Файл: УМК КСЕ ФГОС-3 для студентов.doc

Валовая первичная продукция – количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть довольно большой. В тропических лесах и зрелых лесах умеренного пояса она составляет от 40 до 70% валовой продукции. Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40% фиксируемой энергии. Такого же порядка траты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов и редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов.

Прирост за единицу времени массы консументов – это вторичная продукция сообщества. Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего. Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут в конечном итоге за счет чистой первичной продукции сообщества.

В разных экосистемах они расходуют ее с разной полнотой. Если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах.

Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление в системе мертвого органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов, создании больших запасов подстилки в таежных лесах и т. п. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, так как практически вся первичная продукция тратится в цепях питания и разложения.

Экологические законы Б. Коммонера:

1) Ничто не дается даром (принцип сохранения);

2) Все должно куда-то деваться (принцип сохранения);

3) Все связано со всем (отсутствие изолированных систем);

4) Природа знает лучше (первенство природы).

Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая

При изучении географических оболочек как абиотической основы жизни используются два взаимно дополняющих подхода: абиотический и экологический. При абиотическом подходе элементы и процессы неживой природы рассматриваются как условия существования живых организмов. При экологическом подходе неживая среда исследуется с учетом взаимодействия с биотой и влияния на нее. И хотя все геосферные оболочки важны в абиотическом и экологическом отношении, указанные подходы использовались до последнего времени только при изучении гидросферы и атмосферы. Понятие «экологические функции литосферы» появился лишь в середине 90-х годов двадцатого века. Между тем, исследование абиотических факторов и экологических функций литосферы является крайне актуальным в связи с резко выросшей антропогенной экологической нагрузкой на природную среду.

Выделяют четыре экологические функции литосферы: ресурсную, геодинамическую, геохимическую и геофизическую.

Ресурсная функция литосферы состоит в обеспечении биот и человека материальными ресурсами и возможности пространственного расселения. Активное потребление человеком ресурсов литосферы (120 млрд. тонн руд, горючих и строительных материалов в год) создает весьма тревожную ситуацию.

Так, не возобновляемые энергетические ресурсы (органическое и ядерное топливо) будут в основном израсходованы человечеством в ближайшие сто лет. Необходимы разработки эффективных технологий использования альтернативных источников энергии. По оценкам в ближайшие 60 лет будут исчерпаны запасы полиметаллических руд, содержащих цинк, никель, медь, олово, свинец, кобальт, вольфрам, молибден. Несколько лучше положение с железными рудами и запасами хрома и марганца.

Это требует введения политики сбережения ресурсов, их повторного или многократного использования, внедрения малооттходных и безотходных технологий.

Геодинамическая функция литосферы связана с теми естественными и антропогенными процессами, которые происходят в литосфере и влияют на жизнь биот и человека. Эти процессы делятся на эндогенные (внутренние) и экзогенные (внешние). К эндогенным относятся тектонические движения, например, землетрясения, вулканическая деятельность. К экзогенным - выветривание, оползни, лавины, обвалы и другие.

Человек в настоящее время фактически меняет облик всей литосферы и не в лучшую сторону. Так, интенсивная добыча нефти и газа, закачка воды в отработанные скважины и шахты, рытье карьеров, прокладка туннелей приводит к усилению сейсмичности, изменению рельефа. Оседают плотины гидроэлектростанций, крупные города, где человек активно осваивает подземное пространство. Все эти факторы требуют точной экологической оценки. Важной научной задачей является прогнозирование катастрофических геологических процессов.

Геохимическая функция литосферы связана с теми геохимическими процессами антропогенного характера, представляющими опасность для биоты и человека. В результате добычи полезных ископаемых, промышленной и сельскохозяйственной деятельности и захоронения отходов возникает химическое загрязнение литосферы, т.е. привнесение в литосферу различных токсичных веществ (тяжелых металлов, пестицидов, пластмасс, использованных синтетических моющих средств), многие из которых обладают также канцерогенными и мутагенными свойствами.

В земной коре многие опасные для жизни химические вещества находятся в связанном состоянии. После их извлечения на поверхность, переработки и использования человеком они представляют уже гораздо бóльшую опасность. Так, например, человеческая деятельность существенно увеличивает концентрацию тяжелых металлов в литосфере. Основными источниками загрязнения тяжелыми металлами являются промышленные предприятия, тепловые электростанции, автотранспорт. Сначала тяжелые металлы попадают в атмосферу, а затем с осадками возвращаются в литосферу. Согласно расчетам, в химическом загрязнении литосферы доля свинца антропогенного происхождения составляет 94-97%, кадмия – 85-89%, никеля – 66-75%.

Геофизическая функция литосферы учитывает физические факторы, влияющие на биоту и человека: радиацию, шумовые и тепловые эффекты. На поверхности Земли наблюдается естественный радиационный фон, который с медицинской точки зрения не считается опасным. Однако следует иметь в виду, что доля фона антропогенного характера быстро нарастает.

Одну треть радиационного фона создает космическое излучение, источником еще одной трети фона является радиоактивный газ – радон, просачивающийся через трещины на поверхность. Радон и продукты его распада способны накапливаться в закрытых помещениях, что увеличивает радиационный фон в них в несколько раз. Применение в быту природного газа, пользование душем являются дополнительными источниками радона.

Последнюю треть радиационного фона дают искусственные источники – рентгеновские установки, кинескопы телевизоров, мониторы компьютеров. Учитывая их повсеместное распространение, это означает увеличение доли фона антропогенного характера.

Интенсивная добыча полезных ископаемых, строительных материалов и их использование означает вынос радионуклидов на поверхность Земли и включение их в геобиогенные циклы.

Биоты всегда существовали в условиях естественного звукового фона. Однако в настоящее время на него накладывается интенсивный шум технического происхождения, обусловленный деятельностью промышленных предприятий и использованием транспорта, что создает звуковой дискомфорт для живых организмов, включая человека.

Техническая деятельность человека изменяет также естественный тепловой режим литосферы. Так, прокладка теплотрасс, сброс теплых промышленных вод в реки и водоемы приводит к изменению температурного режима существования биот. Например, в больших городах перепад температур может достигать 5-8º С.

Экология и здоровье

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в конце концов в организм человека.

На земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленных производств, а люди живут только на небольших научных станциях, ученые обнаружили различные токсичные (ядовитые) вещества современных производств. Они заносятся сюда потоками атмосферы с других континентов.

Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут являться смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу.

Реакции организма на загрязнения зависят от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, больные люди.

При систематическом или периодическом поступлении организм сравнительно небольших количеств токсичных веществ происходит хроническое отравление.

Признаками хронического отравления являются нарушение нормального поведения, привычек, а также нейропсихического отклонения: быстрое утомление или чувство постоянной усталости, сонливость или, наоборот, бессонница, апатия, ослабление внимания, рассеянность, забывчивость, сильные колебания настроения.

При хроническом отравлении одни и те же вещества у разных людей могут вызывать различные поражения почек, кроветворных органов, нервной системы, печени.

Сходные признаки наблюдаются и при радиоактивном загрязнении окружающей среды.

Так, в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, заболеваемость среди населения особенно детей, увеличилась во много раз.

Высокоактивные в биологическом отношении химические соединения могут вызвать эффект отдаленного влияния на здоровье человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменение нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных.

Медики установили прямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой, раком, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе. Достоверно установлено, что такие отходы производства, как хром, никель, бериллий, асбест, многие ядохимикаты, являются канцерогенами, то есть вызывающие раковые заболевания. Еще в прошлом веке рак у детей был почти неизвестен, а сейчас он встречается все чаще и чаще. В результате загрязнения появляются новые, неизвестные ранее болезни. Причины их бывает очень трудно установить.

Огромный вред здоровью человека наносит курение. Курильщик не только сам вдыхает вредные вещества, но и загрязняет атмосферу, подвергает опасности других людей. Установлено, что люди, находящиеся в одном помещении с курильщиком, вдыхают даже больше вредных веществ, чем он сам.

Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.

Наиболее опасны возбудители инфекционных заболеваний. Они имеют различную устойчивость в окружающей среде. Одни способны жить вне организма человека всего несколько часов; находясь в воздухе, в воде, на разных предметах, они быстро погибают. Другие могут жить в окружающей среде от нескольких дней до нескольких лет. Для третьих окружающая среда является естественным местом обитания. Для четвертых – другие организмы, например дикие животные, являются местом сохранения и размножения.