Энергетическая – связывание и запас солнечной энергии в органическом веществе и ее перемещение.

Выполняется прежде всего растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений.

По расчетам Вернадского на Земле ежегодно аккумулируется 10¹⁹ килокалорий энергии. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными, частично она рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемом состоянии.

Деструктивная - разложение, минерализация мертвого органического вещества, химическое разложение горных пород, вовлечение образовавшихся минералов в биотический круговорот.

Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений, которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов – редуценты (деструкторы). Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов создается уникальное свойство почв - их плодородие.

Концентрационная - избирательное накопление при жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе.

Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов – это характерная особенность живого вещества. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы. Например, в процессе жизнедеятельности некоторых из них по сравнению с природной средой содержание марганца увеличено в 1 200 000 раз, железа – 65 000. ванадия – 420 000 серебра – 240000 раз и т.д.

Средообразующая - трансформация физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов.

Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе и человека.

Газовая, транспортная функции, биогеохимическая деятельность человека.

Живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к регенерации экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесий. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в сторону компенсации этих возмущений. Таким образом, гомеостаз, устойчивость экосистемы, оказывается не статическим, а динамическим.

 

Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см. При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, то есть весьма энергичного круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Круговорот веществ в природе

Круговорот	Геологический (большой)	Биологический (малый)
Сферы осуществления	В пределах всех оболочек	В пределах биосферы
Энергетика	Энергия Солнца (экзогенные процессы). Энергия внутренних слоем литосферы (экзогенные процессы)	Энергия Солнца
Характер круговорота веществ	Перераспределение веществ между биосферой и глубокими слоями Земли	Перераспределение и преобразование веществ по трофическим цепям

Антропогенный круговорот веществ.

Поскольку в отличие от замкнутых геологических и биологических кругооборотов, антропогенный круговорот не замкнут, более точное определение – антропогенный обмен веществ.

Незамкнутость антропогенного обмена веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды – именно это и является причиной всех экологических проблем.

 

Часть 2

Глава 4

Глобальные экологические проблемы современности.

1. Загрязнение окружающей среды. Привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых вредных химических, физических и биологических агентов, а также информационное загрязнение.

Физическое загрязнение	Химическое загрязнение	Биологическое загрязнение
Тепловое Радиоактивное Шумовое Световое Электромагнитное	Тяжелые металлы Пестициды СПАВ Оксиды N S C Пластмассы и т.д.	Микроорганизмы Гельминты Продукты генной инженерии и т.д.

Загрязнение может быть природным и антропогенным.

 

Последствия загрязнения окружающей среды

· Проблема отходов.

ТБО, ТПО, РАО и т.д.

При потреблении 800 т воды, 20 т сырья, 2,5 кВт энергии на человека производится 2 т продукции в год. Причем 1 т выбрасывается в этот год, а еще одна – в последующие. Таким образом город с миллионным население производит до 1 млн т ТБО в год, а ТПО еще больше.

· Парниковый эффект.

В 1990 году 49 Нобелевских лауреата обратились к президенту США об экологической угрозе так называемого «парникового эффекта».

Под образным выражением – парниковый эффект подразумевается следующее геофизическое явление. Солнечная радиация, падающая на Землю, трансформируется. 30% ее отражается в космическое пространство, остальные 70% поглощаются поверхностью суши и океана. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается обратно в космос в виде инфракрасныъх лучей. При этом чистая атмосфера прозрачна для инфракрасных лучей, а атмосфера, содержащая пары воды, углекислый газ и некоторые другие газы, поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему воздух нагревается.

В природной биосфере содержание углекислого газа в воздухе регулируется так, что его поступление равняется удалению. В настоящее время люди нарушают это равновесие. В результате сжигания топлива в атмосферу поступают дополнительные порции углекислого газа и других «парниковых» газов. Именно этот процесс рассматривается как тенденция, которая может привести к глобальному потеплению климата. В результате чего возможно будет происходить таяние полярных льдов, подъем уровня океана и возможные затопления.

Изменения разницы температур на полюсах и экваторе возможно вызовет и изменения циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведет к ее ослаблению. Это изменит всю картину циркуляции и связанный с ней перенос теплоты и влаги, что повлечет за собой глобальное изменения климата. В большинстве районов, характеризующихся сейчас жарким и сухим климатом количество атмосферных осадков увеличится; в умеренном поясе станет суше.

В тоже время существуют гипотезы и о том, что накопление в атмосфере твердых частиц, которые попадают туда при разнообразных выбросах, может вызвать и противоположный эффект- глобальное похолодание. Поскольку достаточно большое количество солнечных лучей может быть задержано и не попадет на землю, постепенно поверхность Земли будет охлаждаться.

В последнее время экологические концепции изменения климата и причин его вызывающих существенно различаются между собой.

Так, основной причиной парникового эффекта называют выброс в атмосферу водяного пар, который составляет 70% парниковых газов. В тоже время указывается на возникающий дефицит, а не избыток углекислого газа, который не является столь опасным, так как возможно его естественная природная утилизация с дальнейшим образованием кислорода в атмосфере.

Экологическая общественность и организации стараются каким-то образом предотвратить надвигающуюся опасность. На протяжении последних 30-40 лет неоднократно принимались международные соглашения по вопросу оздоровления климата. Из последних можно назвать Рамочные конвенции, в частности Рамочная Конвенция по изменению климата и Киотский протокол, ратифицированный Россией в 2004 году.

· Разрушение озонового слоя

Наряду с видимым светом, Солнце излучает также ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть – жесткое ультрафиолотовое излучение. Свыше 99% его поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 км.

Основными загрязнителями, разрушающими озоновый экран, являются синтезируемые людьми соединения фреоны (фторхлоруглеводороды) и водород, который выделяется в местах разломов земной коры. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Там они разлагаются высвобождая атомарный хлор, который разрушает озон. 1 атом хлора разрушает до 100 тыс атомов озона. Запуск Шатла разрушает 10 млн т озона, 300 запусков в год и практически весь озон уничтожен. Нельзя забывать и об азотном механизме разрушения озонового слоя.

Но, говоря о возникновении озоновых дыр, нужно отметить и некоторые дискуссионные вопросы, по которым до сих пор нет единого мнения. В частности, почему фреоны концентрируются вдали от мест выделения от источников выделения. Например, ацетилен и метан как образуются, так и фиксируются над болотами в Северном Полушарии, а фреон концентрируется над территориями которые не являются его продуцентами – над Антарктидой, над Гаваями, над Красным Морем, над Исландией. В то же времени именно там и фиксируются разломы земной коры с выходом водорода. По-видимому, большее значение имеет водородная причина разрушение озонового слоя. И действительно, есть мнение, что некоторые программы борьбы с озоновыми разрушениями инспирированы некоторыми экономическими кругами в своих корыстных целях. Так например истории с фреоном 134 созданным корпорацией ДюПон и сверхзвуковыми самолетами.

· Кислотные осадки

Кислотными называют любые атмосферные осадки – дожди, туманы, снег – кислотность которых выше нормальной.

Химический анализ показывает что зачастую образование кислотных осадков связано с выбросами в воздух диоксида серы и азота, при взаимодействии которых с парами воды, образуются кислоты. Эти выбросы происходят в результате сжигания топлива при работе угольных ТЭЦ, промышленных предприятий, автомобильного транспорта и т.д.

Значение рН важно с экологической точки зрения, так как от него зависит деятельность практических всех ферментов, гормонов в организме, регулирующих обмен веществ, рост и развитие. Особенно чувствительны к изменениям рН гидробионты.

Так например в благополучной Швеции 2200 озер безжизненны по причине повышенной кислотности. Кислотные дожди в Петербурге – 4,8 – 3,7 (бывает до 2,2-2,3)

Но в то же время ущерб не ограничивается гибелью водных организмов. Многие пищевые цепи, охватывающие практически всех диких животных, начинаются в водоемах.

Кислотные осадки вызывают деградацию лесов. Нарушая защитный восковой покров, они делают листья и хвою растений более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных организмов.

Воздействуя на почву, кислотные осадки значительно увеличивают выщелачивание биогенов. При низких значениях рН уменьшается активность редуцентов и азотфиксаторов, что еще сильнее обостряет дефицит питательных веществ: почвы теряют плодородие. Кроме того в кислой среде соединения алюминия и других тяжелых металлов становятся растворимыми и оказывают сильное токсическое действие на растения и животных.

· Смог. Это ядовитая смесь дыма, тумана и пыли при определенных атмосферно-климатических условиях.

 

 

Условно можно назвать два типа смога: