- •Isbn:539000289x
- •Isbn-13(ean):9785390002896
- •Раздел I. Общая экология
- •1. Предмет и задачи экологии
- •2. Краткий обзор истории развития экологии
- •3. Значение экологического образования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Взаимодействие организма и среды
- •1.1. Главные уровни организации жизни и экология
- •1.2. Организм как живая целостная система
- •1.3. Общая характеристика биоты Земли
- •Высшие таксоны ситематики империи клеточных организмов
- •1.4. О среде обитания и экологических факторах
- •1.5. Об адаптациях организмов к среде обитания
- •1.6. Лимитирующие экологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Экологические факторы и ресурсы среды
- •2.1. Физические и химические экологические факторы в жизни организмов Влияние температуры на организмы
- •Свет и его роль в жизни организмов
- •Вода в жизни организмов
- •Совместное действие температуры и влажности
- •Водная среда
- •Атмосферные газы как экологический фактор
- •Физические факторы воздушной среды
- •Химические факторы воздушной среды
- •Биогенные вещества как экологические факторы
- •Биогенные макроэлементы
- •Биогенные микроэлементы
- •2.2. Эдафические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты
- •Состав и структура почв
- •Строение почв в вертикальном разрезе
- •Важнейшие экологические факторы почв
- •Экологические индикаторы
- •2.3. Естественные геофизические поля как экологические факторы
- •2.4. Ресурсы живых существ как экологические факторы
- •Классификация ресурсов
- •Экологическое значение незаменимых ресурсов
- •Экологическое значение пищевых ресурсов
- •Ограждение пищевых ресурсов
- •Пространство как ресурс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Популяционная экология
- •3.1. Количественные показатели популяций Статические показатели популяций
- •Динамические показатели популяций
- •3.2. Продолжительность жизни вида
- •Статическая демографическая таблица женского населения Канады на 1980 г. (по Krebs, 1985)
- •3.3. Динамика численности популяций
- •3.4. Регуляция плотности популяции
- •3.5. Экологические стратегии выживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Экология биотических сообществ
- •4.1. Видовая структура сообществ и способы ее оценки
- •4.2. Пространственная структура сообществ
- •4.3. Экологическая ниша и взаимоотношения организмов в сообществе
- •Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по ю. Одуму, 1986)
- •1 Жираф; 2 антилопа геренук; 3 антилопа дик-дик; 4 носорог; 5 слон; 6 зебра; 7 гну; 8 газель Гранта; 9 антилопа бубал
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Экологические системы
- •5.1. Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
- •5.2. Продуцирование и разложение в природе
- •5.3. Гомеостаз экосистемы
- •5.4. Энергетические потоки в экосистеме Энергетические потоки
- •Принцип биологического накопления
- •5.5. Уровни биологической продуктивности экосистем. Экологические пирамиды
- •Уровни производства органического вещества
- •Экологические пирамиды
- •5.6. Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс)
- •Цикличность
- •Экологическая сукцессия
- •Сукцессионные процессы и климакс
- •5.7. Системный подход и моделирование в экологии
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Учение о биосфере
- •Глава 6. Биосфера как глобальная экосистема Земли
- •6.1. Место биосферы среди оболочек Земли
- •Соотношение горных пород земной коры
- •Распределение вод на Земле
- •Состав атмосферы
- •6.2. Состав биосферы как глобальной экосистемы
- •1 Озоновый слой; 2 граница снегов; 3 почва; 4 животные, обитающие в пещерах; 5 бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)
- •Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины (по а. Н. Геннадиеву и др., 1987)
- •Глобальные функции почв (педосферы) (Добровольский, Никитин, 1986)
- •6.3. Круговорот веществ в природе
- •6.4. Биогеохимические циклы наиболее важных для жизни организмов биогенных веществ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы
- •7.1. Ландшафты и экосистемы
- •Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по р. X. Уиттекеру, 1980)
- •I. Наземные биомы
- •II. Типы пресноводных экосистем
- •III. Типы морских экосистем
- •7.2. Наземные биомы (экосистемы)
- •7.3. Пресноводные экосистемы Особенности и факторы пресноводных местообитаний
- •Характеристика пресноводных экосистем
- •7.4. Морские экосистемы Особенности и факторы морской среды
- •Характеристика морских экосистем
- •1 Stomias; 2 Argyropelecus; 3 Gonostoma; 4 Malacosteus; 5 Idiacanthus; 6 Chauliodus
- •7.5. Функциональная целостность биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Эволюция биосферы и факторы ее устойчивости
- •8.1. Основы учения в. И. Вернадского о биосфере
- •Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по ф. Рамаду, 1981)
- •8.2. Эволюция биосферы и ее биоразнообразие
- •8.3. Биотическая регуляция окружающей среды
- •8.4. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Человек в биосфере
- •Глава 9. Биосоциальная природа человека и экология
- •9.1. Человек как биологический вид Эволюционные особенности вида
- •Наследственность человека
- •Искусственная среда и эволюция человека
- •9.2. Человечество как популяционная система
- •Рост численности населения
- •Темпы роста населения Земли в 19502000 гг. (Лестер р. Браун, 1992)
- •9.3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человечества Общие представления
- •Классификация природных ресурсов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Антропогенные экосистемы
- •10.1. О фундаментальных типах экосистем
- •Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)
- •10.2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)
- •10.3. Индустриально-городские экосистемы о процессах урбанизации
- •Урбанистические системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Здоровье человека и окружающая среда
- •11.1. Понятия «здоровье» и «окружающая среда»
- •11.2. Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
- •11.3. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека
- •11.4. Гигиена и здоровье человека
- •11.5. Валеология наука о здоровье
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Антропогенные воздействия на биосферу
- •Глава 12. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
- •12.1. Общие положения
- •12.2. Загрязнение главнейший вид негативного воздействия на биосферу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Антропогенные воздействия на атмосферу
- •13.1. Загрязнение атмосферного воздуха
- •Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
- •13.2. Основные источники загрязнения атмосферы
- •13.3. Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека (по х. Ф. Френчу, 1992)
- •Токсичность загрязнения воздуха для растений (Бондаренко, 1985)
- •13.4. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •Нарушение озонового слоя
- •Кислотные дожди
- •Закисление озер в мире (по данным «XX век последние 10 лет», 1992)
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Антропогенные воздействия на гидросферу
- •14.1. Загрязнение гидросферы
- •Главные загрязнители воды
- •Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
- •14.2. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •14.3. Истощение подземных и поверхностных вод
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Антропогенные воздействия на литосферу
- •15.1. Деградация почв (земель)
- •Эрозия почв (земель)
- •Загрязнение почв
- •Вторичное засоление и заболачивание почв
- •Опустынивание
- •Отчуждение земель
- •15.2. Воздействия на горные породы и их массивы Горные породы
- •Массивы горных пород
- •15.3. Воздействия на недра
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Антропогенные воздействия на биотические сообщества
- •16.1. Значение леса в природе и жизни человека
- •16.2. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
- •16.3. Экологические последствия воздействия человека на растительный мир
- •Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха
- •Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет
- •16.4. Значение животного мира в биосфере
- •16.5. Воздействие человека на животных и причины их вымирания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Особые виды воздействия на биосферу
- •17.1. Загрязнение среды отходами производства и потребления
- •17.2. Шумовое воздействие
- •17.3. Биологическое загрязнение
- •17.4. Воздействие электромагнитных полей и излучений
- •17.5. Загрязнение от ракетно-космической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18. Экстремальные воздействия на биосферу
- •18.1. Воздействие оружия массового уничтожения
- •18.2. Воздействие техногенных экологических катастроф
- •18.3. Стихийные бедствия
- •Стихийные бедствия эндогенного характера
- •Стихийные бедствия экзогенного характера
- •Контрольные вопросы
- •Раздел V. Охрана окружающей среды. Экологическая защита
- •Глава 19. Взаимодействие природы и общества на современном этапе
- •19.1. Основные формы взаимодействия природы и общества
- •19.2. Важнейшие природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды
- •19.3. Экологический кризис и пути выхода из него
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. Инженерная экологическая защита
- •20.1. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
- •Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
- •Биотехнология в охране окружающей среды
- •20.2. Нормирование качества окружающей среды
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевых водах, мг/л
- •20.3. Защита атмосферы
- •20.4. Защита гидросферы Поверхностная гидросфера
- •Подземная гидросфера
- •1 Водоносные пески; 2 депрессионная воронка; 3 насосная; 4 здание для очистки воды; 5 инфильтрационные бассейны; 6 водозаборные скважины
- •20.5. Защита литосферы Защита почв (земель)
- •Охрана и рациональное использование недр
- •Рекультивация нарушенных территорий
- •Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель
- •Защита массивов горных пород
- •20.6. Защита биотических сообществ Защита растительного мира
- •Охрана животного мира
- •Красная книга
- •Особо охраняемые природные территории
- •20.7. Защита окружающей среды от особых видов воздействий Защита от отходов производства и потребления
- •Защита от шумового воздействия
- •Защита от электромагнитных полей и излучений
- •Защита от негативного биологического воздействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21. Энерго- и ресурсосбережение
- •21.1. Экологичное энергопотребление
- •Основные направления экологичного энергопотребления
- •Характеристика основных утеплителей по данным зарубежных источников
- •Энергосберегающие заглубленные здания
- •Концепция энергосберегающего экодома
- •21.2. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
- •21.3. Ресурсосбережение в строительстве Использование техногенного сырья мощный экологический ресурс
- •Экологическая безопасность техногенного сырья
- •Контрольные вопросы
- •Раздел VI. Охрана окружающей среды. Правовые и экономические аспекты
- •Глава 22. Административно-правовые основы охраны окружающей среды
- •22.1. Экологическое законодательство Российской Федерации
- •22.2. Государственные органы управления в области охраны окружающей среды
- •22.3. Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация
- •22.4. Экологическая экспертиза и овос
- •22.5. Экологический риск и зоны повышенного экологического риска
- •Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
- •22.6. Экологический мониторинг
- •Система наземного мониторинга окружающей среды (по и. П. Герасимову)
- •22.7. Экологический контроль
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Экологические права и обязанности граждан
- •23.1. Экологические права граждан. Общественные экологические движения
- •23.2. Экологические обязанности граждан
- •23.3. Юридическая ответственность за экологические правонарушения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24. Экономический механизм охраны окружающей среды
- •24.1. Методы экономического регулирования
- •24.2. Эколого-экономический учет природных ресурсов и загрязнителей
- •24.3. Лицензии, договора и лимиты на природопользование
- •24.4. Новые механизмы финансирования природоохранных мероприятий
- •24.5. Экономическое стимулирование в области охраны окружающей среды
- •24.6. Понятие о концепции устойчивого эколого-экономического развития
- •Контрольные вопросы
- •Глава 25. Экологизация общественного сознания
- •25.1. Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания
- •25.2. Экологическое образование, воспитание и культура
- •Контрольные вопросы
- •Глава 26. Международное экологическое сотрудничество
- •26.1. Роль международных экологических отношений
- •26.2. Национальные и международные объекты охраны окружающей среды
- •26.3. Основные принципы международного экологического сотрудничества
- •26.4. Участие России в международном экологическом сотрудничестве
- •Контрольные вопросы
Характеристика пресноводных экосистем
Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые растения и плавающие зеленые растения водоросли, некоторые высшие (рдесты) (рис. 7.7). Растения, укрепленные в дне, образуют три концентрические зоны:
1) зона надводной вегетации фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков;
2) зона укрепленных в дне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды;
3) зона подводной вегетации укорененные и прикрепленные растения полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный обмен в водной среде (рдесты и прикрепленные водоросли харовые).
Рис. 7.7. Некоторые продуценты лентических сообществ; прибрежные растения, укореняющиеся в дне водоема (17), нитчатые водоросли (89) и фитопланктон (1020)
Животные, консументы, более разнообразны в литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллюсками, коловратками, мшанками, личинками насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы большую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножаются. Зоопланктон представлен ракобразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).
В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цветение» связано с массовым развитием приспособленных к прохладной воде диатомитовых водорослей, летом зеленых, осенью азотфиксирующих синезеленых водорослей. Зоопланктон представлен растительноядными ракоообразными и коловратками, все другие хищники. Нектон лимнической зоны это только рыбы.
Сообщества профундальной зоны существуют без света. Фауна и флора здесь в зоне поверхностного раздела вода ил, где накапливается органический материал, представлена бактериями и грибами (редуценты), а также бентосными формами личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).
Количество красных кольчатых червей возрастает с ростом загрязнения водоема сточными водами, т. е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.
Действие на сообщества стоячих водоемов таких лимитирующих факторов, как содержание кислорода, температуры и освещенности, зависит от специфических особенностей этих водоемов озер, прудов, искусственных водохранилищ.
Озера естественные пресноводные водоемы (см. рис. 7.9), образовались геологически сравнительно недавно за последние несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет, например, Байкала. Наличие у большинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее «перемешивании» и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезонны, как и стратификация озера по температурному режиму (рис. 7.8).
Рис. 7.8. Температурная стратификация в озере умеренной зоны Северного полушария (оз. Линсли, Коннектикут, США, по Ю. Одуму, 1975)
В озерах умеренного пояса в летнее время можно выделить в вертикальном разрезе три зоны: эпилимнион до глубины, где происходит конвекция (циркуляция) воды; термоклина это промежуточная зона, где вода не смешивается с водой верхней зоны; гиполимнион область холодной воды, где нет циркуляции.
Термоклина обычно расположена ниже границы проникновения света, и запасы кислорода, в отрезанном от его источников гиполимнионе, истощаются. Наступает летний период стагнации. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды и обогащение гиполимниона кислородом. Зимой, когда температура воды под льдом становится ниже плюс 4 С, что снижает ее плотность и снова приводит к стратификации озера и к зимней стагнации. Весной, после таяния льда, температура воды достигает плюс 4 С, она тяжелеет и снова происходит весеннее перемешивание. Это классическая схема для водоемов Евразии и Северной Америки. В полярных областях и субтропиках перемешивание бывает только один раз в году: в первом случае летом, во втором зимой. В водоемах тропиков перемешивание воды идет постоянно, но медленно, а общее перемешивание происходит редко и нерегулярно.
Цветение фитопланктона обычно приурочено к перемешиванию, когда в эвфотической зоне появляются воды, обогащенные природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокормные) и 2) эвтрофные (кормные). Продуктивность лентических экосистем зависит также от поступающих веществ с окружающей суши и от глубины озера (наиболее продуктивны мелкие озера).
Пруды обладают хорошо развитой литоралью и практическим отсутствием стратификации, образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб.
Водохранилища (см. рис. 7.9) создаются человеком при возведении гидроэнергетических и гидромелиоративных комплексов. Это уже не природная экосистема, а природно-техническая система. Распределение тепла и биогенов в ней зависит от типа плотины. Если вода сбрасывается придонная, то в этом случае водохранилище аккумулирует тепло и экспортирует биогенные вещества, если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. В первом случае спускается вода гиполимниона, во втором эпилимниона. Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию участка реки.
Рис. 7.9. Пресноводные экосистемы
Лотические экосистемы реки (см. рис. 7.9) отличаются от стоячих водоемов тремя условиями:
1) течение важный лимитирующий и контролирующий фактор;
2) обмен между водой и сушей значительно более активен;
3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация.
Скорость течения влияет на распределение рыб в реках они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.
Детритное питание основа трофических цепей лотических экосистем: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала. Зато кислорода в реках достаточно и содержание его в воде постоянно, что обусловило узкую толерантность организмов по отношению к кислороду.
Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах поселяются организмы, способные прикрепиться к субстрату (нитчатые водоросли), или хорошие пловцы (форель). На участках плеса сообщества напоминают прудовые.
В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях сообщества перекатов, в низовьях и дельте плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видового состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.
Заболоченные пресноводные участки, обычно собственно болота (см. рис. 7.9) низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами, а верховые атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками.
Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (1420%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет «CO2-проблему».