- •1. Цель курса.
- •2. История экологии.
- •3. Современные экологические проблемы, роль экологии в их решении.
- •4. Структура экологии.
- •5. Значение экологии.
- •1. Международная биологическая программа (1964-1974) (мбп).
- •2. Программа «Человек и биосфера» (маб).
- •1. Основные определения.
- •2. «Закон» минимума Либиха.
- •3. «Закон» толерантности Шелфорда.
- •4. Обобщенная концепция лимитирующих факторов.
- •1. Диапазон активности организмов в зависимости от температурных условий.
- •2. Периодичность температурного фактора.
- •3. Зональность распределения организмов.
- •1. Солнечный свет и его составляющие.
- •2. Световой режим в различных географических зонах.
- •3. Экологические характеристики света.
- •1. Общая характеристика гидросферы.
- •2.Потеря воды и пополнение её запасов организмами.
- •3. Классификация организмов в зависимости от их потребности в воде.
- •1. Состав воздуха и его значение в жизни организмов.
- •2. Радиоактивность и ионизация в атмосфере.
- •3. Почвенный покров Земли.
- •4. Физические свойства почвы и их экологическое значение.
- •1. Термодинамические законы в экосистеме.
- •2. Энергетические характеристики среды.
- •3. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни.
- •4. Трофическая структура и экологические пирамиды.
- •5. Продуктивность экосистемы.
- •6. Измерение первичной продуктивности.
- •7. Продуктивность экосистемы.
- •1. Понятия местообитания и экологической ниши.
- •2. Экологические эквиваленты.
- •3. Смещение признаков: симпатрия и аллопатрия.
- •1. Естественный отбор: аллопатрическое и симпатрическое видообразование.
- •2. Искусственный отбор. Одомашнивание.
- •1. Определения.
- •2. Внутрипопуляционные процессы.
- •4. Возрастная структура популяций.
- •3. Типы роста популяций.
- •4. Пространственная структура популяций.
- •5. Этологическая структура популяций.
- •1. Разнообразие биологических сообществ.
- •2. Структурные системы классификации.
- •1. Экологические принципы жизни сообщества.
- •2. Открытые и замкнутые сообщества.
- •3. Сукцессии.
- •4. Консортивные связи в биоценозе.
- •5. Модель экологической сукцессии. Тенденции, которых следует ожидать в развитии экосистем.
- •1. Научная деятельность в.И. Вернадского, приведшая к возникновению теории о биосфере.
- •2. Характеристика биосферы по Вернадскому.
- •3. Геологический круговорот веществ. Единство малого и большого круговоротов веществ.
- •1. Понятие о техносфере и антропогенном обмене веществ.
- •2. Понятие «ноосфера».
- •1. Понятие о биогеохимических круговоротах.
- •2. Блочная модель круговорота биогенных элементов.
- •1. Круговорот углерода.
- •2. Круговорот воды.
- •3. Круговорот кислорода.
- •4. Круговорот азота.
- •5. Круговорот фосфора.
- •Глава 1. Экология мегаполиса
- •1.1. Статистика городского населения на 2000 г.
- •1.2. Вступительное слово о проблемах города.
- •1.3. История возникновения города.
- •1.4. Отличия города от деревни.
- •1.6. Стадии урбанизации.
- •1.7. Рост конурбаций или мегаполисов.
- •1.8. Возникновение пригородов.
- •1. 9. Кризис городов.
- •Глава 2. Антропогенное воздействие на биосферу
- •2.1. Основные экологические проблемы современности и пути их решения.
- •2.2.Экологические принципы рационального природопользования.
- •2.5. Экозащитная техника и технологии.
- •2.6. Экологическое управление.
- •2.7.Профессиональная ответственность.
1. Состав воздуха и его значение в жизни организмов.
Воздух представляет собой физическую смесь газов различной химической природы, имеющих для живых организмов первостепенное значение. С экологической точки зрения, воздух – это не только газовая оболочка Земли, но и газовая компонента почвы, растворённые газы природных вод и тканевых жидкостей организмов. Воздух является материальной средой, с которой тесно связана жизнедеятельность практически всех организмов.
Как и другие экологические факторы, воздух воздействует физически и химически на земную кору, чем обусловливает важнейшие геологические процессы, протекающие на поверхности нашей планеты.
Состав воздуха, лишённого влаги и твёрдых примесей, практически одинаков во всех местностях земного шара и характеризуется следующими показателями:
Составляющая |
Объёмное содержание, % |
Азот Аргон Гелий Закись N Кислород Криптон Метан Неон Углекислый газ |
78,01 0,93 5,24 *10-4 5,0 *10-5 20,95 1,14 *10-4 1,4 *10-4 1,8 *10-3 0,032 |
Кислород. Для абсолютного большинства живых организмов О2 является жизненно необходимым. В бескислородной среде могут развиваться только анаэробные бактерии. Кислород обеспечивает осуществление экзотермических реакций, в ходе которых освобождается необходимая для жизнедеятельности организмов энергия. Этот элемент является конечным акцептором электрона, который отщепляется от атома водорода в процессе энергетического обмена. В химически связанном состоянии О2 входит в состав многих очень важных органических и минеральных соединений живых организмов. Огромна роль его как окислителя в круговороте отдельных элементов биосферы.
Единственными продуцентами свободного молекулярного кислорода на Земле являются зелёные автотрофные растения. Ещё одним источником кислорода являются водяные пары, которые в верхних слоях атмосферы под действием УФЛ разлагаются на О и Н. Не исключено, что часть атмосферного О2 имеет вулканическое происхождение.
Углекислый газ – один из важнейших и преобладающих форм первостепенного биогенного элемента С. Это соединение обладает особыми физическими и химическими свойствами, благодаря чему является циркулирующей формой неорганического углерода.
СО2, который поглощает в инфракрасной области спектра, влияет на оптические параметры и температурный режим атмосферы, следствием чего является известный «парниковый эффект». Он состоит в том, что подобно стеклу в парниках, безоблачная атмосфера, содержащая СО2, сравнительно мало задерживает солнечную радиацию видимого диапазона, однако в значительно большей степени поглощает длинноволновое ИФИ, возникающее при разогреве поверхности Земли. Тем самым создаются условия для сохранения тепла в атмосфере. Таким образом, происходит разогрев атмосферы и переизлучение части энергии обратно к Земле. По мере увеличения [СО2] в атмосфере tо всей системы может повышаться до значений с нежелательными экологическими показателями. Название «парниковый эффект» не совсем правильное. В действительности, в парниках и теплицах большую роль в сохранении тепла играют изоляция от окружающего воздуха и повышение содержания водяных паров.
СО2 поступает в атмосферу не только вследствие естественных процессов (извержение вулканов, деятельность почвенных микроорганизмов, дыхание животных и растений), но и в результате сжигания горючих полезных ископаемых (теплоэнергетика, транспорт, индустрия), как побочный продукт химической и микробиологической промышленности.
В океане СО2 почти в 60 раз больше, чем в атмосфере. Вследствие того, что этот газ лучше растворяется в холодной, а не в тёплой воде, Мировой океан действует как гигантский насос, который, поглощая СО2 в холодных областях, переносит и отдаёт его в атмосферу тропиков.
Хорошо растворяясь в воде, СО2 тем не менее не относится к разряду лимитирующих факторов для водных организмов вследствие связывания его избытка щелочными и щелочноземельными металлами.
Азот. Для большинства организмов N2 является нейтральным газом. Лишь для значительной группы микроорганизмов (клубеньковых бактерий, азотобактерий, актиномицетов, сине-зелёных водорослей) N2 является фактором жизнедеятельности.
Круговорот азота. Азот растворяется в крови и тканевых жидкостях организмов в количествах, пропорциональных его парциальному давлению. При резком уменьшении давления избыток азота выделяется в виде пузырьков газа. Проявление этого – кессонная болезнь. Постоянно мигрирующие в вертикальном направлении организмы (птицы, рыбы, ластоногие, китообразные) имеют защитные механизмы, уменьшающие процесс дегазации крови и других жидкостей.
Аргон, неон, гелий и др. инертные газы атмосферы в экологическом плане считаются индифферентными.
Озон. Несмотря на крайне низкое количественное содержание, этот газ имеет существенное эколого-биологическое значение. Это связано с тем, что озон активно поглощает коротковолновое УФИ Солнца и т.о. определяет не только температурный режим стратосферы, но и является охранным щитом от жёсткого, короче 280 нм, излучения, крайне опасного для всего живого на Земле.
Основное количество озона – на высоте 15-25 км (верхняя граница его распространения – до 45 км), где он образует озоносферу.
В последние десятилетия установлено существенное влияние на озоновый слой различных веществ естественного и особенно антропогенного происхождения, приводящих к разрушению озонного экрана. Это вулканические извержения, содержащие хлор; разложение минеральных удобрений, выделяющих закись азота; выбросы реактивными двигателями высотной авиации окислов азота и паров воды; ядерные взрывы, при которых образуется большое количество оксидов азота.