§ 2. Продуцирование и разложение в природе

Контрольная работа по

§ 2. Продуцирование и разложение в природе

Оглавление

Введение 2

1. Важнейшие экологические факторы почвы 3

2. Продуцирование и разложение в природе 5

3. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы. Признаки перехода биосферы в состояние ноосферы 7

4. Локальное загрязнение атмосферы, его экологические последствия. Что такое смог и на какие виды его подразделяют? 9

5. Эффективные методы  обеззараживания  и очистки питьевой воды. 12

6. Экологическая экспертиза. Оценка воздействия предприятия на окружающую среду  (ОВОС). 17

Список использованной литературы 24

Введение

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельности человека. Она изучает системы выше уровня организма: популяционные, экологические.

Современная экология исследует взаимоотношения организмов друг с другом и со средой на популяционно – биоценотическом уровне и изучает жизни биологических макросистем более высокого ранга: биоценозов (экосистем), биосферы, их продуктивность и энергетику. В наши дни экология определяет направление экологического и политического развития страны.

Термин «экология» и его производные активно вошли в лексикон нашей повседневной жизни. Экология стала одной из сторон гуманизма, включающей в себя духовность, понимание единства человека с природой, высокую культуру, интеллект.

Взаимоотношения общества и окружающей среды тесно связаны с развитием социальной экологии, которая рассматривает взаимоотношения общество – природа, изучает взаимодействие и взаимосвязи человеческого общества и природы среды и разрабатывает научные основы рационального природопользования, направленные на охрану природы, оптимизации среды обитания человека.

Сохранение окружающей среды, ее восстановление и облагораживание, экологическое воспитание молодежи – это и воспитание патриотизма, культуры. В результате деятельности человека находятся под угрозой полного уничтожения многие виды флоры и фауны Земли.

Первостепенной задачей является сохранение облагороженного, окультуренного нашими предками растительного и животного мира. Решению первого круга проблем способствует организация национальных заповедников, парков, охранных зон, экологизации инженерно-технических решений и т. п.

Вторая стратегическая задача – это приведение материального производства человека, его внутренних законов и культуры в соответствие с естественным биотическим круговоротом природы и закономерностями ее развития (переход на межотраслевую биотехнологию, создание безотходных производств и т. п.).

Роль экологии и создание экологических комитетов по охране природы очень велика, в период экологического кризиса особенно необходима поддержка правительства в сохранении природы, а также деятельность граждан в сохранении окружающего мира.

Эти факторы можно разделить на физические и химические. К физическим относятся влажность, температура, структура и пористость.

Влажность, а точнее доступная влажность для растений, зависит от сосущей силы корневой системы растений и от физического состояния самой воды. Практически недоступна часть пленочной воды, прочно связанная с поверхностью частицы.

Легко доступна свободная вода, но она довольно быстро уходит в глубокие горизонты, и прежде всего из крупных пор быстро движущаяся вода, а затем из мелких — медленно движущаяся вода, связанная и капиллярная влага удерживается в почве длительное время.

Иными словами, доступность влаги зависит от водоудерживающей способности почв. Сила удерживающей способности тем выше, чем почва глинистее и чем она суше.

При очень низкой влажности если и остается, то только недоступная для растений прочно связанная вода, и растение погибает, а гигрофильные животные (дождевые черви и др.

) перебираются в более влажные глубокие горизонты и там впадают в «спячку» до выпадения дождей, однако многие членистоногие приспособлены к активной жизни даже при предельной сухости почвы.

Температура почвы зависит от внешней температуры, но, благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим довольно стабилен и уже на глубине 0,3 м амплитуда колебания температуры менее 2°С (Новиков, 1979), что важно для почвенных животных — нет необходимости перемещаться вверх-вниз в поисках более комфортной температуры. Суточные колебания ощутимы до глубины 1 м. Летом температура почвы ниже, а зимой — выше, чем воздуха.

Структура и пористость почвы обеспечивают ее хорошую аэрацию. В ней активно перемещаются черви, особенно в глинистой, суглинистой и песчаной, увеличивая пористость. В плотных почвах затрудняется аэрация и кислород может стать лимитирующим фактором, однако большинство почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых почвах.

Почвенные горизонты также являются средой жизни млекопитающих, например грызунов. Они живут в норах, глубина которых может даже несколько превышать мощность почвенного горизонта.

Важнейшими экологическими факторами являются и химические, такие как реакция среды и засоленность.

Реакция среды — очень важный фактор для многих животных и растений. В сухом климате преобладают нейтральные и щелочные почвы, во влажных районах — кислые. Многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и слабощелочных почвах (ячмень, пшеница), каковыми обычно являются черноземы.

Засоленными называют почвы с избыточным содержанием водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов).

Они возникают вследствие вторичного засоления почв при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов.

Среди засоленных почв выделяют солончаки и солонцы, в последних преобладают карбонаты натрия. Почвы эти щелочные — рН, соответственно, равен восьми и девяти.

Флора и фауна засоленных почв очень специфичны. Растения здесь весьма устойчивы не только к концентрации, но и к составу солей, но разные растения приспособлены по-разному. Солеустойчивые растения называют галофитами.

Один из галофитов так и называется — солерос и может выдерживать концентрацию солей свыше 20%. В то же время дождевые черви даже при невысокой степени засоления длительный срок выдержать его не могут.

Засоление почв приводит к падению урожайности сельхозкультур.

Фотосинтезирующие организмы, и лишь отчасти хемосин-тезирующие, создают органические вещества на Земле — продукцию — в количестве 100 млрд т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду.

Однако этот баланс неточен, так как известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток органического вещества, в особенности 300 млн лет тому назад, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Человечество использует это энергетическое сырье.

Избыток образовался вследствие того, что в соотношении 02/С02 баланс сдвинулся в сторону С02 и заметная часть продуцированного вещества, хотя и очень небольшая, не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а фоссилизировалась (окаменевала) и сохранялась в осадках. Сдвижение баланса в сторону повышения содержания кислорода около 100 млн лет назад сделало возможным эволюцию и существование высших форм жизни. 
Без процессов дыхания и разложения, так же как и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна.

Дыхание

Дыхание — это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество.

Итак, дыхание — процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение.

Аэробное дыхание — процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель — газообразный кислород присоединяет водород. Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, например сера. И наконец, брожение – это такой анаэробный процесс, где окислителем становится само органическое вещество.

Посредством процесса аэробного дыхания организмы получают энергию для поддержания жизнедеятельности и построения клеток. Бескислородное дыхание — это основа жизнедеятельности сапрофагов (бактерии, дрожжи, плесневые грибы, простейшие). Аэробное дыхание превосходит, и значительно, анаэробное в скорости.

 
Если поступление детрита (частичек отмершей органики) в почву или в донный осадок происходит в больших количествах, то бактерии, грибы, простейшие быстро расходуют кислород на его разложение, которое резко замедляется, но не останавливается вследствие «работы» организмов с анаэробным метаболизмом.

Итак, в целом можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И, как было подчеркнуто выше, такое соотношение наблюдается на уровне биосферы.

«Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть, следовательно, одно из важнейших свойств экосистемы» (Ю. Одум, 1975).

Однако в результате деятельности человека это свойство находится под угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными двигателями и другими аппаратами, которое может привести к снижению продукции.

Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования гумуса, гумификация, идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, — процесс медленный, обусловливающий запаздывание разложения по сравнению с продуцированием.

 
Кроме биотических факторов в разложении принимают участие и абиотические (пожары, которые можно считать «агентами разложения»).

Но если бы мертвые организмы не разлагались гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами, для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать.

Ноосфера («мыслящая оболочка», сфера разума) — высшая стадия развития биосферы. Это «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития».

Почему возникло понятие «ноосфера»? Оно появилось в связи с оценкой роли человека в эволюции биосферы. Непреходящая ценность учения В. И.

Вернадского о ноосфере именно в том, что он выявил геологическую роль жизни, живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы и всего разнообразия живых существ в ней. Среди этих существ он выделил человека как мощную геологическую силу.

Эта сила способна оказывать влияние на ход биогеохимических и других процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве (пока «ближний» Космос). Вся эта среда весьма существенно изменяется человеком благодаря его труду.

Он способен перестроить ее согласно своим представлениям и потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая складывалась в течение всей геологической истории Земли.

В. И.

Вернадский писал, что становление ноосферы «есть не случайное явление на нашей планете», «создание свободного разума», «человеческого гения», а «природное явление, резко материально проявляющееся в своих следствиях в окружающей человека среде» (Размышления натуралиста, 1975). Иными словами, ноосфера — окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом.

Человек, по мнению В. И. Вернадского, является частью биосферы, ее «определенной функцией».

Подчеркивая тесную связь человека и природы, он допускал, что предпосылки возникновения человеческого разума имели место еще во времена животных, предшественников Homo sapiens , и проявление его началось миллионы лет назад, в конце третичного периода. Но как новая геологическая сила смог проявить себя только человек.

Воздействие человеческого общества как единого целого на природу по своему характеру резко отличается от воздействий других форм живого вещества. В. И.

Вернадский писал: «Раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения,- питания, дыхания.

Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и создания цивилизованных форм жизни», что и изменило «вечный бег геохимических циклов».

Эти гениальные мысли В. И.

Вернадского позволили ряду ученых допустить в дальнейшем и такой ход событий в эволюции биосферы, как коэволюцию между человеческим обществом и природной средой, в результате чего и возникнет ноосфера, но это будет происходить благодаря «новым формам действия живого вещества на обмен атомов живого вещества с косной материей». Он считал, что «геологически мы переживаем сейчас выделение в биосфере царства разума, меняющего коренным образом и ее облик, и ее строение, — ноосферы».

Анализируя представления В. И. Вернадского о ноосфере, Э. В.

Гирусов (1986) высказал мнение, что ломка развития человеческой деятельности должна идти не вопреки, а в унисон с организованностью биосферы, ибо человечество, образуя ноосферу, всеми своими корнями связано с биосферой.

Ноосфера — естественное и необходимое следствие человеческих усилий. Это преобразованная людьми биосфера соответственно познанным и практически освоенным законам ее строения и развития.

Рассматривая такое развитие биосферы в ноосферу с позиций системного подхода, можно заключить, что ноосфера — это новое состояние некоторой глобальной суперсистемы как совокупности трех мощных подсистем: «человек», «производство» и «природа», как трех взаимосвязанных элементов при активной роли подсистемы «человек» (Прудников, 1990).

Становление ноосферы, по В. И.

Вернадскому, — процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и природы, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее, прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо: они вышли уже за пределы биосферы Земли, в Космос и глубины литосферы (сверхглубокая Кольская скважина). По мнению многих ученых — ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы. «Биосфера перейдет, так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего», — утверждал В. И. Вернадский.

Источник: https://www.yaneuch.ru/cat_19/kontrolnaya-rabota-po-jekologiya/283534.2311820.page1.html

по Экологии (1)

§ 2. Продуцирование и разложение в природе

контрольная работапо экологииФ.И.О. студента ________________________________№ зачётной книжки _____________________________Специальность _________________________________Преподаватель _________________________________2010-2011 уч.год

Вопрос№1.Предмет и задачи экологии………………………………………………………3

Вопрос№37.Продуцирование и разложение вприроде……………………………………..4

Вопрос№53.Биогеохимический круговорот серы. Какчеловек вмешивается в естественныйкруговоротсеры?………………………………………………………………………………………5

Вопрос№71.Урбанизация, урбанистическиеэкосистемы………………………………..…5

Вопрос№99.Что понимают под истощением вод, к какимнеблагоприятным последствиям оноприводит?…………………………………………………………………………………………..7

Вопрос№121.Экологическая защита почв от эрозии изаболачивания…………………….8

Списокиспользуемой литературы…………………………………………………………….11

Вопрос №1Предмет и задачи экологии

Экология(греч. oikos – жилище, местопребывание,logos – наука)- биологическая наука овзаимоотношениях между живыми организмамии средой их обитания. Этот термин былпредложен в 1866 г. немецким зоологомЭрнстом Геккелем.

Становление экологиистало возможным после того, как былинакоплены обширные сведения о многообразииживых организмов на Земле и особенностяхих образа жизни в различных местообитанияхи возникло понимание, что строение,функционирование и развитие всех живыхсуществ, их взаимоотношения со средойобитания подчинены определеннымзакономерностям, которые необходимоизучать.

Объектамиэкологии являются преимущественносистемы выше уровня организмов, т. е.изучение организации и функционированиянадорганизменных систем: популяций,биоценозов (сообществ), биогеоценозов(экосистем) и биосферы в целом. Другимисловами, главным объектом изучения вэкологии являются экосистемы, т. е.единые природные комплексы, образованныеживыми организмами и средой обитания.

Задачиэкологии меняются в зависимости отизучаемого уровня организации живойматерии.

Популяционная экология исследуетзакономерности динамики численностии структуры популяций, а также процессывзаимодействий (конкуренция, хищничество)между популяциями разных видов.

В задачиэкологии сообществ (биоценологии) входитизучение закономерностей организацииразличных сообществ, или биоценозов,их структуры и функционирования(круговорот веществ и трансформацияэнергии в цепях питания).

жетеоретическая и практическая задачаэкологии – раскрыть общие закономерностиорганизации жизни и на этой основеразработать принципы рациональногоиспользования природных ресурсов вусловиях все возрастающего влияниячеловека на биосферу.

Взаимодействиечеловеческого общества и природы сталоодной из важнейших проблем современности,поскольку положение, которое складываетсяв отношениях человека с природой, частостановится критическим: исчерпываютсязапасы пресной воды и полезных ископаемых(нефти, газа, цветных металлов и др.

),ухудшается состояние почв, водного ивоздушного бассейнов, происходитопустынивание огромных территорий,усложняется борьба с болезнями ивредителями сельскохозяйственныхкультур. Антропогенные изменениязатронули практически все экосистемыпланеты, газовый состав атмосферы,энергетический баланс Земли.

Этоозначает, что деятельность человекавступила в противоречие с природой, врезультате чего во многих районах миранарушилось ее динамическое равновесие.

Для решенияэтих глобальных проблем и прежде всегопроблемы интенсификации и рациональногоиспользования, сохранения и воспроизводстваресурсов биосферы экология объединяетв научном поиске усилия ботаников,зоологов и микробиологов, придаетэволюционному учению, генетике, биохимиии биофизике их истинную универсальность.

В круг проблемэкологии включены также вопросыэкологического воспитания и просвещения,морально-этические, философские и дажеправовые вопросы. Следовательно, экологиястановится наукой не только биологической,но и социальной.

Вопрос №37Продуцирование и разложение в природе

Фотосинтезирующиеорганизмы, и лишь отчасти хемосинтезирующие,создают органические вещества на Земле- продукцию – в количестве 100 млрд т/годи примерно такое же количество веществдолжно превращаться в результате дыханиярастений в углекислый газ и воду.

Однакоэтот баланс неточен, так как известно,что в прошлые геологические эпохисоздавался избыток органическоговещества, в особенности 300 млн лет томуназад, что выразилось в накоплении восадочных породах угля. Человечествоиспользует это энергетическое сырье.

Избытокобразовался вследствие того, что всоотношении 02/С02 баланс сдвинулся всторону С02 и заметная часть продуцированноговещества, хотя и очень небольшая, нерасходовалась на дыхание и не разлагалась,а фоссилизировалась (окаменевала) исохранялась в осадках. Сдвижение балансав сторону повышения содержания кислородаоколо 100 млн лет назад сделало возможнымэволюцию и существование высших формжизни.

Без процессовдыхания и разложения, так же как и безфотосинтеза, жизнь на Земле была быневозможна.

Дыхание– это процесс окисления, который еще вдревности справедливо сравнивали сгорением. Благодаря дыханию как бы«сгорает» накопленное при фотосинтезеорганическое вещество.

Итак, дыхание- процесс гетеротрофный, приблизительноуравновешивающий автотрофное накоплениеорганического вещества. Различаютаэробное, анаэробное дыхание и брожение.

Аэробноедыхание– процесс, обратный фотосинтезу, гдеокислитель — газообразный кислородприсоединяет водород. Анаэробное дыханиепроисходит обычно в бескислороднойсреде и в качестве окислителя служатдругие неорганические вещества, напримерсера. И наконец, брожение Щ такойанаэробный процесс, где окислителемстановится само органическое вещество.

Посредствомпроцесса аэробного дыхания организмыполучают энергию для поддержанияжизнедеятельности и построения клеток.Бескислородное дыхание — это основажизнедеятельности сапрофагов (бактерии,дрожжи, плесневые грибы, простейшие).Аэробное дыхание превосходит, изначительно, анаэробное в скорости.

Если поступлениедетрита (частичек отмершей органики) впочву или в донный осадок происходит вбольших количествах, то бактерии, грибы,простейшие быстро расходуют кислородна его разложение, которое резкозамедляется, но не останавливаетсявследствие «работы» организмов санаэробным метаболизмом.

Итак, в целомможно утверждать, что происходитнекоторое отставание гетеротрофногоразложения от продуцирования во времени.И, как было подчеркнуто выше, такоесоотношение наблюдается на уровнебиосферы.

«Отставание гетеротрофнойутилизации продуктов автотрофногометаболизма есть, следовательно, одноиз важнейших свойств экосистемы» (Ю.Одум, 1975).

Однако в результате деятельностичеловека это свойство находится подугрозой и прежде всего из-за непомерногопотребления кислорода огромнымидвигателями и другими аппаратами,которое может привести к снижениюпродукции.

Разложениедетрита путем его физического размельченияи биологического воздействия и доведениеего сапрофагами до образования гумуса,гумификация, идет относительно быстро.Однако последний этап, минерализациягумуса, – процесс медленный, обусловливающийзапаздывание разложения по сравнениюс продуцированием.

Кромебиотических факторов в разложениипринимают участие и абиотические(пожары, которые можно считать «агентамиразложения»). Но если бы мертвые организмыне разлагались гетеротрофнымимикроорганизмами и сапрофагами, длякоторых они служат пищей, все питательныевещества оказались бы в мертвых телахи никакая новая жизнь не могла бывозникать.

Вопрос№53 Биогеохимический круговорот серы.Как человек вмешивается в естественныйкруговорот серы?

Круговоротсеры. Сера является важным составнымэлементом живого вещества. Большаячасть ее в живых организмах находитсяв виде органических соединений.

Крометого, сера входит в состав некоторыхбиологически активных веществ: витаминов,а также ряда веществ, выступающих вкачестве катализаторовокислительно-восстановительных процессовв организме и активизирующих некоторыеферменты.

Сера представляет собойисключительно активный химическийэлемент биосферы и мигрирует в разныхвалентных состояниях в зависимости отокислительно-восстановительных условийсреды. Среднее содержание серы в земнойкоре оценивается в 0,047 %. В природе этотэлемент образует свыше 420 минералов.

Визверженных породах сера находитсяпреимущественно в виде сульфидныхминералов: пирита, пирронита, халькопирита,в осадочных породах содержится в глинахв виде гипсов, в ископаемых углях – ввиде примесей серного колчедана и режев виде сульфатов.

Сера в почве находитсяпреимущественно в форме сульфатов; внефти встречаются ее органическиесоединения. В связи с окислениемсульфидных минералов в процессевыветривания сера в виде сульфат-Ионапереносится природными водами в Мировойокеан. Сера поглощается морскимиорганизмами, которые богаче еенеорганическими соединениями, емпресноводные и наземные.

Вопрос №71Урбанизация, урбанистические экосистемы

Урбанизация– процесс трансформации естественныхприродных ландшафтов в искусственныепод влиянием застройки.

Возникновениеи постоянное увеличение площади ичисленности населения городов,приобретение сельскими поселениямигородских признаков, повышение ролигородов в социально-экономическомразвитии общества, формированиегородского населения, ведущегоспецифический образ жизни, а также«городских» популяций растений иживотных составляет сущность процесса,называемого урбанизацией (от лат.Urbanus-городской).

Показательурбанизированности страны или региона-этодоля населения, проживающего в городах.Сравнение уровней урбанизации различныхстран осуществляется с использованиемданных национальных переписей населения.

В настоящеевремя наиболее урбанизированными (несчитая таких городов-государств, какСингапур и Гонконг) являются Великобритания(92% населения проживает в городах), Кувейт(91%), Израиль (90%), Австралия (85%), Швеция(83%).

Наименьшие показатели урбанизированности(7—10%) характерны для развивающихсястран Африки и Южной Азии. В Украине внастоящее время каждые два жителя изтрех проживают в городах.

Различияуровней урбанизации прослеживаются ипо континентам в целом.

Урбанистическаясистема(урбосистема) – «неустойчиваяприродно-антропогенная система, состоящаяиз архитектурно-строительных объектови резко нарушенных естественныхэкосистем» (Реймерс, 1990).

По мереразвития города в нем все болеедифференцируются его функциональныезоны — это промышленная, селитебная,лесопарковая. Промышленныезоны— это территории сосредоточенияпромышленных объектов различных отраслей(ме­таллургической, химической,машиностроительной, электронной и др.).Они являются основными источникамизагрязнения окружающей среды.

Селитебныезоны– это территории сосредоточения жилыхдомов, административных зданий, объектовкультуры, просвещения и т. п.

Лесопарковая– это зеленая зона вокруг города,окультуренная человеком, т. е.приспособленная для массового отдыха,спорта, развлечения.

Возможны ее участкии внутри городов, но обычно здесьгородские парки – древесные насажденияв городе, занимающие достаточно обширныетерритории и тоже служащие горожанамдля отдыха.

В отличие от естественныхлесов и даже лесопарков городские паркии подобные им более мелкие посадки вгороде (скверы, бульвары) не являютсясамоподдерживающимися и саморегулируемымисистемами.

Лесопарковаязона, городские парки и другие участкитерритории, отведенные и специальноприспособленные для отдыха людей,называют рекреационными зонами(территориями, участками и т.п.).

Углублениепроцессов урбанизации ведет к усложнениюинфраструктуры города.

Значительноеместо начинает занимать транспорт итранспортные сооружения (автомобильныедороги, автозаправочные станции, гаражи,станции обслуживания, железные дорогисо своей сложной инфраструктурой, в томчисле подземные — метрополитен; аэродромыс комплексом обслуживания и др.).Транспортные системы пересекают всефункциональные зоны города и оказываютвлияние на всю городскую среду (урбосреду).

Среда,окружающая человека в этих условиях -это совокупность абиотической исоциальных сред, совместно и непосредственнооказывающих влияние на людей и иххозяйство. Одновременно, по Н. Ф.

Реймерсу(1990), ее можно делить на собственноприродную среду и преобразованнуючеловеком природную среду (антропогенныеландшафты вплоть до искусственногоокружения людей — здания, асфальт дорог,искусственное освещение и т. д., т. е. доискусственной среды).

В целом же средагородская и населенных пунктов городскоготипа — это часть техносферы, т. е.биосферы, коренным образом преобразованнойчеловеком в технические и техногенныеобъекты.

Помимоназемной части ландшафта в орбитухозяйственной деятельности человекапопадает и его литогенная основа, т. е.поверхностная часть литосферы, которуюпринято называть геологической средой(Е. М. Сергеев, 1979). Геологическая среда— это горные породы, подземные воды, накоторые оказывает воздействиехозяйственная деятельность человека

Таким образом,урбосистемы – это средоточие населения,жилых и промышленных зданий и сооружений.Существование урбосистем зависит отэнергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственнорегулируется и поддерживается человеком.

Средаурбосистем, как ее географическая, таки геологическая части, наиболее сильноизменена и по сути дела стала искусственной,здесь возникают проблемы утилизации иреутилизации вовлекаемых в оборотприродных ресурсов, загрязнения иочистки окружающей среды, здесь происходитвсе большая изоляция хозяйственно-производственныхциклов от природного обмена веществ(биогеохимических оборотов) и потокаэнергии в природных экосистемах. И,наконец, именно здесь наибольшаяплотность населения и искусственнаясреда, которые угрожают не толькоздоровью человека, но и выживанию всегочеловечества. Здоровье человека —индикатор качества этой среды.

Вопрос №99Что понимают под истощением вод, к какимнеблагоприятным последствиям оноприводит?

Истощениевод следует понимать как недопустимоесокращение их запасов в пределахопределенной территории (для подземныхвод) или уменьшение минимально допустимогостока (для поверхностных вод). И то идругое приводит к неблагоприятнымэкологическим последствиям, нарушаетсложившиеся экологические связи всистеме «человек-биосфера».

Практическиво всех крупных промышленных городахмира, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге,Киеве, Харькове, Донецке и других городах,где подземные воды длительное времяэксплуатировались мощными водозаборами,возникли значительные депрессионныеворонки (понижения) с радиусами до 20 кми более. Так, например, усиление водоотбораподземных вод в Москве привело кформированию огромной районной депрессиис глубиной до 70-80 м, а в отдельных районахгорода – до 110 м и более. Все это в конечномсчете приводит к значительному истощениюподземных вод.

По даннымГосударственного водного кадастра, в80-90-е гг. на территории бывшего СССР впроцессе работы подземных водозаборовотбиралось свыше 100 млн м3/сут воды.

Врезультате на значительных территорияхрезко изменились условия взаимосвязиподземных вод с другими компонента-, миприродной среды, нарушилось функционированиеназемных экосистем.

Интенсивнаяэксплуатация подземных вод в районахводозаборов и мощный водоотлив из шахт,карьеров приводят к изменению взаимосвязиповерхностных и подземных вод, кзначительному ущербу речному стоку, кпрекращению деятельности тысяч родников,многих десятков ручьев и небольших рек.

Кроме того; в связи со значительнымснижением уровней подземных воднаблюдаются и другие негативные измененияэкологической обстановки: осушаютсязаболоченные территории с большимвидовым разнообразием растительности,иссушаются леса, гибнет влаголюбиваярастительность – гигрофиты и др.

Так, например,на Айдосском водозаборе в ЦентральномКазахстане происходило понижениеподземных вод, которое вызвало высыханиеи отмирание растительности, а такжерезкое сокращение транспирационногорасхода (Хордикайнен, 1989).

Довольнобыстро отмерли гигрофиты (ива, тростник,рогоз, чиевик), частично погибли дажерастения с глубоко проникающей корневойсистемой (полынь, шиповник, жимолостьтатарская и др.); выросли тугайныезаросли.

Искусственное понижение уровняподземных вод, вызванное интенсивнойоткачкой, отразилось и на экологическомсостоянии прилегающих к водозаборуучастках долины рек. Этот же антропогенныйфактор приводит к ускорению временисмены сукцессионного ряда, а также квыпадению отдельных его стадий.

Длительнаяинтенсификация подземных водозаборовв определенных геолого-гидрогеологическихусловиях может вызвать медленноеоседание и деформации земной поверхности.

Последнее негативно сказывается насостоянии экосистем, особенно прибрежныхрайонов, где затапливаются пониженныеучастки, и нарушается нормальноефункционирование естественных сообществорганизмов и всей среды обитаниячеловека.

Истощению подземных водспособствует также длительныйнеконтролируемый с артезианских водиз скважин.

Истощениеповерхностных вод проявляется впрогрессирующем снижении их минимальнодопустимого стока. На территории Россииповерхностный сток воды распределяетсякрайне неравномерно.

Около 90% общегогодового стока с территории Россиивыносится в Северный Ледовитый и Тихийокеаны, а на бассейны внутреннего стока(Каспийское и Азовское море), где проживаетсвыше 65% населения России, приходитсяменее 8% общего годового стока.

Именно в этихрайонах наблюдается истощениеповерхностных водных ресурсов и дефицитпресной воды продолжает расти.

Связаноэто не только с неблагоприятнымиклиматическими и гидрологическимиусловиями, но и с активизацией хозяйственнойдеятельности человека, которая приводитко все более возрастающему загрязнениювод, снижению способности водоемов ксамоочищению, истощению запасов подземных¦ вод, а следовательно, к снижениюродникового стока, подпитывающеговодотоки и водоемы. ¦ Серьезнейшаяэкологическая проблема – восстановление

¦ водностии чистоты малых рек (т. е. рек длиной неболее 100 “i км), наиболее уязвимогозвена в речных экосистемах. Именно ониоказались наиболее восприимчивыми кантропогенному воздействию. Непродуманноехозяйственное использование водныхресурсов и прилегающих земельных угодийвызвало их истощение (а нередко иисчезновение), обмеление и загрязнение.

В настоящеевремя состояние малых рек и озер, особеннов европейской части России, в результатерезко возросшей антропогенной нагрузкина них, катастрофическое. Сток малыхрек снизился более чем наполовину,качество воды неудовлетворительное.Многие из них полностью прекратили своесуществование.

Вопрос №121Экологическая защита почв от эрозии изаболачивания.

Защита почвот прогрессирующей деградации инеобоснованных потерь — наиболее остраяэкологическая проблема в еделии, котораяеще далека от своего решения.

В числоосновных звеньев экологической защитыпочв входят:

— защитапочв от водной и ветровой эрозии;

— организациясевооборотов и системы обработки почвс целью повышения их плодородия;

— мелиоративныемероприятия (борьба с заболачиванием,засолением почв и др.);

— рекультивациянарушенного почвенного покрова;

— защитапочв от загрязнения, а полезной флоры)и фауны – от уничтожения;

— предотвращениенеобоснованного изъятия земель изсельскохозяйственного оборота.

Защита почвдолжна осуществляться на основекомплексного подхода к сельскохозяйственнымугодьям как сложным природным образованиям(экосистемам) с обязательным учетомрегиональных особенностей.

Для борьбыс эрозией почв необходим комплекс мер:землеустроительных (распределениеугодий по степени их устойчивости кэрозионным процессам), агротехнических(почвозащитные севообороты, контурнаясистема выращивания сельскохозяйственныхкультур, при которой задерживаетсясток, химические средства борьбы и т.д.), лесомелиоративных (полезащитные иводорегулирующие лесные полосы, лесныенасаждения на оврагах, балках и т. д.) игидротехнических ( каскадные пруды ит. д.).

При этомучитывают, что гидротехническиемероприятия останавливают развитиеэрозии на определенном участке сразуже после их устройства, агротехнические- через несколько лет, а лесомелиоративные- через 10-20 лет после их внедрения.

Для почв,подверженных сильной эрозии, необходимвесь комплекс противоэрозионных мер:полосное земледелие, т. е. такая организациятерритории, при которой прямолинейныеконтуры полей чередуются с полезащитнымилесными полосами, почвозащитныесевообороты (для защиты почв от дефляции).

осушениязаболоченного участка под влияниемдренирования водозаборного сооруженияв плане (а) и разрезе (б) ' 1 – площадьзаболоченного участка; 2-3 – скважины (2- водозабор; 5 – наблюдательные); 4 – уровеньфунтовых вод до эксплуатации водозабора;5 – депрессионная воронка сниженныхуровней грунтовых вод на водозаборномучастке (Н. И. Плотников, 1990)

Пример, широкоиспользуется разведение и выпуск вагроэкосистемы насекомых-хищников:божьей коровки, жужелиц, Муравьев и др.(биологическая защита), внедрение вприродных популяции видов или особей,не способных давать генетический методзащиты, оптимизация размеров полей дляподавления нежелательных видов(агротехнический метод) и т. д.

В США и в рядестран Западной Европы организованасистолического земледелия, при которойполностью только в США в 1987 г. таких фермнасчитывалось более 30 тысяч. В ряд»районов нашей страны (Краснодарскийкрай, Омская область и др.

) также появляютсяочаги без пестицидного земледелия,интенсивно ведутся работы по созданиюпестицидных препаратов на основеприродных ингредиентов (смесь зеленогоперца с чесноком и табаком, пудра изромашки, настои из багульника живокости,софоры, лука и др.).

Изъятиепахотных земель для капитальногостроительства и других целей может бытьдопущено лишь в исключительных случаяхв соответствии с действующимзаконодательством.

Для сохраненияпродуктивности земель необходимовводить научно обоснованные нормыземельных площадей, расширять использованиедля строительства условно непригодныхдля сельского хозяйства земель,прокладывать коммуникации под землей,повышать этажность застройки городови населенных пунктов и т. д.

При проведениистроительных и иных работ, связанных смеханическим нарушением почвенногопокрова, предусматривается снятие,сохранение и нанесение почвенногоплодородного слоя на нарушенные земли.Снятие почвенного слоя осуществляетсяв соответствии с ГОСТ 17.5.3.06-85 «Охранаприроды.

Требования к определению нормснятия плодородного слоя почвы припроизводстве земляных работ». Для разныхтипов почв толщина плодородного слояколеблется от 0,2 (дерново-подзолистые)до 1,2 м (черноземы). Плодородный слойвывозится и складируется в специальныхвременных отвалах (буртах).

Нанесениепочвенного плодородного слоя нанарушенные земли производят не позднееодного года с момента окончания земляныхработ.

Почва, как ився земля в целом, охраняется законом.Землепользователи обязаны эффективнои рационально использовать земельныебогатства, повышать плодородие земельныхугодий, не допускать порчу, загрязнение,засорение и истощение земель.

Списокиспользуемой литературы

  1. Биосфера. М.: Мир, 1972.

  2. Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977.

  3. Вернадский В.И. Биосфера. М., 1965.

  4. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М.: Наука, 1988.

  5. Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. М.: Наука, 1991.

  6. Вронский В.А. Прикладная экология: Учеб. пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 1996.

  7. Герасимов И.П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии мира. М.: Наука, 1985.

  8. Гиляров. Популяционная экология. М.: МГУ. 1990.

  9. Гумилев Л.Н. Этногенез и биосфера Земли. М.: Танаис ДИ-ДИК, 1994.

  10. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогресс, 1975.

  11. Казначеев В.П. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Новосибирск: Наука, 1989.

  12. Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.: Молодая гвардия, 1985.

  13. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия, 1990.

  14. Одум Ю. Экология: В 2 т. М.: Мир, 1986.

  15. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы. СПб.: Химия, 1998.

  16. Радкевич В.А. Экология. Минск: Вышэйш. шк., 1998.

  17. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980.

  18. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: МГУ, 1980.

  19. Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.

  20. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988.

Источник: https://works.doklad.ru/view/1IrLePzmrG8.html

6.2 Продуцирование и разложение в природе

§ 2. Продуцирование и разложение в природе

Без процессовдыхания и разложения, так же как и безфо­тосинтеза, жизнь на Земле была быневозможна.

Дыхание этопроцесс окисления, который сравнивалис горением. Благодаря дыханию как бы«сгорает» накопленное при фотосинтезеорганическое вещество.

Итак,дыхание —процессгетеротрофный, уравновешивающийавтотрофное накопление органическогове­щества. Различают аэробное,анаэробное дыхание и брожение.

Аэробноедыхание процесс,обратный фотосинтезу, где окислитель,газообразный кислород присоединяетводород. Анаэробноедыханиепроисходит обычно в бескислороднойсреде и в качестве окислителя служатдругие неорганические вещест­ва,например сера. И наконец, брожение такойанаэробный процесс, где окислителемстановится само органическое веще­ство.

Посредствомпроцесса аэробного дыхания организмыпо­лучают энергию для поддержанияжизнедеятельности и по­строенияклеток. Бескислородное дыхание— этооснова жиз­недеятельности сапрофагов(бактерии, дрожжи, плесневые грибы,простейшие). Аэробное дыхание превосходит,и значитель­но, анаэробное в скорости.

Вцелом, можно утверждать, что происходитнекото­рое отставаниегетеротрофного разложения от продуцированияво времени.

Разложениедетритапутем его физического размельчения ибиологического воздействия и доведениеего до образования гумуса,гумификация,идет относительно быстро. Последнийэтап, минерализациягумуса, процессмед­ленный, обусловливающий запаздываниеразложения по срав­нению с продуцированием.

Кромебиотических факторов, в разложениипринимают уча­стие и абиотические(пожары). Но если бы мертвые организмыне разлага­лись бы микроорганизмами для которых они служат пищей, всепитательные вещества ока­зались быв мертвых телах и никакая новая жизньне могла бы возникать.

Гомеостаз— способностьбиологических систем— орга­низма,популяции и экосистем—противостоять изменениям и сохранятьравновесие.

Дляуправления экосистемами не требуетсярегуляция из­вне— этосаморегулирующаясясистема.Саморегулирующий гомеостаз на экосистемномуровне обеспечен множеством управляющихмеханизмов. Один из них— система«хищ­ник—жертва» (рис.5.3).

Междуусловно выделенными блоками управлениеосуществляется посредством положительныхи отрицательных связей. Положительнаяоб­ратная связь,например увеличивает чрезмерно популяциюжертвы.

Отрицательнаяобратная связь «уменьшаетотклонение», например, ограничиваетрост попу­ляции жертвы за счетувеличения численности популяциихищ­ников. Эта схема (рис.6.2а) иллюст­рирует процесс коэволюциив системе «хищник—

жертва».

Рис.6.2. Элементыкибернетики из Ю.Одума:

авзаимодействие положительной(+) иотрицательной(-) обратныхсвязей в системе хищник— жертва;

6.3 Энергия экосистемы

Энергетическиепотоки Жизнь на Земле существует засчетсолнечнойэнергии. Свет— единственныйна Земле пищевой ресурс, энергиякото­рого, в соединении с углекислымгазом и водой, рождает про­цессфотосинтеза.

Фотосинтезирующие растениясоздают орга­ническое вещество,которым питаются травоядные животные,ими питаются плотоядные и т. д.

Энергияпередается от организма к организму,создающих пищевуюили трофическую цепь:от автотрофов, продуцентов к гетеротрофам,консументам и так с одного трофическогоуровня на другой.

Трофическийуровень этоместо каждого звена в пищевой цепи.Первыйтрофический уровень этопродуценты, все ос­тальные— консументы.

Второйтрофический уровень эторастительноядные консументы; третийплотоядные консумен­ты, питающиесярастительноядными формами; четвертыйконсументы,потребляющие других плотоядных и т. д.

Следо­вательно, можно и консументовразделить по уровням: консу­ментыпервого, второго, третьего и т. д. порядков(рис.6.3).

Четкораспеределяются по уровням консументы,спе­циализирующиеся на определенномвиде пищи. Однако есть ви­ды, которыепитаются мясом и растительной пищей(человек, медведь и др.), которые могутвключаться в пищевые цепи на любомуровне.

Пища, поглощаемая консументом,усваивается не полно­стью— от12 до20% у некоторыхрастительноядных, до75% и болееу плотоядных.

Энергетические затратысвязаны прежде всего с поддержаниемметаболических процессов, ко­торыеназывают тратой на дыхание,оцениваемая общим коли­чеством СО2выделенного

Рис.6.3.Пищевые взаимосвязи организмов вбиогеоценозе

организмом.Меньшая часть идет на образование тканейи некоторого запаса питатель­ныхвеществ, т. е. на рост. Остальная частьпищи выделяется в виде экскрементов.Значительная часть энергии рассеиваетсяв виде тепла при химических реакциях ворганизме. В конечном итоге вся энергия,превращается в тепло­вую и рассеиваетсяв окружающей среде.

Такимобразом, входя в экосистему, потоклучистой энер­гии разбивается на двечасти, распространяясь по двум видамтрофических сетей, но источник энергииобщий— солнечныйсвет.

Принципбиологического накопления

Вкруговорот веществ в экосистеме частодобавляются ве­щества, попадающиесюда извне. Эти вещества концентриру­ютсяв трофических цепях и накапливаются вних, т. е. проис­ходитих биологическое накопление.Это явление наглядно видно на примереконцентрирования радионуклидов ипести­цидов в трофических цепях.

Наиболееизвестна способность к биологическомунакоплению у ДДТ— вещества,ранее широко применяемого для борь­быс вредными насекомыми и запрещенногок применению в настоящее время. Такимобразом, принципы биологическогонакопления на­до учитывать при любыхпоступлениях загрязнений в среду.

Источник: https://studfile.net/preview/5566125/page:13/

Продуцирование и разложение в природе

§ 2. Продуцирование и разложение в природе

Экологические системы

Вопросы: 1. Концепция экосистемы

Продуцирование и разложение в природе

Гомеостаз экосистемы

Энергия экосистемы

Биологическая продуктивность экосистемы

Динамика экосистемы

Системный подход и моделирование в экологии

Концепция экосистемы.

Экологическая система, или экосистема, – это «объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществ и энергией» (Закон РФ «Об охране окружающей среды», 2002, ст.1). В настоящее время концепция экосистемы играет весьма важную роль в экологии благодаря гибкости самого понятия: к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания – от пруда до Мирового океана и от пня в лесу до обширного лесного массива – тайги и т.п.

Природные экосистемы – это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ, усвояемые организмами и прежде всего продуцентами, в природе не безграничны.

Если бы эти вещества не использовались многократно, то жизнь на Земле была бы невозможна.

Вечный круговорот биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, которые осуществляют и поддерживают поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.

С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний – автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы и 2) нижний – гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований. Итак, в экосистеме выделяют: 1) неорганические вещества, участвующие в круговоротах; 2) органические соединения, связывающие биотическую и абиотическую части; 3) воздушная, водная и субстратная среда с абиотическими факторами; 4) продуценты – автотрофные организмы; 5)консументы,или фаготрофы (пожиратели), – гетеротрофные организмы; 6) редуценты, илисапротрофы (питающиеся гнилью), гетеротрофные организмы.

Продуцирование и разложение в природе

Фотосинтезирующие организмы создают органические вещества на Земле – продукцию – в количестве 100 млрд. т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду.

Однако 300 млн.

лет назад в соотношении кислород-углекислый газ баланс сдвинулся в сторону углекислого газа, возник избыток органического вещества, и часть продукции не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а окаменевала в осадках, превратившись в уголь.

Дыхание – это процесс окисления, «сгорания» накопленного органического вещества. Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение.

При обильном поступлении детритав почву или в донный осадок деструкторы быстро расходуют кислород на его разложение, и оно резко замедляется вследствие «работы» только организмов с анаэробным метаболизмом.

Иными словами, происходит некоторое отставание во времени гетеротрофного разложения от продуцирования, являющееся одним из важнейших свойств экосистемы (Ю. Одум, 1975).

По этой причине разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведения его сапрофагами до образования гумуса (гумификация) идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, процесс медленный, обусловливающий накопление гумуса в почвах.

Гомеостаз экосистемы

Гомеостаз –способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие.

Исходя из кибернетической природы систем, гомеостатический механизм – это обратная связь.

Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным мозговым центром, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме.

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне – это саморегулирующая система. Гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов, например, субсистема «хищник-жертва».

Если рассматривать хищника и жертву как условно выделенные блоки – кибернетические системы, управление между ними должно осуществляться посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы.

Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников.

Эта кибернетическая схема отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник – жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы.

Если в эту саморегулирующуюся систему не вмешиваются другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то отрицательные и положительные связи будут сами уравновешиваться, в противном случае система погибнет. Иными словами, для существования экосистемы ее параметры не должны выходить за те пределы, когда уже невозможно восстановить равновесие между положительными и отрицательными связями.

Энергия экосистемы

Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам, создающим пищевую или трофическую цепь: от продуцентов к консументам, и так четыре-шесть раз с одного трофического уровня на другой. Трофический уровень –это место каждого звена цепи.

Первый трофический уровень – это продуценты, все остальные консументы. Второй уровень – это растительноядные консументы; третий – плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами; четвертый – консументы, потребляющие других плотоядных, и т.д. Так консументы разделяются по уровням: консументы первого, второго, третьего и т. д. порядков.

Энергетические затраты связаны прежде всего с поддержанием метаболических процессов, которые называют тратой на дыхание, меньшая часть идет на рост, а остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. В конечном итоге, вся эта энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде, а на следующий более высокий трофический уровень передается не более 10% энергии от предыдущего.

Однако такая строгая картина перехода энергии с уровня на уровень не совсем реальна, так как трофические цепи экосистем сложно переплетаются, образуя трофические сети. Например, явление «трофического каскада» (по П.

Митчеллу, 2001): морские выдры питаются морскими ежами, которые едят бурые водоросли, уничтожение охотниками выдр привело к уничтожению водорослей вследствие роста популяции ежей.

Когда запретили охоту на выдр, водоросли стали возвращаться на места обитания.

Значительную часть гетеротрофов составляют сапрофаги и сапрофиты (грибы), использующие энергию детрита.

Поэтому различают два вида трофических цепей: цепи выедания, или пастбищные, которые начинаются с поедания фотосинтезирующих организмов, и детритные цепи разложения, которые начинаются с остатков отмерших растений, трупов и экскрементов животных.

Итак, поток лучистой энергии в экосистеме распределяется по двум видам трофических сетей. Конечный итог: рассеивание и потеря энергии, которая, чтобы существовала жизнь, должна возобновляться.

В круговорот веществ в экосистеме часто добавляются вещества, попадающие сюда извне, которые концентрируются в трофических цепях и накапливаются в них – происходит их биологическое накопление. Ю.

Одум (1975) приводит пример биологического накопления ДДТ при опылении комаров по болотам п-ова Флорида: при опылении даже концентрациями ДДТ значительно ниже дозы, смертельной для рыб, оказалось, что ядовитые осадки адсорбировались на детрите, концентрировались в тканях редуцентов (детритофагов) и мелкой рыбы, а дальше – в хищниках, рыбоядных птицах. Благодаря многократному поглощению с начала детритной цепи яд накапливался в жировых отложениях рыб и рыбоядных птиц. И хотя накопившаяся доза у птиц была не смертельна для них, ДДТ препятствовал образованию яичной скорлупы: тонкая скорлупа лопалась еще до развития птенца. Таким образом, биологическое накопление надо учитывать при поступлении в среду любых, даже очень малых, количеств загрязнителей.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/19_17244_produtsirovanie-i-razlozhenie-v-prirode.html

Экология СПРАВОЧНИК

§ 2. Продуцирование и разложение в природе

Другую интересную группу, известную как хемосинтезирующие бактерии, часто рассматривают как «продуцентов» (хемоавтотрофов), однако с точки зрения их роли в экосистемах это группа, переходная между автотрофами и гетеротрофами.

Хемосинтезирующие бактерии получают энергию, необходимую для включения двуокиси углерода в состав компонентов клетки, не за счет фотосинтеза, а за счет химического окисления таких простых неорганических соединений, как аммоний (окисляется в нитрит), нитрит (в нитрат), сульфид (в серу), закись железа (в окись).

Они могут расти в темноте, но большинство нуждается в кислороде. Представители этой группы — серная бактерия Яе 1‘а/оа, встречающаяся в изобилии в серных источниках, и различные азотные бактерии, играющие важную роль в круговороте азота (гл. 4, разд. 1).

Одна из уникальных групп хемосинтезирующих бактерий— водородные бактерии — серьезно рассматривается как возможный компонент систем поддержания жизни в космических кораблях, так как они могут очень эффективно удалять углекислоту из атмосферы корабля (см. гл. 20, разд. 1).

Благодаря способности существовать в темноте (в почве и донных отложениях) хемосинтезирующие бактерии не только играют роль в извлечении минеральных питательных веществ, но, как показал русский гидробиолог И. Т. Сорокин (1966), осваивают энергию, которая иначе была бы потеряна для животных.[ …]

Процесс производства пищи путем фотосинтеза часто называют «работой зеленых растений». Как теперь полагают, синтез аминокислот, белков и других жизненно важных веществ происходит одновременно с синтезом углеводов (глюкозы) и основывается на тех же главных реакциях.

Часть синтезируемой пищи используется, разумеется, самими продуцентами. Излишек, равио как и протоплазма продуцентов, используется затем консументами или, как отмечалось, частично накапливается или переносится в другие системы.

Динамика «продуцирования» будет подробно рассмотрена в гл. 3.[ …]

Аэробное дыхание — процесс, обратный «нормальному» фотосинтезу (см. словесную формулу фотосинтеза, приведенную выше). С помощью этого процесса все высшие растения и животные, а также большинство бактерий и простейших получают энергию для поддержания жизнедеятельности и построения клеток.

В итоге завершенного дыха-, ния образуются СОг, Н2О и вещества клетки, однако процесс может идти не до конца и в результате такого незавершенного дыхания образуются органические вещества, еще содержащие некоторое количество энергии, которая может быть в дальнейшем использована другими организмами.

[ …]

Как уже указывалось, многие группы бактерий способны й к аэробному, и к анаэробному дыханию (т. е. являются факультативными анаэробами), но важно отметить, что конечные продукты этих двух реакций различны и количество высвобождающейся энергии в анаэробных условиях значительно меньше. На фиг.

11 представлены результаты интересного исследования, в котором один и тот же вид бактерий, АегоЬаЫег, выращивали в анаэробных и аэробных условиях с использованием глюкозы в качестве источника углерода.

В присутствии кислорода почти вся глюкоза превращалась в бактериальную протоплазму и СО2, в отсутствие же кислорода разложение было неполным, гораздо меиьшая часть глюкозы превращалась в вещество клетки, и в среду выделялся ряд органических соединений, для окисления которых требуются дополнительные «специалисты»-бактерии.

В общем полное аэробное дыхание во много раз быстрее, чем неполный процесс анаэробного дыхания, если оценивать выход энергии на единицу используемого субстрата.[ …]

Когда скорость поступления органического детрита в почву и донные отложения высока, бактерии, грибы, простейшие и другие организмы создают анаэробные условия, используя кислород быстрее, чем он может диффундировать в субстрат; разложение органики при этом не прекращается — оно продолжается, хотя и с меньшей скоростью, если среди микробного населения представлены организмы с соответствующими типами анаэробного метаболизма.[ …]

Итак, несмотря на то что анаэробные сапрофаги, как облигатные, так и факультативные, составляют меньшую часть компонентов сообщества, они тем не менее играют в экосистеме важную роль, так как лишь они способны к дыханию в лишенных света бескислородных нижних ярусах системы.

Занимая эти негостеприимные местообитания, они «спасают» энергию и материалы, делая их доступными для большинства аэробов.

Таким образом, то, что кажется «неэффективным» способом дыхания, оказывается составной частью «эффективной» эксплуатации энергии и материальных ресурсов экосистемой в целом.

Например, эффективность очистки сточных вод, которая обеспечивается управляемой человеком гетеротрофной экосистемой, зависит от согласованности между деятельностью анаэробных и аэробных сапрофагов. Общая картина взаимодействия анаэробов и аэробов в осадочных образованиях показана на фиг. 35 и 166.[ …]

Как было подчеркнуто в разд. «Определения», для биосферы в целом важнейшее значение имеет отношение темпов продуцирования и разложения независимо от того, какие организмы или абиотические процессы определяют оба эти процесса.

Соотношение этих противоположных функций контролирует состав атмосферы и гидросферы, и, как уже подчеркивалось, к счастью для человека с его огромными машинами, потребляющими кислород, продуцирование до сего времени преобладало над разложением.

Однако сейчас человек «берет больше, нежели отдает», и это несоответствие возросло настолько, что угрожает нарушением жизненно важного баланса в природе.

Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть, следовательно, одно из наиболее важных свойств экосистемы, и оно находится под угрозой из-за беспечности человека. Имеет смысл рассмотреть здесь основные особенности процесса разложения, несмотря на то, что многие детали будут обсуждаться далее.[ …]

Разложение включает как абиотические, так и биотические процессы. Так, например, степные и лесные пожары — это не только важные лимитирующие факторы (см. гл. 5), но также «агенты разложения» детрита, возвращающие большое количество СОг и других газов в атмосферу и минеральных веществ в почву.

Однако обычно мертвые растения и животные разлагаются гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами. Такое разложение есть способ, посредством которого бактерии и грибы получают для себя пищу. Разложение, следовательно, происходит благодаря энергетическим превращениям в организмах и между ними.

Этот процесс абсолютно необходим для жизни, так как без него все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать. В бактериальных клетках и мицелии грибов имеются наборы ферментов, необходимых для осуществления специфических химических реакций.

Эти ферменты выделяются в мертвое вещество; некоторые из продуктов его разложения поглощаются разлагающими организмами, для которых они служат пищей, другие остаются в среде; кроме того, некоторые продукты выводятся из клеток. Ни один вид сапротрофов не может осуществить полное разложение мертвого тела.

Однако гетеротрофное население биосферы состоит из большого числа видов, которые, действуя совместно, производят полное разложение. Различные части растений и животных разрушаются с неодинаковой скоростью. Жиры, сахара и белки разлагаются быстро, а целлюлоза и лигнин растений, хитин, волосы и кости животных разрушаются очень медленно. Это показано на фиг.

12; здесь сравнивается интенсивность разложения мертвой массы болотных трав и манящих крабов (помещенных в нейлоновые мешочки) в засоленном марше в штате Джорджия. Отметим, что около 25% сухого веса трав разложилось за месяц, а остальные 75% разлагались медленнее. Через 10 мес. еще оставалось 40% первоначальной массы трав.

Остатки же крабов исчезли к этому времени полностью. По мере того как детрит разрушается и удаляется из мешочка, оставшаяся часть в результате интенсивной деятельности микроорганизмов обогащается белком (фиг. 12, В), благодаря чему становится более питательной пища для детритоядных животных (Одум, де ла Круц, 1967; Кауши, Хайнес, 1968).[ …]

Рисунки к данной главе:

Аналогичные главы в дргуих документах:

См. далее:Продуцирование и разложение в природе

Источник: https://ru-ecology.info/post/100698307370010/

Book for ucheba
Добавить комментарий