Шпаргалка по "Экология"

По второму пути миграция углерода осуществляется созданием карбонатной системы в различных водоемах, где CO2 переходит в H2CO3, HCO31-, CO32-. Затем с помощью растворенного в воде кальция (реже магния) происходит осаждение карбонатов CaCO3 биогенным и абиогенным путями. Возникают мощные толщи известняков. Наряду с этим большим круговоротом углерода существует еще ряд малых его круговоротов на поверхности суши и в океане. В пределах суши, где имеется растительность, углекислый газ атмосферы поглощается в процессе фотосинтеза в дневное время. В ночное время часть его выделяется растениями во внешнюю среду. С гибелью растений и животных на поверхности происходит окисление органических веществ с образованием CO2. Особое место в современном круговороте веществ занимает массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания углекислого газа в атмосфере, связанное с ростом промышленного производства и транспорта.

Круговорот кислорода

Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели. В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров. Свободный кислород современной земной атмосферы является побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых растений и его общее количество отражает баланс между продуцированием кислорода и процессами окисления и гниения различных веществ. В истории биосферы Земли наступило такое время, когда количество свободного кислорода достигло определенного уровня и оказалось сбалансированным таким образом, что количество выделяемого кислорода стало равным количеству поглощаемого кислорода.
   Круговорот азота

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при .недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих де ни трифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде.

Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся, прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий — «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества. Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений.

Круговорот фосфора

Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме так называемого органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл.

В отличие, например, от углекислого газа, который, где бы он ни выделялся в атмосферу, свободно переносится в ней воздушными потоками пока снова не усвоится растениями, у фосфора нет газовой фазы и, следовательно, нет свободного возврата в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы. Обратного пути, по сути дела, нет. Что-то может вернуться на сушу с помощью рыбоядных птиц, но это очень небольшая часть общего количества, оказывающаяся к тому же вблизи побережья. Океанические отложения фосфата со временем поднимаются над поверхностью воды в результате геологических процессов, но это происходит в течение миллионов лет. Следовательно, фосфат и другие минеральные биогены почвы циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие их отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента. В естественных экосистемах так в основном и происходит. Когда же в их функционирование вмешивается человек, он нарушает естественный круговорот, перевозя, например, урожай вместе с накопленными из почвы биогенами на большие расстояния к потребителям.


Круговорот серы

Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера входит в состав некоторых биологически активных веществ: витаминов, а также ряда веществ, выступающих в качестве катализаторов окислительно-восстановительных процессов в организме и активизирующих некоторые ферменты. Сера представляет собой исключительно активный химический элемент биосферы и мигрирует в разных валентных состояниях в зависимости от окислительно-восстановительных условий среды. Среднее содержание серы в земной коре оценивается в 0,047 %. В природе этот элемент образует свыше 420 минералов.

В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита , пирронита , халькопирита , в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения. В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания сера в виде сульфатиона переносится природными водами в Мировой океан. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.

18. Экология человека.

Комплексная наука (часть экологии социальной), изучающая закономерности взаимодействия человека с окружающей средой, вопросы развития народонаселения, сохранения и развития здоровья, совершенствования физических и психических возможностей человека (Казначеев, Яншин, 1980), взаимоотношения биосферы и ее подразделений с антропосистемой, а также закономерности биосоциальной организации человеческих популяций, влияние различных факторов окружающей среды на человеческий организм. Важнейшей задачей экологии человека является раскрытие закономерностей производственно-экономического, целевого освоения и преобразования разнообразных географических регионов в условиях научно-технической революции под воздействием социальной деятельности человека, а также изучение естественных законов сохранения и развития здоровья людей (народонаселения) в ходе такого освоения. Природная среда на поверхности Земли неразрывно связана с окружающим ее космическим пространством, во многом определяется космическими излучениями и процессами (прежде всего излучением Солнца). На специфику планетарных процессов в теоретическим плане указывали такие выдающиеся ученые как В. И. Вернадский, К. Э. Циолковский, А. Л. Чижевский и др. Детальное обоснование эта концепция (Казначеев, 1985) получает по мере устремления человека в космос, все большей космизации его социальной деятельности. В СССР планомерные исследования в области экологии человека начались в 70-е гг. 20 в. Э. ч. тесно взаимодействует с экологией общей . Термин введен американским учеными Р. Парком и Э. Бюргессом (1921).

19. Человечество как популяционная система.

Популяция человека, т. е. популяция особого вида - Homo sapiens, обладает теми же свойствами, что и популяция животных, но характер и форма их проявлений значительно отличаются вследствие действия таких факторов, как искусственная среда, социально-экономические условия и др., называемых единым термином - социум.

Все люди на Земле образуют популяционную систему - человечество. Эта система ограничена доступными природными ресурсами и условиями жизни, социально-экономическими и генетическими механизмами. Человек, уже зная достаточно о значении этих ограничивающих факторов, пока еще мало придает им значения, хотя социально-экономические факторы уже, в известной степени, выступают как регулирующие.

О том, что человечество плохо осознает предел своей «толерантности» относительно этих ограничивающих факторов, является практически «безудержный» рост населения. Т. е. численности популяции.

Но если действительно поведение человека разумно, тогда он, по Ю. Одуму, должен:

1) изучать и понять форму собственного популяционного роста;

2) определить количественно оптимальные размеры и конфигурацию населения в связи с емкостью данной области;

3) быть готовым к принятию «культурной регуляции» там, где «естественная регуляция» недейственна.

Рост численности населения

Рост численности населения Земли подчиняется экспоненциальному закону, при этом прирост не постоянный, а в последние десятилетия шел с нарастающим итогом. Исходя из этого, экологи расценивают последние тенденции как чрезвычайно опасные.

Так, в 70-е гг. ХХ в. население планеты увеличилось на 750 млн человек, в 80-е - на 840 млн, а прирост на 90-е гг. прогнозировался в 960 млн человек. Ежегодный прирост к концу ХХ в. прогнозировался почти в 100 млн человек, что подтверждается косвенными данными в настоящее время. Безусловно, такой прирост характеризует собой состояние «демографического взрыва» в человеческой популяции. Наглядно видно, что еще 1,5 млн лет назад на Земле проживало примерно 500 тыс. человек. При продолжительности жизни в то время всего 20 лет, количество особей могло удвоиться лишь по прошествии 200 тыс. лет. В настоящее же время для этого требуется всего 35 лет.

20. Ноосфера – новая стадия развития биосферы.

сфера взаимодействия природы и общества. Термин Н. впервые употребил французский математик Э. Леруа в 1927, в лекциях, которые он читал в Коллеж де Франс в Париже, и в том же роду изложил их в своей книге “Требование идеалиста и факт эволюции”. В 1928 в его работе “Происхождение человечества и эволюция разума” проблема Н. получила дальнейшее развитие. Леруа признавал, что данное понятие возникло у него под влиянием лекций Вернадского о биосфере Земли. Термин Н. встречается и в работах французского теолога, философа и палеонтолога Тейяра де Шардена, который, разрабатывая учение о перерастании биосферы в Н., дал один из первых образцов построения интегрального учения о Н.Н. для Тейяра де Шардена – часть природы, которая представляет собой чисто духовное явление, т.е. “мыслящий пласт”, который разворачивается над миром растений и животных – вне биосферы и над ней. У Вернадского, Н. – это качественно новый этап эволюции биосферы, детерминированный историческим развитием человечества, его трудом и разумом. Становление этого этапа связано, по Вернадскому, со следующими параметрами: планетарным характером человеческого бытия и единством человеческого рода; соизмеримостью человеческой деятельности по преобразованию природы земной поверхности с геологическими процессами; развитием демократических форм человеческого общежития; интенсивным развитием науки и техники. В современной литературе можно встретить различные определения термина Н., однако все авторы под Н. – сферой разума – понимают ту область биосферы, которая находится под влиянием человеческой активности, и поэтому многие ее процессы в принципе могут быть управляемы и направляемы человеком. Учение о Н. часто называют био-сферно-ноосферной концепцией Вернадского и трактуют как переход от биосферы к Н., который должен обязательно состояться. Основное содержание концепции Н. в учении Вернадского можно сформулировать в виде следующих посылок: 1) деятельность человека постепенно становится основным фактором эволюции биосферы как космического тела; 2) для дальнейшего развития человечества и биосферы человек должен взять на себя ответственность за характер протекания основных эволюционных процессов планеты. Исходя из этих установок, считается, что лучше говорить об эпохе Н., т.е. такой эпохе в истории человечества, когда развитие цивилизации в целом может и должно быть согласовано с развитием планеты и прежде всего биосферы. На этапе перехода к эпохе Н. необходимо вырабатывать осознанное поведение людей, согласованное с естественными условиями стабильности окружающей среды, т.е. известный экологический императив. В свою очередь, в такую эпоху должна быть обеспечена коэволюция человека и биосферы, т.е. их совместное и согласованное развитие. В современной практике человек столкнулся с целым рядом глобальных проблем, порожденных его неразумной деятельностью, и разрушающей зыбкие коэволюцион-ные отношения человека с природой. Поэтому, сегодня идет речь об объединении проблем становления и эволюции Н. с основополагающими концепциями культуры и этики.

Прикладная экология

1.      Глобальные экологические проблемы современности