- •Содержание
- •1. Предмет и задачи экологии
- •1.1 История развития экологии как науки.
- •1.2 Предмет, структура и задачи экологии
- •Смертность – гибель особей в популяции.
- •2. Биосфера. Учение вернадского
- •2.1. Понятие о биосфере
- •2.2. Структура биосферы.
- •2.3. Этапы развития биосферы. Ноосфера
- •2.4. Биогеохимические циклы
- •3. Экологическая система
- •3.1 Структура и свойства экосистемы
- •3.2 Пищевые цепи. Трофические уровни
- •3.3. Энергетика и продукция экосистемы
- •3.4. Динамические процессы в экосистеме
- •3.4. Примеры экосистем
- •4.Экологические факторы
- •4.1. Классификация экологических факторов.
- •4.2 Абиотические факторы.
- •Абиотические факторы почвенного покрова
- •4.3 Биотические факторы
- •4.4 Экологическая пластичность. Понятие о лимитирующем факторе
- •5. Влияние загрязнения на здоровье человека
- •5.1 Характер воздействия загрязнения на здоровье человека:
- •5.2 Эколого-зависимые заболевания
- •5.3 Действие основных загрязняющих веществ на организм человека
- •5.4 Влияние вредных производственных факторов (шум, вибрация, ультразвук) на здоровье человека
- •6. Глобальные проблемы окружающей среды
- •7. Рациональное использование природных ресурсов
- •7.1 Классификация природных ресурсов
- •7.2 Рациональное природопользование
- •7.3 Стратегия устойчивого развития
- •8. Антропогенное воздействие на биосферу. Загрязнение окружающей среды
- •8.1 Загрязнение окружающей среды
- •8.2 Антропогенное воздействие на атмосферу. Источники загрязнения атмосферного воздуха
- •8.3 Загрязнение гидросферы. Производственные сточные воды.
- •8.4 Загрязнение окружающей среды отходами производства и потребления
- •8.5 Энергетические загрязнения
- •8.6 Биологическое загрязнение
- •9. Очистка газовых выбросов
- •9.1 Механические методы очистки отходящих газов
- •Механические («сухие») пылеуловители
- •9.2 Физико-химические методы очистки газовых выбросов
- •Электрофильтры
- •Аппараты мокрого пылегазоулавливания
- •Скрубберы (газопромыватели).
- •Очистка сточных вод
- •10.1 Механические методы очистки сточных вод
- •Удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил
- •Очистка сточных вод от мелкодисперсных примесей и маслопримесей методом флотации
- •10.2 Физико-химические методы очистки сточных вод (Очистка сточных вод от растворимых примесей).
- •10.3 Биологические методы очистки сточных вод
- •Антропогенное воздействие на литосферу
- •11.2 Воздействия на горные породы и их массивы
- •11.3 Воздействия на недра
- •11.4 Защита литосферы
- •Управление отходами. Переработка отходов
- •12.1 Стратегия обращения с отходами
- •12.2 Обращение с отходами в Российской Федерации
- •12.3 Переработка промышленных отходов.
- •13. Экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование
- •Нормативы качества окружающей среды.
- •13.2 Нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды
- •13. 3. Нормативы использования природных ресурсов.
- •13. 4. Экологические стандарты
- •13. 5. Нормативы санитарных и защитных зон
- •14. Экологический мониторинг
- •14.1 Понятие экологического мониторинга. Классификация
- •14.2 Оценка фактического состояния окружающей среды
- •Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почвы по суммарному показателю представлена в табл. 14.3.
- •15. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
- •15.1 Международные объекты охраны окружающей среды
- •15.2 Международные организации
- •15.3 Конференции и соглашения
- •15.4 Участие Росси в международном сотрудничестве
- •16 Экологическое право…………………………………
- •16.1. Источники экологического права
- •16.2. Государственные органы охраны окружающей природной среды
- •16.3. Экологическая стандартизация и паспортизация
- •16.4. Экологическая экспертиза
- •16.5. Понятие об экологическом риске
- •17 Экономика природопользования…………………..
- •17.1 Плата за пользование природными ресурсами и загрязнение окружающей среды
- •17.2 Оценка экологических ущербов
3. Экологическая система
3.1 Структура и свойства экосистемы
3.2 Пищевые цепи. Трофические уровни
3.3 Энергетика и продукция экосистемы
3.4. Динамические процессы в экосистеме
3.5. Виды экосистем
3.1 Структура и свойства экосистемы
Как известно, живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии, образуя экосистемы.
Экосистема – это совокупность всех живых организмов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой.
Экосистема основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.
В каждой наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп (гр. topos - место) – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент –биоценоз (гр. koinos – общий) - совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп (рис.3.1). Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества.
Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию (или часть популяции) данного вида в экосистеме. Биоценоз очень трудно рассматривать отдельно от биотопа, поэтому вводят такое понятие, как биогеоценоз (биотоп+биоценоз).
Биогеоценоз – участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферы остаются однородными и имеют одинаковый характер взаимодействия между ними.
Признаки экосистем:
1) независимость от внешних источников вещества и энергии, но не от солнечного света. Энергия – это способность совершать работу.
2) способность обеспечивать круговорот вещества.
Примеры экосистем: лес, озеро, отдельно стоящий дуб. Биосфера – самая крупная экосистема.
Иногда экологическую систему называют биогеоценозом, но эти два понятия не являются синонимами.
Экологическая система – любая совокупность организмов и окружающей их среды. (горшок с цветком, пилотируемый космический корабль, террариум).
Биогеоценозы – это природные образования. Любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экологическая система – биогеоценоз.
Как большие, так и малые экосистемы обычно не имеют четких границ. Переходная зона между двумя смежными экосистемами называется экотоном. Экотон включает в себя представителей обеих смежных экосистем, а также нередко виды живых организмов, которые не встречаются в данных экосистемах, в результате экотон обладает большим разнообразием организмов, чем близлежащие территории.
абиотическая
часть (экотоп) биотическая
часть
Рис. 3.1 Структура экосистемы
Все живые организмы по типу питания делятся на две большие группы – автотрофы и гетеротрофы. Функционально биотические компоненты можно разделить на три группы.
Первая группа организмов – продуценты (лат. producens – создающий, производящий) или автотрофные организмы (от лат. auto-сам, troрhe-пища), т.е. «сами являющийся пищей»
Продуценты или автотрофы - это такие организмы, которые в качестве питательного материала используют простые неорганические вещества: воду, углекислый газ, нитраты, фосфаты и др. В качестве энергетического материала продуценты используют либо солнечный свет, либо энергию химических реакций. Они подразделяются на фото- и хемоавтотрофов.
Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все фотосинтезирующие организмы: зеленые растения и некоторые бактерии. В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества -углеводы, или сахара (СН2О)n, которыми питаются животные:
nСО2 + nН2O = (СН2О)n + O2
Фотосинтез (гр. photos – свет, synthesis – соединение, составление) – синтез клетками растений, водорослей и некоторых бактерий органических веществ из неорганических (CO2, H2O, NH3, PO43-) при участии энергии солнечного света. В качестве побочного продукта выделяется кислород.
6CO2 + 6H2O + солнечная энергия = C6H12O6 + 6O2
Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой и затем азотной кислоты:
2NH3 + 3О2 = 2HNO2 + 2Н2О + Q.
2HNO2 + О2 = 2HNO3+ Q
Химическая энергия (Q), выделенная при этих реакциях, используется бактериями для синтеза органических веществ.
Главная роль в создании органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам. Роль хемосинтезирующих бактерий в этом процессе относительно невелика. Каждый год фотосинтезирующими организмами на Земле создается около 150 млрд. т органического вещества, аккумулирующего солнечную энергию.
Вторая группа организмов – консументы (лат. consume - потреблять), или гетеротрофные организмы (гр. heteros - другой, trophe - пища), т.е. «питающиеся другими».
Консументы или гетеротрофы используют в качестве источника и энергии, и питательного материала готовое органическое вещество. Консументы осуществляют процесс разложения органических веществ. Их делят на фаготрофов (rp. phagos - пожирающий) и сапротрофов (гр. sapros - гнилой).
Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся в основном крупные животные - макроконсументы.
Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков. К этой группе относятся как мелкие организмы (муравьи, черви и др.), так и крупные животные (гиены, шакалы, вороны и др.).
В зависимости от источников питания фаготрофы подразделяются на три основных класса:
-
фитофаги (растительноядные) – консументы первого порядка, питающиеся исключительно растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву. Олени и зайцы питаются ветками и листьями. Кузнечики потребляют все части растений.
-
хищники (плотоядные) – консументы второго порядка, которые питаются иключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы третьего порядка, питающиеся только плотоядными животными. Например, пауки и птицы, которые едят хищных насекомых, и тунец, который питается сельдью – вторичные консументы. Ястреб и сокол, которые охотятся на змей и горностаев, а также акула, питающаяся другими рыбами – третичные консументы.
-
эврифаги (всеядные) – могут поедать как растительную, так и животную пищу. Например, свиньи, крысы, лисы, тараканы и человек.
Третья группа организмов - редуценты (лат. reductio - восстановление), или деструкторы (лат. destructio - разрушение).
Редуценты или деструкторы - это консументы, участвующие в последней стадии разрушения, т.е. в минерализации органических веществ, которые они восстанавливают до неорганических соединений (СО2, Н2О и др.). Редуценты очищают природную среду от отходов, они возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. Таким образом жизненный цикл возобновляется.
К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др.) - микроконсументы. Их выделяют в отдельную группу потому, что роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без них в биосфере накапливались бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.
Поскольку организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, то они вступают между собой в сложные трофические (пищевые) взаимодействия. Одни из них производят продукцию, другие потребляют, третьи преобразуют ее в неорганическую форму. Таким образом образуется цепь последовательной передачи вещества от одних организмов к другим, которая называется трофической цепью.