Тема № 3. Структура биосферы. Антропогенное воздействие на биосферу

Вопросы

1. Структура биосферы и ее пределы.

2. Загрязнение окружающей среды.

3. Атмосфера, ее состав и структура.

4. Антропогенное воздействие на атмосферу.

5. Гидросфера, ее состав и структура.

6. Загрязнение водной среды.

7. Литосфера, ее состав и структура.

8. Разрушение почвенного покрова.

9. Наземно-воздушная среда как среда жизни, организм как среда жизни.

Цель: изучение строения геосфер (атмосфера, гидросфера, литосфера) и возможных путей поступления в них загрязняющих веществ.

1. Структура биосферы и ее пределы

В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5 – 15 км превышает 100 ⁰С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2 – 2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве. В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10 – 11 км от поверхности.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем уф-радиации. На высоте 25 – 30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона – озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живы­ми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20 – 22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 – 1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни около 6 км над уровнем моря.

Концентрация и активность жизни особенно велика у поверхности нашей Земли. Водоемы заселены по всей толще со сгущениями у поверхности и у дна. Выделяются своим богатством прибрежные и мелководные участки. На суше более 99% живого вещества, или биомассы, сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности. Следовательно, жизнь сосредоточена в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия жи­вой и неживой (косной) природы. Этот тонкий деятельный слой нередко называют биогеосферой, биогеоценотическкм покровом, ландшафтной оболочкой. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В.И. Вернадский назвал «пленками жизни».

2. Загрязнение окружающей среды. Виды природного и антропогенного загрязнения

Загрязнение окружающей среды – это любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы. Выделяют следующие виды загрязнения:

---

1. естественные (природные) – извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары;

2. искусственные (антропогенные) – теплоэнергетика, транспорт, химическая промышленность, металлургия и т.д.

3. Атмосфера, ее состав и структура

Атмосфера (от греч. athmos – пар, sphaira – шар) смесь газов: азота 78,084%, кислорода 20,95%, аргона 0,93%, другие инертные газы 0,01%, углекислого газа 0,020 – 0,036%, водяные пары менее 1%.

Слои атмосферы:

1. Тропосфера: на полюсах 8 – 10 км, на экваторе 15 – 18 км, средние широты 10 – 12 км. Значения температур колеблются от +70⁰С до -70⁰С, температурный градиент составляет 0,6⁰С на каждые 100 метров (понижение температуры). В этом слое сосредоточено 80% атмосферного воздуха.

2. Стратосфера: верхняя граница 55 км. Значения температур колеблются от +70⁰С до -10⁰С, температурный градиент составляет 0,1 – 0,2⁰С на каждые 100 метров (повышение температуры). В этом слое сосредоточено около 20% атмосферного воздуха. Максимальная концентрация озона на высоте 25 – 35 км

3. Мезосфера: верхняя граница 80 км. Значения температур колеблются от -10⁰С до +70⁰С

4. Термосфера: верхняя граница 800 км. Значения температур колеблются от +70⁰С до +1500⁰С

5. Экзосфера: свыше 800 км от поверхности Земли. Значения температур колеблются от +1500⁰С до +2000⁰С.

4. Антропогенное воздействие на атмосферу

Источники загрязнения атмосферы по выбросам могут быть классифицированы:

1. по назначению:

   • технологические (содержащие хвостовые газы после установок улавливания);

   • вентиляционные (местные отсосы);

2. по месту расположения:

   • незатененные (высокие) (трубы, которые превышают высоту здания в 2,5 раза);

   • затененные (низкие) (расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания);

   • наземные (находящиеся у поверхности: колодцы);

3. по геометрической форме:

   • точечные (например, труба);

   • линейные (например, автотранспорт);

4. по режиму работы:

   • непрерывного действия;

   • периодического действия;

5. по дальности распространения:

   • внутриплощдные;

   • внеплощадные.

Классификация загрязняющих веществ (контаминантов):

1. по агрегатному состоянию:

   • твердые (пыли и дымы);

   • жидкие (туманы);

   • газообразные (газы и пары);

   • комбинированные (газы + пары = 90%).

2. по степени потенциальной опасности:

• основные загрязняющие вещества (диоксид серы, диоксид азота, окись углерода, пылевой аэрозоль);

• ПАУ (бенз(а)пирен);

• следы «элементов» (тяжелые металлы – концентрация мкг/м³);

• постоянные газы (фенолы, метан).

3. по механизму образования:

• первичные (образующееся непосредственно в ходе технологического процесса);

• вторичные (результат химических превращений).

5. Гидросфера, ее состав и структура

Гидросфера (hydor – вода, sphaira – шар) – это совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных.

Преобладающая часть растворенных веществ сложена немногими химическими элементами: O (85,70%), H(10,80%), Cl (1,90%), Na (1,05%), Mg(1,3 10^-1%), S (8,8 10^-2%), Са (4,0 10^-2%).

---

6. Загрязнение водной среды

Сточные воды — это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно условно разделить на несколько групп. Так, по физическому составу выделя­ют нерастворенные, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того загрязнения делятся на минеральные, органические, бакте­риальные и биологические.

Минеральные представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот и щелочей и другими веществами.

Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные, животные, химические вещества.

Бактериальное и биологическое загрязнения присущи, главным образом, бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий.

Эвтрофикация водоемов – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона.

7. Литосфера, ее состав и структура

Литосфера (от греч. litos – камень, sphaira – шар) – верхняя «твердая» (каменная) оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества. Она включает в себя земную кору и часть верхней мантии Земли.

Характерная особенность верхней мантии – ее расслоенность. На глубине около 100 км под материками 50 км под океанами ниже подошвы земной коры находится астеносфера (от греч. asthenes – слабый, sphaira – шар) (слой Гутенберга). Предполагают, что вещество там находится в тердо-жидком состоянии: твердые гранулы окружены пленкой расплава. Выше астеносферы породы мантии находятся в твердом состоянии и совместно с земной корой находится литосфера, мощность которой составляет 50 – 200 км, в том числе земной коры – до 75 км на континентах и 10 км под дном океана. Ниже астеносферы располагается слой, в котором плотность вещества возрастает; слой назван в честь русского ученого Б. Б. Голицына, впервые указавшего на его существование: состоит из сверхплотных разновидностей кремнезема и силикатов.

Верхняя часть земной коры, постоянно видоизменяемая под влиянием механического и химического воздействий погодно-климатических факторов, растений и животных, выделяется в отдельный слой, называемый корой выветривания.

В настоящее время установлено, что более чем на 80% земная кора состоит из кислорода, кремния и алюминия.

8. Разрушение почвенного покрова

Процесс смыва почвы текущей водой называется эрозией. Аналогичный процесс, производимый ветром, называется дефляцией.

Эрозию при стоке воды подразделяют на поверхностную – смыв плодородного слоя и подстилающей породы со всей поверхности почвы и линейную – смыв почвы и подстилающей породы по определенной линии.

Не меньшие, если не большие потери причиняет почвам ирригационная эрозия – разрушение, перенос и переотложение почв и грунтов оросительной водой в процессе поверхностного полива или дождевания.

---

9. Наземно-воздушная среда как среда жизни, организм как среда жизни

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.

Организм как среда обитания характеризуется определенным постоянством (гомеостазом). 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 распространению.

Список рекомендуемой литературы

1. Николайкин Н. И. Экология : учебник для вузов / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелихова. − 4-е изд. испр. и доп. М. : Дрофа, 2005. − 622 с.

2. Степановских А. С. Экология : учебник для вузов / А. С. Степановских. − Москва, ЮНИТИ, 2003. − 703 с.

3. Экология : учебное пособие для вузов / под ред. В. В. Денисова – изд. 3-е, испр. и доп. − М. : МАРТ, 2006. – 768 с.

4. Экология и безопасность жизнедеятельности / под ред. Л. А. Муравья. − М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 447 с.

---

Смотрите также файлы

• Лекция 1.doc

• Лекция 2.doc

• вопросы к экзамену по аудиту.doc

• bu.doc

• положение о вкр.doc