Курс лекций по "Экологии"

Биологический факторов почвообразования.

Растительность  – биологический круговорот веществ; в результате характера участия  в почвообразовании образуются типы растительности: лесная, травянистая , живые организмы

Виды почвообразовательных процессов:

Подзолистые, дерновый, болотный, процесс гниения, гумусообразование. 

Почвенные режимы

Почва аккумулирует влагу. Сфера обитания растений, животных, микроорганизмов.

Тепловой режим, водный, воздушный. 

10.11.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ АГРОЭКОЛОГИИ. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Системный подход как направление  в науке получило  широкое признание, начало использоваться в 20 веке, когда на 1 место вышил  вопросы изучения организации функционирования сложных систем, активное применение системного подхода началось после  разработки трех фундаментальных концепций:

• концепция биосферы Вернадского
• концепция экосистем Тенсли
• учение о биогеоценозе Сукачева.

Подсистема –  совокупность объект, которые на основании  признаков входят в эту систему, и обеспечивают реализацию функции  системы (пищеварительная система  органов).

Система – совокупность элементов со связями между ними, а экологическая система –  совокупность организмов разного происхождения, формирующих ценоз, а также совокупность абиогенных условий среды, формирующих  биоток (место существования этих организмов) и существующих в едином пространстве, и находящихся в  постоянном взаимодействии друг с другом. Любой системы свойственны характеристики: структура и поведение.

Структура в  иск.агроценозах – то, из чего состоит  система и её количественный и  качественный показатель. Качественный показатель структуры (формальная сторона  структры) включает элементы или живые  организмы, стоящие в строго иерархической  последовательности (пищевая цепь)

Количественная  характеристика – оценив, определив  все элементы всех различных  иерархических  уровней. Количественное соотношение  организмов – состояние – на каком уровне находится и переживает.

Поведение/изменение  системы – изменение самой системы и ее элементов во времени. Изменение структуры данного экологического сообщества.

Сукцессии –  периодическая смена сообществ  живых организмов

По характеру  организации все системы делятся  на простые и сложные.  Используя  определенные приемы для изучения эко.системы, мы можем проанализировать текущее  состояние и смоделировать направление  дальнейшего движения этой системы.

Данный подход позволяет определить динамику развития данной системы и устойчивое состояние (гомеостаз).

1. Формируется целостное представление об объекте
2. Предоставляется возможность установления основных признаков изучаемой системы
3. Позволяет определить так называемое операциональные единицы анализа, те показатели, по которым фиксируется состояние и определяются свойства всей системы.

Общие принципы поведения системы, на которых основывается весь системный подход (дает комплексную оценку состоянию объекту, позволяет дать прогнозы на рзвитие состяние при условии изменения влияния на саму системы):

1. Эмерджентности  - основной признак любой системы. Суть: свойства системы/некоторого целого нельзя свести к сумме свойств элементов или составляющих его частей.
2. Иерархической организации – по мере накопления элементов, сама система эта усложняется. Суть: в процессе развития система проходит/достигает все более высокие/сложные уровни интеграции.
3. Для объяснения структуры и объяснения поведения создаются модели. Физическая модель – макет (иметь перед глазами визуальный образ,) имитационная модель – числовые значения, графики – имитирует поведении данной системы. принцип множественных моделей
4. Построения минимальных моделей – из всех возможных моделей, объясняющих свойства систем, самая простая будет самой верной. Чтобы модель соотвествовала тем целям, которые мы подразумевали
5. Принцип контринтуитивного поведения системы. Суть: предположить поведение сложной системы из знания её структуры невозможно, точно так же как предположить структуры из знания её поведения тоже нельзя.

     Системный анализ в изучении экологических  систем можно разделить на 8 основных типов:

1. Предварительный анализ – сбор первичной информации, включает в себя совокупность методов, которые позволяют установить исходные данные. Необходим для сортировки первичных данных, для определения типов распределения признаков (к продуцентам синтез орг.вещества) и для исчисления стандартных статистических данных. На этапе этого анализа составляются таблицы, вариационные ряды, рассчитываются стандартные статистические показатели такие как, средне арифметическое значение, лимит и вариации признаков
2. Оценка видового состава сообщества. Позволяет установить соотношение между численностью всех видов организмов в сообществе. Видовое богатство – мало видов, много особей. Видовой разнообразие – много видов, мало особей. Позволяет определеить степень устойчивости системы. Математические индексы: индекс видового разнообразия Шенона (видовое богатство)  и индекс видового разнообразия Макентоши.(видовое разнообразие)
3. Оценка видового/экологического сходства. Возможно установить близость состава организмов (сравнить, оценить степень близости). Чтобы сравнить результаты исследований в разные годы.
4. Дисперсионный анализ. Комплекс методов и приемов, позволяющих определить влияние факторов среды на изменчивость отдельных признаков системы. Смысл: чтобы отвеить на вопрос зависели ли произошедшие изменения в системе от действия какого-либо фактора внеш.среды и насколько сильно эти факторы влияют на систему.
5. Креллиционный. Позволяет установить зависимость между отдельными признаками системы (как изменится вес животного при изменении характера его кормления?)
6. Регрессионный анализ. Обпределяет функциональную зависимость между отдельными видами (как будут меняться свойства и функции)
7. Экологическое моделировании
8. Экологическое прогнозирование

 

24.11. 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВ. МОНИТОРИНГ ПОЧВЕННЫХ СИСТЕМ И ВЛИЯНИЕ РАЗВИТИЯ БОЛЕЗНЕЙ И  ВРЕДИТЕЛЕЙ НА КАЧЕСТВО С/Х ПРОДУКЦИИ.

Проводится ряд  мероприятий на использовании почвенных  ресурсов. Оценивается ряд факторов – мониторинг.

Загрязнение окружающей среды, деградация почв сказывается  на биохимическом составе растений и на качестве этой продукции при  использовании человеком и животным.

Основные причины  ухудшения качества с/х продукции  на фоне падения плодородия и деградации почв, приводящие к угнетению растений и развитию болезней и вредителей:

• Загрязнение воздушной среды, водных ресурсов и почв;
• Поступление в растения органических и неорганических токсикантов в связи  с применением удобрений, мелиорантов и др. средств защиты растений
• Ухудшение качества продукции связывается с абсолютным или относительным избытком или недостатком отдельных элементов питания
• Ухудшение качества с/х-ной продукции связывается с появляющимися в растениях генетическими нарушениями
• Ухудшение качества является следствием влияния на растения стрессовых ситуаций (засуха, заморозки, подтопление, колебания температур)
• Выращивание растений на участках аккумулирующих токсиканты, содержащихся/ в количествах неприемлемых для с/х-ных растений

Агентом загрязнения  может явиться любое вещество.

Загрязнитель  – любое вещество, которое при  определенных концентрациях становится причиной экологических нарушений. К  такому эффекту можно отнести  положительные мероприятия (внесение высоких доз навоза, избыточное внесение азотных и фосфорных удобрений  при пропашке, под пропашные культуры, пестициды, используемые для  борьбы с болезнями). Вопрос стоит в количестве вещества.

Особое значение представляют пестициды – комплексное  название веществ, используемых в с/х-ном  производстве в качестве удобрений  или средств борьбы с болезнями  и вредителями с/х.(гербициды, инсектициды  – борьба с насекомыми, дефолианты – вызывают опадание листвы у растений – стимул дозревания, родентициды  – борьба с грызунами, фунгициды  – борьба с грибковыми заболеваниями)

Ограниченное  применение пестицидов. У группы растений, по отношению к которой применяют  П. развивается устойчивость к действию данной группы веществ, и в этом случае борьба станет невозможной (при использовании исходных объем веществ), станет эффективной при повышении дозы вещества, а вещество распадается на компоненты при попадании в почву.

Загрязнение почвы  является следствием грубого нарушения  технологий выращивания с/х продукции, утилизации отходов, неправильное хранение удобрений/пестицидов.

Влияние микотоксинов на состояние  и качество с/х  продукции

Грибковые организмы, которые выделяют для растений токсичные  для растений продукты обмена веществ. Известно около 240 плесневых грибков, продуцирующих около 100 различных  токсичных соединений – от действия микотоксинов потеря с/х-ной продукции  составляет ежегодно около 10-15 %(только от грибков). Опасность – ряд продукции органического происхождения попадают в почву при уборке этих растений, что обуславливает изменение в биохимическом составе растений уже нового урожая, т.е. после уборки проводить профилактические мероприятия для снижения уровня остатков.  Снижается качество микроэлементов, необходимых для растений в почве, причем  дефицита содержания микроэлементов от 30% . отрицательно избыточное содержание микроэлементов. Допустимый уровень содержания веществ/нитратов – 22,6 мг/л. Миграция азотных веществ в грунтовые воды, реки и используются с питьевой водой. В связи с увеличением населения увеличилась и техногенная нагрузка на экосистемы, и это приводит к нерациональному использованию ресурсов потребляемых населением. (жители сев.Америки 6% нас. Земли потребляют энерг.ресурсов больше чем 2/3 нас. Развивающихся стран, и каждый новорожденный оказывает такю нагрузку на окр среду, как 60 новорожд. В странах третьего мира, ) подтверждается факт неравномерного увеличения антропогенной нагрузки на существующие агроэкосистемы и фитоценозы.

Критерии ухудшения  качества с/ продукции:

• Ухудшение внешнего вида
• Уменьшение периода хранения
• Ухудшение вкуса
• Ухудшение технологических качеств
• Изменение в неблагоприятную сторону (для потребителя) биохимических свойств продукции
• Появление в продукции токсикантов органического происхождения, биологически активных веществ, наличие вирусов,
• ухудшение функциональных свойств определенного вида с/х-ной продукции

 
 

Появление в продукции токсикантов  органического происхождения, биологически активных веществ, наличие  вирусов, - зависит от содержания этих загрязнителей в породах;  от содержания в различных типах почв (почвообразовательные процессы),; от привноса токсикантов в виде воздушных и водных мигрантов; поступление Т. с удобрениями; связываются с деятельностью вредителей или развитием болезней; обуславливается комплексом абиотических условий

еохимические  факторы, имеющие решающее значение в распределении поступающих  в окружающую среду важных веществ.

 Вернадский  «Учение о биосфере» -1) биогеохимические циклы, явление круговорота; 2) влияние геопатогенных зон – локальные участки на поверхности земли, оказывающие негативное воздействие на человека и живые организмы, это воздействие обусловлено не только присутствием токсичных химических элементов и соединений, но и сочетанием разнообразных физических полей. Наличие этих зон играет первостепенное значение в формировании биогеохимических провинций, что определяет особенность биогеохимических циклов характерных для той или иной местности.

 Экологические  свойства почв и развитие болезней, вредителей и наличие сорных  растений, т.е. нарушение физиологических  процессов при заболеваниях растительных  организмов проявляется в ослаблении  фотосинтеза \, нарушении интенсивности  дыхательных процессов, нарушение  транспорта в растениях питательных  веществ, нарушение синтеза запасных  веществ, что сказывается на  качестве и урожайности  с/х  продукции,  

таким образом, свойства почв, технологии выращивания  культур, условия и применение удобрений  в значительной степени влияют на развитие инфекционных заболеваний, возбудителями  которых могут быть грибы, бактерии, вирусы, цветковые растения-паразиты.

Окультуривание  почв чаще приводит к уменьшению зараженности растений и на такой почве процент  нахождения болезнетворных организмов, вредителей составляет порядка 6%, а  на слабоокультурованных почвах 30%.  

Мониторинг  почв. 
 
 
 
 

Shuga 2010 BANCH