Литература: 1
| Вид материала | Литература |
- Класс: 12 Зачёт №2 «Русская литература 1917-1941», 186.43kb.
- Литература 7 класс Зачетная работа№2 Содержание, 40.79kb.
- Литература Форш О. «Одеты камнем», 38.6kb.
- Литература английского декаданса: истоки, становление, саморефлексия, 636.47kb.
- Тема: «Библейские мотивы в творчестве Б. Пастернака», 211.88kb.
- Литература 11 класс Программы общеобразовательных учреждений. Литература, 331.28kb.
- Учебника. Учитель Кулябина Зинаида Григорьевна. Выступление на Краевой научно-практической, 48.58kb.
- Жиркова Р. Р. Жондорова Г. Е. Мартыненко Н. Г. Образовательный модуль Языки и культура, 815.79kb.
- Английская литература. , 57.37kb.
- Планирование курса литературы 8 класса по программе, 14.4kb.
Лекции по экологии
Литература:
1. Радкович. Экология, Минск, 1992г.
2. Б.Небел. Наука об окружающей среде, Москва, мир, 1993г.
Предмет и задача экологии.
Впервые термин ввел в 1866г. Геккель.
С греческого языка - это наука о жилище.
Экология - наука об отношении организмов или групп организмов к
окружающей их среде.
О
на подразделяется на аутэкологию и силэкологию.Аутэкология - изучает взаимодействие с окружающей средой отдельного
организма.
Силэкология - комплексное изучение групп организмов, составляющих
определенное единство.
Экология классифицируется по объектам и средам исследования.
Структура Экологии.
Теоретическая Прикладная
Земная Космическая
Человека Растений Животных Микроорганизмов
Клетки Организмы Сообщества
Воздушной среды Водной среды Суши
Тропиков Умеренной Зоны Полярной Зоны
Неизменённых природных систем Изменённых природных систем Антропогенных систем
Загрязнённых систем Незагрязнённых систем
Экология очень быстро развивалась на стыке с другими науками:
С химией - химическая
С экономикой - экологический менеджмент и оценка воздействия на
окружающую среду.
С математикой - математическая.
Задачи экологии как науки
1. Исследования закономерности организации жизни в том числе, в связи с
антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и биосферу в
целом.
2. Создание научной основы рационального использования природных ресурсов.
3. Восстановление натуральных природных систем.
4. Регулирование численности популяции живых организмов.
5. Сохранение эталонных участков биосферы.
Задачи экологии применимы к деятельности инженерно-промышленных предприятий:
1. Оптимизация технологических, инженерных и проектно-конструкторских решений, исходя из минимизации ущерба окружающей среде и здоровью человека.
2. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий, действующих, проектируемых и реконструируемых предприятий или технологических процессов для окружающей среды.
3. Своевременное выявление и корректировка конкретных технологических
процессов, наносящих ущерб окружающей среде и угрожающих здоровью
человека.
2. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий, действующих, проектируемых и реконструируемых предприятий или технологических процессов
для окружающей среды.
3. Своевременное выявление и корректировка конкретных технологических
процессов, наносящих ущерб окружающей среде и угрожающих здоровью
человека.
Экология и инженерная охрана природы.
Инженерная экология- система инженерно-технических мероприятий, направленных на сокращение качества природной среды в условиях растущего промышленного производства.
Понятие охрана природы имеет двоякий смысл:
- Комплексная научная дисциплина, разрабатывающая общие принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов.
2. Система мероприятий, направленная на поддержание национального
взаимодействия между деятельностью человека и окружающей его природной
средой. Окружающая природная среда - совокупность абиотической (неживой), биотической, социальной средой, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство. Охрана окружающей природной среды - комплекс государственных, международных, региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий, направленных на поддержание химических, физических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека.
Основы общей экологии
Учение о биосфере и ее эволюции.
Впервые понятие экологии ввел В.И. Вернадский. Согласно Вернадскому биосфера - это оболочка земли, включающая как область распространения живого вещества так и само живое вещество.
На земле органическая жизнь существует в литосфере, гидросфере, тропосфере, т.е. в нижней части атмосферы. Нижняя граница жизни биосферы расположена на 2-3 км. ниже поверхности суши и на 1-2 км. ниже дна океана. Верхняя граница биосферы является азоновый слой Земли, расположенный на высоте от 20 до 25 км. За несколько миллиардов лет своего существования биосфера прошла сложный путь эволюции.
Первым этапом было возникновение жизни из неживой материи. Этому предшествовало образование простейших организмов веществ из углекислого газа, воды, водорода, метана и аммиака под воздействием высоких температур, солнечного излучения и повышения вулканизация. В результате образовались молекулы простейших сахаров, азотных оснований и аммино-кислот т.е. веществ из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты и носители энергии АДФ, АТФ.
Вторым этапом эволюции являлось то, что органические молекулы подвергались процессам распада и синтеза, причем продукты распада одних молекул являлись источником для синтеза других молекул. Так возник первичный круговорот органических веществ. Концентрация органического вещества в толще воды была не равномерной. В связи с этим возникли полужидкие холодные сгущения, которые получили название коацерваты. Характерной особенностью было наличие границы с окружающей средой. Коацерваты и рассматриваются в качестве первых предбиологических структур. Эти капли разрушались и образовывались вновь, делились. В конечном итоге получалось, что сохраняются только лишь те капли, которые при делении не теряли в своих дочерних каплях свои признаки и культуру, т.е. приобрели способность к самовоспроизводству. Важной особенностью их было то, что они могли избирательно поглощать из окружающей среды необходимые им вещества и избавляться от ненужных веществ. Этот момент дает начало обмену
веществ процессам переноса энергии и информации. Одновременно с повышением способности к избирательному поглощению веществ возрастало различие между структурой коацервантной капли и окружающей среды. Согласно существующей сейчас теории так и появились одноклеточные живые организмы. Дальнейшее усложнение жизни связано с возникновением многоклеточных организмов. Наиболее развитые и признанные сейчас являются колониальная гипотеза возникновения одноклеточных организмов. Согласно этой гипотезе многоклеточные организмы возникли следующим образом: клетка разделилась, но ее дочернии составляющие не разошлись, остались существовать вместе. Причем сначала они были совершенно одинаковыми, а затем постепенно начали возникать различия в структуре и химическом составе, а это привело к функциональной специализации. Одни клетки стали отвечать за движение, другие за поглощение веществ и т.д. Организмы эволюционировали в течение миллионов лет и в конце концов возник человек, который сейчас преобразует биосферу в ноосферу, подстраивая ее под себя.
Понятие об автотрофности человечества.
Афтотрфными называются организмы, которые получают свое органическое
вещество из неорганического не используя уже готовое органическое вещество других организмов. В противоположность афтотрофиным - гетеротрофные.
Гетеротрофными называются организмы, которые получают своё органическое
вещество, используя уже готовые органические вещества других организмов. Т.е. человек - единственный живой организм, который создал производство и развил технологии. А развитие технологии может привести к синтезу продуктов питания из неорганических веществ. Т.е. существует возможность афтотрофного существования человечества.
Жизнь как термодинамический процесс.
Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей средой. Белковое тело - это организованная макромолекулярная структура, представляющая собой совокупность ряда специфических веществ: нуклеиновых кислот, аминокислот, белков, соединения азота и фосфора.
Рассмотрим простейшую физическую систему, состоящую из нагретого тела и окружающей среды.
Градиент - вектор, направленный в сторону увеличения данного параметра. В связи с тем, что существует градиент температуры между телом и окружающей средой, согласно 2 закону термодинамики эта система будет стремиться к состоянию теплового равновесия, т.е. в конце концов температура тела сравняется с температурой окружающей среды и вся излишняя энергия будет рассеяна в виде тепла. Т.е. наступает термодинамическое равновесие. О системе, находящейся в термодинамическом равновесии говорят, что она имеет максимум Энтропии. Т.е. 2-я формулировка 2 закона термодинамики звучит так: Любая система стремится к состоянию с максимальной энтропией.
Энтропия характеризует меру неупорядоченности. Чем больше энтропия, тем больше хаос в системе. Непрерывный поток солнечной энергии преобразуется афтотрофными организмами в энергию химических связей, т.е. живые организмы вносят в системную структуру порядок. Т.е. система с живыми организмами в отличие от других систем сможет двигаться против градиента энтропии, т.е. в сторону уменьшения энтропии. Говорят, что живые системы вырабатывают отрицательную энтропию.
Экологические Факторы и действия.
Экологический фактор - любое условие среды, способное оказать прямое или
косвенное воздействие на живые организмы, хотя бы на одной из фаз их развития.
Экологические факторы
Неживой природы Живой природы
(абиотические факторы) (биотические факторы)
- Абиотические факторы:
• Климатические (свет, давление, температура, влажность).
• Почвенно-грунтовые (механический состав, влагоемкость, плотность, воздухопроницаемость и т.д.).
• Географические факторы ( высота над уровнем моря, рельеф и др.)
• Химические факторы (газовый состав воздуха, количество растворенных в воде
солей).
2) Биотические факторы:
• Фитогенные (растительного мира).
• Зоогенные ( животного мира).
• Микробиогенные (вирусы, простейшие).
• Онтропогенные ( влияние человека).
Экологические факторы могут классифицироваться по степени постоянства их воздействия на живые организмы или по периодичности.
По периодичности факторы делятся:
• Первичные факторы, связанные с вращением земли вокруг солнца и своей оси.
(Смена времен года, дня и ночи.)
• Вторичные, периодические факторы являются следствием первичных
факторов (температура, влажность, количество растительной жизни, количество растворенного в воде кислорода).
• Непериодические факторы - большинство почвенно-грунтовых факторов, факторы, связанные со стихийными бедствиями, большинство антропогенных факторов.
Рассмотрим абиотические факторы:
- Абиотические факторы наземной среды:
А) Климатические факторы:
1. Поступающая от солнца лучистая энергия ( 99% энергии приходится на
электромагнитное излучение с частотой волны 0.14-4 мкм, 48% на видимую часть
спектра, 41% на инфракрасную часть спектра). Количество энергии проступающей от Солнца к Земле постоянно. Но разные работы земного шара получают разное количество энергии, что связанно с наклоном земной оси по отношению к Эклиптике. Так умеренный пояс на единицу площади получает в 6 раз больше чем полярная зона. Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью. Снег отражает до 95% всей энергии, загрязненный снег - до 50%, хвойные леса до 15%, чернозем- до 5% энергии.
2.Освещенность земной поверхности. Связанно с вращением Земли вокруг своей оси. В связи с этим фактором у большинства организмов существуют суточные ритмы.
3.Влажность- количество водяного пара, растворенного в атмосфере. Большинство водяного пара содержится в низших слоях атмосферы до 2 км. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха. Чем выше температура, тем больше водяного пара может содержать воздух. Разность между максимально возможной и текущей влажностью воздуха называется дефицитом влажности. Этот параметр характеризует сразу два фактора - температуру и влажность. Чем больше дефицит влажности, тем суше и теплее.
4. Атмосферное давление. В атмосфере существует два типа зон, зависящих от
давления. 1-я зона с пониженным атмосферным давлением (циклоны), для которых характерна неустойчивая погода с большим количеством осадков. 2-я зона повышенного атмосферного давления (антициклоны), характеризуется устойчивой погодой без осадков.
5. Движение воздуха. Движущей силой в этом случае является разность
атмосферного давления в двух точках. Воздух движется из зоны с высоким
атмосферным давлением в зону с низким Существуют воздушные постоянные
потоки (пассаты, муссоны) и непостоянные ветры. Большой перепад давления
может вызвать ветры большой скорости, которые могут считаться
катастрофическими непериодическими факторами.
Б) Почвенно-грунтовые факторы:
Почва - рыхлый поверхностный горизонт суши. Почва - это трехфазная среда, включающая жидкие твердые и газообразные компоненты. По вертикали почва разделяется на отдельные слои или горизонты. Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ.
- Неорганический состав почвы. Основную часть составляет кремнезем до 50%, затем SiO2 - глинозем, или оксид алюминия до 28% - Al2O3, оксида железа до 10% и оксида кальция, магния и фосфора каждый по 5%. Всех остальных веществ существенно меньше.
- В числе органических веществ в почве можно выделить белки, углеводы, жиры, смола, воск и т.д.
- Механический состав - распределение частиц почвы по размерам. Чем больше размер частиц почвы, тем ближе она - к песчаной. Чем меньше размер частиц, тем ближе почва - к глинистой.
- Плотность почвы.
- Группа тепловых факторов: теплоемкость, теплопроводность.
- Группа вводных факторов.
- Аэрация - повышенность кислорода воздуха.
- Кислотность или показатель рН.
Абиотические факторы водной среды.
Водная среда образует собой среду , отличающаяся от воздушной среды прежде всего плотностью и вязкостью.
- плотность в 800 раз больше, чем у воздуха.
- вязкость в 55 раз больше вязкости воздуха.
- подвижность, т.е. постоянное перемещение водных масс в пространстве, которая способствует поддержанию относительной гомогенности, т.е. однородности физических и химических свойств воды.
- температурная стратефикация т.е. изменение температуры с глубиною.
- периодические годовые, сезонные, суточные изменения температуры воды.
- прозрачность воды, соленость воды. Т.е. содержание растворимых карбонатов сульфатов и хлоридов. В пресной воде преобладают карбонаты - в соленой сульфаты и хлориды. Средняя соленость мирового океана - 35 г/литр. Так, например соленость черного моря 19г/литр.
- Количество растворенного кислорода.
- Кислотность или показатель рН,
Биотические факторы - совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Их можно подразделить на прямые и косвенные. Прямое - непосредственное влияние одних организмов на другие. Косвенное - влияние на другие организмы через применение комплекса абиотических факторов. Понятие о лимитирующем факторе впервые было введено немецким химиком Либихом в 1840 году. Он разрабатывал теорию минерального питания растений и установил, что развитие растений зависит, прежде всего, от тех минеральных элементов, которых недостаточно. Пусть даже они необходимы в микро количествах. Он сформулировал закон минимума, согласно которому для нормального развития растений необходимо увеличить в почве содержания того количества вещества, концентрация которого минимальна. На основании закона минимума основано понятие мини окружающего фактора - фактор, находящийся как в недостатке, так и в избытке по отношению к оптимальным требованиям организма.
Понятие об экологической нише.
Любой организм приспособлен к вполне определенным параметрам окружающей среды. Изменение этих параметров может вызвать угнетение жизнедеятельности или гибель организмов. Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида и его функциональные характеристики, такие как передача энергии, обмен информацией, называется экологической нишей. Т.е. экологическая ниша определяет не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе и положение относительно абиотических факторов. Моделью экологической ниши является часть многомерного пространства абиотических факторов. Рассмотрим некоторый вид живых организмов, существование которых зависит от трех абиотических факторов: давление, температура, влажность.
ρ1=<ρ=<ρ2
t2=
V1=
Нарисуем экологическую нишу:
В данном случае моделью экологической ниши является параллелепипед в трехмерном пространстве.
Допустим, что один из параметров вышел из пределов экологической ниши, тогда
возможны две ситуации:
1. Вид приспособиться к новым условиям существования и его экологаческая ниша станет больше
- Вид не сможет приспособиться и погибнет, а его экологическую нишу займет
другой вид.
Адаптация живых организмов к экологическим факторам.
Одни виды организмов могут существовать в широких интервалах изменения
экологических факторов, другие - в существенно более узких. Рассмотрим графики
зависимости активности организмов от температуры для трех различных видов:
1 и 3 виды существуют в широком интервале изменения, причем для первого вида нужны низкие температуры, а для 3-го высокие.
2 - вид существует в широком интервале изменения температур. Для каждого вида
существует оптимальная температура, когда его активность максимальна. Значение
экологического фактора близки к предельным максимальным и минимальным,
называются пассимумами. Для организмов существенна не только амплитуда
изменения экологического фактора, но и скорость изменения этого фактора.
Адаптацией называется эволюционно выработанное и наследственно закрепленная
способность живых организмов, позволяющая существовать в условиях динамически
изменяющихся экологических факторов.
Существуют следующие формы адаптации:
1. Морфологическая адаптация - приспособление внешнего вида организма к
окружающей среде (например иголки у растений в пустынях, ласты у морских
животных).
2. Физиологическая адаптация - изменение внутренней структуры организма для
приспособления к окружающей среде (например животные пустыни могут
получать воду за счет расщепления жиров).
3. Поведенческая адаптация - например, спячка у некоторых животных.
Принцип минимальной амплитуды живого организма при прочих равных условиях выбирает такое место обитания, в котором обеспечивается минимум амплитудного колебания одного или нескольких лимитирующих факторов.
ПОПУЛЯЦИЯ. ЕЕ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА.
Популяция - исторически сложившаяся совокупность особей данного
вида, связанная вежду собой определенным взаимоотношением и приспособлением жизни в условиях определенного района.
Различают географические и экологические популяции:
Географическая - популяционная группа особей одного вида населяющих территорию с однородными условиями существования.
Экологическая - популяционная группа особей одного вида находится в таких условиях, где любые две могут равновероятно скреститься друг с другом. Экологическая популяция является подсистемой географической популяции. Каждая популяция имеет определённую структуру: возрастную, пространственную и т. д. Каждая популяция имеет определенную численность. Численность популяции не бывает постоянной, а колеблется в том или ином пределе. Баланс популяции - это соотношение рождаемости и смертности, в данной популяции.
Рассмотрим несколько типов динамики популяции:
№1 ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ РОСТ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ:
