Ответы по экологии на экзамен

1. Экологические факторы среды обитания

Среда обитания. Часть природы (совокупность конкретных абиотических и биотических условий), непосредственно окружающая живые организмы и оказывающая прямое или косвенное влияние на их состояние, рост, развитие, размножение, выживаемость и т. п., — это и есть среда обитания. На нашей планете организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземную (воздушную), почвенную и тело другого организма, используемое паразитами и полу паразитами.

Экологические факторы. Элементы окружающей среды, которые вызывают у живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами. По происхождению и характеру действия экологические факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).

Абиотические факторы делят на физические, или климатические (свет, температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер), эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их химические и физические свойства), топографические, или орографические (особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).

Биотические факторы — разнообразные формы влияния одних организмов на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить пищей для других (например, растения —для животных, жертва — для хищника), быть средой обитания (например, хозяин —для паразита), способствовать размножению и расселению (например, птицы и насекомые-опылители — для цветковых растений), оказывать механические, химические и другие воздействия.

Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Большинство экологических факторов —температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д. Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность. Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.

2. Поток энергии в экосистеме.

Первоисточником энергии для экосистем служит  Солнце.  Солнце  – это звезда, излучающая в космос огромное количество энергии. Энергия распространяется в космическом пространстве в виде  электромагнитных волн, и небольшая часть ее,  примерно  10,5  *  106  кДж/м2  в  год, захватывается Землей. Около 40 % этого количества  сразу  отражается от облаков, атмосферной пыли и поверхности Земли без какого бы то ни было  теплового  эффекта.  Еще  15  %  поглощаются   атмосферой   (в частности, озоновым слоем в ее  верхних  частях)  и  превращаются  в тепловую энергию или расходуются на испарение воды. Оставшиеся 45  % поглощаются  растениями  и  земной  поверхностью.  В   среднем   это составляет 5 * 106 кДж/м2 в год, хотя  реальное  количество  энергии для данной местности зависит от географической широты. Большая часть энергии  повторно  излучается  земной   поверхностью   и   нагревает атмосферу  приблизительно две трети энергии  поступает  в  атмосферу этим путем. И только небольшая часть  пришедшей  от  Солнца  энергии усваивается биотическим компонентом экосистемы.

Внутри  экосистемы  содержащие  энергию,  органические   вещества создаются  автотрофными  организмами  и  служат  пищей   (источником вещества и энергии)  для  гетеротрофов.  Типичный  пример   животное поедает растения. Это животное в свою  очередь  может  быть  съедено другим животным, и таким путем  может  происходить  перенос  энергии через ряд  организмов  –  каждый  последующий  питается  предыдущим, поставляющим,   поставляющим   ему   сырье    и    энергию.    Такая последовательность называется пищевой цепью, а  каждое  ее  звено  – трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают  автотрофы, или  так  называемые   первичные   продуценты.   Организмы   второго трофического уровня называются первичными консументами,  третьего  – вторичными консументами и  т.  д.  Обычно  бывает  четыре  или  пять трофических уровней и редко больше шести.

  Первичными  продуцентами  являются  автотрофные   организмы,   в основном зеленые растения.  Некоторые  прокариоты,  а  именно  сине-зеленые   водоросли   и   немногочисленные   виды   бактерий,   тоже фотосинтезируют, но их  вклад  относительно  невелик.  Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в  химическую  энергию, заключенную в органических молекулах, из  которых  построены  ткани. Небольшой  вклад  в  продукцию  органического  вещества   вносят   и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие  энергию  из  неорганических соединений.

   В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли  – часто  мелкие  одноклеточные  организмы,  составляющие  фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть  первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

 Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными  являются  многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее  важные  группы травоядных млекопитающих –  это  грызуны  и  копытные.  К  последним относятся пастбищные животные,  такие,  как  лошади,  овцы,  крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

   В водных экосистемах (пресноводных и морских)  травоядные  формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными.  Большинство этих организмов – ветвистоусые и веслоногие  раки,  личинки  крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) – питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов  из  воды. Вместе  с  простейшими  многие  из  них  составляют  основную  часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах  и  озерах практически  полностью  зависит  от  планктона,  так  как   с   него начинаются почти все пищевые цепи.

   К  первичным  консументам  относятся  также  паразиты   растений (грибы, растения и животные).

  Вторичные консументы питаются травоядными;  таким  образом,  это уже  плотоядные  животные,  так  же  как  и  третичные   консументы, поедающие консументов второго порядка. Консументы второго и третьего порядка могут быть хищниками и охотиться, схватывать и убивать  свою жертву, могут питаться падалью  или  быть  паразитами.  В  последнем случае они по величине меньше своих хозяев. Пищевые  цепи  паразитов необычны по ряду  параметров.  В  типичных  пищевых  цепях  хищников плотоядные  животные  оказываются  крупнее   на   каждом   следующем трофическом уровне.

То есть, в данном вопросе нужно рассказать о переходе энергии от солнечной энергии к растениям (продуценты) и далее по консументам. В конце концов идёт разложение останков консументов, которые переходят в минеральные вещества и органику – что является энергией для растений – прим. Флоринского Никиты

3. Биогеохимические циклы

Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах.
Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд т сухого органического вещества. За то же время на планете фотосинтезируется 115 "Ют сухого органического вещества и 123 • 10 т кислорода. Для этого требуется, чтобы 170•10т диоксида углерода прореагировало с 68 • 10 т воды. В процесс вовлекаются 6 • 10 т азота, 2 • 10 т фосфора, а также такие элементы, как калий, кальций, сера, железо.
Живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы. Оно осуществляет гигантскую геохимическую работу, преобразовывая другие оболочки Земли в геологическом масштабе времени.
Все химические элементы живой материи циркулируют в биосфере по характерным путям, переходя из внешней среды в организмы, а затем возвращаясь во внешнюю среду. Эти в большей или меньшей степени замкнутые пути называют биогеохимическими циклами (или круговоротами), причем «био» относится к живым организмам, а «гео» — к горным породам, воздуху и воде. Термин «биогеохимия» предложен академиком В. И. Вернадским.
В каждом цикле различают две части или два фонда: ® резервный фонд — большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент; ® подвижный, или обменный, фонд — меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением.
Для биосферы в целом все биогеохимические круговороты делят на круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и осадочный цикл с резервным фондом в земле.
В природе, в отличие от данной схемы, элементы никогда не бывают распределены по экосистеме равномерно и не находятся всюду в одной и той же химической форме. Резервный фонд (часть круговорота, физически или химически отделенная от организмов) обозначен как фонд элементов питания, а обменный фонд изображен в виде заштрихованного кольца, идущего от автотрофов к гетеротрофам и затем возвращающегося к автотрофам.
Наличие больших резервных фондов (в виде атмосферы или океана) в круговоротах углерода, кислорода и азота способствует быстрой саморегуляции соответствующих биогеохимических циклов при различных местных нарушениях. Так, избыток С02, образовавшийся из-за интенсивного горения, достаточно быстро рассеивается в атмосфере и, кроме того, усиленное образование диоксида углерода компенсируется увеличением его потребления растениями или превращением в карбонаты в море. Поэтому считается, что круговороты веществ, включающие в себя большие атмосферные фонды, в глобальном масштабе хорошо зарезервированы или, по выражению Ю. Одума, «хорошо забуферены», так как их способность приспосабливаться к изменениям велика. В результате саморегуляции по принципу обратной связи подобные биогеохимические циклы достаточно совершенны. Тем не менее саморегуляция даже при таком громадном резервном фонде, каким является атмосфера, имеет свои пределы.
Осадочным циклам характерно, что основная масса вещества сосредоточена в относительно малоподвижном и малоактивном резервном фонде — в земной коре. Поэтому круговорот таких элементов, как фосфор или железо, значительно менее самоконтролируем и достаточно легко нарушается даже при небольших местных помехах.
Антропогенное вмешательство в биосферные процессы порой так ускоряет движение многих веществ, что их круговороты становятся значительно менее совершенными или процесс теряет цикличность. Складываются различные противоестественные ситуации, например, в одних местах возникает недостаток каких-либо веществ, а в других — их избыток. В частности, добыча и переработка фосфатных пород ведется столь несовершенно, что вблизи шахт, карьеров и заводов создается сильное локальное загрязнение. Кроме того, в сельском хозяйстве используется все больше и больше фосфорных удобрений, а неизбежное попадание фосфатов в водоемы, за которым следует их эвтрофикация (см. разд. 6.4.2.5), никак не контролируется.
При оценке влияния деятельности человека на биогеохимические циклы важное значение имеют сравнительные объемы резервных фондов. Изменениям подвергаются в первую очередь самые малообъемные фонды.
Усилия по охране природных ресурсов в конечном счете должны быть направлены на то, чтобы превратить нециклические процессы в циклические, в связи с этим основной целью должно быть возвращение веществ в круговорот, обеспечивающее их повторное использование.

4. Принципы действия абиотических факторов

Абиотические факторы среды — компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.

Основными абиотическими факторами среды являются: температура, свет, вода, солёность, кислород, магнитное поле Земли, почва.

Все живое на Земле связано со средой обитания.

Жизнедеятельность организмов невозможна без постоянного притока энергии извне. Ее источником является Солнце. Вращение Земли вокруг своей оси приводит к неравномерному распределению энергии Солнца, его теплового излучения. В связи с этим атмосфера над сушей и океаном нагревается неодинаково, а различия в температуре местности и давлении вызывают перемещения воздушных масс, изменение влажности воздуха, что влияет на ход химических реакций, физических превращений и прямо или косвенно — на все биологические явления (характер расселения жизни, биоритмы и т. п.). Рассмотрим значение, отдельных экологических факторов.

1.Климатические (атмосферные): температура, кол-во осадков, влажность, солн. Излучение, газовый состав, атм. давление.

2.Водная среда: плотность и вязкость, прозрачность, течение, температура, содержание мин. Ве-в, органич. Ве-ва, кислотность, газовый сост.

3.Почвенные (эдофические) факторы: мех. Структура, мин. Сост., органич. Сост.,кислотность, влажность, газовый сост., температура.

4.Факторы рельефа (топографические): высота над Ур-м моря, экспозиция Солнца, крутизна склона, перепад высот.

5.Огонь.

Температура – абиотический фактор среды, влияет на все жизненно важные процессы, прежде всего обуславливая скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах. Оказывает регулирующее влияние на многие процессы жизни растений и животных, изменяя интенсивность обмена веществ. Активность клеточных ферментов лежит в пределах от 10 до 40 °С, при низких температурах реакции идут замедленно, но при достижении оптимальной температуры активность ферментов восстанавливается. Пределы выносливости организмов в отношении температурного фактора для большинства видов не превышают 40—45 °С, пониженные температуры оказывают менее неблагоприятное воздействие на организм, чем высокие. Жизнедеятельность организма осуществляется в пределах от -4 до 45 °С. Однако небольшая группа низших организмов способна обитать в горячих источниках при температуре 85 °С (серные бактерии, синезеленые водоросли, некоторые круглые черви), многие низшие организмы легко выдерживают очень низкие температуры (их устойчивость к замерзанию объясняется высокой концентрацией солей и органических веществ в цитоплазме).

Свет — основной источник энергии на Земле. Природа света двойственна: с одной стороны он представляет собой поток элементарных физических частиц — корпускул, или фотонов, не имеющих заряда, с другой — обладает волновыми свойствами. Чем меньше длина волны фотона, тем выше его энергия, и наоборот. Энергия фотонов служит источником обеспечения энергетических потребностей растений при фотосинтезе, поэтому зеленое растение не может существовать без света.
Свет (освещенность) представляет собой мощный стимул активности организмов — фотопериодизма в жизни растений (рост, цветение, опадание листвы) и животных (линька, накопление жира, миграции и размножение птиц и млекопитающих, наступление стадии покоя — диапаузы, поведенческие реакции и др.).
Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма(обмен ве-в, химические превращения). Влажность оказывает влияние на распространение растений и животных как в пределах ограниченной территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их зональность (смена лесов степями, степей — полупустынями и пустынями).

5. Основные среды жизни

Среды жизни

Ключевые понятия: среда - среда жизни - водная среда - наземно-воздушная среда - почвенная среда - организм как среда жизни

В предыдущих уроках мы часто говорили о "среде обитания", "среде жизни" и не давали этому понятию точного определения. Интуитивно мы понимали под "средой" все то, что окружает организм и так или иначе на него влияет. Влияния среды на организм - и есть экологические факторы, которые мы изучали на предыдущих уроках. Иными словами, среда жизни характеризуется определенным набором экологических факторов.

Общепризнанным определением среды является определение Николая Павловича Наумова:

СРЕДА - все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.

На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:

• наземно-водушная (суша);
• водная;
• почва;
• другие организмы.

Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.

Водная среда жизни

По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию всех форм жизни.

Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.

Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.

Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.

НАЗЕМНО-ВОЗДУШНАЯ СРЕДА ЖИЗНИ

Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Надо отметить, что организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего - газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхождение.

Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.

Высокое содержание кислорода в атмосфере (около 21%) определяет возможность формирования высокого (энергетического) уровня обмена веществ.

Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.

Почва как среда жизни

Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникнвению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.

Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).

Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезонный, разногодичный ход температур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни.

Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естественно, зависит от глубины.

Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.

ОРГАНИЗМ КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ

Живой организм может также служить средой обитания - для паразитов и симбионтов. Например, человеческий организм является средой обитания для огромного числа различных симбионтов (прежде всего, нормальной микрофлоры кишечника), а не редко - и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).

Организм как среда обитания характеризуется определенным постоянством (гомеостазом). В то же время некоторые виды паразитов вынуждены противостоять агрессивной среде организма (например, агрессивной среде желудочно-кишечного тракта) и иммунной системе орагинзма.

Организм, как правило, обеспечивает паразитов и симбионтов питательными веществами, находящимися в доступной форме и не требующими дальнейшего пищеварения и переработки. Поэтому у большинства паразитов наблюдается упрощение строения (редукция) органов пищеварения. Стратегия их выживания направлена на оставление как можно большего числа потомков, формирование защитных механизмов и приспособлений к рапространению.

6. Приспособленность организмов к свету. Фотопериодизм.

Фотопериодизм - реакция организма на смену дня и ночи, проявляющиеся в колебаниях интенсивности физиологических процессов. В наибольшей мере фотопериодизм свойствен зеленым растениям, фотосинтез у которых идет на свету. Например, в определенные часы суток цветок у растений открывается и закрывается, а у животных возникли приспособления к ночной и дневной жизни.

Растения, в зависимости от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения. Однако сильное яркое солнце подавляет фотосинтез. В результате изменения длины дня включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых. Приспособленностью к свету объясняется различная окраска водорослей. По отношению к свету выделяют следующие экологические группы растений:

Светолюбивые (гелиофиты): Световые растения. Обитатели открытых мест: лугов, степей, верхних ярусов лесов, ранневесенние растения, многие культурные растения; весной листья мелкие, летом - крупнее; листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально; листовая пластинка блестящая или густо опушенная. Это растения открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы, прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство культурных растений открытого грунта, сорняки и др.

Тенелюбивые (сциофиты): Не выносят сильного света. Места обитания: нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Прежде всего, это растения, растущие под пологом леса; листья крупные, нежные; листья темно-зеленого цвета; характерно особое расположение листьев, при котором листья максимально не заслоняют друг друга. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и России типичными теневыми растениями являются копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др.

Теневыносливые: Часто хорошо развиваются в условиях нормального освещения, но могут при этом переносить и затемнение. По своим признакам занимают промежуточное положение. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним относится большинство видов зоны смешанных лесов — ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.

1. Приспособление организмов к температурному режиму.

Способность приспосабливаться к меняющимся условиям среды - одна из важнейших особенностей живых существ. Их распространение, численность и биоразнообразие в значительной мере определяются эффективностью адаптационных механизмов. Именно они позволяют организмам существовать в условиях, часто малопригодных для жизни, а иногда несовместимых, на первый взгляд, с нею. Из всего многообразия адаптаций к отдельным экологических факторам (температуре, содержанию кислорода в среде, солености воды, освещенности, влажности) или к иным типам природной среды (высокогорью, морским глубинам, жизни в пещерах, в пустынях и др.) особенно интересны температурные. Ведь этот фактор воздействует на все живые существа; окружающая температура постоянно меняется, ее перепады в определенных районах бывают весьма значительными, и организмы, в особенности холоднокровные, должны к этому приспосабливаться. Жизнь при экстремальных температурах привела к формированию адаптационных механизмов, которые значительно расширили ее “температурные пределы” и позволили отдельным видам занять экологические ниши, практически непригодные для существования. Эти механизмы не позволяют кристаллам льда образовываться в теле личинок насекомых и разрушать их при –50°С. Напротив, термофильные бактерии - обитатели гидротермальных источников - живут при +110°С и их белки при этом не денатурируют. Вместе с тем температура среды - один из важных факторов, влияющих на распределение, численность и разнообразие видов в различных климатических зонах Земли.

Биоразнообразие и распространение видов. Известно, что разнообразие и суммарная численность организмов снижается от экватора к полюсам. Эта зависимость установлена для многих видов. Ее можно проиллюстрировать на примере рыб, населяющих крупные озера, реки и моря в разных широтах. По некоторым данным в тропических озерах Виктория, Танганьика и Ньяса обитает 180, 214 и 250 видов рыб соответственно, а в северных озерах Онежском и Ладожском - 39 и 44. В южных морях Средиземном и Японском насчитывается примерно 500 и 600 видов рыб, тогда как в арктических Карском, Чукотском и море Лаптевых - 61, 38 и 31. Наиболее богатый видовой состав рыб в тропических реках: Амазонке - 1300 видов, Конго - 560, а в Волге и Оби их только 77 и 47.

Разные организмы отличаются устойчивостью к перепадам температур. Большинство видов (эвритермные) легко переносят такие колебания. Они заселяют территории с большим диапазоном суточных и сезонных температурных колебаний. Другие виды (стенотермные) способны существовать лишь в узком диапазоне. К ним относятся обитатели влажных тропических лесов, морских глубин, пещер, а также жители высоких широт, где температура среды почти не меняется.

Механизмы температурных адаптаций. Какие механизмы лежат в основе приспособлений организма или отдельных его систем к неблагоприятным температурам? На молекулярном уровне они связаны с важнейшими внутриклеточными структурами и процессами. Речь идет об устойчивости белков и нуклеиновых кислот к экстремальным температурам, поддержании определенного агрегатного состояния биологических мембран, в первую очередь мембранных липидов, накоплении специфических соединений, предотвращающих образование кристаллов льда в клетках при отрицательных температурах, и др.. Разнообразные приспособления на всех уровнях организации живого - от молекулярного до экосистемного - формируются при помощи генотипического и фенотипического механизмов, которые обычно тесно переплетены. Генотипические адаптации складываются на протяжении множества поколений и связаны с естественным отбором - они “записаны” в геноме. В ходе эволюции наиболее серьезная защита возникла от холода, поскольку даже небольшие отрицательные температуры могут губительно сказаться на организме теплокровных. Основные механизмы адаптации обусловлены действием биологических антифризов, поддержанием определенного агрегатного состояния мембранных липидов, а также мутациями, приводящими к аминокислотным заменам, которые обеспечивают необходимую гибкость белков.

1. Биологические ритмы

Биологические ритмы — фундаментальное свойство органического мира, обеспечивает его способность адаптации и выживания в циклически меняющихся условиях внешней среды.

Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут: ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды: суточные, сезонные, приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.

1. Жизненная форма организма

ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА - внешний облик и биологические особенности, отражающие приспособленность организма к определенным условиям среды обитания.

Организмы могут менять жизненные формы в процессе индивидуального развития. Особенно ярко это проявляется у насекомых с полным превращением. Так, вылупившаяся из яйца червеобразная личинка жука со временем превратится в куколку, а из куколки, в свою очередь, выйдет жук. Любая форма несет на себе отпечаток воздействия среды, соответствует ей, отражает какие-то ее особенности. Жизненные формы организмов являются индикаторами  условий среды, в которой они сформировались. И по внешнему виду организмов, по их формам можно оценивать свойства среды. Так, увидев растение с толстым, мясистым стеблем и превратившимися в колючки листьями, мы можем с полной уверенностью заключить, что оно растет где-нибудь в засушливых условиях. Среда как бы навязывает организму наиболее подходящую, оптимальную форму тела; организмы, обитающие в сходных условиях среды, как правило, имеют и сходные формы; одну и ту же жизненную форму могут иметь организмы далеко не родственные между собой, такие как молочаи и кактусы.

Классификация жизненных форм животных:

холоднокровные; теплокровные; плавающие; роющие; наземные; древесные, лазающие; воздушные формы.

1. Демографические характеристики популяции

Популяция - это группа особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании. Процессы изменений популяций во времени называются популяционной динамикой. Эти изменения - результат действия множества факторов окружающей среды, а также внутренних механизмов популяционной регуляции.

Видовые популяции - основные функциональные единицы живой природы. Они являются элементами сообществ, экосистем, участвуя в основных процессах трансформации вещества и переноса энергии.

Популяции обладают характерными показателями, присущими только им. Таковы, например, структура, плотность, численность, рождаемость, смертность. Некоторые характеристики популяций взаимосвязаны: смертность определяет структуру, рождаемость - плотность и т.д.

Процессы изменений популяций во времени называются популяционной динамикой. Эти изменения - результат действия множества факторов окружающей среды, а также внутренних механизмов популяционной регуляции.

Статические характеристики популяции: Численность и плотность. Биомасса. Оценка численности популяций: прямой подсчет, метод повторного отлова, выборочные методы, использование показателей относительной численности. Спектры возрастного и стадийного состава популяций растений. Возрастной и половой состав популяций животных. Три основных типа пространственного распределения организмов: случайное, равномерное и агрегированное. Скопления животных и растений и причины их возникновения.

Динамические характеристики популяции: Демографические таблицы. Когортные и статические таблицы выживания; коэффициент и интенсивность смертности. Три основных типа кривых выживания. Таблица размножения (плодовитости) и ее основные показатели: плодовитость, валовая рождаемость, чистая скорость размножения. Удельная мгновенная скорость естественного увеличения популяции (мальтузианский параметр r). Неограниченный (экспоненциальный) рост популяции. Биотический потенциал вида. Ограниченный рост популяции. Сопротивление среды. Предельная плотность насыщения (К) как отражение емкости среды обитания. Логистические уравнения роста популяции. Каждый вид характеризуется определенным ареалом- территорией обитания. В этом ареале могут быть различные препятствия, мешающие скрещиванию видов (реки, горы, пустыни). Такие относительно изолированные группы особей одного вида принято  называть популяцией. Так каждый вид состоит из популяций. Каждая популяция занимает определенную территорию. Из-за изолированности между популяциями каждая из них эволюционирует независимо друг от друга. Возникают новые виды. В зонах, где граничат разные популяции могут встречаться гибриды. С помощью них осуществляется обмен генами между популяциями, обмен генами способствует большему изменению организмов и  в следствие приспособленность вида в целом к местам обитания.

1. Динамика популяции и «волны жизни».

Динамика численность популяции и ее структура (возрастной, половой состав) являются ее важнейшими характеристиками. Не трудно догадаться, что прирост популяции будет зависеть от двух факторов - рождаемости и смертности. Различают максимальную мгновенную скорость прироста популяции rmax и фактическую скорость увеличения популяции ra. При воображаемых идеальных условиях, когда рождаемость максимальна, а смертность минимальна, ra достигает наибольшей величины - rmax.

Наличие определенной емкости среды, ограничивающей рост популяции, является важной экологической закономерностью. Устойчивое существование всего биотического сообщества связано с существованием механизмов, регулирующих численность составляющих сообщество популяций. В экологии известно не мало примеров, когда нарушение этих механизмов (например, интродукция видов в экосистемы, где у них нет естественных врагов) приводило к плачевным последствиям.

Колебания численности особей, составляющих популяцию, получили название популяционных волн или волн жизни.

Каждой популяции свойствен так называемый биотический потенциал, под которым понимают теоретически возможное потомство от одной пары особей при реализации способности организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии. Обычно биотический потенциал тем выше, чем ниже уровень организации организмов. Так, дрожжевые клетки, размножающиеся простым делением, при наличии условий для реализации биотического потенциала могли бы освоить все пространство земного шара за несколько часов; гриб дождевик, приносящий до 7,5 млрд. спор, уже во втором поколении освоил бы весь земной шар. Крупным организмам с низким потенциалом размножения потребовалось бы для этого несколько десятилетий или столетий.

Резкие изменения численности относительно средних значений имеют обычно отрицательные следствия для жизни популяций: при высокой численности – из-за ослабления всех особей в результате недостатка пищи, самоотравления среды, возможных массовых заболеваний и т.п.; при низкой численности – из-за превышения порога ее минимальных значений.

Зависимая от плотности динамика популяций обеспечивается биотическими факторами. Их называют регулирующими. Они "работают" по принципу обратной отрицательной связи: чем значительнее численность, тем сильнее срабатывают механизмы, обусловливающие ее снижение, и наоборот – при низкой численности сила этих механизмов ослабевает и создаются условия для более полной реализации биотического потенциала. Факторы такого типа лежат в основе популяционного гомеостаза, обеспечивающего поддержание численности в определенных границах значений. К числу регулирующих факторов относится, в частности, взаимоотношение организмов типа хищник – жертва. Высокая численность жертвы создает условия (пищевые) для размножения хищника. Хищник, в свою очередь, увеличив численность, снижает количество жертвы. Численность обоих видов в результате этого носит синхронно-колебательный характер.

1. Биотический потенциал и сопротивление среды

Популяцию определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую конкретное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества.
Популяция характеризуется рядом признаков; единственным их носителем является группа, но не особи в этой группе. Важнейшее свойство популяции - плотность, т. е. число особей, отнесенное к некоторой единице пространства.
  Численность популяции определяется в основном двумя противоположными явлениями - рождаемостью и смертностью.

Прежде всего, коэффициент прироста не остается постоянным, так как рождаемость и смертность меняются в зависимости от условий среды и возраста организмов, а пища и территория редко предоставлены в достаточном объеме.
Плотность популяции определяется ее внутренними свойствами, а также зависит от факторов, действующих на популяцию извне.

Когда популяция прекращает расти, ее плотность обнаруживает тенденцию к флуктуациям относительно верхнего асимптотического уровня роста. Такие флуктуации могут возникать либо в результате изменений физической среды, вследствие чего повышается или снижается верхний предел численности, либо в результате внутрипопуляционных взаимодействий, либо, наконец, в результате взаимодействия с соседними популяциями. После того, как верхний предел численности популяции (К) окажется достигнутым, плотность может некоторое время оставаться на этом уровне или сразу резко упасть. Это падение окажется еще резче, если сопротивление среды увеличивается не постепенно, по мере роста популяции, а проявляется внезапно. В таком случае популяция будет реализовывать биотический потенциал. Однако экспоненциальный рост не может происходить долго. Когда экспонента достигает парадоксальной точки стремления к бесконечности, как правило, происходит качественный скачок - быстрое увеличение численности сменяется массовым отмиранием клеток или гибелью особей. Пример подобных флуктуаций - размножение и гибель водорослей (<цветение> водоемов). Возможна и такая ситуация, при которой численность популяции <перескакивает> через предельный уровень, если питательные вещества и другие, необходимые для жизни факторы накоплены еще до начала роста популяции. Этим, в частности, можно объяснить, почему новые пруды и озера часто богаче рыбой, чем старые.

1. Структура сообщества

Структура сообщества – это соотношение различных групп организмов, различающихся по систематическому положению, по роли, которую они играют в процессах переноса энергии и вещества, по месту, занимаемому в пространстве, в пищевой, или трофической сети, либо по иному признаку, существенному для понимания закономерностей функционирования естественных экосистем.

Видовая структура

число видов, или видовой состав входящих в сообщество организмов и количественное соотношение видовых популяций. В сообществе, как правило, имеется сравнительно мало видов, представленных большим числом особей, или большой биомассой, и сравнительно много видов, встречающихся редко.

При изучении сообществ наиболее многочисленным видам (имеющим много особей) уделяется основное внимание, так как от состояния их популяций во многом зависят основные экологические процессы (например, продуцирование биологического вещества, круговорот химических элементов). Однако редкие, как правило, стенобионтные виды часто оказываются лучшими индикаторами (показателями) состояния среды. Их исчезновение позволяет сделать вывод о наличии загрязнений или иных неблагоприятных воздействий на экосистему.

Показателем условий существования живых организмов является и общее число видов. Его уменьшение часто указывает на загрязнение гораздо раньше, чем изменение общего числа особей или плодородия.

Видовое разнообразие

признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш, то есть выше богатство среды. Видовое разнообразие связано также с устойчивостью сообщества: чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества к изменившимся условиям, будь это изменения климата или других факторов.

Морфологическая структура

важным экологическим свойством и признаком сообщества является его пространственное сложение. Это относится в первую очередь к растительным сообществам (фитоценозам), но также опосредованно - и к населяющим их животным (зооценозам).

Трофическая структура

любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических (от греч. трофо-питание), взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть (ее переплетения бывают очень сложными) обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия. Простой пример пищевой цепи дает следующая последовательность : растительность - питающееся растительностью насекомое - хищное насекомое - насекомоядная птица - хищная птица. В этой цепи осуществляется однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.

Автотрофы

организмы, способные создавать органические вещества (авто-сам и трофо-питание), их называют первичными продуцентами (производителями). Таковы зеленые растения, водоросли, способные фиксировать световую энергию и использовать в питании простые неорганические вещества.

Автотрофы занимают первый трофический уровень и являются важнейшей частью сообщества.

Гетеротрофы

питаются готовыми органическими веществами (гетеро-разный). Они разлагают, перестраивают и усваивают сложные органические вещества, синтезированные первичными продуцентами.

Гетеротрофные организмы также подразделяют на консументов (потребителей) и редуцентов(восстановителей).

Продуктивность сообщества

важный функциональный показатель сообщества, а также его отдельных элементов (автотрофного и гетеротрофного компонентов, отдельных трофических уровней, популяций каких-либо видов) является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы.

Скорость продуцирования биомассы определяют в экологии специальным показателем - продукцией. В популяции продукция - это общая (суммарная) величина приращения ее биомассы за единицу времени. Продукция трофического уровня - это суммарная продукция всех популяций, занимающих этот уровень.

Первичной продукцией называют скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Чистая первичная продукция (фактический прирост массы растений) всегда меньше общей энергии, фиксированной в процессе фотосинтеза. Именно первичная продукция растений является доступной для потребления гетеротрофными организмами (бактериями, грибами и животными). Вторичной продукцией называют скорость продуцирования биомассы гетеротрофами.

ПОТОКИ ЭНЕРГИИ И ВЕЩЕСТВА В СООБЩЕСТВАХ

Поток энергии - переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). Поток вещества - перемещение веществ в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументов или без них).

Пищевая цепь

основной канал переноса энергии в сообществе. По мере удаления от первичного продуцента скорость потока энергии резко ослабевает, ее количество уменьшается.

Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. Подсчитано, что на любой данный трофический уровень поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко превышает три-четыре.

Пирамиды численности и биомассы

соотношение численности или биомассы живых организмов, занимающих разное положение в пищевой цепи. Пирамида численности отражает плотность особей на каждом трофическом уровне, пирамида биомассы - их биомассу в сообществе.

Биомасса каждой группы организмов, отнесенная к тому или иному моменту времени, называется урожаем. Это очень важный показатель сообщества.

1. Биоморфологический спектр сообщества

Экосистема (биогеоценоз) состоит из двух структурных (биоценоз и биотоп) и двух функциональных (автотрофы и гетеротрофы) компонентов. Кроме того, она обладает определённым видовым составом, численностью, биомассой живых организмов, определённой пространственной структурой населяющих биотоп видов. Между членами биоценоза в каждой экосистеме складываются разной степени сложности биотические отношения. Основными среди них являются отношения пищевые, или трофические, при этом одни виды в сообществе используют в пищу другие. Образуется пищевая, или трофическая, цепочка, по которой в экосистеме идёт поток веществ и энергии. В начале трофической цепи стоят автотрофы – как правило, зелёные растения (продуценты), которые, используя энергию солнечного света, создают из неорганических веществ органические. Продуцентами питаются гетеротрофы (консументы первого порядка) – животные фитофаги; фитофагов съедают хищники (консументы второго порядка); последних – консументы более высоких уровней. Продуценты и консументы, отмирая, становятся достоянием сапрофагов (деструкторов, редуцентов), использующих их в пищу и разлагающих мёртвую органику. Это грибы, микроорганизмы и пр. они принимают участие в минерализации органических веществ и делают их доступными для растений. При этом трофическая цепь замыкается, образуя биогенный круговорот. Поскольку животные, как правило, полифаги (питаются различными видами организмов), они одновременно включаются в несколько трофических цепей, что приводит к образованию трофических сетей.

Наряду с видовым составом большое значение для изучения сообщества имеет его биоморфологический спектр – состав и соотношение слагающих сообщество жизненных форм. По преобладающим жизненным формам определяется принадлежность сообщества к тому или иному типу растительности (например, леса, луга и т.п.).

Совместное существование разных видов и жизненных форм в сообществе приводит к их пространственному обособлению. Это выражается в вертикальном и горизонтальном расчленении фитоценоза на отдельные элементы, каждый из которых играет свою роль в преобразовании и накоплении веществ и энергии.

По вертикали растительное сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, толщи, в которых располагаются надземные и подземные части растений определённых жизненных форм. Эта ярусность особенно выражена в лесных фитоценозах. Здесь насчитывается обычно пять-шесть ярусов:

1. Древесные ярусы (высокие и низкие деревья);
2. Кустарниковый (подлесок);
3. Травяно-кустарничковый;
4. Моховой (или лишайниковый);
5. Подстилка (опад листвы).

Малоярусные сообщества – луг, степь, болото – имеют по два-три яруса.

Ярусное строение фитоценоза даёт растениям возможность более полно использовать ресурсы среды, прежде всего свет, тепло, влагу. Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.

Животное население биоценоза, “привязанное” к растениям, также распределено по ярусам. Например, микрофауна почвенных животных наиболее богата в подстилке; достаточно чётко приурочены к ярусам определённые группы насекомых. Разные виды птиц строят гнёзда и кормятся в разных ярусах – на земле, в кустарниках, в кронах деревьев.

По горизонтали сообщество так же разделяется на отдельные микроэлементы – микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий жизни. Особенно хорошо это видно в структуре наземного (почвенного) покрова – в наличии “мозаики” из различных микрогруппировок (куртины трав; пятна мхов или голого грунта). Мозаичность, как и ярусность, обусловлена многими факторами (включая влияние человека), поэтому может служить хорошим признаком экологических нарушений в сообществе.

Трофическая структура.

Любое сообщество можно представить в виде пищевой цепи, а точнее пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаётся вещество и энергия.

Различные организмы занимают разное положение относительно основного источника поступающей в сообщество энергии, в этих случаях говорят, что они расположены в разных трофических уровнях. Состав трофической сети, отражающий число трофических уровней, соотношение продуцентов и консументов, первичных, вторичных, третичных и других хищников – всё это показатели трофической структуры сообщества.

Многие вещества, в первую очередь те, из которых строятся организмы растений и животных (углерод, азот, фосфор, кальций), перемещаются из одного блока к другому по мере того, как организмы, находящиеся на более высоких трофических уровнях, поедают других, находящихся на нижних уровнях. В конечном счёте, все вещества в результате деятельности редуцентов возвращаются в абиотическую среду, где они снова могут быть использованы первичными продуцентами. Подобные перемещения в экосистемах называют круговоротом.

1. Наземные экосистемы.

Для наземной экосистемы характерна ярусность, т.е. разделение на разновысокие структурные части. Для каждого яруса чаще всего характерен собственный биоценоз.

Различают бедные и богатые видами биогеоценозы. В полярных ледяных пустынях и тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жарких пустынях, сильно загрязненных сточными водами водоемах сообщества крайне бедны видами, поскольку лишь немногие из них могут адаптироваться к таким неблагоприятным условиям. В тех же биотопах, где условия абиотической среды близки к оптимальным, наоборот, возникают чрезвычайно богатые видами сообщества (общее число видов живых организмов в таких экосистемах составляет от нескольких сотен до многих тысяч). Примерами могут служить влажные тропические леса, сложные дубравы, пойменные луга. Видовой состав молодых, формирующихся сообществ (например, молодые посадки сосны) обычно беднее сложившихся, зрелых.

Виды, преобладающие в биогеоценозе по численности особей или занимающие большую площадь, называют доминантами. Например, в наших лесах среди деревьев доминирует ель, в травяном покрове — кислица, зеленый мох, среди мышевидных грызунов — полевки и т. д. Однако далеко не все доминантные виды одинаково влияют на биогеоценоз. Среди них выделяются те, которые играют главенствующую роль в определении состава, структуры и свойств экосистемы путем создания среды для всего сообщества. Такие средообразующие виды называются эдификаторами. Основными эдификаторами (созидателями, строителями сообщества) наземных биогеоценозов являются растения; в лесах это ель, дуб, на низинных болотах — осоки, на верховых болотах — сфагновый мох.

Пространственная структура. Эта структура биогеоценоза определяется прежде всего сложением фитоценоза. Как правило, фитоценозы расчленены на достаточно хорошо отграниченные в пространстве (по вертикали и по горизонтали), а иногда и во времени элементы структуры, или ценоэлементы. К основным ценоэлементам относятся ярусы и микрогруппировки. Первые характеризуют вертикальное, вторые — горизонтальное расчленение фитоценозов.

Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений, — количество света, обусловливающее температурный режим и режим влажности на разных уровнях над поверхностью почвы в биогеоценозе. Растения верхних ярусов более светолюбивы, чем низкорослые, и лучше них приспособлены к колебаниям температуры и влажности воздуха; нижние ярусы образованы растениями менее требовательными к свету; травянистый покров леса в результате отмирания листьев, стеблей, корней участвует в процессе почвообразования и тем самым влияет на растения верхнего яруса.

Ярусы особенно хорошо заметны в лесах умеренного пояса. В них можно выделить 5-6 ярусов: первый (верхний) ярус образуют деревья первой величины (дуб черенчатый, липа сердцевидная, вяз гладкий и др.); второй — деревья второй величины (рябина обыкновенная, дикие яблоня и груша, черемуха и др.); третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками (лещина обыкновенная, крушина ломкая, бересклет европейский и др.); четвертый ярус состоит из высоких трав (чистец лесной, крапива, сныть обыкновенная) и кустарничков (черника); пятый ярус сложен из низких трав (осока волосистая, копытень европейский); в шестом ярусе — мхи, лишайники.

1. Водные экосистемы

Любой природный водоем, например озеро или пруд, с его растительным и животным населением представляет собой отдельный биогеоценоз. Эта природная система, как и другие биогеоценозы, обладает способностью к саморегуляции и непрерывному самовозобновлению.
Растения и животные, населяющие водоем, распределяются в нем неравномерно. Каждый вид обитает в тех условиях, к которым приспособлен. Наиболее разнообразные и благоприятные для жизни условия создаются в прибрежной зоне. Здесь вода теплее, так как прогревается солнечными лучами. Она достаточно насыщена кислородом. Обилие света, проникающего до дна, обеспечивает развитие многих высших растений. Многочисленны и мелкие водоросли. В прибрежной зоне живут и большинство животных. Одни приспособлены к жизни на водных растениях, другие активно плавают в толще воды (рыбы, хищные жуки-плавунцы и водяные клопы). Многие водятся на дне (перловицы, беззубки, личинки некоторых насекомых - ручейников, стрекоз, поденок,,ряд червей и т. п.). Даже поверхностная пленка воды служит местом обитания специально приспособленных к ней видов.

В глубоких придонных участках водоема, куда слабо проникает солнечный свет, жизнь беднее и однообразнее. Фотосинтезирующие растения здесь не могут существовать. Нижние слои воды вследствие слабого перемешивания остаются холодными. Здесь вода содержит мало кислорода.
Особые условия создаются и в толще, воды открытых участков водоема. Она заселена массой мельчайших растительных и животных организмов, которые сосредоточены в верхних, более прогреваемых и хорошо освещаемых слоях воды. Здесь развиваются различные микроскопические водоросли; водорослями и бактериями питаются многочисленные простейшие - инфузории, а также коловратки и ракообразные. Весь этот комплекс мелких взвешенных в воде организмов называют планктоном.

Цепи питания состоят из нескольких последовательных звеньев. Например, растительными остатками и развивающимися на них бактериями питаются простейшие, которых поедают мелкие рачки. Рачки, в свою очередь, служат пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты.

Первичным источником энергии в водном биогеоценозе, как и в большинстве экологических систем, служит солнечный свет, благодаря которому растения синтезируют органическое вещество.

1. Экологическая зональность водоемов

Любой природный водоем, например озеро или пруд, с его растительным и животным населением представляет собой отдельный биогеоценоз. Эта природная система, как и другие биогеоценозы, обладает способностью к саморегуляции и непрерывному самовозобновлению.
Растения и животные, населяющие водоем, распределяются в нем неравномерно. Каждый вид обитает в тех условиях, к которым приспособлен. Наиболее разнообразные и благоприятные для жизни условия создаются в прибрежной зоне. Здесь вода теплее, так как прогревается солнечными лучами. Она достаточно насыщена кислородом. Обилие света, проникающего до дна, обеспечивает развитие многих высших растений. Многочисленны и мелкие водоросли. В прибрежной зоне живут и большинство животных. Одни приспособлены к жизни на водных растениях, другие активно плавают в толще воды (рыбы, хищные жуки-плавунцы и водяные клопы). Многие водятся на дне (перловицы, беззубки, личинки некоторых насекомых - ручейников, стрекоз, поденок,,ряд червей и т. п.). Даже поверхностная пленка воды служит местом обитания специально приспособленных к ней видов.

В глубоких придонных участках водоема, куда слабо проникает солнечный свет, жизнь беднее и однообразнее. Фотосинтезирующие растения здесь не могут существовать. Нижние слои воды вследствие слабого перемешивания остаются холодными. Здесь вода содержит мало кислорода.
Особые условия создаются и в толще, воды открытых участков водоема. Она заселена массой мельчайших растительных и животных организмов, которые сосредоточены в верхних, более прогреваемых и хорошо освещаемых слоях воды. Здесь развиваются различные микроскопические водоросли; водорослями и бактериями питаются многочисленные простейшие - инфузории, а также коловратки и ракообразные. Весь этот комплекс мелких взвешенных в воде организмов называют планктоном.

Цепи питания состоят из нескольких последовательных звеньев. Например, растительными остатками и развивающимися на них бактериями питаются простейшие, которых поедают мелкие рачки. Рачки, в свою очередь, служат пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты.

Первичным источником энергии в водном биогеоценозе, как и в большинстве экологических систем, служит солнечный свет, благодаря которому растения синтезируют органическое вещество.

1. Основные типы биотических взаимодействий

По направленности  действия  на  организм  все  воздействия  подразделяются  на позитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные отношения.

Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios  -  жизнь)  - форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один  из  них  извлекает пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза:

Кооперация. Общеизвестное  сожительство  раков-отшельников  с  мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска  и возит ее  на  себе  вместе  с  полипом.  Такое  сожительство  взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией  для ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком.

Мутуализм. (от латинского mutuus  -  взаимный).  Форма  взаимовыгодных отношений видов - от временного,  необязательного  контакта  до  симбиоза  - неразделимой полезной связи двух видов. Лишайники - это  сожительство  гриба и водоросли.

Комменсализм, нахлебничество (от латинского  com  -  вместе,  mensa  - трапеза). Одна из форм  симбиоза-  взаимоотношения,  при  которых  один  вид получает  пользу  от  сожительства,   а   другому   это   безразлично.   Это одностороннее использование одного вида другим  без  принесения  ему  вреда. Таковы,  например,  взаимоотношения  львов  и  гиен,   подбирающих   остатки недоеденной  львами  добычи.  Рыбы-лоцманы  сопровождают  акул,   дельфинов.

Квартирантство. Для некоторых организмов тела  животных  других  видов или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб  прячутся  под зонтиками  крупных   медуз.   В   гнездах   птиц,   норах   грызунов   живут членистоногие. Растения также используют другие  виды  как  места  обитания.

Негативные отношения.

Хищничество. Одна из  самых  распространенных  форм,  имеющих  большое значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют  животных  (а  также некоторые растения), питающихся  другими  животными,  которых  они  ловят  и умерщвляют.

Паразитизм. Организмы могут использовать другие  виды  не  только  как место  обитания,  но  и  как  постоянный  источник  питания.

Конкуренция  -  это взаимоотношения,  возникшие  между   видами   со   сходными   экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится  в невыгодном положении,  т.к.  присутствие  другого  уменьшает  возможности  в овладении  ресурсами,  убежищами  и  прочими  средствами  к   существованию, которым  располагает  местообитание.  Конкуренция   -   единственная   форма экологических    отношений,    отрицательно    сказывающаяся    на     обоих взаимодействующих партнерах.

Нейтральные отношения.

Нейтрализм.  Форма взаимоотношений, при  которых  обитающие  на  одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме  особи  разных видов не связаны друг  с  другом  непосредственно,  но,  формируя  биоценоз, зависят от состава сообщества в целом. Например,  белки  и  лоси,  обитая  в одном  лесу,  не  контактируют  друг  с  другом,   однако   состояние   леса сказывается на каждом из этих видов.

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них  не  получает  ни вреда, ни пользы.

1. Внутривидовые взаимодействия

Среда обитания организма - это совокупность абиотиче­ских и биотических условий его жизни. Свойства среды посто­янно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосаб­ливается к этим изменениям.

Земной биотой освоены три основные среды обитания: вод­ная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными поро­дами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни - сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

Воздействие среды воспринимается организмами через по­средство факторов среды, называемых экологическими.

Экологические факторы - это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздейст­вие на организм. Они подразделяются на абиотические, биоти­ческие и антропогенные.

Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и рас­пространение животных и растений. Среди них различают фи­зические, химические и эдафические.

Физические факторы - это те, источником которых слу­жит физическое состояние или явление (механическое, волно­вое и др.). Например, температура, если она высокая - будет ожог, если очень низкая - обмораживание. На действие тем­пературы могут повлиять и другие факторы: в воде - течение, на суше - ветер и влажность, и т. п.

Химические факторы - это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мерт­вое море), но в то же время в пресной воде не могут жить боль­шинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.

Эдафические факторы, т. е. почвенные, - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и гор­ных пород, оказывающих воздействие как на организмы, жи­вущие в них, т. е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему  растений. Хорошо известны влия­ния химических компонентов (биогенных элементов), темпе­ратуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п на рост и развитие растений.

Однако не только абиотические факторы влияют на орга­низмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т. е. вступать в конку­рентную борьбу между собой. При этом проявляются хищни­чество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.

Биотические факторы - совокупность влияний жизне­деятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания (Хрусталев и др., 1996). В последнем случае речь идет о способности самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностной ре­жим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом - прох­ладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуп­лах деревьев, в норах, в пещерах и т. п.

Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эф­фективно при его толщине не менее 50-70 см, в его основа­нии, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для нихздесь благоприятны (от 0 до -2 °С). Благодаря этому же эф­фекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков - ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные жи­вотные - олени, лоси, волки, лисицы, зайцы и др. - ложась в снег для отдыха.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффек­тов и внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эф­фекты - термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоя­щее время чаще всего эти эффекты называются демографиче­скими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в ос­нове которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в кор­не отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в, территориальном поведении животных, которые защищают мес­та своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.

1. Экологические ниши и их последствия

Экологическая ниша - место в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за источник энергии. Экологическая ниша есть совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно экологические ниши заняты одним видом.

Экологическая ниша - по Ю.Одуму - профессия вида.

Понятие экологической ниши было введено для обозначения роли, которую тот или иной вид играет в сообществе. Под эконишей следует понимать образ жизни и прежде всего способ питания организма. Экологическая ниша - абстрактное понятие, это совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Она включает химические, физические и биотические факторы, необходимые организму для жизни, и определяется его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением.

Экологическая ниша, место, занимаемое видом (точнее — его популяцией) в сообществе (биоценозе). Взаимодействие данного вида (популяции) с партнёрами по сообществу, в которое он входит в качестве сочлена, определяет его место в круговороте веществ, обусловленном пищевыми и конкурентными связями в биоценозе. Термин «Э. н.» предложен американским учёным Дж. Гринеллом (1917). Трактовка Э. н. как положения вида в цепях питания одного или нескольких биоценозов была дана английским экологом Ч. Элтоном (1927). Подобное толкование понятия Э. н. позволяет дать количественную характеристику Э. н. для каждого вида или для его отдельных популяций. Для этого сопоставляют в системе координат обилие вида (число особей или биомассу) с показателями температуры, влажности или любого другого фактора среды. Таким путём можно выделить зону оптимума и пределы выносимых видом отклонений — максимум и минимум каждого фактора или совокупности факторов. Как правило, каждый вид занимает определённую Э. н., к существованию в которой он приспособлен всем ходом эволюционного развития. Место, занимаемое видом (его популяцией) в пространстве (пространственная Э. н.), чаще называют местообитанием.

В разных частях света и на разных территориях встречаются виды, неодинаковые в систематическом отношении, но сходные по экологии - их называют экологически эквивалентными. Хотя иногда и говорят о "вакантных" нишах и ненасыщенных сообществах, на самом деле ниша, наряду, например, с ареалом, является одной из видовых характеристик и неотделима от своего обладателя. У одних организмов ниши шире, у других уже. Чем более специализирован вид, чем уже круг его предпочтений - в выборе местообитания или корма, например, тем меньше его ниша. Ширина ниши - понятие относительное, определить ее можно, лишь сравнивая разные виды. Когда два организма используют одни и те же ресурсы, происходит перекрывание ниш. Теоретически можно было бы ожидать, что более конкурентоспособный участник вытеснит соперника из зоны перекрывания. В реальной ситуации виды могут избегать конкуренции за счет "других измерений" ниши. Например, они могут пользоваться общей территорией, но в разное время - один утром, другой - вечером или один - днем, другой - ночью. Кроме того, конкурентного исключения не происходит и при избытке ресурса. Экологические ниши большинства организмов меняются во времени и пространстве. С возрастом ниша может изменяться постепенно; ниши некоторых организмов со сложным жизненным циклом в разные периоды их жизни оказываются полностью разделены. Экологические ниши могут не совпадать у самок и самцов. Популяции одного вида в разных микроместообитаниях, в разных частях ареала могут занимать различные ниши. Хорошо заметны различия между островными формами и представителями того же вида, обитающими на материке. Изменения ниш в эволюционном масштабе трудно документировать, хотя сам факт таких изменений не вызывает сомнений. С появлением новых видов возникают и новые ниши. Жизнь на Земле зародилась в воде; первые живые существа были относительно примитивны. За геологические эпохи, прошедшие с момента появления жизни, постепенно нарастало богатство и разнообразие живых организмов. Коренные изменения в плане строения организмов открывали перед ними новые возможности, новые ниши. Первые обитатели суши оказались в экологическом вакууме, где отсутствовала конкуренция; освободившись от соперничества с водными организмами, они быстро заняли многочисленные ниши суши. Нередко эволюция ниш разных организмов происходило взаимосвязанно. Появление цветковых растений породило новое "пространство ниш" для насекомых. Видовая специфичность опылителей в свою очередь привела к возникновению большого разнообразия растений.

Каждый вид в природе занимает определённое место. Оно определенно положением вида в пространстве , отношением к абиотическим условиям существования, выполненными функциями в сообществе. Это место вида называется экологической нишей. Экологическа ниша,это как бы профессия вида.

Вертикальный раздел экол. ниши(по ярусам):

Воздух: парящие, подстерегающие;

Листва: питающиеся нектаром, насекомоядные, пит-ся семенами;

Ствол: ишущие, долбящие кору;

Почва: хищники, насекомоядные, питающиеся семенами.

Правило обязательного заполнения экол.ниш: пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно заполнена.

Ниша экологическая фундаментальная(потенциальная) – экол. ниша, в которой вид может существовать при отсутствии конкуренции со стороны других видов.

Ниша экологическая реализованная(реальная) – экол. ниша, часть фундаментальной(потенциальной) ниши, которую вид может отстоять в конкурентной борьбе с другими видами.

1. Основные свойства экосистем

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.  Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.  Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1)экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов
2)в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.  Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.  Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым. Поучительным и наглядным тому примером является история острова Пасхи.   На одном из полинезийских островов, носящем название острова Пасхи, в результате сложных миграционных процессов в VII веке возникла замкнутая изолированная от всего мира цивилизация. В благоприятном субтропическом климате она за сотни лет существования достигла известных высот развития, создав самобытную культуру и письменность, до наших дней не поддающуюся расшифровке. А в XVII веке она без остатка погибла, уничтожив вначале растительный и животный мир острова, а затем погубив себя в прогрессирующей дикости и каннибализме. У последних островитян не осталось уже воли и материала, чтобы построить спасительные "ноевы ковчеги" - лодки или плоты. В память о себе исчезнувшее сообщество оставило полупустынный остров с гигантскими каменными фигурами - свидетелями былого могущества.   Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира. Как видно, основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.

1. Трофическая структура экосистемы

Трофическая структура. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями, так как служат объектами питания друг для друга.

В водоеме продуцентами являются зеленые водоросли. Их поедают мелкие растительноядные ракообразные (дафнии, циклопы) - консументы (потребители) первого порядка. Этих животных потребляют в пищу плотоядные личинки различных водяных насекомых (например, стрекоз). Это консументы (потребители) второго порядка. Личинками питаются мелкие рыбы (например, плотва) - консументы (потребители) третьего порядка. А рыбы становятся добычей щуки - консумента (потребителя) четвертого порядка. Такую последовательность питающихся друг другом организмов называют пищевой, или трофической, цепью. Отдельные звенья трофической цепи называют трофическими уровнями.

Пищевые цепи состоят, как правило, из трех - пяти звеньев, например: растения овцы человек; растения кузнечики ящерицы орел; растения насекомые лягушки змеи орел.

Различают два типа трофических (пищевых) цепей. Пищевые цепи, которые начинаются с растений, идут через растительноядных животных к другим потребителям, называют пастбищными или цепями выедания. Их примеры приведены выше. Пищевые цепи другого типа начинаются с отмерших растений, трупов или помета животных и идут к мелким животным и микроорганизмам. Эти цепи называют детритными, или цепями разложения. Например: мертвые ткани растений грибы многоножки кивсяки грибы ногохвостки коллемболы хищные клещи хищные многоножки бактерии.

Линейные пищевые цепи - большая редкость в природе. Как правило, пищевые цепи в экосистеме тесно переплетаются. Совокупность пищевых связей в экосистеме образует пищевые сети, в которых многие консументы служат пищей нескольким членам экосистемы. В то же время некоторые животные могут принадлежать сразу к нескольким трофическим уровням, так как питаются и растительной, и животной пищей, то есть являются всеядными (например, медведь).

Интересный пример пищевых сетей можно обнаружить при прочтении стихотворения Э. Дарвина, деда знаменитого эволюциониста Ч. Дарвина:

"Свирепый волк с кормящею волчат волчицею - гроза невинных стад;

Орел, стремясь из-под небес стрелою, грозит голубке смертью злою;

Голубка ж, как овца, должна, кормясь, губить ростки и семена.

Охотнице-сове, средь ночи темной, не жаль певца любви и неги томной,

А соловей съедает светляка, не посмотрев на прелесть огонька.

Светляк же, ночи светоч оживленный, вползая вверх, цветок съедает сонный".

Из-за сложной структуры пищевой сети исчезновение вида, как правило, почти не сказывается на экосистеме. Питавшиеся особями этого вида организмы находят другие источники пищи. А пищу, которую потребляли животные исчезнувшего вида, начинают использовать другие потребители. Это обеспечивает экосистеме длительное и устойчивое существование. И чем богаче видовая структура экосистемы, тем она устойчивее.

Правило экологической пирамиды. Пищевые сети, возникающие в экосистеме, имеют структуру, для которой характерно определенное число организмов на каждом трофическом уровне. Замечено, что число организмов прямо пропорционально уменьшается при переходе с одного трофического уровня на другой. Такая закономерность получила название "правило экологической пирамиды". В данном случае рассмотрена пирамида чисел. Она может нарушаться, если мелкие хищники живут благодаря групповой охоте на крупных животных.

Для каждого трофического уровня характерна своя биомасса - суммарная масса организмов какой-либо группы. В пищевых цепях биомасса организмов на разных трофических уровнях различна: биомасса продуцентов (первый трофический уровень) значительно выше, чем биомасса консументов - растительноядных животных (второй трофический уровень). Биомасса каждого из последующих трофических уровней пищевой цепи также прогрессивно уменьшается. Эта закономерность получила название пирамиды биомасс.

Аналогичную закономерность можно выявить при рассмотрении передачи энергии по трофическим уровням, то есть в пирамиде энергии. Растения усваивают в процессе фотосинтеза лишь незначительную часть солнечной энергии. Растительноядные животные, составляющие второй трофический уровень, усваивают лишь некоторую часть (20-60 %) от поглощенного корма. Усвоенная пища идет на поддержание процессов жизнедеятельности организмов животных и рост (например, на построение тканей, запасы в виде отложения жиров).

Организмы третьего трофического уровня (хищные животные) при поедании растительноядных животных вновь теряют большую часть заключенной в пище энергии. Количество энергии на последующих трофических уровнях вновь прогрессивно уменьшается. Результатом этих потерь энергии является небольшое число (три-пять) трофических уровней в пищевой цепи.

Подсчитано, что с одного трофического уровня на другой передается лишь около 10% энергии. Эта закономерность получила название "правило десяти процентов".

Таким образом, пирамида чисел отражает число особей в каждом звене пищевой цепи. Пирамида биомасс отражает количество образованного на каждом звене органического вещества - его биомассу. Пирамида энергии показывает количество энергии на каждом трофическом уровне.

Графически это правило изображают в виде пирамид с широким основанием и узкой вершиной. Пирамиду составляют прямоугольники, которые изображают разные звенья пищевой цепи.

1. Пищевые цепи и сети

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.

Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспобленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

24.   Пастбищные цепи

Пастбищная пищевая цепь- поток энергии, идущий от растений через растительноядных животных.

На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. Они не могут высвобождать энергию путем разрушения органики с предыдущего трофического уровня, поэтому единственным источником энергии является солнечный свет. При этом используются только достаточно энергичные фотоны длиной волны 380-710 нм, что близко к видимой части спектра (наиболее сильно поглощаются синий и красный цвета, зеленый свет поглощается слабее). Эту энергию называют фотоактивной радиацией (ФАР). В качестве строительного материала, то есть исходных компонентов для синтеза, используются простейшие минеральные и органические вещества, рассеянные в почве и в воздухе. К наиболее важным компонентам относится углекислый газ, являющийся продуктом жизнедеятельности всех организмов планеты. Именно здесь происходит возвращение в круговорот биологического углерода.

Так как зеленые растения “никого не едят” и все необходимое для их жизни синтезируют сами (конечно с участием солнечного света), их называют автотрофами (“самопитающимися”). Все остальные уровни трофической цепи существуют за счет энергии, накопленной в органике зеленых растений. Поэтому по отношению к трофической цепи растения называют продуцентами, то есть создающими первичную продукцию. Организмы на всех остальных уровнях трофической цепи называются консументами (потребителями) первого, второго и т.д. порядка в зависимости от трофического уровня. Так как эти организмы не могут сами синтезировать органику и вынуждены питаться другими организмами, их называют гетеротрофами (питающийся другими). На втором уровне пастбищной цепи стоят обычно фитофаги, то есть животные, питающиеся растениями, в частности травоядные. Третий и более высокий уровни занимают хищники или зоофаги (питающиеся животными). Иногда эта цепочка может быть достаточно длинной, особенно в водоемах. Например, фитопланктон - зоопланктон - личинки насекомых - мелкая рыба - крупная рыба - хищные животные суши - животные, питающиеся падалью. Могут быть и промежуточные звенья. Любая пастбищная цепь переходит в детритную цепь.

25.   Детритные цепи

Детритная пищевая цепь- поток энергии, идущий от мёртвого органического в-ва (детрита) через систему организмов-детритофагов.

Термин детрит означает «продукт распада» от латинского слова deterere - изнашиваться. Он позаимствован из геологии, где им называют продукты разрушения горных пород. В экологии детритом называют органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения.

Уже уровень животных-падальщиков можно считать началом детритной цепи. В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а наоборот, уменьшаются. Так на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но самыми типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие продукт разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений в вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества. Поэтому такие организмы-деструкторы (разрушители) называются еще редуцентами (от латинского слова редуцере - возвращать), или сапрофагами (от греческого слова сапрос - гнилой).

Пастбищная и детритная цепи в разных экосистемах присутствуют по-разному. Например, в лесу лишь небольшая часть зелени поступает в пищу консументам. Большая часть отмерших растений и их фрагментов поступает непосредственно к редуцентам. То есть лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, то есть уходят из данной экосистемы. В таких экосистемах, как говорят, преобладают пастбищные пищевые цепи или цепи выедания.

В любой экосистеме разные пищевые цепи не изолированы друг от друга, а переплетаются друг с другом в сложные пищевые (трофические) сети. Эти сети могут быть достаточно сложными и динамичными. Бывает очень трудно отнести какое-то животное к тому или иному уровню трофической сети. Ярким примером является человек, который питается как растениями, так и мясом животных. Тем не менее несмотря на некоторую условность деления трофической сети на уровни, в ней всегда присутствуют по крайней мере три уровня, обеспечивающие круговорот вещества в экосистеме: продуценты - консументы - редуценты.

Следует отметить, что с одного трофического уровня на другой передается не вся энергия данного уровня, а только та, которая накапливается в структуре организмов данного уровня. Основная часть энергии, усвоенной консументами с пищей, тратится на их жизнеобеспечение (дыхание). В сумме с неусвоенной пищей (экскременты) это составляет в среднем порядка 90 % от потребленной энергии. То есть энергия, накопленная в структурах организмов, а значит, передаваемая на следующий трофический уровень, в среднем составляет около 10 % от энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность называется “правилом десяти процентов”.

26.   Экологические пирамиды

В научно-популярных книжках по экологии можно увидеть рисунок, изображающий некую «природную этажерку». Одна над другой нарисованы несколько полочек. На нижней — самой длинной — растет трава, ею питаются кузнечики и другие насекомые, восседающие на следующей полке. Вторая полка более короткая, так как не вся биомасса растений, которую съедают кузнечики, превращается в их ткани. На третьей «полочке» (еще более короткой) сидит лягушка, питающаяся насекомыми, в том числе и кузнечиками. На четвертой полке — пара ужей, которые с удовольствием поедают лягушек, а на пятой — самой короткой полке — сидит пернатый хищник. Для него ужи и змеи — лучшая закуска. Таким образом — полочка над полочкой — вырастает экологическая пирамида. Она доказывает нам, что с низкой ступени на следующую может перейти только часть биологического вещества. Остальное расходуется на поддержание жизнедеятельности тех живых существ, которые служат «запасами пищи» для соседей, забравшихся на пирамиду более высоко.

И еще есть экологическая пирамида — так называемая пирамида численности. Суть ее в том, что соотношение обитающих на одной территории травоядных и хищных животных строго предписано законами экологии. За стадом оленей всегда следует несколько волков. Их численность ограничена: это позволяет хищникам обеспечивать себя кормом, не нанося существенного ущерба поголовью оленей. Если бы волков вдруг стало больше, то они уничтожили бы все стадо и… остались без пищи.

Разумеется, в Природе не все так идеально распланировано (см. «Волны жизни»), но травоядные всегда занимают нижнюю, самую длинную полочку пирамиды, а хищники — меньшую. Кроме этих двух экологических пирамид, ученые построили еще несколько, в том числе пирамиду энергии.

Правило экологической пирамиды. Пищевые сети, возникающие в экосистеме, имеют структуру, для которой характерно определенное число организмов на каждом трофическом уровне. Замечено, что число организмов прямо пропорционально уменьшается при переходе с одного трофического уровня на другой. Такая закономерность получила название "правило экологической пирамиды". В данном случае рассмотрена пирамида чисел. Она может нарушаться, если мелкие хищники живут благодаря групповой охоте на крупных животных.

Для каждого трофического уровня характерна своя биомасса - суммарная масса организмов какой-либо группы. В пищевых цепях биомасса организмов на разных трофических уровнях различна: биомасса продуцентов (первый трофический уровень) значительно выше, чем биомасса консументов - растительноядных животных (второй трофический уровень). Биомасса каждого из последующих трофических уровней пищевой цепи также прогрессивно уменьшается. Эта закономерность получила название пирамиды биомасс.

Аналогичную закономерность можно выявить при рассмотрении передачи энергии по трофическим уровням, то есть в пирамиде энергии. Растения усваивают в процессе фотосинтеза лишь незначительную часть солнечной энергии. Растительноядные животные, составляющие второй трофический уровень, усваивают лишь некоторую часть (20-60 %) от поглощенного корма. Усвоенная пища идет на поддержание процессов жизнедеятельности организмов животных и рост (например, на построение тканей, запасы в виде отложения жиров).

Организмы третьего трофического уровня (хищные животные) при поедании растительноядных животных вновь теряют большую часть заключенной в пище энергии. Количество энергии на последующих трофических уровнях вновь прогрессивно уменьшается. Результатом этих потерь энергии является небольшое число (три-пять) трофических уровней в пищевой цепи.

Подсчитано, что с одного трофического уровня на другой передается лишь около 10% энергии. Эта закономерность получила название "правило десяти процентов".

Таким образом, пирамида чисел отражает число особей в каждом звене пищевой цепи. Пирамида биомасс отражает количество образованного на каждом звене органического вещества - его биомассу. Пирамида энергии показывает количество энергии на каждом трофическом уровне.

Графически это правило изображают в виде пирамид с широким основанием и узкой вершиной. Пирамиду составляют прямоугольники, которые изображают разные звенья пищевой цепи.

27.   Биологическое разнообразие – самый ценный ресурс планеты

Биологическое разнообразие - вариабельность живых организмов из всех источников, включая, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются.

Биологическое разнообразие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Окружающий нас мир живых существ, несмотря на свое огромное разнообразие и сложность, упорядочен и подчиняется достаточно строгим закономерностям.
Одним из наиболее глобальных свойств органического мира является его дискретность (от латинского discretio - разделять): все живые организмы на основании их морфологического сходства подразделяются на виды. Как правило, любую особь можно достаточно легко отнести к тому или иному виду (определить) на основании небольшого числа внешних признаков.

Каждый вид животного или растения подчас достаточно сложным и удивительным образом адаптирован (приспособлен) к условиям своего существования.

Виды животных и растений постоянно изменяются - эволюционируют. Свойства биологического разнообразия дискретность видов и адаптации организмов к условиям существования являются следствиями эволюционного процесса. Процесс биологической эволюции скрыт от человеческих глаз: наша жизнь слишком коротка, чтобы увидеть его. Тем не менее, различными отраслями биологии накоплено множество доказательств эволюции.

Биологическое разнообразие. В результате естественного отбора за миллиарды лет появился самый ценный "ресурс" планеты - биологическое разнообразие (биоразнообразие). Оно включает в себя два взаимосвязанных понятия: генетическое разнообразие и видовое разнообразие. Генетическое разнообразие - это многообразие генетических свойств у особей одного вида. Видовое разнообразие - это число различных видов внутри какого-либо сообщества организмов.

Невероятное генетическое разнообразие на нашей планете позволяет видам непрерывно изменяться. Каждый ныне существующий вид представляет собой накопленную генетическую информацию, которая позволяет ему приспособиться к определенным изменениям окружающей среды. Биоразнообразие - это "страховая политика" природы против катастроф. Сохранение генофонда планеты, а значит и биоразнообразия, одна из важнейших задач человечества.

1. Сохранение естественных экосистем

Научные исследования показывают, что определяющую роль в поддержании приемлемых для жизни человека условий окружающей среды играют естественные природные системы - леса, болота, экосистемы океана (Горшков и др., 1999). Так, например, известно, что общее количество осадков, выпадающих на суше, примерно в три раза превышает количество атмосферной влаги, приносимой на сушу с океана.

Отметим также роль лесов в предотвращении широкомасштабных наводнений - почвенный покров леса впитывает излишнюю влагу как губка, защищая прилегающие территории от разрушительных водных потоков. Далеко не случайно самые разрушительные наводнения в нашей стране происходят в зонах интенсивного земледелия (например, в Ставропольском крае), где леса практически полностью уничтожены. Хорошо известна роль лесов в предотвращении локальных экстремальных температурных явлений.

Разрушение структуры экосистемы вследствие деятельности человека сопровождается стиранием функциональных границ между экосистемами. Это ведет к нарушению закона системного сепаратизма. Мир разделен на системные разности, и они стремятся к самостоятельности - сепаратизму. Закон системного сепаратизма утверждает, что разнокачественные составляющие всегда структурно относительно независимы. Сепаратизм очень ограничен - все системы тесно взаимосвязаны, имеют общую судьбу в пределах надсистемы, но все же относительно самостоятельны!

1. Заповедники и их виды

Механизмы поддержания экологического равновесия в экосистемах очень сложны и разнообразны. Насекомоопыляемые растения нуждаются в опылителях, хищные птицы и крупные млекопитающие в более мелких млекопитающих. Поэтому необходим надежный способ охраны популяций - охрана их как частей целых экосистем, в которых поддерживается экологическое равновесие. Для этого создают особо охраняемые территории (ООТ) разных типов.

Заповедники.

Это главный тип ООТ, он наиболее надежно обеспечивает охрану видов. В мире сегодня свыше двух тысяч заповедников, в России - 70. Размеры заповедников сильно различаются. На Севере расположены гигантские (около 1,5 млн. га) Таймырский и Усть-Ленский заповедники, а лесостепной заповедник <Галичья Гора>, расположенный в долине Дона, занимает всего 231 га.

В заповедниках решают три главные задачи.

1. Они должны обеспечить охрану флоры, фауны и экосистем. У каждого заповедника есть свои особенности. Так, в Астраханском государственном заповеднике охраняют водоплавающих птиц и лотос, в Воронежском - бобра, в Хоперском - выхухоль, в расположенном на территории Башкортостана небольшом заповеднике Шульган-Таш - башкирскую бортевую пчелу, в Ильменском государственном заповеднике - минералы. Одновременно охраняют природные экосистемы заповедника в целом.

2. Заповедники - это научные учреждения, где работают биологи и экологи разного профиля, детально исследующие состояние экосистем и составляющих их популяций, помогают поддерживать стабильность популяций и экосистем и за пределами заповедников.

3. Заповедники служат задачам восстановления плотности популяций редких и исчезающих видов растений и животных. Так в Воронежском заповеднике размножали бобра, в Хоперском - выхухоль, а после вывозили в другие регионы.

Самые главные заповедники - биосферные. Биосферные заповедники равномерно распределены по земному шару и каждый представляет какой-то природный ландшафт. Они созданы там, где природа не утратила своих первозданных черт. Биосферные заповедники-эталоны природы, исследования в них проводят по единой международной программе, составленной в ЮНЕСКО. Это дает возможность сравнивать результаты, полученные учеными в разных странах. В мире около 300 биосферных заповедников, в нашей стране их- 11 (Кавказский, Приокско-Террасный, Сихотэ-Алинский, Центрально-Черноземный и др.).

Заповедники создают и на антропогенных территориях. Однако не всегда экосистемы приходят в ненарушенное состояние, так как популяции некоторых видов растений и животных не восстанавливаются. Использование природы в заповедниках либо полностью прекращается, либо проводится, но не с целью извлечения из этих земель прибыли, а для их охраны. Некоторые типы экосистем не могут существовать при полном заповедовании. Например, луга, если их не использовать, зарастут лесом, а вместе с луговыми растениями могут исчезнуть многие виды насекомых и птиц.

Регламентированное (т. е. по рекомендациям, разработанным экологами) использование нужно не для всех экосистем. Леса и болота для сохранения требуют полного заповедования.

Национальные парки.

Задачи этих охраняемых территорий иные. В заповедниках главное - сохранение разнообразия видов и всей экосистемы, а в национальных парках - создание условий для организованного отдыха людей на лоне хорошо сохранившейся природы.

В парках могут быть зоны с полной изоляцией от посещений (т. е. по существу заповедники) и зоны, где разрешены посещения туристов. В посещаемой части парка прокладывают специальные тропы и дороги для передвижения туристов, выделяют места для их стоянок. В парках строят гостиницы, легкие дома для летних ночлегов (приюты), создают игровые площадки и т. п. При правильной организации туристы, получая пользу от общения с природой и укрепляя здоровье, не наносят экосистеме вреда. Ходить не по дорожкам, тем более разжигать костры в национальных парках запрещается. Однако (опять-таки в допустимых пределах и по лицензии) может быть разрешен сбор грибов, ягод, ловля рыбы, охота. В России 22 национальных парка.

Памятники природы.

Памятники природы - это настоящие выставочные залы, небольшие заповедники. Яркий их пример - красноярские «Столбы». Если площадь заповедников обычно составляет тысячи или хотя бы десятки квадратных километров, то памятники природы имеют площадь в несколько гектаров. Памятники могут быть республиканского, областного или местного значения. В их сохранении большую роль играют общественные организации и, конечно, школьные <зеленые патрули>. В России около 9 тысяч памятников природы.

Заказники.

Заказники организуют на какой-то определенный срок для восстановления численности промысловых зверей, птиц или популяций лекарственных растений. Восстанавливаемые виды использовать запрещается, хотя на территории заказника возможна хозяйственная деятельность с использованием всех прочих видов растений или животных (охота, рыбная ловля, заготовка лекарственного сырья, сбор грибов и ягод и т. д.).

В заказниках охотничье-промысловых животных создают условия для нормального воспроизведения популяций крупных животных, таких как лоси, или осторожных птиц, таких как тетерев или глухарь. Так, в Бирском государственном заказнике в Башкортостане (площадью свыше 18 тыс. га) водятся лоси, зайцы-беляки, куницы, тетерева, в Архангельском государственном заказнике той же республики (1,8 тыс. га занятых в основном прудом) охраняют охотничье-промысловых водоплавающих птиц.

Заказники по охране лекарственных трав обычно имеют площадь в несколько десятков гектаров. В том же Башкортостане есть заказники по охране ландыша майского, горицвета весеннего, мыльнянки, валерианы лекарственной и других видов.

Особый вид заказника - лесосады. Их создают в пойменных лесах: вырубают деревья и кустарники, не имеющие ресурсного значения, и на их месте сами разрастаются ценные виды (боярышник, калина, черемуха или шиповник).

На первый взгляд, приведенные сведения говорят о том, что в России много особо охраняемых территорий. Однако их общая площадь не превышает 1% территории страны, что несопоставимо с мировыми стандартами, которые рекомендуют обеспечить разными формами охраны до 1/3 территории. Большинство небольших заповедников площадью в несколько десятков тысяч гектаров недостаточно защищены от окружающей территории, которые интенсивно используются в сельском и лесном хозяйстве. Предстоит увеличить и площадь самих заповедников и ширину буферных зон, которые защищают их от интенсивно используемых земель.

В настоящее время учеными России подготовлены материалы для организации по крайней мере еще двухсот заповедников и национальных парков и тысяч памятников природы и заказников. Площадь ООТ России предстоит в ближайшие десятилетия увеличить в 10-20 раз.

1. Первичная сукцессия

Сукце́ссия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды. Выделяют первичную и вторичную сукцессии. Первичная происходит при заселении живыми организмами ранее безжизненных территорий, вторичная начинается при повреждении сообщества или изменении условий среды. Часто вторичные сукцессии могут быть автогенными, когда сообщество само создаёт условия, в которых не может существовать, и сменяется на другое.

Изменяющиеся во времени сообщества образуют сукцессионный ряд (серию) где каждое предыдущее звено (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым климаксным сообществом, находящимся в равновесии с данными факторами среды.

Первичные сукцессии начинаются на лишенных жизни местах — на скалах, песчаных дюнах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т. п. При заселении подобных участков такие неприхотливые к условиям среды живые организмы, как бактерии, циано-бактерии, некоторые водоросли, накипные лишайники, необратимо изменяют свое местообитание и постоянно сменяют друг друга. Основная роль в этом процессе принадлежит накоплению отмерших растительных остатков или продуктов их разложения. Многие нитчатые цианобактерии поглощают из воздуха азот и обогащают им среду, еще малопригодную для жизни. Лишайники играют существенную роль в почвообразовательном процессе, так как, выделяя органические кислоты, они растворяют и разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения их слоевищ происходит формирование почвенного гумуса. Бактерии путем расщепления органических веществ гумуса способствуют накоплению элементов минерального питания. Постепенно формируется почва, изменяется гидрологический режим участка, его микроклимат. Таким образом, лишайники и другие прокариоты и эукариоты создают условия для других, более совершенных организмов, в том числе высших растений и животных. Такая смена экосистемы длится тысячи лет.

31.   Вторичная сукцессия

Сукце́ссия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды. Выделяют первичную и вторичную сукцессии. Первичная происходит при заселении живыми организмами ранее безжизненных территорий, вторичная начинается при повреждении сообщества или изменении условий среды. Часто вторичные сукцессии могут быть автогенными, когда сообщество само создаёт условия, в которых не может существовать, и сменяется на другое.

Изменяющиеся во времени сообщества образуют сукцессионный ряд (серию) где каждое предыдущее звено (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым климаксным сообществом, находящимся в равновесии с данными факторами среды.

Вторичные сукцессии развиваются на месте сформировавшихся экосистем после их нарушения в результате эрозии, вулканических извержений, пожаров, засухи и т. п. В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы, что влечет за собой довольно быструю сукцессию восстановительного типа. Иногда подобные смены протекают на глазах одного поколения людей (зарастание водоемов, восстановление лугов после пожара или лесов после их вырубки и др.).

Динамичность биогеоценозов особенно четко проявляется при изменении на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление) в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т. д.). Все это нарушает сложившийся видовой состав биоценозов и приводит к его глубокой перестройке, к смене одного биогеоценоза другим. Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям, но их деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов системы, и биогеоценоз всегда живет и изменяется как единое целое. Например, после вырубки леса или лесного пожара в бессточных или слабосточных понижениях, где грунтовые воды лежат не глубоко, начинаются процессы заболачивания. В результате переувлажнения почвы ухудшается ее аэрация и угнетается деятельность почвенных микроорганизмов, в том числе бактерий гниения. Процессы окисления при этом затухают, что приводит к накоплению органических остатков. В связи с изменением экологических условий поселяются влаголюбивые виды растений.

Первый признак заболачивания — появление в напочвенном покрове мха кукушкина льна. Образуя плотный ковер, мох удерживает большое количество влаги, создает особый водный и температурный режим почвы, затрудняет газообмен между почвой и атмосферой, задерживает минерализацию органических веществ. В результате создаются благоприятные условия для поселения сфагнового мха, что влечет за собой торфонакопление и в конечном итоге образование верхового (сфагнового) болота.

32.   Факторы глобального кризиса

Современный экологический кризис – результат нарушения системного равновесия между человеческим обществом и Природой. Отметим его характерные признаки:

· «Парниковый эффект»- процесс нарушения теплового баланса в биосфере (за век средняя температура возросла на 0,9оС; уровень Мирового океана повысился на 15 см; ледники в горах уменьшились на 50-70 %, а средняя толщина льда в Северном ледовитом океане - на 1,2 м; тают ледники Антарктиды).

· Разрушение озонового слоя Земли (максимальное снижение концентрации озона над Антарктидой– в 3 раза).

· Активизация планетарных геологических сил (число естественных катастроф в мире возросло от 17 в год в 80-х до 30 – в 90-х годах; с 1960 по 2000 г. количество землетрясений в США возросло более чем в 10 раз; ущерб от климатических катастроф возрос за 30 лет более, чем в 3 раза и составил примерно 100 млрд.$ в год).

· Изменение ландшафтов (на планете осталось только около 28 % площади, не затронутой хозяйственной деятельностью; за 40 лет Африка потеряла 23 % леса, а Латинская Америка – 38 %; опустынивание, обезвоживание рек и морей; отравление и эррозия почвы).

· Загрязнение Мирового океана (ежегодно попадает 12 – 15 млн. т нефти в год, что приводит к суммарному загрязнению 150 млн. км2 из общей площади океана 361 млн. км2).

· Ускоряющееся исчезновение видов животных и растений (с 1970 по 2002 г. число видов живых организмов Мирового океана уменьшилось на 1/3, а в пресных водоёмах- на 55%; под угрозой уничтожения находится более 3/4 всех видов птиц и 1/4 млекопитающих).

Таким образом, в биосфере происходят существенные изменения стационарного состояния, нарушаются экосистемные связи. Анализ причин кризиса показывает, что они носят закономерный характер и не устранимы. Выделим 3 группы причин кризиса: научно-технические, биолого-психологические и социально-политические.

1. Сокращение озонового слоя

Общее количество озона в атмосфере не велико, тем не менее озон — один из наиболее важных ее компонентов. Благодаря ему смертоносная ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 6500 раз. Озон образуется в основном в стратосфере под действием коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца. В зависимости от времени года и удаленности от экватора содержание озона в верхних слоях атмосферы меняется, однако значительные отклонения от средних величин концентрации озона впервые были отмечены лишь в начале 80-х годов прошлого века. Тогда над южным полюсом планеты резко увеличилась озоновая дыра — область с пониженным содержанием озона.
Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к изменению (увеличению) количества ультрафиолетового излучения Солнца, достигающего поверхности Земли, нарушению теплового баланса планеты. Изменение интенсивности солнечного излучения заметно влияет на биологические процессы, что в конце концов может привести к критическим ситуациям. с увеличением доли ультрафиолетовой составляющей в излучении, доходящем до поверхности планеты, связывают рост числа раковых заболеваний кожи у людей и животных. У человека это три вида быстротекущих раковых заболеваний: меланома и две карценомы.
Установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1% приводит к увеличению раковых заболеваний на 2%. Однако у жителей высокогорных районов, где интенсивность излучения в несколько раз выше, чем на уровне моря, рак крови встречается реже, чем у жителей низменностей. Это противоречие пока объясняют тем, что не столько увеличился уровень облучения, сколько изменился образ жизни людей, которые стали значительно больше времени проводить на солнце. В то же время жесткое ультрафиолетовое излучение относится к числу ионизирующих излучений, а следовательно, является мутагенным фактором среды обитания.
Понимая остроту и сложность этой неожиданно возникшей перед человечеством глобальной экологической проблемы, участники международных переговоров в Вене в марте 1985 г. подписывают «Венскую конвенцию по охране озонового слоя», призывающую страны к проведению дополнительных исследований и обмену информацией по сокращению озонового слоя. Однако они не смогли прийти к согласию о единых международных мерах ограничения производства и выбросов ХФУ (хлорфторуглерод).
В 1987 г. на международной встрече в Монреале 98 стран заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ и запрещении выбросов их в атмосферу. В 1990 г. на новой встрече в Лондоне ограничения были ужесточены — около 60 стран подписали дополнительный протокол с требованием полностью прекратить производство ХФУ к 2000 г.
В связи с тем что подобные ограничения затрагивали экономические интересы стран, был организован специальный фонд для помощи развивающимся странам по выполнению требований Протокола.

34.   «Парниковый эффект» в земной атмосфере

       Многолетние наблюдения показывают,  что  в  результате  хозяйственной деятельности   изменяется  газовый  состав  и   запыленность   нижних   слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются  в  воздух миллионы  тонн  частиц  почвы.  При  разработке  полезных  ископаемых,   при производстве цемента, при внесении удобрений и трении  автомобильных  шин  о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов  промышленных  производств  в атмосферу  попадает  большое  количество  взвешенных  частиц   разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере  Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет  назад.  Это,  безусловно, результат  хозяйственной  деятельности  человека,  а  также  вырубки  лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

       Еще в конце прошлого  века  великолепный  химик  и  серьезный  ученый Сванте  Аррениус  выдвинул  гипотезу:  поскольку  углекислый  газ  поглощает тепловое излучение, то  естественно  предположить,  что  чем  больше  его  в атмосфере,  тем  теплее  становится  на  Земле.  С  повышением  концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который  проявляется  в нагреве  внутренних  слоев  атмосферы  Земли.  Это  происходит  потому,  что атмосфера  пропускает  основную  часть   излучения   Солнца.   Часть   лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается  атмосфера. Другая часть  лучей  отражается  от  поверхности  Планеты  и  это  излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению  средней температуры  Планеты.  Действие  парникового  эффекта  анналогично  действию стекла в оранжерее или парнике (от  этого  возникло  название  "парниковый эффект").

        Газы, вызывающие своей повышенной концентрацией  парниковый  эффект, называют парниковыми газами. В основном это углекислый газ  и  водяной  пар, но существуют и  другие  газы,  поглощающие  энергию,  исходящую  от  Земли. Например, хлорфтор содержащие  углеводородные  газы,  например,  фреоны  или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере также увеличивается.

35.   Кислотные осадки и их последствия

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей.

Относительная кислотность раствора выражается индексом рН (кислотность определяется наличием свободных ионов водорода Н⁺; рН – это показатель концентрации ионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 – это сильная щелочь (щелок). Поскольку рН измеряется в логарифмической шкале, водная среда с рН = 4 в десять раз более кислая, чем среда с рН = 5, и в сто раз более кислая, чем среда с рН = 6.

Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. Кислотными называются дожди с рН менее 5,65. На значительных территориях на востоке США, юго-востоке Канады и западе Европы среднегодовые значения рН атмосферных осадков колеблются от 4,0 до 4,5.

В восточных районах США кислотность атмосферных осадков приблизительно на 65% определяется присутствием серной кислоты (H₂SO₄), на 30% – азотной кислоты (HNO₃) и на 5% – соляной кислоты (HCl). Главными источниками оксидов серы (SO₂ и SO₃), обусловливающих образование серной кислоты, являются тепловые электростанции, работающие на нефти и угле, а также металлургические заводы. Оксид азота (NO) и диоксид азота (NO₂), из которых образуется азотная кислота, поступают в атмосферу примерно в равных количествах от тепловых электростанций, работающих на нефтепродуктах и угле, и с выхлопными газами автомобильных двигателей. Сравнительно небольшое количество соляной кислоты в атмосферных осадках образуется в результате аккумуляции газообразного хлора от различных природных и промышленных источников. Кислотные дожди могут также выпадать при поступлении в атмосферу серной кислоты и азотсодержащих газов (диоксида азота NO₂ и аммиака NH₃) от естественных источников (например, при извержении вулканов).

Последствия. Разные природные обстановки различным образом реагируют на повышение кислотности. Кислотные осадки могут привести к изменению химических свойств почвы и воды. Там, где вода в реках и озерах стала довольно кислой (рН менее 5), например, в горах Адирондак (шт. Нью-Йорк, США) или в южных районах Норвегии и Швеции, исчезает рыба. При нарушении трофических цепей сокращается число видов водных животных, водорослей и бактерий. В городах кислотные осадки ускоряют процессы разрушения сооружений из мрамора и бетона, памятников и скульптур.

36.   Ресурсный кризис

Ухудшение экологического положения стало особенно заметно со второй половины 20-го века.
Сейчас человек стоит перед решением двух важнейших проблем: предотвращение ядерной войны и экологические катастрофы.
Сопоставление не случайно: антропогенное давление на природную среду грозит тем же что и применение атомного оружия, - уничтожением жизни на Земле.

До недавнего времени считали, что природа в состоянии сама перерабатывать и нейтрализовывать все вредные промышленные выбросы. Эта точка зрения привела к экологической катастрофе.  Причиной этого стало то, что механизмы адаптации естественных систем и самого человека к быстрым изменениям природной среды, имеющим антропогенный характер, перестали срабатывать.

Вследствие чего  природные экосистемы деградируют, и это ударяет по самому человеку.

История свидетельствует, что и в прежние эпохи обострялись противоречия между человеком и природой и это приводило к экологическим кризисам. Но это были локальные и региональные кризисы Особенностью нашего времени является интенсивное и глобальное воздействие человека на окружающую среду, что сопровождается интенсивными и глобальными негативными последствиями. Противоречия между человеком и природой способны обостряться, помимо прочего, из-за того, что не существует предела росту материальных потребностей человека, в то время как способность природной среды удовлетворить их - ограничена.
Увеличение интенсивности человеческой деятельности, связанной с изменением окружающей среды остро ставит вопрос о гармонии взаимодействия человека и природы.
Первобытный человек и человек античности не противопоставлял себя природе, более того он сознавал свою неразрывную связь с природой, отождествлял себя с ней и обожествлял ее.
Всего четверть века назад слово "экология" было известно очень узкому кругу людей. Отношения между обществом и природой интересовали лишь отдельных философов и представителей географических наук.
На рубеже 60-70-х годов человечество узнало, что все большее загрязнение воздуха и водных источников, оглушающие городские шумы, бесчисленные свалки мусора, удручающее оскудение природных ландшафтов - отнюдь не локальные явления. Под угрозой находятся практически все естественные оболочки (сферы) нашей планеты, многие фундаментальные равновесия в биосфере Земли и даже за ее пределами. Подрыв этих равновесий чреват необратимыми и пагубными для жизни на планете последствиями.
Противоречия в системе "человек - общество - природа" приобрели планетарный характер. Породив невиданные в прошлом угрозы и опасности, они наложили заметный отпечаток на и без того сложную общую картину современного мира.

Виды ресурсов на земном шаре. Сейчас человек в своей хозяйственной деятельности освоил почти все доступные и известные ему виды ресурсов, как возобновимых, так и невозобновимых.

Минеральные ресурсы.

В отличие от возобновимых ресурсов, которые при их правильном использовании оказываются практически неистощимыми, полезные ископаемые можно использовать лишь один раз, после чего они исчезают. Эти ресурсы невозвратимы. Темпы их образования неизмеримо медленнее, чем темпы добычи.
О важности минеральных ресурсов можно судить по их разнообразию и многостороннему использованию в повседневной жизни.
Некоторые минералы столь же важны для жизни и здоровья людей, как воздух и вода. Поваренная соль, например, без которой не может обходиться человек, была объектом обмена на всем протяжении человеческой истории. Она стала и важнейшим промышленным сырьем ее запасы в земной коре и в океане очень велики и человечество располагает этим ресурсом в изобилии.
Иначе обстоит дело с минеральным топливом и металлами. Многие из них не являются ни изобильными, ни дешевыми и потому должны находиться под охраной как исчезающий вид ресурсов.
Темпы эксплуатации земных недр ускоряются из года в год, поэтому необходимо  обеспечить рациональное и полное их использование.

Земельные ресурсы.

Почва поверхностный плодородный  слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и животных организмов, особенно микроорганизмов. Почвенные ресурсы являются одной из самых необходимых предпосылок обеспечения жизни на Земле. Однако их роль в настоящее время недооценивается. Почва как элемент биосферы призвана обеспечить биохимическую среду для человека, животных и растений. Только почвой могут быть обеспечены полноценные условия для производства продуктов питания, корма для животных. Неотъемлемыми функциями почва как природного тела является накопления атмосферных осадков и регулирование водного баланса, концентрация элементов питания растений, образование и обеспечение чистоты подземных вод.
При интенсивном использовании земли необходимо одновременно заботиться и об увеличении плодородия почвы.  Земельный фонд России    составляет  1709,7   млн. га.   Около  1100   млн. га    земель находится в зоне вечной мерзлоты. Сельскохозяйственные угодья занимают только 13% площади земельного фонда страны и имеют   тенденцию   к    сокращению.  За   последние   25   лет площади сельхозугодий сократились на 33 млн. га, несмотря   на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. Основными причинами уменьшения cельхозугодий являются появление эрозии почв, недостаточно регламентируемый отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, подтопление и заболачивание, зарастание лесом и кустарником. Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветром.

Водные ресурсы.

Вода основа жизни на Земле и ее родина. К сожалению, обилие воды только кажущееся, в действительности гидросфера самая тонкая оболочка Земли, потому что на воду во всех ее состояниях и во всех сферах приходится менее 0,001 массы планеты. Природа устроена так, что вода постоянно обновляется в едином гидрологическом круговороте и охрана водных ресурсов должна осуществляться в самом процессе использования вод путем влияния на отдельные звенья круговорота воды. Потребности в воде возрастают из года в год. Промышленное значение воды очень велико, так как практически все производственные процессы требуют большого ее количества. Основная масса воды в промышленности используется для получения энергии и охлаждения.

Лесные ресурсы.

Леса национальное богатство народа, источник получения древесины и других видов ценного сырья, а также стабилизирующий компонент биосферы. Они имеют очень большое эстетическое и восстановительное значение. Рациональное использование и сохранение лесов в настоящее время приобретает большое значение для европейской части России и Урала, где сосредоточены сравнительно небольшие лесные ресурсы и основные производственные мощности промышленных предприятий, а также большинство населения страны. Для упорядочения пользования лесами государственного значения и предупреждения истощения древесных запасов в малолесных районах леса разделены на три группы. К первой группе относятся леса, выполняющие преимущественно следующие функции: водоохранные, защитные (противоэрозионные), санитарно-гигиенические и оздоровительные (городские леса, леса зеленых зон вокруг городов).
Ко второй группе относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, имеющие защитное и ограниченно эксплуатационное значение, а также леса с недостаточными лесосырьевыми ресурсами, для сохранения защитных функций которых, непрерывности и неистощимости пользования им требуется более строгий режим лесопользования.
К третьей группе относятся леса многолесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение и предназначенные для непрерывного удовлетворения потребностей народного хозяйства в древесине без ущерба защитных свойств этих лесов. В лесах третьей группы ведущее место занимает использование целевых ресурсов (в первую очередь древесины). В свете современных вопросов охраны окружающей среды и рационального использования лесных ресурсов большое значение приобретает освоение лесов третьей группы, совершенствование лесоэксплуатации и переработки древесины, дальнейшее повышение продуктивности насаждений, эффективное использование побочных продуктов леса. Быстро растет и рекреационное значение лесов, расположенных в местах с развитой промышленностью, около больших городов. Рекреационная ценность лесов порой превосходит стоимость получаемой от них древесины. При скоплении в лесах отдыхающих возникает рекреационная нагрузка. Это может оказаться опасным для продолжения естественного развития и нормального существования лесных массивов, биогеоценозов. Если участок леса сильно поврежден вытаптыванием почвы, его нужно исключить из пользования на 3-5 лет и более. Нужно тщательно выполнять все правила противопожарной охраны, запрещать прогулки, отдых и сбор грибов и ягод в молодых лесонасаждениях.

Суть ресурсного кризиса

Суть ресурсного кризиса, который имеет глобальный характер, можно увидеть из схемы, центральным звеном, которой являются промышленные предприятия. Создавая промышленное предприятие, его руководство сталкивается с тремя аспектами, на которые оно  должно ориентироваться:

· экономичность и безотходность технологии;

· экологичность технологии, т. е. минимизация вредных выбросов в окружающую среду;

· максимизация прибыли.

В нашей стране опираются лишь на последний аспект максимизацию прибыли. Так как покупать новейшие технологии, и вкладывать деньги в научно технический прогресс никто не хочет, а для минимизации вредных выбросов необходимо строить дополнительные очистные сооружения, что требует также больших затрат. Тем самым для человека важна лишь экономическая выгода, то есть денежный доход.
А так как сейчас тенденция к росту населения на всем земном шаре, и урбанизации, то можно говорить об экологической проблеме городов, главным образом наиболее крупных из них, связанной с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен более 70: Аргентина, Уругвай, Австралия, США, Япония, Германия, Швеция. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города. Таковы Вашингтон-Бостон и Лос-Анжелес-Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ.
Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м2 в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.
Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.
Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций парки, скверы, дворы сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.
Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.

Проблема загрязнения окружающей среды. Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как правило, превышают предельно допустимые концентрации.
Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жителей в них неуклонно возрастает  дифференциация концентраций загрязнения в различных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что в центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в общем загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.

Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски.

В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет локальный характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем в 10 раз. В целом выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем выбросы, производимые стационарными источниками.

Загрязнение водного бассейна.

Загрязнение водного бассейна в городах следует рассматривать в двух аспектах загрязнение воды в зоне водопотребления и загрязнение водного бассейна в черте города за счет его стоков. Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором, ухудшающим экологическое состояние городов. Оно производится как за счет сброса части неочищенных стоков городов и предприятий, расположенных выше зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и за счет попадания в водоемы части удобрений и ядохимикатов, вносимых на поля. Причем, если с первыми видами загрязнения можно путем строительства очистных сооружений бороться эффективно, то предотвратить загрязнение водного бассейна, производимое сельскохозяйственными мероприятиями, очень сложно. Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии очистить питьевую воду от растворов удобрений и ядохимикатов, поэтому питьевая вода может содержать их в себе в повышенных концентрациях и отрицательно повлиять на здоровье человека. Рост химизации сельского хозяйства неизбежно будет приводить к увеличению количества удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, и соответственно с этим их концентрация в воде будет увеличиваться.

Города также являются мощными источниками загрязнения водного бассейна. В крупных городах в расчете на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы около 1 м³ загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях.

Загрязнение почвенного покрова.

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т. Пути попадания загрязнений в почву можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:

1) С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и  с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др.

2) Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей.

3) При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4) С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

Пути преодоления проблем ресурсного кризиса

Как уже написано выше основных проблем у данного кризиса две:

- Создание малоотходных производительных технологий;

- Создание современных технологий по утилизации, обезвреживанию и захоронению уже накопившихся промышленных отходов.

Если проанализировать итоги развития российской экономики в последние годы, то становится очевидным, что механизм нерационального ресурсопотребления не только не остановлен, но и увеличил обороты, поскольку спад в выпуске продукции опережает сокращение потребления сырья и материалов. Вместе с тем прогресс науки и техники позволяет все более рационально использовать материальные ресурсы. Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства. Среди различных факторов, определяющих их рациональное применение, важную роль играют организационные, в том числе система управления ресурсопотреблением, которой, к сожалению, лишь на немногих заводах уделяется внимание. На основе обобщения отечественных и зарубежных достижений может быть принята следующая комплексная система управления рациональным использованием материальных ресурсов (КС УРИР). Ее цель - постоянное развитие ресурсосберегающих методов хозяйствования. Составная часть КС УРИР - комплексная система управления рациональным использованием вторичного сырья.

Система предусматривает проведение следующих мероприятий:

v  научно-технического характера (использование передовой техники и технологии по сбору и переработке вторичного сырья);

v  экономического (внутрихозяйственное планирование образования, сбора, использования и реализации отходов, установление цен на эти ресурсы и продукты их переработки, материальное стимулирование их рационального применения, комплексный учет и анализ результатов работы с вторичным сырьем);

v  правового (использование директивных указаний и инструкций в работе с вторичным сырьем, подбор и расстановка кадров, расширение и упорядочение договорных отношений между поставщиками и потребителями;

v  экологического (использование вторичного сырья с учетом аспектов защиты окружающей среды).

v  Система носит многоуровневый характер и охватывает все стадии жизненного цикла вторичных материальных ресурсов:

v  выявление ресурсов;

v  планирование их сбора и использования, сбор и подготовку к потреблению или реализации; собственно полезное применение;

v  реализацию на сторону;

v  профилактику частичного уничтожения.

37.   Биосфера и ее состав

Живой мир Земли, ее биосфера, состоит из организмов трех типов.

Продуценты, или автотрофы, - это организмы, которые производят органическое вещество за счет утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей. К этому типу принадлежат растения, которых на Земле есть около 350 000 видов.

Консументы, или гетеротрофы – это организмы, которые получают энергию за счет питания автотрофами или другими консументами. К ним принадлежат травоядные животные, хищники и паразиты, а также хищные растения и грибы. Количество видов этой группы наибольшая – свыше 1.5 млн.

Редуценты - микроорганизмы, которые разлагают органическое вещество продуцентов и консументов до простых соединений – воды, углекислого газа и минеральных солей. Их насчитывается 75 тыс. видов.

Все это огромное количество живых существ находится в очень сложных взаимоотношениях между собой и с неживым веществом. Количество возможных связей между членами экологической системы определяется за формулой:

A=(N(N-1))/2, где А – число связей; N – число видов в экосистеме.

Если, например, в какой то экосистеме находится 1 тыс. видов, то число связей и взаимоотношений между ними будет расчитываться таким образом:

Биосферные связи складывались на протяжении продолжительного времени. В природе нет лишнего, ненужного. Поэтому ничего, кроме грусти, не навевает картина осеннего леса под Киевом, после того как там прошли грибники. Вместе с «полезными» маслятами, лисичками и опятами в киевских лесах растет много «вредных» мухоморов и поганок. Направляя по следам грибников, вы не встретите пусть одного неповрежденного мухомора – их яркие шляпки растоптаны. Это—«нормальная» реакция грибника-начинающего. Нему невдомек, что мухоморы и поганки являются необходимым звеном в экосистеме леса, их мицелий раскладывает те органические остатки, которыми не питаются другие грибы, ведь мухоморы делают свой вклад в деятельность организмов, которые поддерживают равновесомую экосистему леса. Один знакомый человек запомнил экологический урок, который дал нему старый эвен — житель колымской тайги. Как-то во время рыбалки на берегу ручья в тайге он страдал от туч комаров. «Эх, нашелся бы ученый, который бы истребил всю эту «нечисть!» — в сердцах воскликнул рыбак. Эвен, который сидел рядом, не говоря ни слова, взял- только что пойманного хариуса и разрезал ножом его толстое брюшко. Желудок рыбы был наполнен... комарами.

Система связей в биосфере чрезвычайно сложная и пока что расшифрованная лишь в общих чертах. Главнейшим звеном (или блоком) управления есть энергия — преимущественно энергия Солнца, второстепенная — энергия внутреннего тепла Земли и радиоактивного распада элементов. Безжизненной частью биосферы, ее безжизненным веществом руководят продуценты, ими — консументы, деятельность которых определяют обратные связи, которые идут от продуцентов. В результате осуществляется биотический круговорот веществ в биосфере приблизительно по такой схеме.

1. Продуценты (растения) с помощью механизма фотосинтеза вырабатывают органическое вещество, потребляя солнечную энергию, воду, углекислый газ и минеральные соли. Хемопродуценты используют энергию химических реакций, например, окисления соединений железа или серы, и тоже вырабатывают органическое вещество.

2. Консументы (травоядные животные) питаются органической массой растений. Консументы второго и третьего порядков (хищники, паразиты, хищные растения и грибы) потребляют других консументов.

3. Редуценты потребляют часть питательных веществ, раскладывают мертвые тела растений и животных к простым химическим соединениям (воды, углекислого газа и минеральных солей), замыкая таким образом кругооборот веществ в биосфере.

В целом биосфера очень похожая на единый гигантский суперорганизм, в котором автоматически поддерживается гомеостаз — динамическое постоянство физико-химических и биологических свойств внутренней среды и стойкость основных функций. С точки зрения кибернетики (теории управления), в каждом биоценозе, то есть совокупности организмов, которые населяют определенный участок суши или водоема, есть управляющая и управляемая подсистемы. Роль управляющей подсистемы выполняют консументы. Они не разрешают растениям слишком разрастаться, поедая «лишнюю» биомассу. За травоядными пристально «следят» хищники, предотвращая их чрезмерному размножению и уничтожению растительности. Управляющей подсистемой для этих хищников есть хищники второго рода и паразиты, которыми «руководят» сверхпаразиты, и т.д. Поэтому на Земле существует много видов животных. Среди них нет «лишних» ли «вредных», такие эпитеты дает им человек. Особенностью биосферных связей есть и то, что управляющая и управляемая подсистемы в ней часто меняются местами. Так, уменьшение количества растительного корма вызывает снижение численности хищников и паразитов через механизм обратной связи.

38.   Эволюция биосферы

Эволюция (от лат. evolutio — «развёртывание») — естественный процесс качественной трансформации какой-либо системы во Вселенной.

История возникновения и эволюции биосферы - это, по сути, история развития органического мира на Земле. С возникновением живых существ началось изменение ими окружающей среды. Появление зеленых растений привело к уменьшению количества углекислого газа в атмосфере и обогащению ее кислородом. Это было началом формирования биосферы. Развитие биосферы шло вместе с эволюцией органического мира - расширялись ее границы, ускорялась биогенная миграция атомов, изменялся состав ее компонентов.

Эволюция живого вещества выражается в изменении и усложнении организации живых форм, уменьшении их прямой зависимости от среды обитания, в усовершенствовании способов ориентации и передвижения в пространстве и т.д.

В.И. Вернадский, основываясь на идеях физики о неразделимости пространства и времени в природных явлениях, объяснил прогрессивную направленность биологической эволюции и определил основные черты земного пространства - времени. Это ограниченность пространства (тело планеты) и безграничность времени. При такой объективной заданности условий эволюция живого вещества определяется пространством как минимальной ограничительной величиной и неизбежно направлена в сторону прогрессивного развития, т.е. приобретения свойств, позволяющих максимально использовать это ограниченное земное пространство. Поэтому, например, эволюция зеленых растений выразилась не только в переходе от споровых к цветковым, но и в том, что гладкоствольные формы растений заменялись ширококронными - увеличивалась площадь улавливания солнечных лучей. Площадь крон всех зеленых растений нашей планеты сравнима с площадью Юпитера - самой крупной планеты Солнечной системы. Животные осваивали пространство путем приспособления к передвижению в различных физических средах и путем совершенствования органов чувств, нервной системы, функций высшей нервной деятельности. Это выразилось в эволюции нервной системы животных от простейших ощущении к сложным инстинктам и мышлению. Умственное развитие современного человека достигло высокого уровня, что может привести к новой форме "растекания" жизни, преодолению ограниченности земного пространства.

39.   Главные теории происхождения жизни на Земле

Существуют следующие пять основных групп теорий о происхождении жизни.

1.  Креационизм, утверждающий, что жизнь была создана сверхъестественным  существом (Богом, космическим разумом и т.п.), к этому направлению примыкают теологи и философы-идеалисты. Этот процесс был произведен один раз, больше он не повторится и поэтому не доступен экспериментальной проверке. Поэтому эта теория выходит за рамки научного исследования.  Остальные направления материалистичны.

2.  Теория самопроизвольного зарождения - жизнь самозарождается при создании для этого подходящих условий, и это на протяжении всей истории Земли на ней происходило неоднократно, однако попытки создания жизни в искусственных лабораторных условиях (в  «пробирке») химическим путем пока не удались.

3.  Теория стационарного состояния. Жизнь существовала всегда, и только изменялись ее формы.

4.  Теория панспермии. Жизнь на Землю была занесена из космоса, поскольку в нем зародыши жизни и белковые элементы непрерывно переносятся с планеты на планету (подтверждено исследованиями).

5.  Теория биохимической революции - жизнь произошла естественным путем в результате саморазвития химических и физических процессов (примыкает ко второй группе теорий).

Жизнь находится в самой тесной, совершенно неразрывной связи с организованностью нашей планеты, в частности биосферой. В биосфере жизнь исполняет совершенно определенные геологические функции, которые не будут существовать, если жизнь на планете исчезнет. Также следует признать, что жизнь являлась неизменной, такой же как теперь, являлась частью организованности биосферы за все нам известное течение геологического времени. В древнейшем археозое она составляла такую же часть в общем единого строения биосферы, какую и теперь составляет. И наконец, нельзя сомневаться, что жизнь может существовать на нашей планете и на ней существует только благодаря непрерывному и, по-видимому, неизменному в течение геологического времени притоку космической энергии, главным образом лучистой энергии Солнца. Если жизнь поддерживается и другими источниками энергии (например, атомной благодаря радиоактивным распадам химических элементов), то все же представляется научно установленным, что главным источником жизни является энергия Солнца.

В свете современных данных, химические различия между живым веществом и его абиогенными аналогами стерлись. В одинаковых по химическому составу биогенных и абиогенных веществах количество право- и левовращающих молекул всегда неодинаково, всегда резко преобладает одна их группа, чаще левовращающая. Ученые, занимавшиеся проблемой происхождения жизни на Земле (А. И. Опарин, Дж. Бернал, М. Руттен, Дж. Холдейн, Р. С. Юнг и др.), не допускали заноса каких-либо элементов жизни на Землю с других планет или из Космоса. Все признавали абиогенез ((от а - отрицательная приставка - био... и ...генез),образование органических соединений, распространенных в живой природе, внеорганизма без участия ферментов. В широком смысле абиогенез -возникновение живого из неживого, т. е. исходная гипотеза современнойтеории происхождения жизни.) на самой Земле. По общему мнению абиогенез происходил в условиях, отличных от ныне существующих на Земле, а именно при первичной бескислородной атмосфере.
В настоящее время вопрос о появлении жизни на Земле сводится к выяснению времени и биогеохимических условий той древней эпохи, когда создалась благоприятная обстановка для превращения абиогенных органических соединений в биогенные, а также к выяснению причины возникновения столь характерной для органического мира хиральности молекулярного состава и, в частности, появления резко диссимметричной молекулы ДНК в веществе биогенного происхождения.

40.   Демографические проблемы и возможности биосферы

В настоящее время мировая демографическая ситуация имеет свои особенности:

• Демографический кризис в ряде развитых стран уже привёл к нарушению воспроизводства населения, его старению и сокращению его численности.
• Быстрый рост населения в странах Азии, Африки и Латинской Америки.
• В странах третьего мира живёт в 3 раза больше людей, чем в развитых.
• Сохраняются неблагоприятные социально-экономические условия.
• Увеличиваются экологические проблемы (превышены предельно допустимые нагрузки на экосистему, загрязнение окружающей среды, опустынивание и обезлесивание).

Ученые отмечают, что пик демографического взрыва, пришедшийся на 60-е, уже позади и происходит постоянное снижение уровня рождаемости во всех странах со вторым типом воспроизводства населения, исключая Африку. Для решения актуальных демографических проблем мировая демографическая политика должна сопровождаться улучшением экономических и социальных условий жизни. Важна просветительская работа среди верующих (церкви необходимо изменить установку на высокую рождаемость и запрет контрацепции). Согласно современным подсчетам, оптимальный вариант для минимального воспроизводства населения составляет 2,7 ребенка на 1 женщину.

В развитых странах научно-технический прогресс привёл к увеличению безработицы, что в свою очередь привело к снижению рождаемости. А в странах с переходным типом воспроизводства снижение смертности не сопровождается соответствующим сокращением рождаемости. В развивающихся странах формируется специфическая возрастная структура, где большой удельный вес занимает молодежь до 17 лет (более 2/5 населения, тогда как в Европе этот показатель равен 1/3).

Проблемы роста населения мира

Споры о росте населения ведутся с древности: еще Платон сказал, что рост населения государства не всегда положителен, так как он заставляет людей мигрировать. Однако никаких особых теорий до Мальтуса и Маркса (капиталистический закон народонаселения) не складывалось.

В наше время спор о том, положителен ли рост населения или нет, продолжается. Сейчас школу мальтузианства представляет Пол Эрлих, написавший в 1968 году книгу «Бомба народонаселения». Он утверждал, что рост населения есть самое большое зло, и если эта тенденция не изменится, мировое население взорвёт само себя изнутри. Его оппонентом выступает Дж. Саймон, который полагает, что чем больше людей, тем больше талантливых людей, а чем больше талантливых людей, тем больше шансов решить проблемы человечества.

41.   Загрязнение природных вод. Эвтрофизация

Основные пути загрязнения гидросферы:

1) загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км2. Восстановление пораженных экосистем занимает 10 - 15 лет;

2)            загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально- бытовыми стоками. Ведет к эвтрофикации водоемов - обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию местности;

3)            загрязнение ионами тяжелых металлов. Нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

4)            загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

5)            радиоактивное загрязнение. Связано со сбросом радиоактивных отходов;

6)            тепловое загрязнение. Вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, Приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;

7)            механическое загрязнение. Повышает содержание механических примесей;

8)            бактериальное и биологическое загрязнение. Связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 км3 сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50 - 100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5 - 45 тыс. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

42.   Загрязнение почв и проблемы сельского хозяйства

В результате активной производственной деятельности и интенсивного сельского хозяйства почвенный покров суши стремительно деградирует и концентрации веществ в нем изменяются, как и в воздухе и воде планеты. В настоящее время все территории с более или менее благоприятными условиями обитания и ведения хозяйства заселены и освоены (на 7 - 8% территории Земли сосредоточено около 3/4 населения мира). Около 4/5 населения концентрируется на равнинах и землях не выше 500 м над уровнем моря, т.е. осуществляется "давление населения" (демографическое давление) на территории в первую очередь бассейнов Нила, Тигра, Евфрата, Инда, Ганга, Янцзы, Хуанхэ. Неосвоенные и незаселенные территории занимают 1/7 суши [засушливые (аридные) области, тайга, тундра, зона влажных тропических лесов].

Хозяйственной деятельностью охвачено 60 млн км2 (40 % суши). Ежегодно застраивается, а следовательно, изымается у природы не менее 3000 км2 земли. Десять процентов свободной ото льдов поверхности суши занимают обрабатываемые земли, 24% - пастбища, а 31 % - леса и редколесья.

Из пригодных для обработки 3200 млн га обрабатываются примерно 1475 млн га, причем лишь 13% территории, пригодной для хозяйственного пользования, обладает высокой и средней продуктивностью. На одного жителя Земли приходится ныне 0,3 га пашни.

Неправильное использование пахотных земель приводит к разрушению самой основы производства - почвы. Почва формировалась в течение тысяч и миллионов лет, а разрушить ее можно за год или два. Эрозии почвы способствуют повышенная эксплуатация земель и ее разрушение в результате действия дождя и снега. Вce это приводит к тому, что более 25 млрд т вещества ежегодно выносится с обрабатываемых земель помимо процессов естественной эрозии. При нынешних темпах естественной эрозии плодородный верхний слой почвы на Земле истощается со скоростью 7% за десятилетие. Хозяйственная деятельность усиливает процесс естественной эрозии в 2 - 2,5 раза, т.е. через 50 - 70 лет почвенный покров будет полностью разрушен.

43.   История антропогенного воздействия на биосферу

Человек, как и любой другой организм, с момента возникновения на Земле влиял на биосферу. Выделяют следующие основные этапы воздействия человека на окружающую среду: влияние на биосферу как биологического вида; сверхинтенсивная охота без изменения экологических систем в целом (в период становления человечества); в изменение экосистем через естественно идущие процессы: пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т. п.; в усиление влияния путем распашки земель и вырубки лесов;
глобальное изменение структурных компонентов наиболее крупных экосистем, биомов и биосферы в целом.
Последний этап начался примерно 250 лет назад. Источниками антропогенного воздействия на биосферу, а следовательно, и загрязнения являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, сфера потребления и быта — любая деятельность современного человека. Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям: изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т. п.); изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах); в изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне; в изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция). По состоянию на конец XX в. среди существующих источников воздействия выделяют: в главные источники антропогенного загрязнения воздуха: энергетику, транспорт, черную и цветную металлургию, химию и нефтехимию; в основные загрязнители гидросферы: предприятия целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и легкой промышленности. В последнее время значительно увеличилась доля загрязнений, поступающих в водоемы от индустриального сельского хозяйства; а основная масса промышленных твердых и жидких отходов образуется на предприятиях горнодобычи и горнопереработки, энергетики, металлургической и химической отраслей промышленности. Твердые отходы, поступающие в окружающую среду, подразделяют на сельскохозяйственные, промышленные и бытовые.

44.   Возобновляемые и не возобновляемые энергетические ресурсы

Под природными ресурсами, как известно, понимаются природные тела, явления и процессы, которые человек использует в производственной деятельности. Природные ресурсы можно разделить на две большие группы: исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, подразделяются на невозобновимые и возобновимые,

К невозобновимым ресурсам относятся богатства недр. К возобновимым ресурсам принадлежат почва, растительность, живой мир, а также некоторые минеральные ресурсы, например соли, осаждающиеся в озерах и морских лагунах.

Широко распространено подразделение природных ресурсов на реальные (разведанные) и потенциальные.

см. так же "ресурсный кризис" - прим.

45.   Основные экологические проблемы Московского региона

Что касается московского региона, то он относится к областям с неблагополучной экологической ситуацией. Загрязнение природной среды по некоторым параметрам достигло невиданных масштабов. Только убытки экономического характера, не принимая во внимание вред экологического характера и здоровью людей, по подсчетам специалистов, ежегодно составляют сумму, равную половине дохода региона. Более 2 тыс. предприятий на сегодня являются злостными загрязнителями вод и воздуха. С позиций действующего законодательства их деятельность преступна. Но вопреки всем декларациям о приоритете прав личности (в том числе на благоприятную для жизни и здоровья окружающую среду) перед другими интересами в иерархии социальных ценностей, по-прежнему экономические интересы преобладают над экологическими. Экологическая проблема номер один в московском регионе - загрязнение окружающей среды. Последовательно ухудшается здоровье людей. Средний возраст мужчин за последние годы составил всего 68 лет. Каждый десятый ребенок рождается умственно или физически неполноценным вследствие нарушения на генном уровне. В большинстве промышленных городов региона одна треть жителей имеет различные формы иммунологической недостаточности. По стандартам ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения

) при ООН население области находится на грани вырождения. Примерно 15% территории московского региона занимают зоны экологического бедствия и чрезвычайных экологических ситуаций. Только 15-20% жителей городов и поселков дышат воздухом, отвечающим установленным нормативам качества. Около 30% потребляемой населением питьевой воды не отвечает гигиеническим требованиям. Список подобных данных довольно обширен. Но и изложенное свидетельствует, что нам всем - жителям необъятного и богатого ресурсами московского региона -пора осознать, что время нерегулируемого безлимитного пользования средой безвозвратно ушло. За все нужно платить: деньгами, введением жестких ограничений, установлением ответственности. В противном случае человек расплачивается не только своим здоровьем, но и благополучием будущих поколений, ибо негативное воздействие на природную среду есть не что иное как уничтожение биологической основы существования человека, современная форма каннибализма.

   Юридическая ответственность за экологические правонарушения и преступления - есть лишь одна из форм обеспечения экологической безопасности населения, охраны природной среды и рационального использования ее ресурсов. Она осуществляется наряду с экономическими, политическими, нравственно-воспитательными, образовательными мерами, мерами по возмещению причиненного природе или здоровью человека вреда и иными.

46.   Экологическая обстановка в России

Все доступные данные свидетельствуют о том, что экологическая обстановка в России в конце 20 в. - самая неблагополучная на земном шаре. В период гласности по меньшей мере 200 городов России были признаны экологически опасными для здоровья населения вследствие загрязнения воздуха и вод. По программе "грязные города" около 30 городов были отобраны для очистки от загрязняющих отходов производства, но эффект оказался минимальным. Ежегодно в районе Норильска, где сосредоточены богатейшие месторождения полиметаллических руд, в окружающую среду выбрасывается 2 млн. т диоксида серы, почти 2 млн. т оксида меди, 19 млн. т закиси азота, почти 44 тыс. т свинца и огромное количество других опасных для здоровья человека веществ. Продолжительность жизни в этом районе самая низкая в России. В одной из местных больниц, по данным за шестилетний период, 90% пациентов страдали различными заболеваниями легких. Эти болезни плохо поддаются лечению в условиях слабой и устаревшей системы здравоохранения.

Завод по переработке никелевых руд в городе Никель на Кольском п-ове настолько сильно загрязняет окружающую среду, что соседняя Норвегия предложила выделить средства на замену устаревшего оборудования. В советское время было засекречено до 50 ядерных предприятий, и только в 1994 выяснилось, что многие местности заражены радиоактивными отходами. Взрывы отходов производства атомного оружия в Челябинской области (1957) и атомного реактора Чернобыльской АЭС близ Киева (1986) привели к радиоактивному заражению обширных территорий. Нередки случаи аварий на нефте- и газопроводах. Широко распространено загрязнение вод стоками промышленных и сельскохозяйственных предприятий. В 1990-х годах в России неоднократно отмечались вспышки холеры из-за плохой очистки воды. Анализ экологической ситуации в России свидетельствует о том, что кризисные тенденции, с полной отчетливостью проявившиеся в предшествующие 15 лет, не преодолены, а в отдельных аспектах даже углубляются, несмотря на принимаемые меры. Россия, где на сохранившиеся сплошные массивы ненарушенных экосистем приходится почти 65% площади страны (11 млн. км2), имеет ключевое значение для глобальной экодинамики. Вместе с некоторыми прилегающими территориями этот массив образует крупнейший в мире Северный Евразийский центр стабилизации окружающей среды, значение которого для восстановления биосферы Земли будет все больше возрастать. Однако 15% территории России (по площади больше, чем Западная и Центральная Европа, вместе взятые), на которой сосредоточена основная часть населения и производства, находится в неудовлетворительном экологическом состоянии, экологическая безопасность здесь не гарантирована. При этом удельные показатели негативных воздействий на окружающую среду в расчете на душу населения и единицу валового внутреннего продукта в России являются одними из самых высоких в мире.

47.   Экологическое просвещение, информация, образование

Разработка общих стратегий экологического образования и охраны природы, координация усилий различных стран в этой сфере осуществляются на уровне Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО).

Существенным этапом в развитии экологического образования в мире стала Первая межправительственная конференция по образованию в области окружающей среды, созванная ЮНЕСКО совместно с ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) в Тбилиси осенью 1977г., которая приняла всеобъемлющую стратегию развития образования в области окружающей среды на национальном уровне, а также выработала более 40 конкретных рекомендаций по совершенствованию экологического природоохранительного просвещения применительно к разным стадиям образования и разным категориям населения.

В целом стратегической задачей ЮНЕСКО считает создание «глобальной сети образования». Необходимо, чтобы все школьные системы включали знакомство с глобальными проблемами, опасностями, которые угрожают человечеству, формировали понимание взаимосвязи между человеком, обществом и природой в планетарном масштабе. При  этом подчеркивается роль различных религиозных и духовных учений мира как образов понимания единства человека со всей Природой.

Основные принципы:

1) Междисциплинарный подход в формировании экологической культуры школьников

2) Систематичность и непрерывность изучения экологического материала

3) Единство интеллектуального и эмоционально-волевого начал в деятельности учащихся по изучению и улучшению окружающей природной среды

4) Взаимосвязь глобального, национального и краеведческого раскрытия экологических проблем в учебном процессе.

48.   Законы Коммонера

«ЗАКОНЫ» ЭКОЛОГИИ КОММОНЕРА:

1) Все связано со всем;

2) Все должно куда-то деваться:

3) Природа «знает» лучше;

4) Ничто не дается даром.

Первый «3» э. К. обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений  в природе и близок по смыслу к закону  внутреннего  динамического  равновесия: изменение одного из показателей системы  вызывает  функционально-структурные количественные и качественные перемены,  при  этом  сама  система  сохраняет общую сумму вещественно-энергетических качеств.  Второй  «3».  э.  К.  также близок к выше рассмотренному, а также закону развития природной  системы  за счет окружающей ее среды, особенно первому его следствию. Третий «3». э.  К. говорит о том, что, пока нет абсолютно достоверной информации  о  механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, незнакомому с  устройством  часов, но желающему их  починить,  легко  вредим  природным  системам,  пытаясь  их улучшить. Он призывает к предельной осторожности. Иллюстрацией третьего  «3» э. К. может служить то,  что  один  лишь  математический  расчет  параметров биосферы требует безмерно большего времени, чем  весь  период  существования нашей планеты как твердого  тела. Природа пока  «знает»  лучше  нас. Четвертый «3». э. К. вновь касается  тех  проблем,  которые  обобщает  закон  внутреннего динамического равновесия и закон развития природной  системы  за счет окружающей ее среды. Коммонер так разъясняет свой  четвертый  «3.»  э,: «...глобальная  экосистема  представляет  собой  единое  целое,   в   рамках которого ничего не может быть выиграно  или  потеряно  и  которое  не  может являться объектом всеобщего  улучшения:  все,  что  было  извлечено  из  нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю  нельзя избежать: он может быть только отсрочен».

49.   Проблемы урбанизации

Экологические проблемы городов - главные проблемы урбанизации. Города дают 80% всех выбросов в атмосферу и 3/4 общего объема всего загрязнения окружающей среды. Все города мира ежегодно "выбрасывают" в окружающую среду до 3 млрд тонн твердых отходов, свыше 500 м3 промышленных и бытовых стоков, около 1 млрд тонн аэрозолей. Особенно сильное воздействие на окружающую среду оказывают большие города и агломерации, их загрязняющее и тепловое воздействие прослеживается на расстоянии 50 км. Кроме того, города изменяют естественные ландшафты. В них формируются городские антропогенные ландшафты. Еще одной проблемой урбанизации является то, что этот процесс носит стихийный характер и трудноуправляем. "Городской взрыв" в развивающихся странах приводит к так называемой "трущобной урбанизации", связанной с притоком малоимущего сельского населения в крупные города. В развитых странах прилагаются усилия по регулированию процесса урбанизации. Принимаются различные меры по охране и улучшению городской среды. Это проблема междисциплинарная, и ее решение требует участия различных специалистов.

1. Демографическая обстановка в России

В начале 2002 г. в России проживало 144 млн человек (103 млн в городах и 39 млн в селах). До 2010 г. численность россиян сократится на 5 млн человек. По оценке экспертов ООН, население России к 2050 г. сократится до 121 млн, Украины - с 51 до 39 млн.

Средняя продолжительность жизни женщин составляла в 2001 г, 72 года, мужчин - 60 лет. Сегодня только один 20-летний россиянин из двух имеет шанс дожить до 60 лет. (В странах Европейского союза средняя продолжительность жизни мужчин составляет 73,8 года, а женщин - 80,6). Такая ситуация в России объясняется снижением жизненного уровня и медицинского обслуживания, пьянством и курением значительной части населения. Следует, однако, отметить, что падение рождаемости и увеличение смертности населения в России наблюдается с I960 г. Число рождений и смертей на 1000 человек населения России стало равным в 1991 г. и с тех пор смертность превышает рождаемость.

Благоденствующая Германия пережила это событие еще и 1970 г., а также небедствующая Дания - в 1980-м. Низкий уровень рождаемости, не обеспечивающий простого замещения одного поколения другим, - общая для развитых стран проблема. Демографическое развитие России может пойти другим путем, если создать условия для переселения и трудоустройства русскоязычного населения из республик бывшего СССР.

В той же Германии, например, в конце 80-х годов XX в. миграционный поток с избытком перекрыл убыль населения в связи с превышением уровня смертности над уровнем рождаемости, что позволило ей занять одно из первых мест в Европе по общему приросту населения.

1. Экология жилища

Архитектура и городская планировка крайне консервативны. Экологизации они поддаются с чрезвычайно большим трудом. Вопреки желанию более 80% людей в городах строят многоэтажные жилые здания почти без учета климатических факторов, шумовой нагрузки улиц, вообще особенностей среды жизни и психологии человека.

В последние годы большое внимание уделяется внутриквартирной среде, чистоте воздуха, размерности комнат, квартир. Выяснено, что кухни, особенно газовые, сильно загрязнены. Употребление абсента в домостроении запрещено. Большая часть жилого фонда проверена на радиоактивность, загрязнение формальдегидом.

С размером жилья и его благоустройством связан жилищный стресс: физиологическая реакция организма, связанная с разницей между качеством жилища, доступного семье, исходя из ее доходов, социального статуса с одной стороны, и качеством имеющегося в настоящее время у семьи – с другой. В развитых странах этот стресс снимается частыми переездами. При этом наблюдается тенденция к переселению из крупных городов в пригороды.

В гражданском строительстве обращают особое внимание на энергетические параметры теплотрасс, зданий, особенно их несущих стен и окон. Предпринимается попытка использования солнечного подогрева и кондиционирование воздуха. В Москве бесполезно теряется около 60% энергии, идущей на коммунальный сектор.

Многое за рубежом делается для сохранения привлекательного вида строений. Современные отделочные материалы практически вечны. Газоны вокруг домов содержаться в образцовом порядке, нарушение карается штрафом.

1. Потребности человека

Потре́бность — внутреннее состояние функциональной или психологической нужды или недостатка чего-либо для поддержания жизнедеятельности объекта, субъекта, индивида, социальной группы, общества.

Человеку, как существу социальному, изначально присущи биологические (физиологические) и социальные (материальные и духовные) потребности. Одни потребности удовлетворяются в результате затрат труда на производство продуктов питания, материальных и духовных ценностей. Другие потребности человек привык удовлетворять бесплатно: вода, солнечная энергия, воздух и т.д. Эти, последние, относятся к экологическим потребностям, а первые – к социально-экономическим потребностям.

В настоящее время экологическая часть потребностей приобретает социально-экономические черты, что вынуждает сопоставлять приоритеты экологической и социально-экономической ценности, разрабатывать систему или шкалу предпочтений.

Человечество не может отказаться от использования природных богатств, во все времена являющихся материальной основой производства, которое заключается в преобразовании природных ресурсов в материальные блага.

На протяжении всей истории человечества производство продовольствия является основной или одной из основных составляющих любой общественной формации. Решение этой проблемы зависит от производственных отношений и их уровня, от различия между уровнем производства продовольствия и ростом народонаселения.

По статистике ЮНЕСКО человек для нормальной жизни должен в среднем получать 3100 ккал и 100 г белков (из них 50% животного происхождения). Недополучение белков, особенно животного происхождения, приводит к скрытому голоду и болезням человека.

Сейчас в мире недоедает и голодает примерно 30% населения более чем в 120 странах. В это число входит более 100 млн. детей в возрасте до 5 лет.

Голод в мире носит не биологический, а социальный характер. В Африке, Латинской Америке, Южной и Юго-Восточной Азии (Океания) – это все страны третьего мира – суточное потребление белков растительного происхождения составляет 50% от экономически развитых стран, а белков животного происхождения – в 10 раз ниже.

По расчетам демографов в течение XXI века население Земли удвоится и для обеспечения жизнедеятельности необходимо увеличить производство продуктов питания в 2–3 раза, а для обеспечения материального благополучия – в 5–10 раз.

В настоящее время цивилизация переживает ответственный период своего существования, так как ломаются привычные стереотипы, когда люди понимают, что удовлетворение растущих запросов ведет к конфликту с первоосновой потребностей каждого: сохранение здоровой среды обитания. Но современное человечество не всегда это понимает и пользуется средой обитания только ради сиюминутных выгод.

1. Качество среды жизни

Человек как часть органического мира находится в тесном контакте со своей средой обитания. Среда обитания – это та часть природы, которая окружает организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Среда обитания каждого организма многообразна и изменчива. Она слагается из множества элементов живой и неживой природы и элементов, привносимых человеком в результате его хозяйственной деятельности.

Экологические факторы среды многообразны, они имеют разную природу и специфику действия. По значимости для организма их подразделяют на две группы.

1. Условия существования или условия жизни – это те экологические факторы, без которых организм существовать не может и с которыми он находится в неразрывном единстве. Отсутствие хотя бы одного из этих факторов приводит к гибели организма.

2. Второстепенные факторы – это те экологические факторы, которые не являются жизненно важными, но могут видоизменять существование организма, улучшая или ухудшая его.

Анализ огромного разнообразия экологических факторов по природе их происхождения позволяет разделить их на три большие группы, в каждой из которых, в свою очередь, можно выделить подгруппы.

I. Абиотические факторы – это факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на организм. Они подразделяются на четыре подгруппы:

a) климатические факторы – это все факторы, которые формируют климат и способны влиять на жизнь организмов (свет, температура, влажность, атмосферное давление, скорость ветра и т.д.);

б) эдафические, или почвенные, факторы – это свойства почвы, которые оказывают влияние на жизнь организмов. Они, в свою очередь, разделяются на физические (механический состав, комковатость, капиллярность, скважность, воздухо- и влагопроницаемость, воздухо- и влагоемкость, плотность, цвет и т.д.) и химические (кислотность, минеральный состав, содержание гумуса) свойства почвы;

в) орографические факторы, или факторы рельефа, – это влияние характера и специфики рельефа на жизнь организмов (например, высота местности над уровнем моря или широта местности по отношению к экватору);

г) гидрофизические факторы – это влияние воды во всех состояниях (жидкое, твердое, газообразное) и физических факторов среды (шум, вибрация, гравитация, магнитное, электромагнитное и ионизирующее излучения) на жизнь организмов.

II. Биотические факторы – это факторы живой природы, влияние живых организмов друг на друга. Они носят самый разнообразный характер и действуют не только непосредственно, но и косвенно через окружающую неорганическую природу. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы:

а) внутривидовые факторы – это влияние особей этого же вида на организм (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.);

б) межвидовые факторы – это влияние особей других видов на организм (волка на зайца, сосны на березу и т.д.).

В зависимости от принадлежности к определенному царству биотические факторы подразделяют на четыре основные группы:

а) фитогенные факторы – это влияние растений на организм;

б) зоогенные факторы – это влияние животных на организм;

в) микробогенные факторы – это влияние микроорганизмов (вирусы, бактерии, простейшие, риккетсии) на организм;

г) микогенные факторы – это влияние грибов на организм.

III. Антропогенные факторы – это совокупность воздействий человека на жизнь организмов. В зависимости от характера воздействий они делятся на две группы:

а) факторы прямого влияния – это непосредственное воздействие человека на организм (скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т.д.);

б) факторы косвенного влияния – это влияние человека фактом своего существования (ежегодно в процессе дыхания людей в атмосферу поступает 1,1*1012 кг углекислого газа, из окружающей среды в виде пищи изымается 2,7*1015 ккал энергии) и через хозяйственную деятельность (сельское хозяйство, промышленность, транспорт, бытовая деятельность и т.д.).

В зависимости от последствий воздействия обе эти группы антропогенных факторов, в свою очередь, еще подразделяются на положительные факторы (посадка и подкормка растений, разведение и охрана животных, охрана окружающей среды и т.д.), которые улучшают жизнь организмов или увеличивают их численность, и отрицательные факторы (вырубка деревьев, загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, прокладка дорог и других коммуникаций), которые ухудшают жизнь организмов или снижают их численность.

Все элементы среды по отношению к организму, в том числе и человеческому, неравнозначны: одни из них влияют на его жизнедеятельность, а другие для него безразличны. В связи с этим все элементы среды сгруппированы следующим образом.

1. Нейтральные факторы – это те элементы среды, которые не влияют на организм и не вызывают у него никакой реакции.

2. Экологические факторы – это те элементы среды, которые способны прямо или косвенно оказывать влияние на организм хотя бы на протяжении одной из фаз его индивидуального развития и вызывать у него специфическую приспособительную реакцию.

В зависимости от возможности потребления при взаимодействии с организмом экологические факторы подразделяют на две категории.

1. Условия – это изменяющиеся во времени и пространстве экологические факторы среды обитания, на которые организм реагирует по-разному в зависимости от силы фактора (температура, влажность, атмосферное давление, физические свойства почвы и т.д.). Условия организмом не расходуются и не исчерпываются.

2. Ресурсы – это все экологические факторы среды обитания, которые организм потребляет, в том смысле, что количество их (наличный запас) в результате взаимодействия с организмом может уменьшиться. Ресурсы – это, по преимуществу, вещества, из которых состоит тело организма, энергия, вовлекаемая в процессы его жизнедеятельности, а также места, где протекают те или иные фазы его жизненного цикла.

Природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, т.е. различные тела и силы природы, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Организмы дикой природы черпают ресурсы, являясь частью биогеохимических циклов, непосредственно из окружающей природной среды. Эти ресурсы можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например, большая часть пищевых ресурсов. Но человек не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должно нарушаться ее равновесие (около одного процента от ресурсов природной экосистемы), поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы и неметаллическое сырье, а также лесная продукция (строительный лес) и многое другое.

Иными словами, природные ресурсы, используемые человеком, многообразны, многообразно их назначение, происхождение, способы использования и т.п. По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы – это все живые компоненты биосферы. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т.е. ресурсы растительного и животного мира.

Минеральные ресурсы – это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии, т.е. рудное и нерудное сырье. Если сырье используется как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях, то его называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, – их использование в производстве. Сюда относятся такие ресурсы как земельный и лесной фонд, водные ресурсы, полезные ископаемые и т.д.

1. Здоровье населения с правильный образ жизни

В настоящее время здоровье нельзя рассматривать как нечто автономное, связанное только с индивидуальными особенностями организма. По определению Всемирной организации здравоохранения здоровье человека – это объективное состояние и субъективное чувство полного физического, психического и социального комфорта.

Здоровье человека – состояние человеческого организма как живой системы, характеризующееся полной ее уравновешенностью с внешней средой и отсутствием каких-либо выраженных изменений, связанных с болезнью.

Оно является результатом воздействия социальных и природных факторов. Гигантские темпы индустриализации и урбанизации при определенных условиях могут привести к нарушению экологического равновесия и вызвать деградацию не только среды, но и здоровья людей. Поэтому с полным основанием здоровье и болезнь можно считать производными окружающей среды.

Необходимо проводить четкую грань между индивидуальным здоровьем и здоровьем общественным или популяционным.

В исследованиях по экологии человека общественное здоровье можно рассматривать как основной признак, основное свойство человеческой общности, ее естественное состояние, отражающее индивидуальные приспособительные реакции каждого сочлена общности людей и способность всей общности наиболее эффективно осуществлять свою социальную и биологическую функцию в определенных условиях конкретного региона. Качество популяционного здоровья отражает степень вероятности для каждого человека достижения наиболее высокого уровня здоровья и творческой работоспособности на протяжении максимально продленной индивидуальной жизни, а также характеризует жизнеспособность всего общества как социального организма и его возможности непрерывного гармоничного роста и социально-экономического развития.

Уровень здоровья людей формируется в результате взаимодействия экзогенных (природных и социальных) и эндогенных (пол, возраст, телосложение, наследственность, раса, тип нервной системы и др.) элементов.

Уровень здоровья – универсальный признак, рассматриваемый в процессе общественного воспроизводства населения, находящегося в определенном взаимодействии с окружающей средой, обладающего динамическими тенденциями, структурой, спецификой размещения и территориальной организацией.

Состояние здоровья отдельно взятого человека – явление в значительной степени случайное. Оно может быть обусловлено преимущественно эндогенными факторами. Уровень же здоровья достаточно представительной группы людей (усредненный уровень здоровья) всегда служит показателем благотворного или негативного влияния окружающей среды на население. Уровень здоровья отражает степень адаптированности общности людей к определенным условиям жизни.

Проблемы качества здоровья населения глубоко волнуют ученых и политиков во всем мире. В 1948 г. ООН приняла «Всеобщую декларацию прав человека». В декларации было записано: «Каждый человек имеет право на такой жизненный уровень, включая пищу, одежду, медицинский уход и социальное обслуживание, который необходим для поддержания здоровья и благосостояния его самого и его семьи…». Спустя тридцать восемь лет ученые, собравшиеся в Канаде под руководством ВОЗ, приняли «Оттавскую хартию промоции (дальнейшего улучшения) здоровья». В хартии подчеркнуто, что «…хорошее здоровье является главным ресурсом для социального и экономического развития как общества в целом, так и отдельной личности и является важнейшим критерием качества жизни».

Правильный образ жизни.

Мы все хотим быть здоровыми и красивыми, но что мы для этого делаем? Зимой мы упаковываемся в теплые вещи, чтобы не заболеть, а о том, чтобы залезть под холодный душ, вообще и речи не идет. Так чего же мы хотим? Наше здоровье будет всегда результатом нашей работы над собой. Если для человека, в первую очередь важно много денег, то наверняка он просто не уделит должного внимания своему здоровью. Ваш образ жизни всегда будет результатом ваших желаний и стремлений, а ваше здоровье будет результатом вашего образа жизни. Это замкнутый круг, в котором определяющим фактором будет ваша мотивация. Мотивация - это первооснова всего в вашей жизни. Ваше здоровье формируется из нескольких аспектов – это ваша мотивация, ваши привычки, ваша сила воли. Если вы стремитесь к функциональному и здоровому организму, если в ваши привычки входит ледяной душ по утрам и регулярные физические нагрузки в тренажерных залах, и у вас достаточно силы воли для такого образа жизни, то вы уже на правильном пути и добьетесь в своих устремлениях многого.

1. Влияние на здоровье физических факторов

Шумовое загрязнение, радиационное загрязнение и электромагнитное

Так, шумовое загрязнение образовывают стук поездов гул самолетов, строительной техники, шум заводских цехов, автотранспорта, бытовой техники. Длительные увеличенные шумовые нагрузки нередко приводят к снижению слуха, раздражению, потере сна и другим нарушениям нормальной деятельности организма. Опасный уровень шума для организма человека создает также громкая музыка.
В настоящее время проекты застройки городов разрабатывают с учетом карты городского шума. Планируют объездные дороги для автотранспорта, а также транспортные развязки внутри городов, трамваи заменяют троллейбусами. Большое внимание уделяют максимальной защите микрорайонов, отдельных домов, учебных заведений, больниц детских садов, библиотек. Для регулирования шумового режима используют природные и искусственные "экраны", зеленые насаждения. Предусматриваются также перенесение под землю некоторых строений, например гаражей, подстанций, автобаз и т. д. Разрабатываются транспортные средства с минимальным уровнем шумового загрязнения. Строительство новых и реконструкция старых городов благоприятствует улучшению условий жизни и здоровья населения. Для этого целесообразно остановить рост больших городов, следует проектировать города с меньшим количеством населения. Научный подход к градостроительству должен учитывать максимальную охрану окружающей среды.

Влияние электромагнитных полей и излучения на здоровье человека

Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002) предусмотрены меры по предупреждению и устранению негативных физических воздействий, включая электромагнитные и магнитные поля. Широкое использование электрической энергии на производстве и в быту привело к тому, что практически все население подвергается воздействию элетромагнитного излучения, напряженность которых во много раз превышает фоновые значения, особенно на рабочих местах энергоемких предприятий, вблизи линий электропередачи, на электрифицированном транспорте.

В ходе эволюционного развития биота адаптировалась к естественному фону магнитного поля Земли. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности. Возникающее при этом явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии людей, страдающих сердечно-сосудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Но на нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия.

Биота (греч. биота – жизнь) – исторически сложившаяся совокупность живых организмов, обитающая на какой-либо территории, нередко изолированной барьерами. В отличие от понятия «биоценоз» не подразумевает экологических связей между видами.

Основные источники этого воздействия – электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП) и радиолокационных станций (РЛС). На территории СНГ общая протяженность только ЛЭП – 500 кВ превышает 20 000 км. Все эти ЛЭП создают электромагнитные поля промышленных частот (50 Гц) в сотни раз выше уровня естественных полей. Напряженность поля (Е) под ЛЭП может достигать десятков киловольт на метр в месте максимального провисания проводов, в точке проекции крайних проводов па землю и в 5 м от нее кнаружи от продольной оси трассы. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля от ЛЭП проявляется уже при его напряженности 1000 В/м.

Специальные обследования работников электротехнических производств, вынужденных часть рабочего времени находиться в зоне действия электрических или магнитных полей, дали неоднозначный результат: у одних выявлены при непродолжительной работе определенные изменения состояния, характеризующиеся наличием жалоб на плохое самочувствие, вялость, у других – нарушения по типу астенического синдрома. Третьи даже при длительной работе в более сильных полях отмечают лишь незначительные изменения, не выходящие за пределы нормы, или не наблюдают никаких отклонений.

Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. Учеными обнаружено, что вблизи мощных излучающих теле- и радиоантенн заметно повышается заболеваемость катарактой глаз. Негативное действие электромагнитных излучений растет с повышением частоты, т.е. с уменьшением длины волн.

Санитарно-гигиенические исследования выявили биологическую эффективность ЭМП (электромагнитное поле), терапевтические – подтвердили, что сравнительно слабые поля могут изменять состояние человека и способствовать его лечению, а экспериментальные исследования выявили, что ЭМП могут вызывать различные изменения многих функций человеческого организма.

ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Авторы работ: Тарпех Виктор (9 кл.), Бутянов Михаил (9 кл.), средняя школа, пос. Тайцы

Руководитель работы : Куракова Н.Г.

Ионизирующее излучение - любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию положительно и отрицательно заряженных частиц, называемых ионами.

Ионизирующие излучения постоянно наблюдаются в естественных условиях. Это либо космическое излучение, либо излучение от радиоизотопов, рассеянных в окружающей природной среде.

Наибольшую долю естественного фона (около 70 %) ионизирующего излучения составляют природные источники, доля источников, связанных с приборами медицинских учреждений, - 29%, а всех остальных - около 1%.

Наибольший вклад в радиационный фон Земли вносит радон, который поступает из земной коры, образуясь при распаде радия - 226.

Многие источники минеральных вод обладают повышенным содержанием радона. Оздоровительный эффект достигается путем кратковременного дозированного облучения радоном. Малые дозы вызывают активизацию восстановительных процессов.

В Ленинградской области, близ деревни Лопухинка, находится радоновое озеро. В 30-е годы прошлого века мореплаватель Ф.Ф. Беллинсгаузен и врач Н.И. Пирогов создали здесь больницу для лечения ревматизма. В настоящее время целебные свойства озера не используются.

Ионизирующее излучение, созданное техногенными источниками, влияет на живые организмы и экосистемы и повышает естественный фон.

Гамма-лучи и нейтроны вызывают у человека радиационное поражение.

Таблица

Доза облучения	Последствия
0 - 50 бэр	Отсутствие острых поражений, за исключением незначительных изменений картины крови.
50 - 100 бэр	Изменение картины крови, покраснение кожи, тошнота, рвота, выпадение волос.
100 - 200 бэр	Повреждение костного мозга, иммунной системы, тошнота, рвота, плохое самочувствие, в редких случаях смерть.
200 - 400 бэр	20% облученных умирает в течение 2 - 6 недель, для выздоровления требуется более 3 месяцев.
400 - 500 бэр	50% смертельный исход в течение 4 недель, тяжелое нарушение кроветворения, резкое нарушение самочувствия, лихорадка.
500 - 750 бэр	Дополнительные тяжелые нарушения желудочно-кишечного тракта. Внутренние и наружные кровотечения. Выживаемость низкая.
750 - 1000 бэр	Почти 100% облученных смертельный исход.
5000 бэр	Тяжелейшая картина болезни, начинающаяся почти мгновенно. Смерть в течение недели.
10000 бэр	Паралич и быстро наступающая смерть в результате поражения центральной нервной системы.

Последствия облучения для здоровья человека

Наступление тех или иных патологических последствий зависит, главным образом, от величины полученной дозы.

Обычный средний уровень доз, зависящий от излучения, обусловленного техногенными причинами, складывается следующим образом:

• облучение при использовании ионизирующей радиации в медицинских целях - 25 мбэр/год (флюорография 10^-2 мбэр/год);
• облучение в результате выпадения радиоактивных осадков после ядерных испытаний, аварий 7 мбэр/год;
• облучение от потребительских товаров и электронных устройств, создающих ионизирующую радиацию (телевизионный экран 10^-2 мбэр/год, светящийся циферблат часов 10^-3 мбэр/год) - 2 мбэр/год.

Общий итог составляет около 35 мбэр/год, что не превышает 1/3 - 1/5 природного уровня радиации.

Ионизирующее излучение используют в медицине при диагностике болезней (рентгеновское излучение, радиоизотопная диагностика) и лечении больных (лучевая терапия).

Радиоактивные частицы могут попадать в организм человека вместе с продуктами.

Радиоактивные частицы могут оказать вредное влияние на здоровье изнутри, при употреблении зараженных продуктов питания. Чтобы этого не случилось, надо своевременно проверять радиационный фон этих продуктов. Контроль за этим осуществляет санитарная эпидемиологическая станция (СЭС).

Итак, мы убедились в том, что радиационное излучение не только отрицательно влияет на здоровье, но может быть использовано человеком для лечения различных заболеваний.

56.   Экология питания

Известно, что с 1650 г. население нашей планеты удваивается через определенные промежутки времени. В XX веке оно растет со скоростью 2,1% в год и удваивается через каждые 33 года.

Не менее стремительны и темпы роста числа недоедающих и умирающих от голода людей. Их количество уже приближается к половине миллиарда.

Чтобы компенсировать нехватку пищи треть урожая планеты выращивается с использованием химических удобрений, 15% урожая Земли - генномодифицированные продукты. Объем использования синтетических пестицидов в мире достиг 5 млн. тонн в год, т.е. почти по 1 кг на каждого человека Земли. Но, по подсчетам специалистов, требуется пестицидов в пять раз больше, чем их используется, т.е. 20--25 млн. т. Однако такие масштабы их использования могут породить масштабную экологическую катастрофу (Экологическая катастрофа — необратимое изменение природных комплексов, связанное с массовой гибелью живых организмов. Вид катастрофы; может быть локальной и глобальной. Локальная экологическая катастрофа приводит к гибели или серьёзному нарушению одной или более локальных экологических систем. Глобальная экологическая катастрофа — гипотетическое происшествие, которое возможно в случае превышения допустимого предела неким внешним или внутренним воздействием (или серией воздействий) на глобальную экологическую систему — биосферу (например, "Ядерная зима")).

Питание и здоровье.

Качество питания напрямую связано со здоровьем человека и его иммунитетом.

Пищевой фактор играет важную роль не только в профилактике, но и в лечении многих заболеваний. Для нормального роста, развития и поддержания жизнедеятельности организму необходимы белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные соли в нужном ему количестве.

Неправильное питание является одной из главных причин возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний органов пищеварения, болезней, связанных с нарушением обмена веществ, поражение сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и других систем, резко понижается трудоспособность и устойчивость к заболеваниям, сокращающая продолжительность жизни в среднем на 8-10 лет.

В натуральных продуктах многие биологически активные вещества обнаруживаются в равных, а иногда и в более высоких концентрациях, чем в применяемых лекарственных средствах. Вот почему с древнейших времен многие продукты, в первую очередь овощи, фрукты, семена, зелень, применяют при лечении различных болезней.

Многие продукты питания оказывают бактерицидные действия, подавляя рост и развитие различных микроорганизмов. Так, яблочный сок задерживает развитие стафилококка, сок граната подавляет рост сальмонелл, сок клюквы активен в отношении различных кишечных, гнилостных и других микроорганизмов. Всем известны антимикробные свойства лука, чеснока и других продуктов. Поэтому сегодня в мире остро встал вопрос об экологической чистоте пищи.

Нитраты и нитриты.

Нитраты - это соли азотной кислоты, с которыми в растения из почвы поступает азот - необходимый элемент для синтеза белков, аминокислот, хлорофилла и других органических соединений. Азот - составная часть жизненно важных для растений, а также для животных организмов соединений, например белков. В растения азот поступает из почвы, а затем через продовольственные и кормовые

культуры попадает в организмы животных и человека. Сейчас сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как некоторых органических удобрений не хватает для обедненных азотом почв. Однако в отличие от органических удобрений в химических удобрениях не происходит свободного выделения в природных условиях питательных веществ.

Значит, не получается и “гармонического” питания сельскохозяйственных культур, удовлетворяющего требования их роста. В результате происходит избыточное азотное питание растений и вследствие этого накопление в нем нитратов, излишек азотных удобрений ведет к снижению качества растительной продукции, ухудшению ее вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Они также накапливаются в растениях.

Наши специалисты отмечают, что например в импортном картофеле содержание нитратов почти в 2 раза выше, чем в отечественном.

Повышенное содержание нитратов приводит к образованию нитритов (Нитрит — соль азотистой кислоты HNO₂.), вредных для здоровья человека. Употребление такой продукции может вызвать у человека серьезные отравления, и даже смерть.

Генномодифицированные продукты.

К основным рискам промышленного возделывания ГМ-культур относятся:

-управление переносом генов из ГМ-культур в сорта традиционной селекции;

-управление практически неконтролируемым распространением ГМ-культур за пределы разрешенных для их посевов площадей;

-правильные оценка и планирование ротации ГМ-культур;

-контроль биологической полноценности и безопасности урожая ГМ-культур;

-межтерриториальные и межгосударственные потоки семян ГМ-культур

В сортах, создаваемых традиционными методами, создаваемая устойчивость соотносится с другими ее типами и, соответственно, может регулироваться. В случае ГМ - культур это невозможно. Эта опасность может оказаться очень большой при создании сортов ГМ-культур, высоко устойчивых к одной болезни. При доминировании в агроценозе они будут создавать сильное давление отбора в пользу штаммов патогенов, преодолевающих устойчивость.

При замедленной сортосмене это будет приводить к сильнейшим эпифитотиям и панфитотиям, поскольку во всех странах будут генетически однородные ГМ сорта определенной культуры.

Важным фактором, благоприятствующим эпифитотиям, могут стать почвы под ГМ-культурами. Показано, что фитомасса Bt-кукурузы действительно значительно снижает общую метаболическую активность почвы (Saxena, Stotzky, 2001). Следовательно, это может негативно влиять на супрессивносгь почвы в отношении возбудителей корневых гнилей. Этот вопрос требует серьезного изучения, поскольку под Bt-культурами могут быть заняты большие площади.

В общем, мы уже сейчас имеем такую ситуацию с Bt-культурами, когда резистентность к ним целевых вредителей быстро нарастает. Если учесть, что их выращивают уже в 62 странах, то такой отбор резистентных форм в широком масштабе неизбежен.

При этом следует учитывать, что введение в агроценозы всего 5 % посевов ГМ-культур способно необратимо нарушить сложившиеся при возделывании традиционных сортов адаптированные комплексы агроэкосистем.

Эта закономерность справедлива для всех ГМ-культур, устойчивых к гербицидам, вредителям и болезням.

В 1995 г. правительство США разрешило коммерческое использование Bt-защищенных культур при условии неукоснительного соблюдения стратегии сдерживания развития резистентности вредителей к Bt-токсинам. Следует также учитывать, что гены, отвечающие за синтез Bt-токсинов у ГМ-культур, могут встраиваться в геномы бактерий Е. coli и В. subtilis, составляющих основу микрофлоры желудка человека, сельскохозяйственных животных и птиц.

В результате такой генетической трансформации эти микроорганизмы могут производить токсины, разрушающие слизистую желудка.

ГМ-культуры, обладающие комплексной устойчивостью к вредителям и гербицидам, имеют все недостатки ГМ-культур с одним типом устойчивости и могут стать источником возникновения рас вредителей и штаммов фитопатогенов с перекрестной устойчивостью.

Это тем более вероятно, что все типы ГМ-культур, поражаются болезнями и вредителями (кроме целевых), как и традиционные сорта.

Спектр устойчивости ГМ-культур к фитопатогенам не шире, чем у традиционных сортов. В то же время, если для последних мы можем спрогнозировать долговременные последствия их устойчивости к отдельным видам фитопатогенов и быстро реагировать на экстремальные ситуации, то для ГМ-культур это невозможно.

Другими словами, возделывание трансгенных культур не освобождает от проведения химической борьбы свредителями и болезнями, но эта область почти не изучена.

Непредсказуема фитопатологическая ситуация при возделывании ГМ-культур и с точки зрения их генетики. Выявлено, что трансгенная соя содержит несколько фрагментов ДНК, происхождение и функции которых установить невозможно. Разрешение на использование этих фрагментов при регистрации ГМ-сои получено не было.

Можно предположить, что и другие ГМ-культуры содержат "лишние" фрагменты ДНК, которые могут нарушать процессы, отвечающие за синтез нормальных, в том числе и защитных белков. Тем более, что фирмы не информируют о таких вставках и предсказать поведение этих культур в агроценозе невозможно.

При массовом возделывании ГМ-культур генетическое загрязнение исторически возникших выращиваемых культур станет необратимым.

Радиоактивное загрязнение.

В Российском государственном медико-дозиметрическом ведомстве зафиксировано почти полмиллиона человек, подвергавшихся радиационному воздействию в результате катастрофы на ЧАЭС.

Растет число случаев рака щитовидной железы среди населения загрязнённых территорий. Причиной могло стать облучение щитовидной железы детей и взрослых вследствие йодового удара. Который был наиболее интенсивный в Брянской, Орловской, Калужской и Тульской областях. Около 1000 человек подвергаются дополнительному облучению в дозах свыше 1 мЗв/ год.

Радиоактивному загрязнению после аварии в России подверглись 2.955.000 га сельскохозяйственных угодий, в том числе 171.000 га - с плотностью 15 Ки (кюри)/км2 и выше.

Сокращения объёмов специальных агромероприятий в 1993-1994 годах вызвало повышения содержание радиоактивного цезия в растениеводческой продукции и кормах.

В Новозыбковском районе, например, уровень загрязнения сена и кормов в 1994 по сравнению с 1992 годом вырос в среднем в 1.5 раза.

Наиболее гигиенически значимым на обследованных территориях, как уже отмечалось, является радиоцезий - долгоживущий РН, период полураспада, которого составляет 30 лет. Поскольку эффективный период полувыведения 137Cs равен в среднем 70 суткам, его содержание в организме практически полностью определяется поступления алиментарным путём и, следовательно, накопление данного изотопа зависит от уровня загрязнённости им продуктов питания.

Анализ результатов выявил определённую зависимость между содержанием в продуктах 137Cs, местом их производства и плотностью загрязнения территории. Большее количество радиоцезия обнаруживалось в продуктах питания, произведённых в частном секторе (мясо, молоко, овощи) и в дикорастущих плодах (ягоды, грибы), которое при высоких плотностях загрязнения нередко превышало установленные в 1988 году временные допустимые уровни (ВДУ - 88).

Вывод.

В России, по данным за 2003г, - 75 % сельского населения находится за чертой бедности, убыточны более 70 % хозяйств, ежегодно снижаются площади посевов под зерновыми культурами. Часть территорий страны заражена химически и радиационно. Ухудшается биологическая полноценность и безопасность зерна и продуктов его переработки. По заявлению академика А. Каштанова продолжается деиндустриализация сельскохозяйственного производства. Ежегодно Россия закупает около 30-40% импортного продовольствия и тратит на это в 10 раз больше, чем на все свое сельское хозяйство. А удобрений там из расчета на 1 га пашни применяют в 30-40 раз больше, чем в России. Это не может не приводить к последствиям, и они более чем наглядны. Каждый год в России регистрируется до 40 млн. случаев инфекционных и паразитарных заболеваний, около 25 тыс. из них оканчиваются смертельным исходом. Смертность детей в возрасте от 1 до 4 лет выше, чем в развитых странах, в 4-5 раз. Уровень младенческой смертности в России в 22,5 раза выше, чем в Японии. Быстро растет заболеваемость, инвалидность и смертность ликвидаторов последствий аварии ЧАЭС, особенно у ликвидаторов 1986-1987 годов. У них зарегистрировано двукратное увеличение заболеваемости лейкозами, пятикратное (для ликвидаторов 1986) - раком щитовидной железы.

Заболевание эндокринной системы более чем в 9 раз,

Крови и кроветворных органов более чем в 3 раза,

Психические расстройства более чем в 5 раз,

Болезни системы кровообращения и пищеварения (более чем в 4 раза).

Сейчас население России сокращается почти на миллион человек в год.

Детей в возрасте до 6 лет насчитывается всего лишь 5 миллионов.

При этом больше половины из них имеют те или иные заболевания.

Под угрозой стоит генофонд нации.

Согласно прогнозу Госкомстата России, через 10 лет численность населения страны может сократиться на 16,5 млн.человек. Потери соизмеримы с потерями во Второй Мировой Войне.

Поэтому как можно скорее мы должны найти решение агроэкологических и фитосанитарных проблем защиты существующих генетических ресурсов культурных растений и их биологического разнообразия, а также защиты растений от вредителей и болезней. Сегодня необходимо преодолеть непонимание того, насколько серьезными станут экологические проблемы и их последствия в ближайшем будущем.

57.   Современные экологические движения

Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды насчитывает пока лишь 25-летнюю историю. К началу 70-х годов стало достаточно очевидно, что в отношениях общества и природы возникли проблемы, несущие глобальную угрозу человечеству вследствие необратимых изменений в биосфере планеты. Задача сохранения человека стала носить, таким образом, интернациональный характер.

Проблема окружающей среды в ее современной интерпретации получила распространение, начиная со времени Стокгольмской конференции (1972г.). В соответствии с ее решениями в ООН был создан самостоятельный орган, на который было вложено международное сотрудничество в данной области в мировом масштабе. Этот орган получил название Программа ООН по окружающей среде – ЮНЕП.

В связи с тем, что охрана окружающей среды является многослойной, комплексной проблемой, в дополнение к деятельности ЮНЕП, отдельными ее аспектами занимаются следующие специализированные организации под эгидой ООН, имеющие статус автономных: ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры) выполняет работу по программе “Человек и биосфера”, проводит исследования социально-экономических факторов развития и взаимосвязи между человеком и средой; ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) имеет своей целью улучшения производства и переработки сельскохозяйственной продукции, лесоводства и рыболовства, содействует инвестициям в агросферу, рациональному использованию почвы и водных ресурсов, удобрений и пестицидов, освоению новых и возобновимых источников энергии; ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) имеет, помимо прочего, задачу содействовать  экологической безопасности, включая безопасное водообеспечение, питание и удаление отходов; ЮНИДО (орган ООН, организация по промышленному развитию, оказывающая содействие в индустриализации развивающихся стран) содействует промышленному развитию и установлению нового международного экономического порядка; МАГАТЕ (Международное агентство по атомной энергии) разрабатывает нормы безопасности и защиты от радиации, включая безопасную транспортировку радиоактивных материалов и утилизацию отходов.

Всё более важную роль в решении глобальных экологических проблем играет такая международная организация как Глобальный Экологический Фонд (ГЭФ) созданный в начале 90- х гг., этот фонд предназначен помогать в основном развивающимся странам для решения таких экологических

проблем, которые имеют планетарный характер. В деятельности ГЭФа участвуют три международных структуры: Программа ООН по окружающей среде; Программа ООН по развитию и Всемирный Банк. В качестве первоочередных направлений для финансирования выделены четыре: глобальное потепление климата, загрязнение международных вод, уменьшение биоразнообразия и истощение озонового слоя.

Важным аспектом международного сотрудничества является возможность оказания в его рамках финансовой помощи со стороны ряда международных организаций национальным правительствам для реализации эколого-экономических программ. Эта помощь представляется, как правило, в виде займов и кредитов. Среди специализированных учреждений, оказывающих подобную помощь, можно выделить Международный банк реконструкции и развития, Международный валютный фонд, Международный фонд сельскохозяйственного развития, Фонд ЮНЕП и др.

                Также созданы организации: НКАР (научный комитет по действию атомной радиации), он располагает сведениями о действии и источниках поступления ионизирующей радиации и последствиях этого воздействия. Наблюдения за состоянием климата ведутся совместно с ВМО (Всемирной метеорологической организацией). Изучение фауны – МСОП (Международный союз охраны природы и природных ресурсов).

58.   Правовые основы экологии

Человек — существо биологическое и одновременно социальное. Ему присущи как биологические, так и социальные потребности, он нуждается и в продуктах питания, и в духовных ценностях, на все это затрачивается труд. Но есть еще такие потребности, которые человек удовлетворяет без труда: воздух, солнечную энергию и воду он получает даром.

Будем называть эти потребности экологическими в отличие от социально-экономических, связанных с трудом. Экологические потребности изначально не осознавались человеком, но при удовлетворении все возрастающих социально-экономических потребностей они стали предметом его заботы: все меньше чистого воздуха, и чистой воды, да и солнечные лучи все труднее проходят сквозь облака смога. Теперь экологические потребности тоже стали cвязаны с затратами труда, и они уже не отличаются с экономической точки зрения от прочих потребностей.

В любом цивилизованном обществе природные ресурсы — вода, недра, земля, атмосфера воздух, флора и фауна — являются объектами специальных законоположений и постановлений, регламентирующих их использование и охрану. В систему правовой охраны биосферы в России входят четыре группы юридических мероприятий: правовое регулирование использования, сохранения и возобновления природных ресурсов;

· организация воспитания и обучения кадров, финансирование и материально техническое обслуживание природоохранных действий;

· контроль за выполнением требований охраны природы;

· юридическая ответственность правонарушителей.

Совокупность природоохранных норм и правовых актов образует природоохранное законодательство. В настоящее время в России осуществляется переход от административных к преимущественно экономическим методам управления природоохранной деятельностью. Однако в условиях гипертрофированного развития рынка наметилась реальная опасность для сохранения и воспроизводства природных ресурсов. Имеется множество фактов, когда сиюминутная прибыль не останавливает товаропроизводителей перед нарушением элементарных экологических норм. Некоторыми примерами могут служить: быстроразвивающиеся неконтролируемые вылов рыбы и вырубка леса, злоупотребления удобрениями для получения максимального урожая овощей (зараженных нитратами), получение низкокачественных колбас и сыров с нарушением технологии и выбросами отходов, загрязняющих окружающую среду. Погоня за прибылью привела к тому, что под лозунгом конверсии разрезались ракеты на лом, а радиоактивно загрязненный металл обшивки получал неконтролируемое распространение. В этом случае должен неукоснительно рабо основной принцип: вся ответственность лежит на товаропроизводителе. Кто загрязняет, тот должен полностью возмещать и нести юридическую ответственность.

Надо признать, что немало мер по урегулированию ношений человека с природой уже разработано. В развитых странах где экономика подчинена нормальным рыночным отношениям, интенсивно развиваются энергосберегающие технологии. Так, широкий комплекс мер по очистке газообразных отходов позволил сократить в 1970—1987 гг. выбросы свинца в атмосферу на 96 %, оксидов — на 28 и твердых частиц — на 62 %. В Японии в —1984 гг. выбросы диоксида серы уменьшились на 39 %. Некоторые страны начали восстанавливать леса.

В России в целях совершенствования системы управления и регулирования использования природных ресурсов образован Государственный комитет по охране природы (Госкомприрода). Комитет должен осуществлять: комплексное управление природоохранной деятельностью, координацию деятельности ведомств в этой области, государственный контроль за использованием и охраной природных ресурсов.

Нормативные акты по охране природы и рациональному природопользованию подразделяются на законы и подзаконные акты. В частности, к законам относятся Основы гражданского, земельного, водного, горного, лесного законодательства России, а подзаконными актами служат нормативно-правовые акты государственных органов автономий, издаваемые на основании законодательных актов, постановления административно-территориальных органов, а также отраслевые и ведомственные инструкции, указания, правила. Примерами ведомственных и отраслевых нормативных актов являются: «Строительные нормы и правила», «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий», «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и др.

Предусмотренные правом неблагоприятные последствия, наступающие в случае нарушения законодательства, для нарушающего его лица называются природоохранительной ответственностью, которая подразделяется на материальную, административно, уголовную и дисциплинарную.

Рациональному природопользованию способствует так называемая кадастровая система, под которой понимается перечень всех объектов того или иного вида ресурсов. Например, Государственный Земельный кадастр включает перечень всех земельных угодий с полной характеристикой их производительности, состояния текущего пользования. С помощью кадастра можно строить перспективные планы развития конкретных отраслей исходя из логической целесообразности.

В настоящее время в России для всех министерств, предприятий, организаций предусмотрена обязательная экологическая экспертиза проектов, представляющая собой систему государственных природоохранных мероприятий, обеспечивающих соответствие проектов, планов и мероприятий в области хозяйственного строительства, использованию природных ресурсов и требования защиты окружающей среды. При этом экспертные органы назначаются правительством.

В заключение отметим, что поиск оптимального решения экологических проблем должен вестись на всех уровнях, включая международный. При этом следует помнить высказывание Ч. Дарвина: «Управлять природой можно, только повинуясь ей» — и руководствоваться четырьмя принципами Гарри Коммонера.

1. Все взаимосвязано.

2. Все куда-то движется.

3. Природа знает лучше.

4. За все надо платить.

59.   Пути выхода из экологического кризиса

На сегодняшний день учеными и исследователями предлагается множество моделей возможного поведения человечества. Одна из них - "назад к природе". Она базируется на том, что человечество может развиваться только в условиях существования более или менее стабильных биогеохимических циклов, которые не должны сколь-нибудь существенно истощать запасы невозобновимых ресурсов, многие из которых очень ограничены. Но современные потребности человека в энергии могут быть покрыты источниками возобновляемой энергии лишь на 10-12 %. Следовательно, человечеству необходимо либо уменьшение в 10 раз количества жителей планеты, либо сокращение потребностей каждого из жителей планеты тоже приблизительно в 10 раз. В обозримом будущем это недостижимо, поэтому возврат человечества к структуре биогеохимических циклов естественной природы невозможен.

Другая крайняя идея - это идея автотрофности человека, то есть возможности создания целиком искусственной цивилизации, не зависящей от состояния биосферы и ее развития. Представитель русского космизма Константин Эдуардович Циолковский к ней с интересом относился, а так же Владимир Иванович Вернадский. Но человечество рождено биосферой в процессе ее эволюции. Биосфера без человека существовала и будет существовать, человек вне биосферы существовать не может.

            Очевидно, что оба эти крайних решения утопичны. Но существует еще целый ряд вариантов: природоохранная деятельность, имеющая своей целью сохранение биосферы, и есть основа устойчивого развития общества, достаточная для его обеспечения. Исповедующие ее по существу утверждают, что если мы научимся не загрязнять окружающую среду промышленными отходами и не разрушать живой мир, то будущность гарантирована. Это глубочайшее заблуждение! Сохранение биосферы - условие абсолютно необходимое, но недостаточное! Преодоление глобального экологического кризиса чисто технологическими и техническими средствами уже невозможно. Малоотходные технологии необходимы, но их недостаточно. И нужно отдавать себе отчет, что достаточных условий человечество пока не знает! Вероятнее всего, что сейчас в условиях нынешних технологий и цивилизационных норм, мы их сформулировать не можем. Сегодняшняя глобальная задача человечества - сохранить себя в биосфере. Если это удастся и человечество вместе с биосферой войдет в новый этап ее эволюции - эпоху ноосферы, тогда достаточные условия, обеспечивающие коэволюцию человека и природы, возникнут и будут познаны. Чтобы такое произошло, человечеству предстоит смена нравственных принципов столь же глубокая, какая произошла на заре становления общества с появлением заповеди "не убий", в результате чего нормы поведения в первобытных общинах сменились человеческой моралью, основанной на принципах нравственности. Такая смена не может произойти естественным путем, автоматически. Это будет мучительный и долгий процесс выработки новых принципов, нового мышления, новой нравственности.

1. Международный опыт и сотрудничество в решении экологических проблем

В настоящее время понимание остроты и необходимости решения экологических проблем, всё в большей степени начинающих носить глобальный характер, осознаны практически во всех странах мира. Их универсальность и взаимообусловленность позволяют вырабатывать общие предложения и меры, независимо от географического расположения стран и уровня их экономического развития. Сбалансированное развитие человечества - путь к решению современных экологических проблем. Иными словами человечество должно научиться “жить по средствам”, использовать природные ресурсы, не подрывая их вкладывать деньги, образно выражаясь в “страховку” - финансировать программы,  направленные на предотвращение катастрофических последствий собственной деятельности. В настоящее

время практически во всех развитых странах мира разработаны, приняты и действуют национальные программы охраны окружающей среды. Вначале реализация этих программ была направлена на ликвидацию последствий накопленного загрязнения, а меры, предусмотренные в них, касались прежде

всего негативных итогов производственной деятельности и почти не касались первопричин деградации окружающей среды.

Государственное вмешательство в природопользование в развитых странах имеет довольно ощутимый характер. Созданы иерархические системы управления, в которых выделяют цели природоохранной политики, её объекты, а также уровни осуществления. В основу проведения экологической политики и ее финансирования в большинстве развитых странах был положен принцип нормативного качественного состояния окружающей среды, который достигается путем установления стандартов на загрязнение различного рода. Переход к этим стандартам обеспечивается соответствующей налоговой политикой, носящий как карательный, так и щадящий, стимулирующий характер, использованием дотаций, льготного кредитования, введением в практику систем торговли загрязнениями или платежей за их нормативный и сверхнормативный уровни, штрафы. В настоящее время важно сохранить все положительное из этого опыта, имея в виду то обстоятельство, что в течение ближайших лет страны с переходной экономикой будут испытывать серьезные ограничения в средствах, которые можно было бы использовать для прямых природоохранных мероприятий. В условиях сложного социально – экономического положения всегда будет существовать соблазн экономии на природозащитных затратах. Во многих развивающихся странах разработано законодательство, учреждены государственные органы по окружающей среде, стали создаваться программы сохранения экосистем, повышения их биопродуктивности, разрабатываются стандарты и нормы загрязнения.

Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды насчитывает пока лишь 25-летнюю историю. К началу 70-х годов стало достаточно очевидно, что в отношениях общества и природы возникли проблемы, несущие глобальную угрозу человечеству вследствие необратимых изменений в биосфере планеты. Задача сохранения человека стала носить, таким образом, интернациональный характер.

Проблема окружающей среды в ее современной интерпретации получила распространение, начиная со времени Стокгольмской конференции (1972г.). В соответствии с ее решениями в ООН был создан самостоятельный орган, на который было вложено международное сотрудничество в данной области в мировом масштабе. Этот орган получил название Программа ООН по окружающей среде – ЮНЕП.

В связи с тем, что охрана окружающей среды является многослойной, комплексной проблемой, в дополнение к деятельности ЮНЕП, отдельными ее аспектами занимаются следующие специализированные организации под эгидой ООН, имеющие статус автономных: ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры) выполняет работу по программе “Человек и биосфера”, проводит исследования социально-экономических факторов развития и взаимосвязи между человеком и средой; ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) имеет своей целью улучшения производства и переработки сельскохозяйственной продукции, лесоводства и рыболовства, содействует инвестициям в агросферу, рациональному использованию почвы и водных ресурсов, удобрений и пестицидов, освоению новых и возобновимых источников энергии; ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) имеет, помимо прочего, задачу содействовать  экологической безопасности, включая безопасное водообеспечение, питание и удаление отходов; ЮНИДО (орган ООН, организация по промышленному развитию, оказывающая содействие в индустриализации развивающихся стран) содействует промышленному развитию и установлению нового международного экономического порядка; МАГАТЕ (Международное агентство по атомной энергии) разрабатывает нормы безопасности и защиты от радиации, включая безопасную транспортировку радиоактивных материалов и утилизацию отходов.

Всё более важную роль в решении глобальных экологических проблем играет такая международная организация как Глобальный Экологический Фонд (ГЭФ) созданный в начале 90- х гг., этот фонд предназначен помогать в основном развивающимся странам для решения таких экологических

проблем, которые имеют планетарный характер. В деятельности ГЭФа участвуют три международных структуры: Программа ООН по окружающей среде; Программа ООН по развитию и Всемирный Банк. В качестве первоочередных направлений для финансирования выделены четыре: глобальное потепление климата, загрязнение международных вод, уменьшение биоразнообразия и истощение озонового слоя.

Важным аспектом международного сотрудничества является возможность оказания в его рамках финансовой помощи со стороны ряда международных организаций национальным правительствам для реализации эколого-экономических программ. Эта помощь представляется, как правило, в виде займов и кредитов. Среди специализированных учреждений, оказывающих подобную помощь, можно выделить Международный банк реконструкции и развития, Международный валютный фонд, Международный фонд сельскохозяйственного развития, Фонд ЮНЕП и др.

Международное сотрудничество в области природопользования за последние 20 лет претерпело существенные изменения. Прежде всего они касаются расширения географии, втягивания в этот процесс новых регионов и стран, изменения форм и методов взаимодействия, перехода от договоренностей по охране или воспроизводству отдельных видов ресурсов к постановке глобальных задач. В основе этих тенденций лежит понимание всемирного характера эколого-экономических проблем, обостряющихся в

современных условиях, а также осознание того факта, что решаться эти проблемы могут только  совместными усилиями. Развитие международного сотрудничества в деле природоохраны облегчает универсальность многих аспектов природопользования и выработка общих принципов действия для

достижения желаемых целей. Переход к устойчивому развитию – глобальный, мировой процесс и все  государства должны двигаться к нему едиными усилиями и общим путем.