Реферат: Строение атмосферы, гидросферы и литосферы

Разные уровни питания в экосистеме называют трофическими  уровнями. Первый трофический уро­вень образуют продуценты, второй — первичные консументы, третий — вторичные консументы и так далее. Многие животные питаются более, чем на одном трофическом уровне, поедая как растения, так и пер­вичных консументов или как первичных консументов, так и вторичных. Таким образом, в экологической системе компоненты биоценоза выполняют различные экологические роли: фитоценоз автотрофен и состоит из  продуцентов, в биоценоз входят гетеротрофные консументы  пяти уровней и  редуценты, в составе микробиоценоза — автотрофные хемосинтетики и гете­ротрофные редуценты. Но все они представляют собой звенья трофических цепей.

Разные трофические цепи, в свою очередь, связа­ны  между  собой общими  звеньями, образуя очень сложную  систему, называемую трофической сетью.

Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновре­менно  цепь энергетическая, т.е. последовательный упорядоченный  поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям. Поток энергии через экосистему можно измерить в различных ее точках, установив тем самым, какое количество солнечной энергии содержится в органи­ческих  веществах, образованных в процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в рас­тительном материале, может использовать растительноядное животное; какую часть этой энергии успевает использовать растительноядное, прежде, чем его съедает плотоядное, и так далее, от одного трофи­ческого уровня к другому.     

3. Антропогенная деятельность как источник помех.

В настоящее время на Земле практически не осталось экологических систем, не подверженных в той или иной мере влиянию человека. Влияние чело­века на экосистемы в процессе техногенеза весьма интенсивно, поскольку своей деятельностью он создает направленные помехи в механизмах естественной об­ратной связи. Они отличаются от естественных помех и неявляются инструментом отбора, поскольку в процессе эволюции организмы к ним не приспособи­лись и приспособиться, как правило, не успевают, за исключением видов, дающих десятки поколений в год (например, растительноядные клещи при постоянном воздействии ядохимикатов способны образовывать невосприимчивые к токсическому воздействию расы за счет отбора особей, наследственно устойчивых к данному веществу, иначе говоря — мутантов).

Отклонение от нормы некоторых параметров сре­ды в результате антропогенного воздействия зачастую выходят за пределы, отвечающие нормам  реакции организмов на эти параметры. Так, применение герби­цидов  (веществ, уничтожающих сорняки) вносит помехи в биогеоценоз в целом. Трава, являю­щаяся и продуцентом, и средообразователем, и источником  энергии для последующих трофических звеньев, погибает под воздействием гербицидов. С ее гибелью исчезают экологические ниши насекомых. Все это прямо сказывается на их популяциях: наруша­ется режим обитания, питания, часть особей погибает, а оставшаяся часть оказывается в условиях, неблагоп­риятных для размножения, и возможность свободного и случайного обмена генетической информацией (пан-миксия) становится ограниченной. Наконец, и на уровне отдельной особи происходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, часть оказывается к ним толерантной, а у части отме­чаются изменения в хромосомах (мутации), меняющие наследственность. В рассмотренном примере наблюда­ются разрывы в каналах обратной связи при передаче информации от особи к популяции, а от нее к биоцено­зу.     

Применение ядохимикатов создает так называе­мые частичные помехи, которые разрушают лишь отдельные звенья в отдельных трофических и энерге­тических цепях, не разрушая пищевых сетей в целом. К полной деградации всей экологической системы они обычно не приводят. Выброс в атмосферу ксенобиотиков (чуждых окружающей среде веществ) или превышение есте­ственного уровня некоторых компонентов атмосферы меняет соотношение газов воздуха и создает помехи реакциям фотосинтеза, а в некоторых случаях просто убивает листву. Повышение содержания в поч­ве индустриальных райнов марганца, хрома, никеля,  меди, кобальта, свинца снижает первичную продук­тивность. Подобные помехи ведут к разрушению экосистемы в целом, так как уничтожается основной трофический уровень — биопродуценты. В этом случае  говорят о предельных помехах. Вырубка леса или распашка целинной степи полностью ликвидируют экосистемы и в лучшем случае приводит к возникновению на их месте новых, а в худшем — к эрозии почв.

За разрушением экосистем в конечном итоге может последовать и разрушение биосферы в целом или резкое снижение ее продуктивности. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение ландшафтов горными  выработками и урбанизация снижают общую биомас­су фотосинтетиков и нарушают непрерывность биотического круговорота на значительных террито риях. Помехи могут действовать не только быстро, но и постепенно, прерывая поток информации между отдельными звеньями пищевых цепей.      С экологических позиций антропогенное загрязнение окружающей среды представляет собой комплекс помех в экосистемах. Бездействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи не являются периодическими  и часто  превышают нормы реакции живых организмов, поэтому в отличие от естественных помех они ведут не к естественному отбору, а к массовой гибели организ­мов.

Загрязнение среды — сложный многообразный процесс. Отходы производства оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими  в состав тканей живого организма.

Непосредственными объектами загрязнения (ак­цепторами) служат  основные компоненты  биотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, гидросфера, литосфера. Косвенными объектами за­грязнения (жертвами) являются составляющие биоценоза — растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них промышленные предприятия, теплоэнерге­тический комплекс, транспортные и бытовые отходы, отходы животноводства, а также химические вещест­ва, намеренно вносимые человеком в экосистемы для защиты от вредителей, болезней и сорняков.     

Среди ингредиентов загрязнений — тысячи хими­ческих веществ, особенно металлы и оксиды, токсины, аэрозоли. Загрязнителем может быть любой физичес­кий агент, химическое вещество и биологический вид (микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации — предельных ес­тественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разру­шаемые  биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные кругово­роты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты и накап­ливаются  в пищевых цепях и в биотопах.

Загрязнение означает не просто внесение в атмосферу, почву и воду тех или иных чуждых им компонен­тов. В любом случае воздействию  подвергается биогеоценоз в целом. Кроме того, избыток или недоста­ток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов или их составов, отклоняющихся от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, сни­жается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза в целом.

Итак, загрязнение окружающей среды есть вне­сение в экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых  компонентов или структурных изменений, прерывающих кругово­рот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего экосистема разрушается или снижает свою продуктивность.

Отрицательное влияние изменения качества внеш­ней среды на метаболизм живых организмов получило название “экологической ловушки”. Наиболее ярки­ми примерами являются воздействие на физиологические процессы в организме человека метилртути (болезнь “Минамата”), а также влияние некоторых пестицидов.

В свое время создание высокоэффективного ядо­химиката для борьбы с вредителями растений — дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) — было отмечено Нобелевской премией, поскольку его применение су­лило реальную возможность сохранять урожайность агроценозов и лесные насаждения. Мировое производ­ство ДДТ в течение почти 30 лет достигало ежегодно 100 тыс.т. Препараты ДДТ создавали помехи в экосис­темах для  экономически вредных консументов и защищали урожаи. Но и сам препарат, и некоторые его примеси помимо токсичности для теплокровных жи­вотных, способны прогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. При содержании в воде пре­парата ДДТ в дозировке 0,0014 частей на миллион его содержание в планктоне составляет уже 5,0 частей на миллион, а в мышцах рыб — 221 часть, т.е. при прохождении его по трофической цепи происходит концентрирование более чем в 10 тыс. раз! Когда этот факт был установлен, практически все страны мира (за исключением  Китая и некоторых других развиваю­щихся стран) подписали Конвенцию  о запрещении производства и применения ДДТ.

Последствия загрязнения далеко не всегда ощу­щаются сразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые. Важна своевременная косвенная индикация загрязнения в начальные  моменты его воздействия.     

Загрязнение — это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды от систем охлаждения в естественные водоемы происходит изме­нение естественного режима температуры, т.е. тепловое загрязнение. В качестве загрязнения можно рассмат­ривать  и отклонение от оптимальных  параметров уровней шума, освещенности, радиоактивности.     

В качестве системы помех следует рассматривать разрушение биогеоценозов при открытой добыче пол­езных ископаемых, регулировании  водотоков, осушении, эрозии почв. Источником помех являются шахтные  отвалы и терриконы, в которых идут сложные физико-химические процессы с выделением вред­ных веществ в атмосферу, воду и почву.      Среди загрязнений выделяют механическое, химическое, физическое, биологическое, микробиоло­гическое. Механическое заключается в засорении среды агентами, оказывающими лишь механическое воздей­ствие без физико-химических последствий; химическое — в изменении естественных химических свойств сре­ды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутству­ющих в ней или в концентрациях, превышающих норму.

Загрязнение физическое подразделяют на:  

1)  тепловое (термальное), возникающее в результате повышения  температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого возду­ха, отходящих газов и воды;

2)  световое — нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приво­дящее к аномалиям в жизни животных и растений, или снижения уровня естественной освещенности из-за задымленности нижних слоев атмосферы;

3)  шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шумов сверх природного уровня;

4)  электромагнитное, появляющееся в результате из­менения электромагнитных  свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некото­рых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и локальным геофизическим аномалиям и изменениям в биологических структурах;  

5)  радиоактивное,связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Биологическое и микробиологическое загряз­нение возникает случайно или в результате хозяйственной деятельности человека.     

Все эти различные по происхождению и характе­ру воздействия факторы имеют один объединяющий их признак: они являются помехами в экологических системах и популяциях и ведут к одному и тому же результату — снижению продуктивности популяции, затем экосистемы в целом, а далее — к их распаду.     

Рассматривая процесс загрязнения в широком смысле, с позиций теории помех, его можно классифи­цировать следующим образом:      

— ингредиентное загрязнение как совокупность веществ, количественно или качественно чуждых ес­тественным биогеоценозам;       

— параметрическое загрязнение, связанное с из­менением качественных параметров окружающей среды;      

—           биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов;       

—           стациально-деструкционное загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и эко­логических систем в процессе природопользования.

Последствия загрязнения среды кратко можно обозначить следующим  образом:      

1.   Загрязнение среды есть процесс нежелатель­ных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся  в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере.      

2.   Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на физико-химические параметры среды.      

3.   Вследствие загрязнения теряются плодород­ные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.      

4.   Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухуд­шению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.      

5.   Защита окружающей среды от загрязнения — одна из ключевых задач в общей проблеме оптимиза­ции природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущих поколений людей.     

Воздействие человека на биосферу на всех этапах его взаимодействия с природой служило источником помех. Первоначально оно сводилось к воздействию человека как биологического вида; затем наступил период сверхинтенсивной охоты без изменения экосис­тем, сменившийся   изменением экосистем через естественно идущие процессы — пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т.п. На следующем этапе изменение экосистем интенсифицировалось путем рас­пашки и широкой   вырубки лесов. Наконец, современный период характеризуется глобальным из­менением всех экологических компонентов биосферы в целом.      Воздействие человека на биосферу сводится к четырем основным формам:      

1)  изменение структуры земной поверхности (рас­пашка степей, вырубка лесов, мелиорация, создание искусственных озер и морей и другие изменения режи­ма поверхностных вод и т.д.);

2)  изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископае­мых, создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и водные объекты, изменение влагооборота);

3)  изменение энергетического, в частности, тепло­вого баланса отдельных районов земного шара и всей планеты;  

4)  изменения, вносимые в биоту в результате истребления некоторых видов, создание новых пород животных  и  сортов растений, перемещение их на новые места обитания.     

В настоящее время человек эксплуатирует более 55% суши, использует около 13% речных вод, сводит леса в среднем до 18 млн.га в год. В результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс.км2 земель в год, при этом 15% всей мировой суши уже деградировало из-за вмешательства человека. При строительных и горных работах перемещается более 4 тыс.км3 породы в год, извлекается из недр Земли ежегодно 100 млрд.т руды, сжигается 7 млрд.т услов­ного топлива, выплавляется более 800 млн.т различных металлов, рассеивается на полях свыше 500 млн.т минеральных  удобрений и более 4 млн.т ядохимика­тов, треть которых смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в атмосфере. В настоящее время в практике используется до 500 тыс. химичес­ких соединений, из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсич­ны.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8