуры, освещенности окружающего пространства, в насыщении среды продуктами выделения и т.п. Морские желуди поселяются на коже китов, личинки мух, обитающие в лепешках коровьего навоза, лишайники на стволах деревьев связаны прямой топической связью с теми организмами, которые предоставляют им субстрат или среду обитания. Особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов принадлежит растениям. Растительность из-за особенностей энергообмена является мощным фактором перераспределения тепла у поверхности Земли и создания мезо- и микроклимата. Под пологом леса, напочвенный покров, а также все животное население находятся в условиях более выровненных температур, более высокой влажности воздуха и т.д. Травянистая растительность хотя и в меньшей степени, также изменяет режим окружающего пространства. В степях возле дерновин ковыля перистого и овсянницы температуры поверхности почвы с теневой стороны может быть на 8-12°С ниже, чем на незаросших участках. Здесь концентрируются многие мелкие насекомые. В результате отрицательных и положительных топических взаимоотношений одни виды определяют или исключают возможность существования в биоценозах других видов.

Топические и трофические связи имеют наибольшее значение в биоценозе, составляют основу его существования. Именно эти типы отношений удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разных масштабов.

Форическиесвязи. Это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией, перенос других более мелких животных – форезией. Перенос осуществляется обычно с помощью специальных и разнообразных приспособлений. Животные могут захватывать семена растений двумя способами: пассивным и активным. Пассивный захват происходит при случайном соприкосновении тела животного с растением, семена и соплодия которого обладают специальными зацепками, крючками, выростами (череда, лопух). Распространителями их обычно служат млекопитающие, которые на шерсти переносят такие плоды иногда на значительные расстояния. Активный способ захвата – поедание плодов и ягод. Не поддающиеся перевариванию семена животные выделяют вместе с пометом. В переносе грибных спор большую роль играют насекомые. По-видимому плодовые тела грибов возникли как образования, привлекающие насекомых-расселителей.

Форезия животных распространена преимущественно среди мелких членистоногих, особенно у разнообразных групп клещей. Она представляет собой один из способов пассивного расселения и свойственна видам, для которых перенос из одного биотопа в другой жизненно необходим для сохранения или процветания. Например, многие летающие насекомые – посетители быстро разлагающихся растительных скоплений (трупов животных, помета копытных, куч гниющих растений и т.п.) несут в себе гамазовых, уроподовых и тироглифоидных клещей, переселяющихся таким образом от одного скопления пищевых материалов к другому. Собственные расселительные возможности не позволяют этим видам преодолевать значительные для них расстояния. Посредством форезии на насекомых распространяются некоторые виды нематод.

Фабрические связи. Это такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Так, птицы употребляют для постройки гнезд ветви деревьев, шерсть млекопитающих, траву, листья, пух и перья птиц и т.д.

Типы отношений между организмами. Воздействие одного вида на другой может быть положительным, отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов воздействия. Различают – нейтрализм, протокооперацию, мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм, конкуренцию, амменсализм.

 

4. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания. Цепь питания – последовательность организмов, при которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень продуценты, второй трофический уровень консументы первого порядка (растительноядные животные), третий трофический уровень – консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными), четвертый трофический уровень консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными). В пищевой цепи редко бывает больше 4 – 5 трофических уровней. Послейдний трофический уровень – редуценты. Они осуществляют минерализацию – превращение органических остатков в неорганические вещества.

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким другим видам.

 

В экосистеме при передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики), и только около 10% от первоначального количества передается по пищевой цепи.

В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных экологических пирамид.

Пирамида чисел – (пирамида Элтона) отражает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам.

Пирамида биомасс – показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается кверху, для экосистемы океана – имеет перевернутый характер, что связано с быстрым потреблением фитопланктона консументами.

Пирамида энергии (продукции) имеет универсальный характер и отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.

 

5. Циклические изменения – периодические изменения в биоценозе (суточная, сезонная, многолетние).

Поступательные изменения – изменения в биоценозе, в конечном счете, приводящие к смене этого сообщества другим. Сукцессия – последовательная смена юиоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообществ. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.

В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия, различают первичные и вторичные сукцессии. Первичные развиваются на субстрате не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах). Вторичные происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана и т.п.).

В своем развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

 

6. В зависимости от природный и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем – биомов. Биом – совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне.

Наземные экосистемы:

1. тундра: арктическая и альпийская;

2. бореальные хвойные леса (тайга);

3. листопадный лес умеренной зоны (широколиственные леса);

4. степь умеренной зоны;

5. Чапарраль (района с дождливой зимой и засушливым летом);

6. тропические злаковники и саванна;

7. пустыня: травянистая и кустарниковая

8. полувечно-зеленый тропический лес.

Пресноводные экосистемы:

1. Лентические (стоячие воды): озера, труды, водохранилища и др.

2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.

3. заболоченные угодья: болота, болотистые леса.

Морские экосистемы:

1. открытый океан (пелагическая экосистема);

2. воды континентального шельфа (прибрежные воды);

3. районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);

4. эстуарии (прибрежные, бухты, проливы, устья рек, лиманы);

5. глубоководные рифтовые зоны.

Помимо основных типов природных экосистем различают переходные типы – экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни.

 

Контрольные вопросы:

1. В чем отличие понятий «экосистема» и «биогеоценоз»?

2. Охарактеризуйте структурную организацию биоценоза.

3. Охарактеризуйте понятие «экологическая ниша».

4. Охарактеризуйте пищевые цепи и сети.

5. Какими бывают экологические пирамиды?

6. Назовите виды связей и отношений между организмами.

7. Что такое сукцессия? Назовите типы сукцессий.

8. Назовите виды природных биомов.

 

Литература:

1. Одум Ю. Экология, М., 1986 г.

2. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М., Просвещение, 2003 г.

3. Сагимбаев Г.К. Экология и экономика. – Алматы, 1997 г.

4. Стадницкий Г.В., Радионов А.И. Экология. Учебное пособие для вузов. М., Высшая школа, 1988 г.

5. Саданов А.К., Сванбаева З.С. Экология. Алматы, «Агроуниверситет», 1998 г.

6. Одум Ю. Экология. Мир, 1986 – т. 1-2

7. Акимов Т.А., Хаскин В.В. Экология. М., Изд-во ЮНИТИ, 1998 г.

8. Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М., 2000 г.

9. Степановских А.С. Экология. Москва, 2003 г.

 

 

Лекция № 5.

Концепция биосферы

1. Понятие биосферы. Биосфера – как одна из оболочек Земли.

2. Границы биосферы.

3. Характеристика главных типов веществ биосферы

4. Свойства и функции живого вещества.

5. Ноосфера, как высшая стадия биосферы.

 

1. Понятие биосферы. Биосфера – как одна из оболочек Земли.

Биосфера (от греч. bios. – жизнь, sphaira - шар) сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Эта одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека.

Термин «биосфера» появился в науке в 1875 г., однако первые представления о биосфере складывались уже в начале 19 в. Эти первые представления были, в частности, отражены в работе «Гидрология» Ж.Б. Ламарка (1802) не пользуясь понятием «биосфера, он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов».

В 1826 г. немецкий ученый Гумбольдт ввел понятие «жизненная среда», понимая под этим оболочку Земли, куда включал атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органический мир. Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях.

Земля и окружающая ее среда сформировались в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,5 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца, достигающую земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло – одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из глубин Земли. По новейшим данным, масса Земли составляет 6·10²¹ т, объем – 1,083 ·10¹² км³, - площадь поверхности – 510,2 млн км². Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены

Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся – ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли – биосфера.

 

2. Биосфера, являясь глобальной экосистемой как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможные еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т.п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы.

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа: стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни; обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию. Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера. Верхняя граница биосферы в атмосфере определяется высотой 20 -25 км – слоем озона; озоновый экран защищает все живое на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Споры некоторых бактерий и плесневых грибов были обнаружены на высоте до 22 км.

В гидросфере границы доходят до максимальных глубин, жизнь встречается на дне океанических впадин, до 10-11 км от поверхности, где температура около 0 С.

В литосфере жизнь ограничивается, прежде всего, температурой горных пород, постоянно возрастающей с глубиной. В породах земной коры бактерии были обнаружены на глубине 4 км.

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,ОЗхIО 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых десятая часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

3.Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об оргнизованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, - писал В. И. Вернадский, - имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему».

Это взаимодействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

По представлениям Вернадского, биосфера включает в себя:

- живое вещество, образованное совокупность организмов;

- биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.);

- косное вещество, котрое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы);

- биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов например почвы):

- радиоактивное вещество;

- вещество космического происхождения;

- рассеянные атомы.

 

4.По Вернадскому, живое вещество – это совокупность существующих (или существовавших в определенный отрезок времени) живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором. (Шамилева, 2004).

К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую преобразующую деятельность, можно отнести следующее (по Н.А. Воронкову, 1997).

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство.

2. Движение не только пассивное, но и активное.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти.

4. Высокая приспособительная способность к различным условиям.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций.6. Высокая скорость обновления живого вещества.

Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Различают пять основных функций живого вещества на нашей планете.

Энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе, и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества. Эта функция связана с питанием, дыханием, размножением и другими процессами жизнедеятельности организмов.

Газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

Концентрационная - «захват» из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов.

Окислительно – восстановительная – окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов.

Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как остатков органического вещества, так и косных веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют редуценты (деструкторы) – сапротрофные грибы и бактерии.

 

5. С середина ХХ века хозяйственное давление человека на природу существенно усилилось: ежегодно в результате только нерациональной его деятельности обращаются в пустыни 44 га земель, уничтожается 690 тыс.га лесов, исчезает по одному виду животных и растений.

Негативная деятельность человека проявляется в следующих трех направлениях:

- загрязнение окружающей природной среды;

- истощение природных ресурсов;

- разрушение природной среды.

Таким образом, человек стал в настоящее время главной силой, изменяющий природные процессы в биосфере. Научно-технический прогресс привел к заметному нарушению биосферного равновесия, превышению возможностей природных систем по самоочищению. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратить ее разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов и сбалансированного природопользования в 21 веке.

Гармоничное сосуществование человека и природы – новый этап в развитии биосферы, который академик В.И.Вернадский назвал ноосферой (от греч. noos – разум).

Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние — в ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский писал о геологической деятельности человека, он еще не употреблял понятий “ноосфера” и даже биосфера. О формировании на Земле ноосферы он наиболее подробно писал в незавершенной работе “Научная мысль как планетное явление”, но преимущественно с точки зрения истории науки.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

- заселение человеком всей планеты;

- резкое преобразование средств связи и обмена между странами; усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли; начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере;

- расширение границ биосферы и выход в космос; открытие новых источников энергии; равенство людей всех рас и религий;

- увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;

- свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;

- продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;

- разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальньТе, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения;

- исключение войн из жизни общества.

Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет понять место и роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.

Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы и является частью ее. Это единство обусловлено прежде всего функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался показать Вернадский как биогеохимик.

 

Контрольные вопросы:

1. В чем заслуга Вернадского в учении о биосфере?

2. Каковы границы биосферы?

3. Что важно для биосферы

4. В чем уникальные особенности живого вещества?

5. В чем заключаются функции живого вещества?

6. Что служит главным источником энергии в биосфере?

7. Что необходимо для перехода в ноосферу?

 

Литература:

1. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.,Наука, 1994 г.

2. Акимов Т.А., Хаскин В.В. Экология. М., Изд-во ЮНИТИ, 1998 г.

3. Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М., 2000 г.

4. Степановских А.С. Экология. Москва, 2003 г.

5. Муравей Л.А. Экология и безопасность жизнедеятельности. М.,ЮНИТИ,2000 г.

6. Шилов И.А. Экология. М., Высшая школа, 2000 г.

7. Реймерс Н.Ф. Экология (Теория, законы, правила, принципы и гипотезы). М., Россия Молодая, 1994.

8. Радкевич В.А. Экология. Минск, Высшая школа, 1997 г.

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. – СПб.:

 

Лекция №6

Глобальная экология.

1. Предмет и задачи глобальной экологии.

2. Проблемы разрушения озонового слоя.

3. Проблемы парникового эффекта.

4. Проблемы кислотных дождей.

5. Образование смога над городами.

1. Глобальная экология рассматривает особенности взаимодействия природы и общества в рамках всего Земного шара, в том числе глобальные экологические проблемы (потепление климата планеты, сокращение площади лесов, опустынивание, загрязнение среды обитания живых организмов и т. п.). В самом определении понятии глобализации на первый план выдвигается то, что оно охватывает все человеческое общество. Это, конечно, важно, но самое главное в том, что все глобальные проблемы замыкаются, в конечном счете, на состоянии биосферы. Экологические проблемы занимают центральное место во всей социально – экономической жизни. Важнейшие глобальные экологические проблемы, стоящие перед современным человеком, следующие: загрязнение окружающей среды, парниковый эффект, истощение «озонового слоя», фотохимический смог, кислотные дожди, деградация почв, обезлесивание, опустынивание, проблемы отходов, сокращение генофонда биосферы и др.

2. Слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на высоте 20-25 км называется озоносферой. «Озоновая дыра» - значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона.

Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды, или ФХУ) – высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и в быту в качестве хладагентов, пенообразователей и распылителей. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина D и т.д.), в больших дозах губительны из-за способности, вызывать раковые заболевания и мутации.

Проблема разрушения или истощения озонового слоя возникла в начале 1970-х гг. Было высказано несколько гипотез, согласно которым некоторые вещества – продукты деятельности человека – достигнув стратосферы, могут вызвать разложение озона. В 1977 г. в рамках Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) проведена первая международная конференция по проблеме истощения озона. С 1982 г. группой английских исследователей под руководством Джо Фармана из Кембриджа установлен факт уменьшения содержания озона над Антарктидой. в 1986 г. американские ученые совершают Национальную озоновую экспедицию в Антарктиду, результаты которой позволяют заключить, что потеря озона в этом районе, вероятно вызвана химическими веществами. В 1987 г. 16 сентября Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый экран. Это международное соглашение устанавливает графики поэтапного сокращения производства и использования озоноразрушающих веществ. Монреальский протокол подписали 36 стран, к июню 1995 г. – 150 стран, а к юбилейной встрече в Монреале в 1997 г. – уже 163 стран. День принятия Монреальского протокола – 16 сентября – по инициативе ЮНЕП с 1995 г. объявлен ООН Международным днем защиты озонового слоя. Встречи сторон Монреальского протокола на правительственном уровне проходят ежегодно. На таких встречах делаются новые поправки к МП, все более ограничивающие производство и использование озоноразрушающих веществ. Так, в июне 1990 г. в Лондоне представителями 92 государств подписано дополнение к МП, предусматривающее полное прекращение производства ХФУ к 2000 г. Озоновая проблема обсуждалась и на Конференции ОНН по окружающей среде и развитию в июне 1992 г. Ежегодно наша планета Земля теряет около 0,5% озонового слоя. За последние 10-15 лет его содержание уменьшилось примерно на 7% и отмечается нарастающая интенсивность этого процесса.

Экологические последствия разрушения озонового слоя

1. Потеря озона в стратосфере может привести к изменению климата. О₃ относится также к парниковым газам.

2. Оказывает вредное воздействие на человека. Имеется много данных о связи солнечного света и рака кожи.. При небольшом повышении дозы УФ-облучения у человека появляются ожоги на коже, солнечная радиация способствует старению кожи. Ученые полагают, что уменьшение озонового слоя на 1% приводит к 2%-му усилению УФ-радиации и к 2-5% увеличению числа случаев рака кожи.

3. УФ-лучи оказывают также вредное влияние на глаза, в т.ч. на роговую оболочку, приводя к катарактам и ослаблению зрения.

4. Биологическое действие УФ-радиации обусловлено высокой чувствительностью нуклеиновых кислот, которые могут разрушаться, что приводит к гибели клеток или возникновению мутаций. Сильное УФ-облучение спосбно повредить молекулы ДНК – основного хромосомного материала, передающего генетическую информацию.

5. УФ-облучение вызывает ослабление иммунной системы человека. Полагают, что заболевание типа герпеса и тропической лихорадки вызваны УФ-облучением.

 

3. Гипотеза о возможном изменении климата при увеличении концентрации углекислого газа возникла давно – на рубеже Х1Х – ХХ вв. Уже око 100 лет ведутся регулярные наблюдения за климатом на Земле. По климатическим условиям 80-е годы ХХ в. были жаркими, что дало ученым заявить, что парниковый эффект уже ощутим. В эти годы наблюдались засухи, наводнения, ураганы как следствия потепления климата. Последующие 90-е тоже были жаркими. В 1988 г. ООН была создана межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата, в которую вошли 300 ведущих ученых климатологов мира. На междунар.встрече в Торонто в 1988 г. ученые и политики обсуждали вопросы возможного уменьшения выбросов углекислого газа. 49 ученых – лауреатов Нобелевской премии – в 1990 г. заявили, что глобальное потепление является наиболее серьезной экологической угрозой ХХ1 столетия. На конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. была принята Конвенция об изменени