Для исследования живого вещества планеты В. Вернадский предложил такие категории, как “вес” и “объем”, что позволило в дальнейшем достаточно точно определить параметры биомассы, а также производительность биосферы и ее составляющих: суши и Мирового океана. Благодаря трудам В. Богорова (1969), М. Базилевича, Л. Родина и Н. Розова (1970), А. Рябчикова (1972), В. Степанова (1983) в настоящее время имеем хоть и расходящиеся, но в пределах одного порядка данные о биомассу и продуктивность живых организмов нашей планеты (табл. 6.1).

Наибольшую биомассу имеет растительность суши благодаря фитомассе лесов. Производительность фитомассы суши более чем вдвое превышает производительность океана. И это при условии, что морские растения не имеют механических тканей, древесины, а только фотосинтезирующие клетки. Можно сделать вывод о том, что их геохимическая работа (фотосинтез) значительно производительнее, чем наземных. В общем зоомаса суши в пять, а производительность в десять раз выше, чем океана. В океане биомасса животных примерно в 20 раз превышает биомассу растений. Казалось бы, парадокс, ведь растения являются кормом для животных и как так может быть, что их масса меньше массы животных. Однако, оказывается, что основную массу растений в океане составляют фитопланктонных организмы – микроскопические водоросли, пассивно перемещаются в приповерхностной толще воды и очень быстро размножаются, давая десятки-сотни тысяч “урожаев” в течение года.

Р. Уиттекер (1980) подсчитал, что биомасса зеленых растений на единицу площади в океане в 400 раз меньше, чем на суше, а их общая ежегодная производительность (ежегодный прирост) только вдвое меньше.

Организмы в течение года используют около 55 ккал / см2 энергии видимой части солнечного спектра. Способность накапливать (аккумулировать) энергию солнечного света в органическом веществе называют производительностью живых организмов.

• в океане общая биомасса организмов значительно ниже, чем на суше;
• основная биомасса растений сосредоточена на суше;
• биомасса животных в океане меньше биомассы животных суши;
• на суше биомасса растений на несколько порядков превышает биомассу животных;
• в океане биомасса животных значительно превышает биомассу растений.

В географической оболочке биомасса составляет очень малую долю

от ее общей массы. Норвежский геохимик В. Гольдшмидт (1889-1945) так сравнивал соотношение компонентов географической оболочки: если представить литосферу в виде каменной чаши весом 10,5 фунтов (~ 5 кг), то вода в ней весом 1 фунт (~ 0,5 кг) будет эквивалентна гидросфере Земли, вес медной монеты – весе атмосферы, а вес почтовой марки – весе биосферы.

Несмотря на такую мизерную вес биосферы, организмы в географической оболочке выполняют чрезвычайно продуктивную работу. Прежде всего они аккумулируют энергию солнечных лучей, которую превращают в химическую, электрическую, тепловую и другие виды. Биогенная миграция вещества и энергии также осуществляется благодаря жизнедеятельности организмов. Такая миграция происходит вследствие размножения и расселения живых существ и проникновения жизни в отдаленные экологические ниши.

Живые организмы отличаются различными скоростями передачи жизни. Максимальная скорость размножения, приближается к скорости звука в атмосфере (330 м / с), характерна для самых маленьких организмов (микро- и ультрамикроорганизмив). Наименьшая скорость размножения, то есть передача геохимической энергии, прослеживается в крупнейших организмов. С сухопутных существ это слоны, из морских -киты. У них самая большая продолжительность беременности составляет от 12 до 18 месяцев.

Микроорганизмы имеют неограниченные возможности в увеличении биомассы при благоприятных условиях. В частности, водоросль диатомеи, размножаясь при идеальных условиях, может дать количество биомассы, эквивалентную нашей планете, в течение восьми суток, а за следующий час ее удвоить. Инфузория за 30 суток способна дать потомство, биомасса которого превышала бы массу Солнца в миллион раз. Академик Вернадский (1934) по этому поводу отмечал: “… если бактерия холеры может покрыть сплошным покровом поверхность планеты за одну с четвертью суток, то слон, размножается медленнее, может сделать это за 3-3,5 тыс. Лет. Но в необъятности геологической продолжительности земной жизни геохимический эффект обоих морфологических форм – слона и бактерии – практически будет одинаковым. Организм, размножается в биосфере медленнее, будет огромной силой, изменяющей окружающую среду так, как и то, что размножается быстрее. Но это огромная сила организмы не проявляется потому, что нет столько пищи и воздуха, а также многие организмы погибают, не достигнув половой зрелости. На земной поверхности нет большей химической силы, постоянно действует, а потому и более мощной по своим конечным последствиям, чем живые организмы вместе взятые ”

Наука утверждает, что жизнь на Земле возникла более 3500000000 лет назад. По биогенный период развития нашей планеты живые организмы значительно изменили его поверхность (“лицо”), создали современную географическую оболочку, или биосферу, в широком ее понимании. Современные литосфера, гидросфера, атмосфера, педосфера образовались благодаря активному воздействию живых организмов в течение миллиардов лет.

ПОДІЛИТИСЯ:

Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?
Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря деятельности фотосинтетиков в атмосфере снизилось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов определяет состав и структуру почвы (переработка редуцентами органических остатков), предохраняет ее от эрозии. В значительной мере животные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические элементы - кремний, кальций, иод, серу и т.д. Результатом активности живых существ являются отложения известняков, железных и марганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей - важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?
Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кроме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захватываться животными - моллюсками, кораллами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результатом их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).

Вопрос 4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.
Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза, Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО 2 , который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счет вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО 2 в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?
Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотические факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, наводнения и другие природные процессы. Некоторые из них действуют очень медленно; другие же способны практически мгновенно изменить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лесные пожары; падение крупного метеорита).

Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?
Ноосфера (от греч. noos - разум) - это понятие, обозначающее сферу взаимодействия природы и человека; это эволюционно новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку французские ученые Эдуард Леруа (1870-1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

• ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
• Агрономический факультет
• КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
• Содержание

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

1.1 Биохимические принципы

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

1.3 Функции живого вещества в биосфере

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

3.2 Охрана редких видов растений

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Литература

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

Земная поверхность не содержит более могущественной, постоянно действующей, динамичной силы, чем живые организмы. Согласно учению о живом веществе, за данной оболочкой закрепляется космическая функция, выступающая связующим звеном между Землей и космическим пространством. Участвуя в процессе фотосинтеза, обмена и преобразования естественных веществ, живое вещество осуществляет невообразимую химическую работу.

Понятие о живом веществе разработано прославленным ученым В. И. Вернадским, который отдельно рассмотрел биологическую массу среди совокупности других типов органических веществ, формирующих биосферу земного шара. По мнению исследователя, живые организмы составляют ничтожную долю биосферы. Однако именно их жизнедеятельность наиболее ощутимо отражается на формировании окружающего мира.

Согласно концепции ученого, живое вещество биосферы состоит как из органических, так и неорганических веществ . Главной специфической особенностью живого вещества выступает наличие огромного энергетического потенциала. В плане высвобождения свободной энергии в неорганической среде планеты с живым веществом могут сравниться лишь вулканические лавовые потоки. Основным различием между неживым и живым веществом выступает скорость течения химических реакций, которые в последнем случае происходят в миллионы раз быстрее. Исходя из учения профессора Вернадского, присутствие живого вещества в земной биосфере может проявляться в нескольких формах:

· биохимической (участие в обмене химических веществ, формирование геологических оболочек);

· механической (непосредственное воздействие биомассы на преобразование материального мира).

Биохимическая форма «деятельности» биомассы планеты проявляется в непрерывном обмене веществ между окружающей средой и организмами в ходе переваривания пищи, построения тела.

Механическое воздействие живого вещества на окружающий мир заключается в циклическом перемещении веществ в ходе жизнедеятельности организмов.

1.1 Биохимические принципы

Получить полное представление о том «объеме работы», которую осуществляет живое вещество в процессе жизнедеятельности, позволяют несколько научных положений, известных под названием биохимические принципы:

· движение атомов химических веществ при биогенной миграции всегда тяготеет к достижению максимально возможных проявлений;

· эволюционное преобразование видов движется в направлении, способствующем усилению миграции атомов элементов;

· существование биомассы обусловлено наличием солнечной энергии;

· живое вещество планеты заключено в непрерывный круговорот обмена химическими веществами с космической средой.

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

Жизнь возникла в форме биосферы благодаря способности органической массы к размножению, росту и эволюции форм. Изначально живая оболочка планеты представляла собой комплекс органических веществ, образующих круговорот элементов. В ходе развития и преобразования живых организмов живое вещество получило способность функционировать не только в виде непрерывного потока энергии, но и эволюционировать как комплексная система. Новые виды органической оболочки Земного шара не просто находят свои корни в предшествующих формах. Их возникновение обусловлено течением специфических биогенных процессов в естественной среде, что, в свою очередь, влияет на все живое вещество, клетки живых организмов. Каждая стадия эволюции биосферы характеризуется заметными изменениями в ее материально-энергетической структуре. Таким образом, возникают новые системы косного и живого вещества планеты. Рост воздействия биомассы на изменение косных систем планеты заметен при исследовании всех без исключения эпох. Обусловлено это, в первую очередь, повышением аккумуляции солнечной энергии, а также ростом интенсивности и емкости биологического круговорота элементов. Изменение среды всегда предопределяет возникновение новых сложноорганизованных форм жизни.

1.3 Функции живого вещества в биосфере

Впервые функции биомассы были рассмотрены все тем же Вернадским при написании знаменитого труда под названием «Биосфера». Здесь ученый выделяет девять функций живого вещества: кислородную, кальциевую, газовую, окислительную, восстановительную, разрушающую, концентрационную, восстановительную, метаболическую, дыхательную .

Разработка современных концепций о живом веществе биосферы привела к существенному сокращению количества функций живого вещества и их объединению в новые группы.

Энергетические функции живого вещества . Если говорить об энергетических функциях живого вещества, то положены они, прежде всего, на растения, которые обладают способностью к фотосинтезу и преобразованию солнечной энергии в разнообразные органические соединения. Энергетические потоки, исходящие от Солнца, являются для растений настоящим даром электромагнитной природы. Более 90% энергии, поступающей в биосферу планеты, поглощается литосферой, атмосферой и гидросферой, а также принимает непосредственное участие в течении химических процессов. Функции живого вещества, направленные на преобразование энергии зелеными растениями, являются основным механизмом живого вещества. Без наличия процессов передачи и накопления солнечной энергии развитие жизни на планете оказалось бы под вопросом.

Деструктивные функции живых организмов . Способность к минерализации органических соединений, химическое разложение пород, отмершей органики, вовлечение минералов в круговорот движения биомассы - все это деструктивные функции живого вещества в биосфере. Главной движущей силой деструктивных функций биосферы являются бактерии, грибы и прочие микроорганизмы. Омертвелые органические соединения разлагаются до состояния веществ неорганического характера (воды, аммиака, углекислого газа, метана, сероводорода), возвращаясь в изначальный круговорот материи. Отдельное внимание заслуживает деструктивное воздействие организмов на горные породы. Благодаря круговороту веществ, земная кора пополняется минеральными составляющими, высвобождаемыми из литосферы. Участвуя в разложении минералов, живые организмы тем самым включают в круговорот биосферы целый комплекс важнейших химических элементов.

Концентрационные функции. Избирательное накопление веществ в природе, их распределение, круговорот живого вещества - все это формирует концентрационные функции биосферы. Среди наиболее активных концентраторов химических элементов особая роль отводится микроорганизмам. Построение скелетов отдельных представителей животного мира обусловлено использованием рассеянных минеральных веществ. Яркими примерами применения концентрированных естественных элементов выступают моллюски, диатомовые и известковые водоросли, кораллы, радиолярии, кремневые губки.

Газовые функции . Основой газового свойства живого вещества выступает распределение живыми организмами газообразных веществ. Отталкиваясь от типа преобразуемых газов, выделяют целый ряд отдельных газовых функций:

· кислородообразующую - восстановление кислородного запаса планеты в свободном виде;

· диоксидную - формирование биогенных угольных кислот в результате дыхания представителей животного мира;

· озонную - образование озона, что способствует предохранению биомассы от деструктивного воздействия солнечной радиации;

· азотную - создание свободного азота при разложении веществ органического происхождения.

Средообразующие функции . Биомасса обладает способностью к преобразованию физических и химических параметров окружающей среды для создания условий, соответствующих потребностям живых организмов. В качестве примера можно выделить растительную среду, жизнедеятельность которой способствует повышению влажности воздуха, регуляции поверхностных стоков, обогащению атмосферы кислородом. В определенной степени средообразующие функции являются результатом всех вышеупомянутых свойств живого вещества.

Роль человека в формировании биосферы . Появление человека в качестве отдельного вида отразилось на возникновении революционного фактора эволюции биологической массы - осознанном преобразовании окружающего мира. Технический и научный прогресс является не просто явлением социальной жизни человеческого существа, но в некотором роде относится к естественным процессам эволюции всего живого. Человечество испокон веков преобразовывало живое вещество биосферы, что отразилось на повышении скорости миграции атомов химической среды, трансформации отдельных геосфер, накоплении энергетических потоков в биосфере, изменении облика Земного шара. В настоящее время человек рассматривается не просто как вид, но также сила, способная изменять оболочки планеты, что в свою очередь является специфическим фактором эволюции. Естественное стремление к росту численности вида привело человеческий вид к активному использованию возобновимых и невозобновимых ресурсов биосферы, источников энергии, веществ, захороненных в оболочках планеты. Вытеснение отдельных представителей животного мира из естественных ареалов обитания, уничтожение видов с потребительской целью, техногенное преобразование параметров окружающей среды - все это влечет за собой исчезновение важнейших элементов биосферы.

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Развернутое определение этого понятия приводит известный французский ученый Ф. Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)» .

Различают природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими, причинами, например, извержение вулкана, и антропогенные, возникающие в результате деятельности человека.

Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола, шлаки и др.) и физические, или энергетические (тепловая энергия, электрические и электромагнитные поля, шум, вибрация и т. д.).

Материальные загрязнители подразделяются на механические, химические и биологические. К механическим загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве.

Химическими (ингредиентами) загрязнителями являются различные газообразные, жидкие и твердые химические соединения, и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой - кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и другие.

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

Загрязнение окружающей среды классифицируется по большому числу признаков.

Классификация загрязнений окружающей среды приведена на Рисунке 1.

Рисунок 1. Основные типы загрязнения окружающей среды (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Естественные загрязнения возникают в результате природных, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, землетрясение, селевой поток и т. п.) вне всякого влияния человека на эти процессы, хотя антропогенная деятельность человека иногда способствует возникновению этих процессов.

Биотические (биогенные) (биогенами, т. е. продуктами жизнедеятельности ряда микроскопических грибов (обычно называемых плесенями), являются микотоксины. Эти агенты могут оказывать серьезное неблагоприятное воздействие на здоровье человека и животных) загрязнения связаны с распространением определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории (или акватории), где они ранее не наблюдались.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека (например, вследствие загрязнения сточными или канализационными водами распространяются такие опасные инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит).

Антропогенные загрязнения являются результатом хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и, в первую очередь, с развитием крупных промышленных центров.

Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом.

Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством.

Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Отрицательные воздействия испытаний ядерного оружия имеют место до сих пор, а массовое применение этого оружия может привести к «ядерной зиме».

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на:

– механические;

– физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные);

– химические;

– радиационные;

– биологические (биотические, микробиологические).

Загрязнению подвергаются все оболочки Земного шара.

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразовательного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызывают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

В настоящее время имеет место и загрязнения космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космическими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормальное функционирование радиотехнических и астрономических приборов.

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

По масштабу загрязнения делятся на:

· Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг предприятия, населенного пункта и т. п.

· Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств.

· Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты и далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов.

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений:

– теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;

– металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы.

Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Увеличивается доля сельского хозяйства в загрязнении окружающей среды. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое - увеличение строительства крупных животноводческих комплексов при отсутствии какой-либо очистки образующихся отходов и их утилизации, и второе - увеличение применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности. биосфера растительный кормовой угодие

Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов. Основными объектами загрязнения являются атмосферный воздух, водоемы, включая Мировой океан, почвы. Ежедневно в атмосферу выбрасываются тысячи и тысячи тонн угарного газа, окислов азота, серы и других вредных веществ. И только 10 % этого количества поглощается растениями. Окись серы (сернистый газ) - основной загрязнитель, источником которого являются тепловые электростанции, котельные, металлургические заводы.

Концентрация двуокиси серы в окислах азота, порождает кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, вредно сказываются на состоянии рыбных запасов. Наряду с сернистым газом отрицательное воздействие на состояние атмосферы оказывает углекислый газ, который образуется в результате горения. Его источники - тепловые электростанции, металлургические заводы, транспорт. За все предшествующие годы доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 20 % и продолжает увеличиваться на 0,2 % в год. При сохранении таких темпов прироста к 2000 году в атмосфере доля углекислоты возрастет на 30-40 %.

Во всех экономически развитых странах мира автомобильный транспорт по объему перевозок занимает ведущее место, в большинстве стран он также лидирует и по транспортной работе. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается и превысил 400 млн. ед. Однако при таком значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями, которые сопровождают этот процесс.

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду сопровождается не только потреблением природных ресурсов, но и загрязнением окружающей среды. С экологических позиций загрязнение среды обитания представляет комплекс помех в экологических системах. Если уровень помех превышает возможность организма к адаптации, то это приводит к его гибели или угнетению. Возникновение помех в экологических системах может быть связано с внесением различных отходов (ингредиентное загрязнение), непроизводительными потерями энергии (параметрическое загрязнение), необратимыми изменениями естественных экологических систем (экологическое загрязнение).

Объектами ингредиентного загрязнения являются атмосфера, гидросфера и литосфера, т. е. важнейшие компоненты, составляющие среду обитания человека. Человек разомкнул круговорот веществ в природе и создал искусственные линейные цепи событий.

Одну из таких цепей легко проследить на примере использования топлива на автомобильном транспорте. Нефть добывают из недр земли, перерабатывают в топливо, которое сжигают в цилиндрах двигателя. При этом образуются отходы (отработавшие газы), загрязняющие атмосферный воздух, воду и почву. Таких цепей при эксплуатации автомобилей множество. Среди ингредиентов загрязнения присутствуют сотни веществ и химических соединений, нередко очень опасных для живых организмов, в твердом, жидком и газообразном состоянии. Наиболее массовые из них - токсичные и нетоксичные компоненты отработавших газов (ОГ), нефтепродукты, пыль, содержащая органические и неорганические вещества, хлориды, отходы при производстве и эксплуатации автомобилей. При этом вредное воздействие увеличивается с ростом объема движения, вредные компоненты постоянно накапливаются в окружающей среде.

При сгорании топлива в цилиндрах двигателя только часть химической энергии переходит в полезную механическую работу. Остальная энергия теряется. У лучших образцов автомобильных двигателей эти потери составляют более 55%. Часть передаваемой от двигателя к ведущим колесам энергии затрачивается на преодоление потерь в трансмиссии и сопротивления движению. Основная доля неиспользованной энергии переходит в тепло, остальная - в другие виды параметрического загрязнения.

Развитие автомобилизации ведет к значительному преобразованию естественных экологических систем. При широком использовании автомобилей все возрастающее число людей получают доступ к ранее закрытым для них природным комплексам, нагрузка на которые нередко превышает их рекреационные способности. В результате нарушаются привычные связи в экологических системах, сокращается количество мест, пригодных для обитания животных, снижается продуктивность системы. Опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду различны для городов и загородных территорий.

В городах это воздействие в наибольшей степени проявляется в следующем :

– повышенный расход топлива автомобилями;

– потребность в значительных площадях внутри городской застройки;

– загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами ОГ;

– загрязнение городских водоемов; все виды параметрического загрязнения.

На загородных территориях это:

– потребность в значительных площадях для строительства автомобильных дорог и других сооружений;

– загрязнение поверхностных слоев почвы; загрязнение водоемов и грунтовых вод;

– нарушение экологического равновесия в зоне строительства и эксплуатации автомобильных дорог.

Как в городских, так и в загородных условиях обществу наносится ущерб, связанный с негативными социально-экономическими последствиями развитой автомобилизации.

В целом современные города характеризуются более высоким воздействием автомобильного транспорта на окружающую среду, соответственно и большей опасностью для населения.

Неблагоприятное положение усугубляется также тем, что загрязнение окружающей среды автомобильным транспортом практически невозможно локализовать, его воздействию население города подвергается даже в зоне жилой застройки.

Таблица 1 - Основные загрязнители окружающей среды

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

Растительные ресурсы - это все растительные организмы (высшие растения, грибы, мхи, лишайники, водоросли), которые растут на территориях и акваториях и используются или могут быть использованы для различных нужд бы общества. Среди них особое хозяйственное значение имеют лесные ресурсы.

Леса занимают около трети поверхности земного шара. Общая площадь лесов составляла 2438 млн га, из них леса тропических поясов 1233 млн га (50,5%), леса умеренных поясов 1205 млн га (49,5%). Мировые запасы древесины оценивались в 5412,5 млн т. Из европейских государств самое «лесное» -- Финляндия, где леса занимают 70% ее территории. Великобритания бедна лесами -- они занимают менее 6% площади страны. Общая площадь лесного фонда Российской Федерации в 1991 г. составляла 1182,6 млн га, покрытых лесом земель -- 771,1 млн га, общий запас древесины в лесах -- 81,6 млрд м3. Древесина является универсальной сырьем, из которого может быть изготовлен более 15-20 тыс. различных изделий.

Лесными ресурсами являются древесные, технические, лекарственные и другие продукты леса, которые используются для удовлетворения потребностей населения и производства и воспроизводятся в процессе формирования лесных природных комплексов. К лесным ресурсам также относятся полезные свойства лесов (способность уменьшать негативные последствия природных явлений, защищать почву от эрозии, предотвращать загрязнение окружающей природной среды и очищать его, способствовать регулированию стока воды, оздоровлению населения и его эстетическому воспитанию и т.п.), которые используются для удовлетворения общественных потребностей.

Лесные ресурсы - это совокупность материальных благ леса, которые можно использовать без ущерба окружающей среде с наибольшей хозяйственной эффективностью. Все разнообразие лесных ресурсов в зависимости от д их назначения и особенностей использования объединены в следующие группы:

- сырьевые ресурсы древесного происхождения - древесина, древесная зелень, кора;

- ресурсы недревесных происхождения - грибы, ягоды, плоды, орехи, лекарственные ресурсы, кормовые и технические ресурсы недревесной растительности и т.п.;

- ресурсы животного происхождения - полезная и вредная лесная фауна, яйца, мед, рога диких копытных и др.;

- многосторонние полезные функции леса и его положительное влияние на природную среду.

Не только лесные ресурсы выполняют разнообразные хозяйственные функции в обществе. Травянистые растительные ресурсы играют не менее важную роль. По значению для человека их делят на следующие группы:

- ценные кормовые растения;

- лекарственные растения;

- технические растения;

- остальные - декоративные и другие растения

Следует отметить, что растительность ни природной зоны не подлежала таком катастрофическом воздействия человека, как растительность степей, особенно за последние 150-200 лет, когда внешний вид этой ландшафтной зоны корне изменился. Основные направления воздействия хозяйственной деятельности человека на степной травостой связаны с такими факторами, как выпас скота, полное уничтожение целинной растительности при пахоте, сенокос, строительство городов, промышленных объектов, транспортных магистралей и др. Последствиями исчезновения естественного растительного покрова степи стали высушивания почв и уменьшение поверхностного слоя.

3.2 Охрана редких видов растений

На территории России встречается множество растений, обладающих разнообразными полезными свойствами. Использование их в практических целях еще далеко не полно. Достаточно отметить, что из 300 тыс. видов мировой флоры высших растений используются человеком в хозяйственной деятельности систематически только около 2500 видов, а периодически - до 20 тысяч видов. В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов. Многие растения обладают ценными свойствами и применяются в медицине, технике, кулинарии, цветоводстве и озеленении.

Не изучен в достаточной мере мир лекарственных растений. В настоящее время проводится его интенсивная разведка. Комплексные исследования, проводимые фармакологами, химиками, ботаниками и растениеводами, позволили выявить новые ценные в лечебном отношении растения, которые можно использовать в медицинской практике не только в форме препаратов, но и в виде индивидуальных веществ. Мало изучены и пищевые свойства растений. В конце XX столетия начались интенсивные поиски новых растений, которые могли бы дать больше белка, чем те, которые уже известны в растениеводстве. Таким примером является хлорелла, которая привлекает ученых своей наибольшей фотосинтетической способностью. Она использует в искусственных условиях до 20% солнечной энергии (цветовые растения - 2%), а ее урожайность в 25 раз выше, чем пшеницы. Изучение многих растений, исчезающих с лица Земли, помогает раскрыть новые страницы в истории, лучше познать законы становления растительного мира. До нашего времени сохранились древние формы растений, значение которых для науки трудно переоценить. В России встречаются эльдарская сосна и другие растения флоры третичного периода. Они являются редкими, а частично и вымирающими видами, подлежащими охране, например, в бассейне реки Уссури - лимонник, амурская сирень и др.

Некоторые растения становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Примером этого служит женьшень, или «корень жизни», почти исчезнувший в лесах Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации занесено 533 вида растений, подлежащих охране. Среди них следует назвать: женьшень, аралию материковую, лотос, водяной орех, заманиху, венерин башмачок и др.

Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться разными путями:

– первый путь - запрещение каких-либо действий: выкашивание, обламывание, порча;

– второй путь - охрана редких видов в заповедниках, национальных парках, заказниках, объявление памятниками природы;

– третий путь - создание коллекционных участков и резерватов в сети ботанических садов и других научных учреждений.

Перенесенные на коллекционные участки растения могут поддерживаться в культуре неопределенно длительный срок и являться необходимым резервом для разнообразных целей. Наряду с редкими и исчезающими видами растений охране подлежат и хозяйственно-ценные растения, произрастающие в природе. В этом случае главное - это рациональное их использование и борьба с браконьерскими формами неорганизованного сбора.

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Виды растений существуют не изолированно. Они связаны множеством нитей с другими растительными, животными компонентами и абиотическими факторами природных комплексов. Поэтому охрана растительности -- задача комплексная, должна проводиться через охрану всей природной среды, включая растительные сообщества, в состав которых входят данные виды растений. Охране подлежит вся флора и ее группировки -- фитоценозы.

Основными задачами охраны леса являются иррациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса малолесистых районов в связи с их водоохранной, почвозащитной, санитарно-оздоровительной ролью. Особое внимание должно уделяться охране горных лесов, так как они выполняют важные водорегулирующие почвозащитные функции. При правильном ведении лесного хозяйства повторно рубки на том или ином участке должны проводиться не ранее чем через 80--100 лет, при достижении полной спелости. В 60--80-х гг. XX в. в ряде областей европейской части России к повторным рубкам возвращались значительно раньше приведшее к потере их климатообразующего и водорегулирующего значения, возросло количество мелколиственных лесов. Важная мера по рациональному использованию лесов -- это борьба с потерями древесины. Нередко при заготовке древесины происходят значительные потери. В местах рубок остаются ветви, хвоя, которые являются ценным материалом для приготовления хвойной муки -- витаминного корма для скота. Отходы от рубки леса перспективны для получения эфирных масел.

Своевременное лесовозобновление -- важнейшее условие для сохранения лесных ресурсов. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. На 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, а на остальной -- необходимы посев и посадка деревьев. Положительно сказывается на восстановлении лесов проведение их очистки от остающихся после вырубки ветвей, коры, хвои и т. д.

В воспроизводстве лесов большую роль играют мелиоративные мероприятия: осушение переувлажненных почв, посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это благоприятно сказывается на росте деревьев и качестве древесины. Там, где естественного возобновления леса на вырубках не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или саженцев, выращенных в питомниках. Таким же способом восстанавливают леса на гарях, полянах, высаживая высоко продуктивные сорта деревьев. Наряду с лесовосстановительными работами и повышением продуктивности леса, наряду с правильным подбором и широким внедрением быстрорастущих пород, разумным осушением заболоченных земель требуются своевременные меры ухода за лесом. Прореживание, прочистка, осветление, санитарная рубка, защита от пожаров, вредителей и болезней, потравы скотом и т. д. -- все это улучшает состояние леса, повышает его продуктивность. Эти мероприятия при правильном их осуществлении способствуют охране леса как природного комплекса.

В последние годы центр лесозаготовок в России переносится в Сибирь. Осуществляется лесовосстановление, ликвидируются последствия необдуманных рубок леса, ведутся санитарные рубки и другие работы по уходу за лесом. Лесопосадки проводят на свободных площадях и необлесенных пустырях. Лес стараются использовать шире и комплекснее. Так, в 1991 г. расчетная лесосека (норма лесопользования) в целом по России составляла более 550 млн м3, в том числе хвойных пород -- 340 млн м3. Фактически же использование расчетной лесосеки -- 46% по общему объему и 52% по хвойным породам. Рубки ухода за лесом проведены на площади более 2 млн га, лесовосстановительные работы -- на площади 1,6 млн га. На современном этапе развития лесного хозяйства достигнутые объемы по лесовосстановлению обеспечивают сохранение и даже некоторое увеличение покрытых лесом земель.

Охрана лесов от пожаров осуществляется на 65% площади лесного фонда Российской Федерации. Борьба с вредителями и болезнями проведена в 1991 г. на общей площади 565 тыс. га, в том числе на 483 тыс. га с применением биологических методов и средств.

Литература

1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. - М., 2011.

2. Константинов В. М. Экологические основы природопользования. - М., 2010.

3. Олейник Я. Б. Основы экологии: учебник. М., 2008.

4. Путилов А. В. Охрана окружающей среды. - М., 2008.

5. Степановских А.С. Экология. Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

6. Хатунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность. - М., 2002.

7. Экокультура. В поисках выхода из экологического кризиса. / Под ред. Н. Н. Марфенина. - М.: МНЭПУ, 1998.

8. Экологическая безопасность транспортных потоков. / Под. ред. А. Б. Дьякова. - М.: Транспорт, 1989.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие биосферы, ее главные компоненты. Совокупные водные ресурсы России. Задачи и направления развития управления природопользованием. Классификация отходов и комплексные системы их переработки. Экономический механизм охраны окружающей природной среды.

контрольная работа , добавлен 07.02.2011


Понятие, состав биосферы. Биологический круговорот веществ. Классификация живых организмов по типу питания. Механизмы адаптации к температурному фактору организмов наземно-воздушной среды. Экология как научная основа рационального природопользования.

реферат , добавлен 25.02.2009


Общая характеристика загрязнения природной среды. Экологические проблемы биосферы. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Влияние человека на растительный и животный мир. Пути решения проблем экологии. Рациональное природопользование.

реферат , добавлен 24.01.2007


Живое вещество как основа биосферы. Свойства и функции экосистемы. Системы взглядов на существование биосферы: антропоцентрическая и биоцентрическая. Виды загрязнения окружающей среды. Способы защиты окружающей среды. Внебюджетные экологические фонды.

лекция , добавлен 20.07.2010


Понятие биосферы, принципы ее естественного устройства. Сущность живого вещества и экологического равновесия. Особенности перехода из биосферы в ноосферу. Анализ современного состояния почвы, растений и животных. Зоны экологических бедствий в Казахстане.

реферат , добавлен 02.10.2013


Виды загрязнения окружающей природной среды и направления ее охраны. Принципы работы очистного оборудования и сооружений. Объекты и принципы охраны окружающей природной среды. Нормативно-правовые основы ее охраны. Природоохранная деятельность предприятий.

реферат , добавлен 26.04.2010


Основные причины и источники загрязнения почв. Состав загрязнителей, наиболее опасных для человека и биосферы в целом. Возможные негативные последствия загрязнения литосферы. Принципы рационального использования и охраны недр Земли (полезных ископаемых).

контрольная работа , добавлен 15.12.2013


Проблемы биосферы и их связь с нынешним состоянием окружающей среды. Химическое загрязнение атмосферы, природных вод и почвы. Основные источники загрязнения: промышленность, бытовые котельные, транспорт, тепловые электростанции, химические вещества.

реферат , добавлен 22.06.2010


Промышленные предприятия, транспорт и энергетика как источники загрязнения атмосферы. Сущность тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы, экзосферы. Анализ продуктивности живых организмов. Влияние хозяйственной деятельности человека на биосферу.

контрольная работа , добавлен 08.09.2014


Последствия загрязнения окружающей среды, которые отражаются на растениях. Характеристика биоиндикации и биотестирования. Принципы организации биологического мониторинга. Основные формы отклика живых организмов, области применения биоиндикаторов.

Учение о биосфере - одно из крупнейших философских обобщений в области естественных наук - было создано академиком В. И. Вернадским (1863-1945). Живое вещество биосферы, по определению В. И. Вернадского представляет собой совокупность ее живых организмов. Значит, границы биосферы - границы распространения жизни на планете.

Функции живого вещества

Быть живым, отмечал В. И. Вернадский,- значит быть организованным. На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества. Живое вещество выполняет в биосфере важнейшие биохимические функции, обеспечивающие круговорот веществ и энергии.

Газовая функция осуществляется зелеными растениями: для синтеза органических веществ они используют углекислый газ, при этом выделяют в атмосферу кислород. Весь остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. Благодаря способности автотрофных организмов к фотосинтезу из древней атмосферы было извлечено огромное количество углекислого газа. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменялся газовый состав атмосферы: снижалось содержание углекислого газа и увеличивалась концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило газовый состав атмосферы - геологической оболочки Земли.

С газовой функцией живого вещества тесно связана окислительно-восстановительная функция. Так, некоторые микроорганизмы непосредственно участвуют в окислении железа, что привело к образованию осадочных железных руд, другие восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы.

Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, в таких растениях-накопителях, как осоки, хвощи, содержится много кремния; морская капуста и щавель - источники йода и кальция. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали многие осадочные породы, например залежи мела и известняка.

Круговорот веществ в биосфере

Все структурные компоненты биосферы: горные породы, природные воды, газы, почвы, растительность, животные, микроорганизмы - связаны непрекращающимся процессом круговоротного движения. Круговорот веществ - важный фактор существования биосферы, поддерживающий ее целостность и устойчивость.

Каждый элемент, входящий в состав живого вещества, поступает в организм из окружающей среды, вовлекается в процесс клеточного метаболизма, после чего снова возвращается в окружающую среду, а затем опять используется живой природой. Следовательно, химические элементы многократно вовлекаются в круговорот веществ. В противном случае запасы любого элемента на Земле быстро бы иссякли и жизнь прекратилась. Но вместе с тем некоторая часть биосферного вещества благодаря концентрационной функции живых организмов выходит из круговорота за пределы современной биосферы, в глубокие слои земной коры. Вот почему каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее, биосфера постоянно обновляется, что способствует ее прогрессивному эволюционному развитию. Так, круговорот углерода совершается в течение 3000-5000 лет. Доля углерода, выходящего из этого цикла, ничтожно мала - около стомиллионной доли процента от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких «выходов» углерода за пределы биосферы произошло около 100 тыс., и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, запасенного в углях, нефти, битумах, известняках и других полезных ископаемых.

Итак, механизм взаимодействия живого (биотического) и неживого (абиотического) состоит в вовлечении неорганической материи в сферу жизни; после ряда превращений - возврат биотического в прежнее, абиотическое состояние.

По той роли, которую играют в этом процессе различные виды организмов, они делятся на три большие группы:

Продуценты - организмы, производящие, продуцирующие живое вещество из неживого. В основном это фотосинтетики: высшие и низшие зеленые растения;

Редуценты - организмы, превращающие органическое вещество в минеральное - исходный продукт для следующего цикла. Это - бактерии, грибы, растения-сапрофиты.

Образно говоря, начинают эстафету жизни зеленые растения, затем ее подхватывают животные, а к финишу доносят бактерии, где снова подбирают растения. Круг замыкается, чтобы дать начало новому обороту, и так бесконечно.

Таких сообществ с замкнутыми пищевыми цепями - биоценозов - на Земле множество. Вместе с той средой, в которой протекает их жизнедеятельность (биотопом), они образуют относительно самостоятельные природные комплексы - биогеоценозы. Основные биогеоценозы мира: моря, реки, озера, болота, леса, степи, пустыни, тундры.

Рождение биосферы можно рассматривать как качественный скачок в эволюции материи. До ее возникновения на земной поверхности преобладали процессы неживой природы. Живые организмы с момента возникновения стали могущественной геохимической силой, действующей на Земле около 4 млрд. лет. Живые организмы полностью регулируют состав газовой оболочки нашей планеты, соляной состав вод Мирового океана, обеспечивают круговорот многих химических элементов, использование и трансформацию солнечной энергии, образование почвы, нефти, угля, осадочных пород и других геологических отложений.

Загрязнение биосферы человеком

Человек - элемент биосферы. В начале своей истории он оказывал такое же влияние на ход геохимических процессов, как и любой другой гетеротрофный вид живых организмов. Однако в связи с развитием науки и техники человечество стало могущественной геохимической силой. В природе нет такого быстротекущего геологического процесса, с которым можно было бы сравнить деятельность человека, особенно теперь, когда он вооружен огромным арсеналом воздействий на природу.

Существовавшая всего несколько десятилетий назад точка зрения о том, что биосфера обладает сверхвысокой устойчивостью, что животные, растения, минеральные, энергетические ресурсы Земли неисчерпаемы, оказалась несостоятельной. Промышленность и сельское хозяйство развитых стран заметно нарушили круговорот воды и связанный с ним круговорот химических элементов, загрязнили атмосферу, которая снабжает нас кислородом, и гидросферу, которая дает воду.

Мы живем в веке, когда воздействие на биосферу должно сочетаться с мудростью предвидения его результатов. Способность быть ответственным за все, что происходит на Земле, может быть, есть главная особенность того, что мы называем цивилизацией.

Нарушение кислородного баланса Земли

Свежесть воздуха, содержание в нем кислорода связаны с интенсивным процессом фотосинтеза зеленых растений. Кислород, которым мы дышим и который используется в качестве окислителя при сгорании ископаемого топлива, образовался за 2-3 тыс. лет фотосинтетической деятельности растений всего мира: как сухопутных, так и морских, как деревьев, так и микроскопических водорослей.

С точки зрения сохранения баланса кислорода на Земле не может удовлетворить равенство между гектарами вырубленного и посаженного леса. Ведь фотосинтетическая продуктивность взрослого дерева не идет в сравнение с таковой у саженца. Уже сейчас в ряде промышленно развитых стран при сгорании топлива расходуется гораздо больше кислорода, чем выделяется растениями при фотосинтезе. Значит, эти страны пользуются кислородом, «произведенным» в других странах, в частности кислородом сибирской тайги.

Особую роль в обеспечении Земли кислородом играют влажные тропические леса Южной Америки, Экваториальной Африки, Индокитая. Это как бы легкие нашей планеты. Не получая от высокоразвитых стран компенсации за сохранение своих лесов, развивающиеся страны вынуждены интенсивно вырубать их ради получения экспортной древесины. Тем самым человечество все более быстрыми темпами нарушает кислородный баланс Земли.

Озоновый экран - хрупкая оболочка, спасающая жизнь на Земле от пагубного "воздействия ультрафиолетовых лучей,- возник из кислорода биогенного происхождения около 500 млн. лет назад. Нарушение этого защитного слоя (а оно происходит в результате появления в атмосфере фреона) сделает невозможной жизнь на суше. Возобновление же озонового экрана происходит чрезвычайно медленно и длится тысячи лет.

Загрязнение вод

Для питья, орошения, технологических нужд человеку необходима чистая вода. Чистота воды - результат биогенных процессов, т. е. процессов биологической очистки всех малых и больших водоемов. Чистота вод озера Байкал объясняется не просто тем. что в него впадает 300 относительно чистых сибирских рек. Эти реки несут с собой муть, взвеси, остатки отмерших организмов. И если бы не уникальная фауна и флора Байкала, осуществляющие процесс биологической самоочистки, то озеро в лучшем случае представляло бы собой отстойник для привносимой в него «мертвой» воды. Только один вид байкальских полумикроскопических рачков - эпишура - за год 30 раз профильтровывает через жабры 50-метровую толщу вод поверхностных слоев Байкала. А за чистоту более глубоких слоев ответственны другие организмы. Все организмы Байкала связаны между собой тысячами сложных отношений, обеспечивающих очень хрупкое биологическое равновесие этого сообщества. Его нарушение в каком-нибудь звене, резкое снижение численности одного вида, который иногда кажется второстепенным, может со временем привести к гибели всей системы. Сохранить Байкал - долг нашего поколения.

Экологическая опасность нависла и над волжской водой. Известны нормы забора воды: чтобы река жила, нельзя брать больше 1/25 ее части. Только в этом случае может активно действовать естественная природная система самоочищения. В настоящее время на нужды сельского хозяйства и промышленности используется 1/6 часть волжской воды. Большую опасность для Волги представляет промышленность, отбросы которой губят и реку, и рыбу. Необходим единый план развития Волжского бассейна, учитывающий взаимосвязь всех его регионов и отраслей.

Сберечь плодородие земель

Почва, воздух, вода - продукты жизнедеятельности многих десятков тысяч видов организмов. Наши предки жили еще в пещерах, умели лишь поддерживать огонь, когда в результате взаимодействия тысяч видов микроорганизмов, грибов, зеленых растений и животных шло образование чернозема, который начал использоваться для земледелия в европейской части России всего 250-350 лет назад, на Алтае - около 75, а в Казахстане менее 30 лет назад.

Неправильной пахотой вдоль, а не поперек склона тракторист за один сезон может разрушить пахотный слой почвы, на образование которого ушли сотни, иногда и тысячи лет. Неумелое применение удобрений, ядохимикатов влечет за собой гибель жизненно важной почвенной микрофауны (нематоды, ногохвостки, многие клещи) и макрофауны (дождевые черви, многоножки, жуки, двукрылые).

Сокращение видового разнообразия

Население Земли постоянно растет, в настоящее время оно увеличивается на 172 человека в минуту, на 250 тыс. в день и на 90 млн. в год и к 2000 г. составит примерно 6,5 млрд. В связи с ростом населения все новые территории включаются в активную хозяйственную деятельность: распашка полей, строительство новых промышленных комплексов, прокладывание дорог, расширение площадей поселков и городов. Следовательно, уменьшается пространство для диких животных и растений, разрушаются их места обитания, сокращаются численность и разнообразие.

В последнее время, по данным МСОП, в среднем на нашей планете ежегодно исчезает по одному виду или подвиду позвоночных животных. Вытесняя из жизни очередной биологический вид, мы обкрадываем себя, так как теряем драгоценный генофонд, обрываем информацию, которая идет из глубины веков, обедняем биосферу. Техносфера не может заменить биосферу, и никакая рукотворная природа не заменит естественной природы. Водохранилища не равноценны озерам, лесопарки - это не природный лес. Они не жизнеспособны, так как лишены главного признака жизни - способности к самовозобновлению и самосохранению.

Следует, однако, сказать, что некоторые живые существа чувствуют себя комфортно в антропогенных условиях. Усиление влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу благоприятно сказывается на эволюции крыс, домовых мышей, ворон, голубей, некоторых видов пещерных пауков (они, вероятно, принимают каменные дома за пещеры), домовых мух, молей, находящих благоприятную среду в виде запасов одежды, хранящейся почти в каждом доме. В загрязненных сточными водами водоемах в небывалом прежде количестве развиваются сине-зеленые (цианеи). Они были одними из первых форм жизни на нашей планете и являются как бы живыми ископаемыми. Создавая условия для развития сине-зеленых, мы, словно, отбрасываем эту часть биосферы на миллиарды лет назад.

Ноосфера

Ноосфера - стадия развития биосферы. В. И. Вернадский первым осознал, что человек стал геологической силой, способной преобразовывать природу в больших масштабах. Он отмечал, что человек охватил своей жизнью, культурой всю биосферу, что мы присутствуем при создании в биосфере нового, небывало мощного геологического фактора.

Академик В. И. Вернадский верил в человеческий разум. Он был убежден, что человечество найдет путь к сохранению биологического равновесия на планете. Биосфера, по его мнению, должна преобразоваться в ноосферу - сферу разума, создаваемую прежде всего развитием науки, научным пониманием происходящих процессов и основанного на нем труда человека. Только человек способен принять на себя функции управления экологическим развитием планеты в целом.

Охрана биосферы

Хрупкая оболочка Земли отделяет планету от мира космоса, где все пространство пронизывает космическое излучение, где вакуум сменяется чудовищным давлением, а невесомость - колоссальными силами гравитации, спасает от космического холода и жара. Значит, в первую очередь важно позаботиться о сохранении земной природы. Для этого необходимо привести в соответствие величину выбросов с возможностями поглощения или усвоения их биосферой Земли, т. е. с возможностью самоочищения; следует, кроме того, наладить службу контроля за состоянием среды - мониторинг.

Не менее важная задача рационально использовать ресурсы планеты. Человечество должно соотносить ежегодное потребление возобновляемых ресурсов с их годовым возобновлением, экономно и дальновидно тратить ресурсы, не способные к самообновлению. Нарушение этих условий ведет к упадку плодородия почв, падению уловов рыбы, сокращению лесных угодий, нехватке пресной воды. Неосмотрительная трата невозобновимых ресурсов может поставить в тяжелое положение грядущие поколения. Истощение рудных запасов раньше, чем найдется им равноценная замена, лишит промышленность необходимого сырья, а полное исчерпание ископаемого топлива до того, как будут найдены новые энергетические источники, остановит, лишит тепла и света все отрасли хозяйства.

Природные цепи отличаются постоянством физического и химического состава и количества участвующих в них элементов. Вода океанов после ряда превращений (проходя через атмосферу, литосферу, живое вещество планеты) снова возвращается в том же виде и количестве в океаны; газы атмосферы, пройдя те же стихии, превращаются в газовую смесь со строго постоянным составом.

Борьба за чистоту биосферы ведется сегодня по следующим направлениям:

Борьба с загрязнениями воздуха, воды и почвы на основе обезвреживания промышленных, сельскохозяйственных, бытовых отходов;

Создание качественно новых технологий, построенных на принципе замкнутых систем, по образцу тех процессов, которые происходят в окружающей природе;

Восстановление нарушенийв биосфере: рекультивация земель, восстановление лесов и плодородия почвы, возрождение популяции животных или растений, которым грозит истребление, и т. д.

Первоочередные мероприятия начинаются с определения научно обоснованных ПДК выбрасываемых веществ. Очистка состоит в установлении дымо-, газо- и золоуловителей на дымовых трубах особо грязных и вредных производств (химическая промышленность, цветная и черная металлургия, энергетика) и очистных сооружений на пути выброса сточных вод с рисовых полей, целлюлозно-бумажных и других предприятий.Каждый вид обладает неповторимым генофондом. Чтобы выжить и не потерять ценных свойств, он должен обитать в своих сообществах, участвовать во внутривидовой и межвидовой борьбе. Вот почему охрана мирового генетического фонда требует сохранения не только отдельных видов, но и целых биогеоценозов со всем разнообразием составляющих их популяций. Сохранение генетического фонда сыграет основную роль в улучшении культурных растений и домашних животных. Не менее важно сохранение фонда ценнейших лекарственных растений. Наша задача - сохранить все виды живых организмов, сберечь все то удивительное видовое разнообразие, которое досталось человечеству как итог длительной эволюции жизни на Земле.

Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей. Живые организмы создают почву, изменяют состав атмосферы, произвели запасы нефти, угля, газа, торфа. Общая биомасса живого вещества 2420 млрд. тонн, причем 98% - это биомасса наземных растений.

Функции живого вещества

1.Энергетическая – поглощение энергии Солнца, тепла Земли и перераспределение этой энергии в биосфере.

2.Средообразующая – растения в процессе роста и разложения вырабатывает кислород, углекислый газ, метан.

3. Концентрационная – живые существа собирают из окружающей среды различные химические элементы, в живых существах концентрация в тысячу раз больше, чем в окружающей среде.

4. Деструктивная – поглощение солей из почвы, вовлечение их в биологический круговорот.

5. Окислительно– восстановительная- изменяют валентность железа, марганца, что дает начало новым химическим реакциям.

6. Транспортная – переносят вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Окислительно–восстановительную реакцию фотосинтеза с участием энергии Солнца можно представить следующим уравнением:

nCO2 +2nH2O--------(CH2O)n + nO2.

углеводы

На производство 1грамма сухого вещества (листья, стебли) зеленым растениям необходимо от 0,4 до 1 литра воды.

С участием серобактерий фотосинтез идет по следующему уравнению:

CO2 + H2O---------(CH2O)n + S

углеводы

Свойства живого вещества

Связывает звенья биосферы.

Улавливает энергию Космоса и преобразует ее в химическую, тепловую и другие виды энергии.

Способно к самовоспроизведению.

Способно к неограниченному развитию (по Вернадскому «напор жизни»).

Контрольные вопросы

Сформулируйте понятие « Экология» и Экологический фактор».

Охарактеризуйте свойства экологических систем.

Раскройте структуру экосистемы.

Классифицируйте экологические факторы.

Проанализируйте уравнения фотосинтеза и объясните их значение.

Назовите составляющие биосферы.

Объясните свойства и функции живого вещества.

Лекция 3 Круговорот вещества и превращения энергии

Домашнее задание (9) с. 75 – 93 (8) с. 93 – 152

Круговорот вещества – постоянный процесс изменения и перемещения веществ на Земле, который имеет направление и цикличность.

Превращение энергии – энергия Солнца поглощается растениями, их поедают растительноядные животные, и их плотоядные, остатки биомассы разлагаются грибами, бактериями. Поглощенная энергия Солнца возвращается в пространство в виде тепловой, механической энергии, частично запасается в недрах Земли (торф, уголь, нефть).

Большой круговорот – связан с превращением горных пород на Земле (выветривание, растворение, образование осадков, поднятие и опускание земной коры).

Биологический круговорот (малый)- часть большого круговорота – питательные вещества из почвы поглощаются растениями, которые поедаются животными, после гибели которых микроорганизмы вновь возвращают питательные вещества в почву.

Биогеохимические круговороты – подразделяются на круговороты газового типа (водяной пар, азот, двуокись углерода и т.д.), на круговороты осадочного типа (фосфор, кальций, железо).

Техносфера – это область проявления технической деятельности человека.

Техномасса (техновещество) – вещество, вырабатываемое в результате промышленного производства и в сельском хозяйстве. Техногенная энергия – энергия, вырабатываемая из потенциальной энергии биосферы с помощью технических средств, что приводит к уничтожению биосферы.

Техносфера – это комфорт и угроза жизни.

Ноосфера – сфера разума – сфера взаимодействия природы и общества, где разумная деятельность становится определяющим фактором развития, миром разумных действий человека. Человек должен взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию биосферы. Действия человека в настоящее время по отношению к биосфере не всегда разумны, а исправление ошибок требует много времени и средств.