Основные экологические законы

Лекция 4

Экологические законы.

Основные экологические законы

1. Закон ограниченности естественных ресурсов: все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.

2. Закон однонаправленности потока энергии: энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание.

3. Закон оптимальности: никакая система не может суживаться или расширяться к бесконечности. Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

4. Закон пирамиды энергий: с одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии.

По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.

5. Закон равнозначности условий жизни: все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон-совокупного действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.

6. Закон развития окружающей среды: любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно — это вывод из законов термодинамики.

Очень важными являются три следствия этого закона.

Абсолютно безотходное производство невозможное.

6.2. Любая более высокоорганизованная биотическая система в своем развитии есть потенциальной угрозой для менее организованных систем. Поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни — оно будет уничтожено уже существующими организмами

БИОСФЕРА

СТРУКТУРА БИОСФЕРЫ.

При описании Земли выделяют так называемые геосферы — концентрические оболочки планеты различной плотности и химического состава.

Магнитосфера Земли — область околоземного пространства, граница которой (магнитопауза) определяется равенством давления магнитного поля Земли и динамического давления солнечного ветра.

Атмосфера — газовая оболочка Земли, которая удерживается планетой посредством силы тяжести и принимает участие в ее суточном и годовом вращении. Она состоит из смеси различных газов, водяных паров и пыли.

Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой. Она включает в себя совокупность всех вод планеты: материковых (подземных, грунтовых, поверхностных), океанических и атмосферных.

Земная кора — твердая внешняя оболочка Земли толщиной до 70 км в горных областях, около 30 км под равнинами, 5—7 км под океанами. Верхняя часть земной коры — осадочный слой, он состоит из осадочных пород, средняя — «гранитный» слой (выражен только на материках), нижняя — «базальтовый» слой.

Под земной корой располагается мантия (толщиной около 2900 км). Занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Мантия Земли состоит, преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом.

Земная кора и верхняя (твердая) часть верхней мантии Земли составляют литосферу.

Литосфера (от греч. lithos — камень) — верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу — астеносферой (слоем пониженной твердости, прочности и вязкос­ти, расположенным в верхней мантии Земли). Мощность литосфе­ры колеблется в пределах 50—200 км. Процесс преобразования ли­тосферы живыми организмами, начавшийся около 450 млн лет назад, привел к образованию почвы, ее мощность местами достигает 2-3 м.

Ядро Земли — наиболее плотная центральная часть (геосфера) Земли.

Состав, строение и границы биосферы

В состав биосферы, кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов), входят

биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов — каменный уголь, битумы, нефть),

биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами — почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец,

косное вещество — совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).

Следовательно, биосфера — это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосфе­ру рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере), В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5—15 км превышает 100 °С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2—2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве.

В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10—11 км от поверхности.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации.

На основании приведенных данных можно сделать важный вывод: выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах современной биосферы. Следовательно, жизнь обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению.

1.1. ОСНОВНЫЕ БИОСФЕРНЫЕ ЦИКЛЫ ЭЛЕМЕНТОВ.

Структура и основные циклы биохимических круговоротов

Круговорот веществ — это многократное участие веществ в про­цессах, протекающих в атмосфере, гидросфере, литосфере, в том числе и тех их слоях, которые входят в биосферу планеты. При этом выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биогенный и биохимический).

Большой круговорот длится сотни миллионов лет. Горные поро­ды подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты вывет­ривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Круп­ные, но медленно протекающие геотектонические изменения (опускание материков и поднятие морского дна, перемещение мо­рей и океанов) приводят к тому, что эти напластования возвраща­ются на сушу, и процесс повторяется. Границы геологического кру­говорота значительно шире границ биосферы, его амплитуда зах­ватывает слои земной коры далеко за пределами биосферы. И, са­мое главное, — в процессах указанного круговорота живые орга­низмы играют второстепенную роль.

Напротив, биологический круговорот вещества проходит в границах обитаемой биосферы и воплощает в себе уникальные свойства живого вещества планеты. Будучи частью большого, малый круго­ворот осуществляется на уровне биогеоценоза, он заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулиру­ются в веществе растений, расходуются на построение тела и жиз­ненные процессы как их самих, так и организмов — консументов. Продукты разложения органического вещества почвенной микро­флорой и мезофауной (бактерии, грибы, моллюски, черви, насе­комые, простейшие и др.) вновь разлагаются до минеральных ком­понентов, опять-таки доступных растениям и поэтому вновь вов­лекаемых ими в поток вещества.

Круговорот химических веществ из неорганической среды че­рез растительные и животные организмы обратно в неорганичес­кую среду с использованием энергии Солнца и химических реак­ций называется биогеохимическим циклом. Его часто называют большим биосферным кругом, имея в виду безостановочный планетарный процесс перераспределения вещества, энергии и информации, многократно входящих в непрерывно обновляющиеся экологичес­кие системы биосферы.

Биогеохимические круговороты в биосфере подразделяют на:

1) круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмос­фере или гидросфере (азота, кислорода, диоксида углерода, водяных паров) и

2) круговороты осадочного типа с менее обширными резервуарами в земной коре (фосфора, кальция, железа).

Круговорот воды. Постоянный перенос воды происходит с одно­го места в другое в масштабе всей планеты, главным образом между океаном и сушей.

Причины устойчивости биосферы(самостоятельно)

1.2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВЫ.

Четвертой важнейшей функцией почвы является накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных горизонтах описанного выше специфического органического вещества - гумуса и связанной с ним химической энергии.

Пятая функция заключается в ее защитной роли по отношению к литосфере. Почва защищает литосферу от воздействия внешних (экзогенных) факторов, регулируя процессы денудации [2] суши.

Наконец, еще одна, шестая функция почвы - это генерирование и сохранение биологического разнообразия. Почва, являясь средой обитания для огромного числа организмов, ограничивает жизнедеятельность одних и стимулирует активность других.По отношению к человеку почва имеет еще одну специфическую функцию, являясь главным средством сельскохозяйственного производства и местом поселения людей.

1.3. ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЫ. ПРИЧИНЫ.

Деградация земель(почвы) – это Совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель.

Эрозия почвы является негативным процессом, вызывающим деградацию, разрушение и уничтожение почвенного покрова и наносящим невосполнимый ущерб земельным ресурсам, окружающей среде, народному хозяйству.

Засоление почвы – процесс избыточного накопления водорастворимых солей, включая и накопление в почвенном поглощающем комплексе ионов натрия и магния.

Заболачивание почвы Изменение водного режима, выражающееся в увеличении периодов длительного переувлажнения, подтопления и затопления почв.

1.4. ОПУСТЫНИВАНИЕ.

Опусты́нивание — деградация земель в засушливых областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами.

Лекция 4

Экологические законы.

Основные экологические законы

1. Закон ограниченности естественных ресурсов: все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.

2. Закон однонаправленности потока энергии: энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание.

3. Закон оптимальности: никакая система не может суживаться или расширяться к бесконечности. Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

4. Закон пирамиды энергий: с одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии.

По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.

5. Закон равнозначности условий жизни: все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон-совокупного действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.

6. Закон развития окружающей среды: любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно — это вывод из законов термодинамики.

Очень важными являются три следствия этого закона.