Бакалаврская программа № Кафедра : Системной экологии экологического факультета рудн направление
| Вид материала | Программа |
- Бакалаврская программа № Кафедра : Системной экологии экологического факультета рудн, 288.24kb.
- Бакалаврская программа № Кафедра региональной экономики и географии экономического, 143.68kb.
- Бакалаврская программа № Кафедра: социальной и дифференциальной психологии Направление:, 237.98kb.
- Бакалаврская программа № Кафедра: социальной и дифференциальной психологии Направление:, 120.99kb.
- Учебного курса для магистров по направлению 511100 «экология и природопользование», 64.55kb.
- Программа Кафедра: Техническая кибернетика Направление: автоматизация и управление, 118.59kb.
- И программа казань 2005, 421.37kb.
- Бакалаврская программа кафедра этики направление : Философия Дисциплина : История этики, 202.13kb.
- Бакалаврская программа № Кафедра: Этики Направление: Философия Дисциплина: Феномен, 127.16kb.
- Бакалаврская программа кафедра всеобщей истории Направление : история Дисциплина, 2526kb.
Масса, в т Сравнение
Живое вещество……2,4.1012 1
Атмосфера………….5,2.1015 2146
Гидросфера…………1,5.1018 602500
Земная кора…………2,8.1019 1670000 ,
но: по своему активному воздействию на ОС качественно резко отличается от других неорганических природных образований биосферы.
Дж .Лавлоком (1974) была выдвинута гипотеза, согласно которой организмы контролируют, например, состав нашей атмосферы (гипотеза Геи или биол.регуляции геохимической среды). Ниже дано сравнение состава атм-ры и темп. условий на планетах:
Марс Венера Земля Земля
без Ж.
Содерж.газов в атм-ре, %
Двуокись углерода 95 98 98 0,03
Азот 2,7 1,9 1,9 79
Кислород 0,13 Следы Следы 21
Температура поверх-сти, С -53 477 290 50 13
Эволюция биосферы (история возникновения и развития жизни на Земле). Современная биосфера – продукт длительной эволюции самой нашей планеты и жизни на ее поверхности. Развитие биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех этапов.
Первый этап – восстановительный – завершился на Земле появлением гетеротрофной биосферы более 4 млрд. лет назад. Для него характерно: появление малых сферических анаэробов (прокариотов - безъядерных орг-мов); наличие следов кислорода, т.е. фотосинтез был, по существу, анаэробным; развилась фиксация азота, т. к. проникающий ультрафиолет разлагал аммиак. Второй этап – слабоокислительный – появление фотосинтеза не менее 3,8 млрд. лет назад. Аэробный фотосинтез начался у предков цианобактерий. Кислород производили и морские водоросли. Но его малое кол-во накапливалось в атмосфере, т.к. он реагировал с железом, растворенным в воде; только когда океан освободился от железа и др. поливалентных металлов, концентрация кислорода начала возрастать. Третий этап – развитие окислительной фотоавтотрофной биосферы и начался с завершением отложений полосчатых железистых кварцитов примерно 1800 млн. лет назад. Количество свободного кислорода стало достаточным для появления и развития животных, потребляющих его при дыхании.
Первичная биосфера Земли ограничивалась водной средой и была насыщена гетеротрофными орг-мами, питающимися растворенными в воде органическими веществами. Последующее устойчивое содержание свободного кислорода в биосфере привело к полной перестройке биоты, в первую очередь, за счет появления эукариотов – растений, животных, грибов и водорослей. Первые эукариоты (ядерные орг-мы) возникли в планктонных ассоциациях открытых вод. Появление эукариотов создало важную предпосылку для зарождения 1,3 млрд. лет назад многоклеточных растений и животных.
Примерно 430-550 млн. лет назад – появление первой жизни на Земле. Но направление эволюции растительного и животного мира шло различными путями : для растений – широкая экологическая пластичность и неподвижность, увеличение поверхности к объему для усиления фотосинтеза, развитие механической ткани и проводящей системы, возрастание роли бесполового размножения; для животных - возрастание подвижности, наличие сложных форм поведения, переход от лучевой к двусторонней симметрии для обеспечения больших скоростей передвижения, создание плотных яйцевых оболочек и запасов питательных веществ в яйцах. Далее происходило более заметное изменение состава атм-ры, связанное с появлением древовидных споровых и голосемянных растений. Резко возрос фотосинтез и уменьшилось содержание углекислоты (ее «тепловой» рубашки). Эти изменения произошли на границе мезозоя и палеозоя (185-200 млн. лет назад). В меловом периоде произошла смена высших споровых и голосемянных растений покрытосемянными (цветковыми) и появлением насекомых. Затем, более 70 млн.лет назад гигантские рептилии, возникшие в конце палеозоя, уступили место гомойтермным животным (птицам, млекопитающим), В современное время преуспевают покрытосемянные, млекопитающие и птицы, насекомые, брюхоногие моллюски. Различные регионы Земли в разной степени насыщены древними видами (см.Австралия, Новая Зеландия).
Согласно современным оценкам на Земле существует около 3 млн.описанных видов организмов, из к-рых на долю растений приходится 0,5 млн. видов, а на долю животных – 2,5 млн. видов.
География жизни. История формирования сообществ живых орг-мов тесно связана с подразделениями суши Земли на крупные области (Европа, Азия, Африка, Сев.и Южн.Америка, Австралия, Арктика и Антарктида).Раст. и животный мир их сильно различается. Известно несколько причин этому.
Первая – геологическая история материков (их разделение сказалось на эволюции жив. и раст-ний), второй – изоляция, третий – различие климатических условий в широтном направлении.
Одни и те же биомы встречаются по всему земному шару, имеют свои характерные особенности; представители флоры и фауны биогеографических областей Земли («география жизни») имеют свои характерные виды растений и животных.
Природная зональность. Основоположник – В.В.Докучаев (1846-1903). Обосновал ее как всеобщий з-н природы. Ему подчинены все природные процессы и явления в пределах биосферы. Основные причины зональности – форма Земли и ее положение относительно Солнца. На распределение тепла на Земле, помимо широтности, влияют характер рельефа, высота местности над уровнем моря, морские течения, соотношения суши и моря и пр. На Земле выделяют термические пояса: теплый (или жаркий – вблизи 30 град.с.ш. и ю.ш., ограничен +20 град.С); два умеренных (от +20 до +10 град.С) и две области вечного холода (темп-ра всегда ниже О град.С). На Земле хорошо фиксируется зональное распределение атм-ного давления в виде 7 поясов: экваториального, двух умеренных пониженного давления, двух тропических и двух полярных повышенного давления (а, в целом, на Земле выделяется 13 климатических поясов, имеющих широтное простирание и хар-щиеся преобладанием в них определенной воздушной массы). Зональность проявляется и в гидрологических процессах. Так, на основании главных закономерностей водного режима выделяют основные типы рек мира: экваториальный – питание только дождевое, обильное в теч.всего года с преобладанием осеннего стока (Амазонка, Нил, Конго); субэкваториальный и тропический – преимущественно дожд. питание с преоблад. летнего и осеннего стока (Парана, Ориноко, Нигер); субтропический – дожд. питание с преоблад. зимнего стока (Тибр, Муррей, Арно); умеренный – характерны разл. источники питания, знач.колебания уровня и водности речных систем (реки снегового питания с преоблад. весеннего стока – Волга, Днепр, Дон, Обь, Енисей, Миссисипи; реки дожд.питания с весенним стоком – Эльба, Одер, Дунай, Висла); субарктический – снеговое питание с летним стоком (Юкон, Колорадо, Вилюй, Колыма). Зональность почвообразования определяется климатическими условиями и характером раст. покрова. В.В. Докучаев выделил три главных типа почв: нормальные(или зональные),переходные(болотные,болотнолуговые),анормальные(аллювиальные,эоловые) и увязал генезис почв с природными зонами: тундровые почвы (бореальная зона), светло-серые подзолистые почвы (таежная зона),серые и темносерые (лесостепь), чернозем (степь), каштановые и бурые (пустынно-степная); аэральные – желтоземы (пустыни), латеритные – красноземы (субтропики и тропики). На территории нашей страны выделяется ряд раст. зон: арктические пустыни, тундра, лесотундра, тайга, зона смешан.и широколист. лесов, степи и полупустыни. Каждой геогр. зоне свойственен зональн. тип раст-сти, изменяющийся от сев. границ к южным. А.А.Григорьевым и М.И.Будыко (1956) был сформулирован периодический закон географ.зональности, предложив радиационный индекс сухости (К), выраженный отношением годового радиац. баланса (R) к скрытой теплоте испарения и годовой сумме атм.осадков. При этом величина индекса сухости определяет тип ландш.зоны, а величина радиац. баланса – конкретн. х-р и облик зоны.
Биоценоз, биогеоценоз, экосистема.
Экосистема (А.Тенсли, 1935) – основная функциональная единица в экологии. Функциональная схема экосистемы и ее основные компоненты ( поток энергии, круговороты веществ, сообщество и управляющие петли обратной связи).
Структура экосистемы:
трофическая – верхний автотрофный, самостоятельно питающийся ярус, «зеленый пояс», где в растительных формах преобладает фиксация энергии солнечного света, использование простых неорг.соед.. и накопление сложных орг.веществ; нижний гетеротрофный, питаемый другими ярус или «коричневый пояс» почв и осадков, где преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений;
с биологической точки зрения в экосистеме выделяют - неорг. вещ-ва, включающиеся в круговороты; орган. соединения; воздушная, водная и субстратная среда с климатом и др. физ. факт-ми; продуценты (автотрофы); макроконсументы (фаготрофы, «пожиратели», в основном, животные); микроконсументы, сапротрофы, деструкторы, осмотрофы.
Биоценоз (К.Мебиус,1877)–сложная многовидовая система, слож-ся в процессе эволюции живых существ биосферы. Важнейшая его структурная часть – раст. сообщество (фитоценоз- В.Н.Сукачев, 1954).
Биогеоценоз ( В.Н.Сукачев, 1954) – биокосная система, состоящая из абиот. условий среды и орг-мов, его образующих. Видовой состав биоценозов – рез-т отбора на совместное обитание и длит. эволюции на фоне колебаний природн.режимов и антропогенеза. Кол-во видов в биоценозе на единицу площади (или объема) – видовая насыщенность. Преобладающие виды – доминанты. Роль редких и малочисленных видов в составе биоценоза (за счет их создается видовое богатство биоценоза).
Жизненные формы. Это – морфологический тип адаптаций орг-мов к определенным условиям среды и образу жизни. К.Раункиер(1951) предложил для систематизации жизненных форм растений использовать один, но главный признак, имеющий огромн. приспособит. значение в адаптации их к условиям среды (положение почек или верхушек побегов в теч-нии неблагопр. времени года по отношению к поверхности почвы). А.Н.Формозов (1956) выделил среди зверей след. адаптивные типы: наземные формы, подземные (землерои), древесные, воздушные и водные (между типами есть переходы). Вертикальная структура биоценоза (определяется гл.обр. растениями, связ. с интенсивностью и составом спектра света (ярусы, их состав и сформированность, сомкнутость); надземная и подземная ярусность. Горизонтальная структура биоценоза – опред. неоднородностью его горизонт. сложения, т. назыв. мозаичностью; имеется фитогенная и зоогенная мозаичность (кроты, суслики, термиты ).
Динамичность как одно из фунд.свойств биогеоценозов и экосистем.
Энергия в экосистемах. Определение энергии - способность производить работу.
1) Свойства энергии описываются двумя законами : первый з-н термодинамики ( з-н сохранения энергии : энергия может переходить из одной формы в другую, она не исчезает и не создается заново); второй з-н термодинамики ( з-н энтропии: процессы, связанные с превращением энергии происходят самостоятельно и при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную, т.е. деградирует).
Энтропия – мера изменения упорядоченности, к-рая происходит при деградации энергии; мера кол-ва связанной энергии, к-рая становится недоступной для использования.
Важнейшая термодинамическая х-ка орг-мов, экосистем и биосферы – способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Экосистемы и организмы – открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне в согласии с законами термодинамики.
Действие двух з-нов термодин-ки при превращении энергии Солнца в энергию пищи (сахара) путем фотосинтеза : А=Б+В и В«А (А - Солнце, 100 ед-ц рассеянной формы энергии; Б – тепло, 98 ед-ц сильно рассеянной формы энергии и В – сахара, 2 ед-цы конц.формы энергии ).
2) Энергетические х-ки среды. Орг-мы, живущие на земной поверхности или вблизи нее, подвергаются воздействию потока энергии, состоящего из солнечного излучения и длинноволнового теплового излучения от ближайших тел; оба этих фактора определяют климатические условия среды (температуру, скорость испарения воды, движения воздуха и воды), но лишь малая часть солн. излучения используется в фотосинтезе, обеспечивающем энергией живые орг-мы. Солнечная постоянная (энергия из космоса на биосферу) равна : 2 кал/кв.см . мин.; проходя через атмосферу, солн. свет экспоненциально ослабляется и доходит до 67 %, т.е. 1,34. За день к автотрофному слою экосистемы поступает в среднем около 300-400 кал/кв.см. Суточный поток тепловой энергии в экосистеме может быть в несколько раз больше или же значительно меньше притока солн. излучения. Изменения общего потока излучения в разных ярусах экосистемы, а также его колебания в зависимости от сезона и местоположения экосистемы на земном шаре весьма значительны, и распределение отдельных организмов связано с этими изменениями.
3) Концепция продуктивности (первичная продуктивность экосистемы: валовая первичная продуктивность, чистая первичная продуктивность, чистая продуктивность сообщества, вторичная продуктивность).
4) Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни.
Пищевая цепь – это перенос энергии пищи от ее источника (автотрофов, растений) через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими. При каждом очередном переносе 80-90 % потенциальной энергии теряется, переходя в тепло. Поэтому, чем короче пищевая цепь (чем ближе орг-зм к ее началу), тем больше кол-во энергии, доступной для популяции. Пищевые цепи делятся на два типа : пастбищная (растения - раст.ядн.жив. - хищники) и детритная (мертв.орг.вещ-во – микроорг-мы – детритофаги – их хищники). Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются друг с другом, образуя пищевые сети. Трофические уровни: продуцентов (первый), первичных консументов (второй), вторичных консументов (третий, поедающие травоядных), третичных консументов (четвертый, вторичные хищники, в т.ч. и человек); эта трофическая классификация относится к функциям, а не к видам как таковым. Популяция данного вида может занимать один или несколько трофических уровней, смотря по тому, какие источники энергии она использует. Поток энергии (Е) через трофический уровень равен:
общей ассимиляции (А) на этом уровне, к-рая в свою очередь равна продукции (Р) биомассы «плюс» дыхание (Д) : Е= А=Р+Д.
5) Качество энергии. Качество энергии измеряется ее количеством определенного типа энергии, затрагиваемым на получение др.типа в цепи превращения энергии (например, пищевой цепи или в цепи превращений энергии, ведущих к получению электричества. По мере уменьшения по цепи количества энергии на каждом этапе повышается ее доли.
6) Метаболизм и размеры особей. Чем меньше организм, тем выше его удельный метаболизм (в пересчете на 1г или 1 кал биомассы) и тем меньше биомасса, к-рая может поддерживаться на данном трофическом уровне экосистемы. И наоборот, чем крупнее орг-зм, тем выше биомасса на корню. Так, «урожай» бактерий, имеющихся в любой данный момент, будет гораздо ниже «урожая» рыбы или млекопитающих, хотя эти группы, возможно, используют одинаковое кол-во энергии.
7) Трофические структуры и экологические пирамиды. В рез-те взаимодействия энергетических явлений в пищевых цепях (потерь энергии при каждом переносе) и такого фактора, как зависимость метаболизма от размеров особи, каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, к-рая часто служит х-кой типа экосистемы – озера, леса, пастбища и пр. Ее можно измерить либо урожаем на корню (на ед.площади), либо кол-вом энергии, фиксированной на ед. площди за ед. времени на последовательных трофических уровнях. Трофическую структуру и трофическую функцию можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием к-рых служит первый уровень (продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды.
Три основных типа экологических пирамид : пирамида численности (численность отдельн. организмов); пирамида биомассы (общая сухая масса, калорийность или др. мера кол-ва живого вещ-ва); пирамида энергии (величина потока энергии или «прдуктивность» на последовательных трофических уровнях. Пирамиды численностей и биомассы могут быть обращенными; энергетическая же пирамида всегда сужается кверху.
З-н уменьшения отдачи и его приложение к экосистемам.
По мере увеличения размеров и сложности экосистемы растет та доля валовой продукции, к-рую сообщество вынуждено расходовать в процессе дыхания на самоподдержание, и падает та доля, к-рая может идти на дальнейшее увеличение размеров. Когда уравновесится поступление и расход, дальнейший рост системы прекращается. Количество биомассы, к-рое может поддерживаться в этих условиях, называется максимальной поддерживающей емкостью (способностью) среды. Сейчас накаливается все больше данных, что оптимальная поддерживающая емкость, способная сохраниться долгое время, несмотря на капризы среды, ниже теоретически максимальной, возможно, на целых 50 %.
9) Энергетическая классификация экосистем. Выделяют четыре типа: а) природные, движимые Солнцем, несубсидированные человеком (открытые океаны, высокогорные леса, системы жизнеобеспечения «космического корабля» Земля), б) природные, движимые Солнцем, сусбсид. Др. естеств. источниками ( эстуарии, дождевые леса, производящие излишки орг.вещ-ва – в др.системы или накапливаться), в) движимые Солнцем и субсид. человеком (агроэкосистемы, аквакультура), г) индустриально-городские, движуемые топливом (ископаемым, др.органическим или ядерным).
Биогеохимические циклы.
Химические элементы, в т.ч. все основные элементы живых орг-мов, обычно циркулируют в биосфере по х-ным путям из внешн. среды в орг-мы и опять во внешн. среду. Эти, в большей или меньшей степени замкнутые пути называются биохимическими циклами. Роль В.И.Вернадского (термин «биогеохимия»). Движение необходимых для жизни элементов и неорг. соед-ий называют круговоротом элементов питания. В каждом круговороте различают две части или два «фонда»:
резервный (большой, геологический), где медленно движется большая масса вещ-ств (в основном, небиол.компонент),
подвижный (малый, биотическимй), х-ный для быстрого обмена между орг-ми и средой обитания; при этом скорость размножения орг-мов в биосфере обратно пропорциональна их массам; биохимические функции живого вещ-ва в биосфере (по В.И.Вернадскому): газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная, биохимическая, биогеохимическая деятельность человека.
Если рассматривать биосферу, в целом, то БГХЦиклы можно разделить на два типа : круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атм-ре или гидросфере; осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.
Человек вмешался в эти циклы и сейчас усилия по охране природы направлены, чтобы ациклическим процессам вернуть циклический х-р. Основная цель общества – возвращение веществ в круговорот.
Примеры круговоротов: азота, фосфора, серы, углерода, воды. Пути возвращения веществ в круговорот (микробное разложение, экскременты животных, передача симбионтами, физ. процессами, энергия топлива ).
Факториальная экология (факторы среды, общие закономерности их действия на организмы).
Среда обитания – это часть природы, к-рая окружает орг-зм и с к-рой он непосредственно взаимодействует.
Приспособления орг-мов к среде носят название адаптаций.
Отдельные свойства или части среды, воздействующие на орг-мы, называются экологическими факторами.
Природа и специфика экологических факторов :
абиотические факторы ( климатические – свет, ионизирующее излучение ( радиоактивные осадки), температура, влажность, ветер, газовый состав атмосферы; гидрологические – большая плотность по сравнению с возд. средой, меньшая прозрачность, наличие течений, разнообразие солености, в резком повышении давления, понижение освещенности с глубиной; эдафические – особенности почв и снежного покрова; орографические – рельеф местности, склон определенной экспозиции и крутизны, высота над уровнем моря и др. );
биотические факторы – это все формы воздействия живых существ друг на друга;
антропогенные факторы – это все формы деят-сти чел.общества, приводящие к изменению природы как среды обитания др.видов или непосредственно сказываются на их жизни.
Изменения фактов среды во времени могут быть: регулярно-периодическими, нерегулярными (погодные условия, катастрофы), направленными на протяжении известных, иногда длительных отрезков времени (похолодание или потепление климата, зарастание водоемов, постоянный выпас скота на одном месте).
Экол. факторы среды могут оказывать на орг-мы воздействия разного рода : раздражители, ограничители, модификаторы, сигнализаторы.
Общие закономерности действия ЭФ на организмы :
З-н оптимума. Пол. и отриц. влияние переменного фактора на орг-мы зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Зона оптимума и зоны пессиума. Критические точки ограничивают степень выносливости (экологическая валентность) живых существ. З-н «минимума» Либиха и пределы толерантности (диапазон между двумя точками – экол. минимумом и экол. максимумом) Шелфорда.
Ряд вспомогательных принципов, дополняющих «з-н толерантности» :
а) з-н Либиха применим только в условиях стационарного состояния экосистем, когда потоки (туда и обратно) сбалансированы,
орг-мы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий – в отношении другого (голомянка на Байкале),
орг-мы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее распространены,
если условия по одному экол. фактору не оптимальны для вида, то может сузится и диапазон толерантности к др. экол. факторам (при лимитирующем содержании азота снижается засухоустойчивость злаков, т.е. при низком содержании азота для предотвращения увядания требуется больше воды, чем при высоком ее содержании),
искусственные условия в лаб.эксперименте могут не соответствовать условиям в природе (см. в природе орхидеи растут в тени, в лаб.условиях – при охлаждении на ярком солн. свету);
в период размножения многие факторы среды становятся лимитирующими ( см. влияние температуры на развитие рыб);
широкую экологическую валентность к абиотическим факторам среды обозначают добавлением «эври», узкую – «стено» : температуры – термные, в отношении воды – гидрические, солености – галинные, пищи – фагные, выбора местообитания – ойкные, давления – батные; виды, для существования к-рых необходимы строго определенные экол.условия, называются стенобионтными, а адаптация к разной экол. обстановке – эврибионтными;
б) экологическая валентность вида всегда шире экол. валентности каждой отдельной особи (пингвины в Антарктиде);
в) экологические спектры отдельных видов не совпадают; каждый вид специфичен по своим экол. возможностям (см. приспособления растений к среде обитания),
г) взаимодействие факторов ( опт. зона и пределы выносливости орг-мов по отн.к какому-то фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы; см. жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе; угроза замерзания выше при морозе с сильным ветром),
д) правило ограничивающих факторов ( сможет ли вид существовать в данном ландшафтном районе, нужно в первую очередь выяснить, не выходят ли какие-либо факторы среды за пределы его экологической валентности, особенно в наиболее уязвимый период развития).
Динамика популяций и сообществ. Популяция – совокупность особей одного вида в течение большого числа поколений, населяющих определенное пространство, внутри которого имеется свободное скрещивание и к-рая отделена от других соседних групп. Основные х-ки популяций (численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост популяции, темп роста). Структура популяции (половая; возрастная – растущая, стабильная, сокращающаяся; пространственная; этологическая – один.образ жизни, семейный, колонии, стаи, стада). Реальная и теор. кривые роста популяции. Кривые смертн-ти (дрозофила, чел., гидра, устрица). Выселение особей из популяции. Сообщество – совокупность взаимодействующих популяций, занимающих определенное прост-во, живой компонент экосистемы. Типы взаимодействия между видами (нейтрализм, конкуренция, хищничество, паразитизм, положительные взаимодействия – комменсализм, кооперация, мутуализм. Развитие и эволюция экосистемы. Это – изменение во времени видовой структуры и биоценотических процессов. Экологическая сукцессия – смена одних видов другими за опред. промежуток времени. Климаксовое сообщество – устойчивое, самовозобновляющееся и наход. в равновесии со средой. Концепция местообитания и экологической ниши. Эволюция и коэволюция биосферы и общества. Новая эволюционн. стадия биосферы – ноосфера (В.И.Вернадский).
Человек и экосистемы.
Уровни потребления биомассы. Около 10 тыс. лет назад на Земле существовали обширные массивы лесов, общ. площ. к-рых составляла примерно 6200 млн. га (62 млн.кв.км ). Расчистка лесных массивов под пашню, пастбища, заготовка деловой древесины, вырубка деревьев на топливо, загрязнение ОС различными токсикантами (диоксиды серы и азота – «кислотные дожди», тяжелые металлы, пестициды, радионуклиды и пр.) сократило мировой ареал лесных экосистем до 42 млн.кв.км, т.е. на одну треть по сравнению с дос/х-ным периодом. Особенно быстрыми темпами сокращаются тропические леса ( до 16,8 млн. га в год ). Это ведет к негативным экол. последствиям: изменяется земная поверхность, нарушается баланс углерода и кислорода, возрастает эрозия почв, нарушается гидрологический режим рек, обедняется генофонд планеты, сокращается поглотительная способность борьбы с антропогенными загрязнениями. Поэтому, начиная с 1985 г. (Международный год леса) по линии ЮНЕСКО, ООН,ФАО,МСОП начаты во многих странах лесовосстановительные работы. Программа ООН – «Зеленые легкие Европы». Лечебное действие леса ( очистка от пыли и вредн. газов, ионизированный кислород, озон, фитонциды – снижают в атм.воздухе концентрацию диоксида серы на 50-70 %, окислов азота – на 35 % ). На нашей планете под угрозой исчезновения – не менее 25-30 тыс. видов сосудистых растений (10 % от их общего кол-ва). В Красную книгу СССР и России включено 603 вида редких высших растений, 29 видов лишайников и 32 формы мохообразных. Среди высших растений следует упомянуть: водяной орех, железное дерево, самшит гирканский, тис ягодный, платан восточный, падуб, земляничное дерево, дуб понтийский, лапина, сосна – пицундская, могильная, меловая, эльдарская, фисташка, пихта Семенова и др. Охрана редких и исчезающих растений осуществляется гл. обр. в различных типах охраняемых природных территориях (заповедниках, нац. парках, заказниках, резерватах и пр.).
Воздействие на животный мир. По данным МСОП с 1600 г. (начало усиленного наступления чел-ка на дикую природу) на Земле исчезло 63 вида млекопитающих и 94 вида птиц. Вымерли: тарпан, тур, зебра-квагга, сумчатый волк, европ. ибис, морская корова; среди птиц – нелетающий голубь-дронт, бескрылая гагарка, очковый баклан, каролинский попугай. Резко возросло число вымирающих и редких видов животных (на грани исчезновения в : Сев. Ам. – бизон, белый амер. журавль, калифорн. кондор; Южн.Ам. – викунья, крупные кошки; в Азии – носорог, лев, гепард, лошадь Пржевальского). Основные причины: прямое добывание (охота, браконьерство), разрушение местообитаний животных, загрязнение окружающей среды токсикантами, вселение новых видов. Особенно сильно пострадала фауна о-вов (на Гавайях вымерло около 60 % всех животных, на Маскаренских о-вах вымерло 86 % местных видов птиц). В нашей стране к ХХ веку многие виды полезных животных оказались на грани исчезновения. Поэтому была запрещена охота, а для сохранения и воспроизводства зубра, речного бобра, соболя, выхухоли, кулана были организованы заповедники и заказники. На территории России было интродуцировано (внедрение нового вида животного в местные биоценозы) более 50 видов промысловых жив-х (соболь, бобр, дикий кабан, олень, зубр). Увеличилась численность амурского тигра – более 300 голов, белого медведя – в Арктике около 25 тыс. особей, калана – до 8000 особей на Курильск. о-вах. В «Красную книгу» СССР и России включено 94 вида млекопитающих, 80 видов птиц, 9 видов рыб и 37 видов пресмыкающихся. Это – выхухоль, красный волк, закавказский бурый медведь, амурский лесной кот, каракал, туркестанская рысь, снежн. барс, амурский тигр; из птиц – розовый пеликан, черный аист, фламинго, степной орел, орлан-белохвост, стерх, дрофа, розовая чайка, сапсан. В Межд.Красн.книгу МСОП включены 236 видов млекопитающих, 287 видов птиц, 36 видов земноводных и 119 видов пресмыкающихся.
Для решения возникающих сложных экопроблем биосферы по линии ООН организованы международные природоохранные орг-ции: ЮНЕСКО (по вопросам образования, науки и культуры), ЮНЕП (программа ООН по окружающей человека среде), ФАО (продовольств. и с/х-я орг-ция), МСОП (Межд.союз охраны природы и природн. ресурсов), ВОЗ ( Всемирн. орг-ция здравоохранения), МАГАТЭ, Всемирн. фонд охраны дикой природы и др. Имеет место НИ программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ, принята в 1970 г.): экол. воздействие чел-ка на различн. ландшафты, рац. использ-ние и охрана о-вных экосистем и др. Особенная роль отводится биосферным заповедникам, объектам мирового охранного значения. В рамках ЮНЕП важная роль занимает создание системы глобального экол. мониторинга ОС.
Сохранение биоразнообразия и биологической продуктивности биосферы.
Наличие необходимых товаров и услуг зависит от разнообразия и изменчивости генов, биологических видов, популяций и экосистем. Биологические ресурсы кормят и одевают нас, обеспечивают жильем, лекарствами и духовной пищей. Социально-экономические выгоды биоразнообразия очевидны из следующих примеров:
около 4,5 % валового нац. продукта США (примерно 87 млрд. долларов в год) получают за счет диких видов;
в Азии к середине 70-х гг. генетические улучшения привели к росту производства пшеницы на 2 млрд. долларов США, а риса – на 1,5 млрд. долларов США в год; эти результаты были достигнуты за счет низкорослых сортов этих зерновых;
сорт дикой пшеницы из Турции, не культивируемый в с/х-ве, был использован для привития сопротивляемости болезням разл. сортам коммерческой пшеницы, в рез-те чего только в США выгода составила 50 млн.долларов США в год;
один ген эфиопского ячменя защищает сейчас от желтого карликового вируса урожай всего калифорнийского ячменя стоимостью в 160 млн.долларов США в год;
древнее мексиканское дикое растение, родственное кукурузе, при скрещивании с современными сортами кукурузы может сберечь фермерам мира до 4,4 млрд.долларов США в год;
стоимость лекарств, производимых в мире из дикорастущих растений и естественных продуктов составляет около 40 млрд. долларов США в год;
в 1960 г. только один ребенок из пяти больных лейкемией имел шанс выжить; теперь из 4 из 5; это рез-т лекарственного препарата из тропического растения о-ва Мадагаскар.
Отсюда понятна необходимость принятия экстренных мер и решительных действий для сохранения и поддержки генетического фонда, видов и экосистем. «Конвенция о биологическом разнообразии», принятая Межд. конферецией в Рио-де-Жанейро (1992), определила стратегическое направление действий мирового сообщества по этому вопросу:
проводить на общенац. уровне оценки состояния биоразнообразия;
разработать нац. стратегии по сохр. и использов. биоразнообразия;
осуществлять долгосрочные НИ работы по значению биоразнообразия для экосистем, в к-рых производятся товары и экол. блага;
охранять природные среды обитания;
способствовать восстановл. пострадавших экосистем и редких видов;
разрабатывать рац. методы использ. биотехнологии и ее безопасности и справедливой передачи в развивающиеся страны. Россия ратифицировала эту Конвенцию в 1995 г. и уже в 1996 г. в нашей стране стартовал Проект ГЭФ «Сохранение биоразнообразия», включая три компонента: «Стратегия сохранения биоразнообразия» (2,7 млн. долларов США из средств ГЭФ), «Охраняемые природные территории» (9,3 млн. долларов США, ГЭФ) и «Региональный Байкальский Компонент» (6,3 млн. долларов США, ГЭФ). В Проект вовлечены 74 заповедника и нац. парка, госуд. и неправительственные орг-ции, отрасл. и акад. ин-ты и пр.
В России на 1997 г. ООПТ занимали около 2 % площади страны, где 95 заповедников (более 310 тыс. кв. км), 33 нац. парками (66,5 тыс. кв. км), 1600 госуд. заказников (до 600 тыс.кв.км.), более 8 тыс.памятников природы.
«Красные книги» России (представлены выше). Сохранение лесного биоразнообразия ( лесной фонд России – почти 12 млн.кв.км ) осуществляется в соответствии с Лесным кодексом (1977); ландшафтное и биоразнообразие лесов изучено недостаточно; этому должно способствовать регулярно проводимое лесоустройство территорий (раз в 10-15 лет) и госуд. учет лесного фонда (нац. инвентаризация лесов раз в 5 лет). Охрана и рац. использование охотничьих жив-х ( площадь в России – 15000 тыс.кв.км); объекты промысла в России – 60 видов млекопит-х и 70 видов птиц; контроль возложен на Департамент по ОиРИ ОР Минсельхозпрода России; основное браконьерство – центр и юг Европейской России. Сохранение биоразнообразия морей и внутренних водоемов (уровень знаний о биоразнообр .морей низкий). Высокий пресс рыболовства, разведки и добычи нефти и газа, неконтролируемый процесс преднамеренной интродукции беспозв. и рыб. Создание сети морских заповедников и охр. акваторий. Пресноводные воды России – значит. антропогенные воздействия, изъятие стока и пр. Осетровые и лососевые – в угрожающем состоянии. Сохранение биоразнообразия в с/х-ве. Сокращение площадей с/х угодий (спад экономики в ряде регионов России) – восстановление естественной растительности на месте пашни. Снижение поголовья дом. скота – сокращение нагрузок на естеств. пастбища и восстановл. их биоразнообразия. Положительное явление – снижение уровня применения пестицидов и минер. удобрений. Но : сокращение госуд. поддержки с/х-ва ставит под угрозу разрушения систему охраны генофонда с/х-ных растений и животных ( в России – 30119 сортов культ. растений, в т.ч. – 11117 российских; из них 375 сортов охраняется, в т.ч. – 242 российских; общее кол-во пород дом. скота – 454, а охраняемых – 124). Основное направление стратегии – внедрение экол. технологий производства продукции, оптимизация аграрного ландшафта, охрана разнообр. пород дом. жив-х и сортов культ. растений.
Стратегия сохранения биоразнообразия и ее элементы. Система охраны живой природы в СССР – на основе тоталитарной политическ. системы, централиз-му управлению и иерархической структуре сов.власти. Она имела положит. тенденции- обеспечение финансирования сохранности биоразнообразия. Переход к новой экон. политике требует новых подходов к проблемам сохранения биоразнообразия. Это – принятие Законов РФ («Об особо ОПТ», «О животном мире», «Об экологической экспертизе» - все в 1995 г.), Однако, нет З-нов: «Об охоте», «О рыболовстве», «О растительном мире» и пр. Кроме того, отсутствуют законодательные акты, обеспеч. земельный отвод для развития системы ОПТ в качестве мест обитания разнообр. видов раст. и жив-х. Существенные недостатки в обл.сохранения биоразнообразия – отсутствие эффективных механизмов охраны живой природы, недооценка их роли в обеспеч. устойчивого развития России, отсутствуют экон. рычаги для устойчив. использования биоресурсов (рац. налоговая политика, гарантирующая приоритет сохр. биоразнообразия в ходе хоздеят-сти), обособился «отраслевой подход» в природоохр. полтике экол. опасных отраслей (наличие собственных экослужб, заменяя федер. органы мониторинга и независимого контроля за сохр.биоразнообразия). Отсюда – цель нац. стратегии сохр. биоразнообразия : обеспечение законод. и исполнит. органов, госуд.и иных природоохранных орг-ций научно- и экономически обоснованными рекомендациями, схемами долгосрочного прогноза и планами действий по управл. сохр. и устойчивым использов. биоразнообразия; ориентация нац. стратегии – на лиц, принимающих решения в Правительстве, мин-вах и вед-вах, использующих природ.ресурсы. Генеральный потребитель нац. стратегии – Мин-во природных ресурсов РФ. Стратегия безопасного получения, использования и передачи генно-измененных орг-мов (правовые аспекты биобезопасности, доступ к генетическим ресурсам, передача биотехнологий; распределение выгод, связанных с использов. Биоразнообразия).
Охраняемые природные территории – наиболее совершенная форма сохранения экосистем и биоразнообразия. З-ном РФ определены важнейшие охраняемые территории (заповедники, нац. парки, заказники, природн. парки, памятники природы, территории традиционного природопользования, биосферные заповедники и резерваты, водно-болотистые угодья).
В ноябре 1999 г. Госкомэкологией России (теперь – МПР РФ) была принята «Методика определения предотвращенного экол. ущерба - ПЭУ», разработанная в т.ч. и для биоресурсов (раст. и жив-ного мира). Последняя предназначена для использования природоохранными органами МПР РФ при определении величины ПЭУ. ПЭУ биоресурсам представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий раст. и жив-ному миру, связ. с антропогенезом, к-рую удалось избежать (предотвратить, не допустить) в рез-те проведения за рассматриваемый период времени соответств. природоохранных мероприятий.
Введение на территории России нового Федерального Закона «Об охране окружающей среды» /Указ Президента РФ от 10.01.02 г. № 7-ФЗ/.
Список литературы.
Одум Ю. Экология. М.,Мир,в 2-х т.,1986.
Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль, 1967.
Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.: Мир, 1993.
Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. М.: Панагея, 1994-95, в 3-х т.
Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. М.: Мир,1994-95, в 4-х т.
Реймерс Н.Ф. Экология (теории,законы,правила,принципы,гипотезы).
М.: Россия молодая, 1994.
Закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.02 № 7-ФЗ.
Закон «Об особо охран.природн.территориях» от 14.03.1995 № 33-Ф3.
Закон «О животном мире» от 24.04.1995 № 52-Ф3.
Сохранение биоразнообразия (первый нац.доклад РФ).М.,1997.
Воронов А.Г. и др. Биогеография с основами экологии,МГУ,1999.
Экологический энциклопед.словарь,М.,Ноосфера,1999.
Материалы 3-го Всеросс.съезда по охране природы, Москва,2003.