- •Б.И.Дегтерев
- •Ученым советом ВятГту
- •Киров 1998
- •Введение
- •Глава 1. Предмет и задачи экологии §1. История развития экологической науки
- •§2. Структура современной экологии
- •§3. Основные задачи экологии
- •§2. Роль магнитного поля Земли
- •§3. Функции живого вещества биосферы
- •§4. Этапы эволюционного развития биосферы
- •§5. Этапы взаимодействия человечества с биосферой
- •Глава 3. Экологические факторы среды §1. Классификация экологических факторов
- •§2. Абиотические факторы
- •§3. Биотические факторы
- •§4. Фундаментальный биологический принцип
- •§5. Закон минимума Либиха
- •§6. Ареал обитания и экологическая ниша. Адаптации
- •§7. Экологическая система и биогеоценоз
- •Глава 4. Принципы функционирования экосистем §1. Движение вещества и энергии по пищевым цепям
- •§2. Круговорот элементов
- •Круговорот углерода
- •Круговорот фосфора
- •§3. Источник энергии для экосистем. Пирамида биомассы
- •Глава 5. Антропогенные воздействия на природу §1. Классификация антропогенных воздействий
- •§2. Виды воздействий на литосферу.
- •§3. Загрязнение литосферы
- •§4. Загрязнение гидросферы. Водопользование и водопотребление
- •§5. Загрязнение атмосферы
- •§6. Воздействие атмосферных выбросов на почвы и живые организмы
- •§7. Взаимодействие и трансформация загрязнений в атмосфере. Вторичные явления
- •§8. Энергетические загрязнения природных сред
- •§9. Проблемы околоземного пространства
- •Глава 6. Инженерная защита литосферы §1. Основные пути решения проблемы
- •§2. Противоэрозионные мероприятия. Рекультивация земель
- •§3. Использование вторичных ресурсов
- •§4. Методы подготовки и переработки твердых отходов
- •Классификация и сортировка
- •Укрупнение частиц
- •Физико-химическое выделение компонентов при участии жидкой фазы
- •Термическая обработка
- •§5. Сохранение поверхности земли и рельефа при строительстве
- •Глава 7. Инженерная защита гидросферы §1. Контроль качества водных ресурсов
- •§2. Нормирование сбросов загрязняющих веществ в водные объекты
- •Экологическое состояние водных объектов Кировской области
- •§3. Условия выпуска сточных вод в водоемы
- •§4. Мероприятия по сохранению и восстановлению чистоты водоемов
- •§5. Вопросы охраны водных ресурсов при проектировании
- •§6. Очистка сточных вод
- •Глава 8. Инженерная защита атмосферы §1. Контроль качества атмосферного воздуха
- •§2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений
- •§3. Гравитационные, инерционные и центробежные пылеуловители
- •§4. Очистка газов в фильтрах
- •§5. Очистка газов в мокрых пылеуловителях
- •§6. Электрическая очистка газов
- •Глава 9. Нетрадиционные источники энергии §1. Причины повышенного интереса к нетрадиционным энергоисточникам
- •§2. Солнечная энергетика
- •Тепловые стационарные устройства
- •Фотоэлектрическая солнечная электростанция
- •§3. Энергия атмосферных источников
- •Энергия атмосферного электричества
- •§4. Энергия океана
- •Энергия волн
- •Энергия приливов
- •Энергия океанских течений
- •Тепловая энергия океана
- •§5. Энергия литосферы
- •§6. Биологические источники энергии
- •Строительная площадка
- •Автодороги
- •§2. Уровни биопозитивности
- •Шумозащитные стены и здания
- •§3. Энергоактивные здания
- •Гелиоэнергоактивные здания
- •Ветроэнергоактивные здания
- •Биоэнергоактивные здания
- •Литература
- •Оглавление
Глава 4. Принципы функционирования экосистем §1. Движение вещества и энергии по пищевым цепям
В экосистемах первичное органическое вещество образуется в процессе фотосинтеза зелеными растениями, поглощающими солнечную энергию. Энергия фотонов преобразуется в энергию химических связей: вода и двуокись углерода, поглощаемая из воздуха или воды, превращаются в сахара с выделением в качестве побочного продукта кислорода:
6Н2О + 6СО2 + Q С6Н12О6 + 6О2
Затем из сахаров и минеральных элементов питания, получаемых из почвы или воды, растения синтезируют все сложные вещества, входящие в состав их организма.
Помимо растений, использующих для фотосинтеза солнечную энергию, существуют определенные виды бактерий, способных так же синтезировать органические молекулы из двуокиси углерода и воды. Расщепляя некоторые неорганические вещества, богатые внутренней потенциальной энергией (например, сероводород Н2S), эти бактерии используют высвобождающуюся энергию для синтеза органических молекул, - примерно так же, как при фотосинтезе. Этот процесс называют хемосинтезом, т.к. источником энергии служит не свет, а окисление неорганического вещества.
Органическое вещество по пищевой (трофической) цепи последовательно передается от одних живых организмов к другим (рис.5):
СО2
Энергия
Продуценты: Первичные консументы: Вторичные консу-
растения, отдельные растительноядные жи- менты: плотоядные
виды бактерий вотные и т.п. животные и т.п.
Опадание листьев, ги- Отбросы, остатки пищи
бель особей трупы животных
Редуценты:
бактерии, гри-
Минерализация бы и т.п. Дыхание
Рис. 5. Потоки энергии и вещества в пищевой цепи
Растения, создающие первичное органическое вещество (продуценты), расположены в первом звене трофической цепи. Во втором звене располагаются организмы, употребляющие в пищу продуцентов и строящие белки своего тела из белков растений; эти организмы носят название первичные консументы, или растительноядные, или фитофаги. Далее, в третьем звене – вторичные консументы - плотоядные животные, использующие животные белки. Существуют консументы третьего порядка, питающиеся вторичными консументами, а также консументы более высоких порядков в сложных трофических цепях.
Во всех звеньях трофической цепи образуются отходы - листья, отмирающие организмы, отбросы и т.д. Эти отходы поступают в отдельное звено - звено редуцентов, состоящее из бактерий, грибов, мелких беспозвоночных и т.д. Они разлагают органические остатки всех трофических уровней до минеральных веществ. При этом выделяются кислород (45%), водород (42%) и до 1,5% воды с кальцием, кремнием, калием и фосфором.
Существует еще одно звено, состоящее из организмов, также питающихся мертвыми растительными и животными остатками - звено сапрофагов. Примерами таких организмов являются грифы, земляные черви, раки, термиты, муравьи и т.д.
Потоки энергии в пищевой цепи подчиняются закону однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго и т.д. порядков, а затем редуцентам с падением потока на каждом из трофических уровней в результате процессов, сопровождающих дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0,25%), говорить о круговороте энергии нельзя.