Круговороты веществ в природе, их виды

Билет 27

Вопрос

Первичная и вторичная продукции. Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества.

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). 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.

Вопрос

Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человека

В самом общем виде, применительно к человеку, «ресурсы — это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний».

Итак, природные (естественные) ресурсы — это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Природные объекты и явления — это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например большая часть пищевых ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии.

Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Неисчерпаемые ресурсы — непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, — например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.

Вопрос 3

Проблема реализации и обеспечения экологических прав граждан на современном этапе развития общества становится все более актуальной.

Исторически идея экологических прав первоначально нашла свое отображение в международно-правовых документах, хотя сам термин «экологические права» не применялся. Всеобщая декларация прав человека не выделяла право человека на безопасную окружающую природную среду. Однако наряду с правом человека на жизнь в ней предусматривалось также право каждого человека на такой жизненный уровень, который необходим для поддержания его здоровья и благосостояния, который в свое содержание включает и непосредственно экологические характеристики. Международные пакты о правах человека содержат общие тезисы, которые, безусловно, можно трансформировать и на экологические права граждан.

Проблема прав человека на благоприятную окружающую среду впервые была обсуждена как самостоятельная на Стокгольмской конференции ООН по окружающей человека среде в 1972 г. Окружающая человека среда в Декларации Стокгольмской конференции рассматривалась как общее достояние. Первый принцип этой Декларации гласит: «Человек имеет право на свободу, равенство и благоприятные условия жизни в окружающей среде, качество которой позволяет вести достойную и процветающую жизнь, и несет главную ответственность за охрану и улучшение окружающей среды на благо нынешнего и будущих поколений».

Формулировка аналогичного положения, принятая на конференции ООН в Рио-де-Жанейро, тоже не выглядит более конкретной. Первый ее принцип устанавливает, что человек имеет право вести здоровую и продуктивную жизнь в гармонии с природой.

Билет 28

Вопрос 1

Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии.

Свет — единственный на Земле пищевой ресурс, энергия которого, в соединении с углекислым газом и водой, рождает процесс фотосинтеза. Фотосинтезирующие растения создают органическое вещество, которым питаются травоядные животные, ими питаются плотоядные и т. д., в конечном итоге растения «кормят» весь остальной живой мир, т. е. солнечная энергия через растения как бы передается всем организмам.

Энергия передается от организма к организму, создающих пищевую, или трофическую цепь: от автотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4—6 раз с одного трофического уровня на другой.

Трофический уровень — это место каждого звена в пищевой цепи. Первый трофический уровень — это продуценты, все остальные — консументы. Второй трофический уровень — это растительноядные консументы; третий — плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами; четвертый — консументы, потребляющие других плотоядных, и т. д. Следовательно, можно и консументов разделить по уровням: консументы первого, второго, третьего и т. д. порядков.

Четко распеределяются по уровням лишь консументы, специализирующиеся на определенном виде пищи. Однако есть виды, которые питаются мясом и растительной пищей (человек, медведь и др.), которые могут включаться в пищевые цепи на любом уровне.

Вопрос 2

Человек и экосистемы

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно 10 тыс. лет назад он перестал быть «рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство — растениеводство и животноводство. Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась всего 200 лет назад, и до современного комплексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели. На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.

Энергия — это изначальная движущая сила экосистем, причем всех — и природных и антропогенных. Энергетические ресурсы этих систем могут быть неисчерпаемы — солнце, ветер, приливы и исчерпаемы — топливно-энергетическими (уголь, нефть, газ и т. п). Используя топливо, человек может добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией.

Природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнеспособности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести агро-экосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации — это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. — это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ееупрощении, т. е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы

Вопрос 3

Наша страна играет значительную роль в решении глобальных и региональных экологических проблем. Будучи правопреемником СССР, Российская Федерация взяла на себя договорные обязательства бывшего СССР по предотвращению экологической катастрофы, сохранению биосферы и обеспечению развития человечества.

Основные направления международного сотрудничества России в области охраны окружающей среды следующие:

1) государственные инициативы;

2) международные организации;

3) международные конвенции и соглашения;

4) двустороннее сотрудничество.

Российская Федерация продолжает играть активную роль в международном экологическом сотрудничестве. В частности, важные предложения участникам конференции в Рио-де-Жанейро содержались в послании Президента России.

Решения Конференции ООН в Рио-де-Жанейро были одобрены в России и нашли отражения в Концепции перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития. Россия уделяет большое внимание и организации международного партнерства по решению проблем перехода к устойчивому развитию.

Россия активно сотрудничает с ЮНЕП и другими организациями в области охраны окружающей среды в выработке стратегии защиты от загрязнения, создании системы глобального мониторинга, борьбы с опустыниванием и др.

Россия, на долю которой приходится значительная часть экосистем, практически не затронутых хозяйственной деятельностью (более 1/3 территории России, или 700-800 млн. га, в том числе опорный стабилизирующий блок биосферы - Сибирь), непременно будет играть все более возрастающую роль в решении экологических проблем всего мирового сообщества.

Билет 29

Вопрос 1

Круговороты веществ в природе, их виды

Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ. Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический.
Большой кругооборот длится миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан или частично возвращаются на сушу вместе с осадками. Процессы опускания материков и поднятия морского дна в течении длительного времени приводят к возвращению на сушу этих веществ. И процессы начинаются вновь.
Малый кругооборот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и за-ключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества. Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реак-ций называется биохимическим циклом.

Круговорот веществ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Эти процессы имеют определённое поступательное движение, т. к. при так называемых циклических превращениях в природе не происходит полного повторения циклов, всегда имеются те или иные изменения в количестве и составе образующихся веществ.

Вопрос 2

Экологическая ниша — место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе, отношение к абиотическим условиям существования.

Знание экологической ниши позволяет ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей он является, каким образом и где он отдыхает и размножается.

Например, для существования наземного растения достаточно определенного сочетания температуры и влажности, и в этом случае можно говорить о двумерной нише. Для морского животного уже необходимо кроме температуры еще как минимум два фактора — соленость и концентрация кислорода — тогда уже следует говорить о трехмерной нише и т. д. На самом деле этих факторов множество и ниша многомерна.

Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, называют фундаментальной, а ту, в пределах которой вид реально встречается в природе, — реализованной.

Межвидовая конкуренция за ресурсы может касаться пространства, пищи, биогенных веществ и т. п. Именно уменьшение ресурсов приводит к ситуациям, когда мы имеем дело лишь с отрицательными взаимодействиями. Результатом межвидовой конкуренции может быть либо взаимное приспособление двух видов, либо популяция одного вида замещается популяцией другого вида, а первый вынужден переселиться яг другое место или перейти на другую пищу. Если виды живут в разных местах, то говорят, что они занимают разные экологические ниши, если же они живут в одном месте, но потребляют разную пищу, то говорят об их несколько различающихся экологически х нишах.

Нейтрализм — это такая форма биотических взаимоотношений, когда сожительство двух видов на одной территории не влечет за собой ни положительных, ни отрицательных последствий для них. В этом случае виды не связаны непосредственно друг с другом и даже не контактируют между собой. Аменсализм — это биотические отношения, при которых происходит торможение роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого. Такие отношения обычно относят к прямой конкуренции и называют антибиозом. Аменсализм весьма распространен в водной среде.

Вопрос 3

Общественно-экологическое сознание существовало всегда, на всех этапах исторического развития человечества, объективно отражая существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и природы. Именно сложившийся тип экологического сознания, как считают ученые-психологи, определял поведение людей при их взаимодействии с миром природы.

Широко распространенный тип экологического сознания базирующийся на представлениях о человеческой исключительности, получил название антропоцентрического.

Основные особенности антропоцентризма следующие:

1. Высшую ценность представляет человек. Лишь он самоценен, все остальное в природе ценно лишь постольку, поскольку оно может быть полезно человеку. Природа объявляется собственностью человечества.

2. Иерархическая картина мира. На вершине пирамиды стоит человек, несколько ниже - вещи, созданные человеком и для человека, еще ниже располагаются различные объекты природы.

3. Целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей, т. е. получение определенного «полезного продукта». Сущность его выражается словом «использование».

4. Характер взаимодействия с природой определяется своего рода «прагматическим императивом»: правильно и разрешено то, что полезно человеку и человечеству.

5. Этические нормы и правила действуют только в мире людей и не распространяются на взаимодействие с миром природы.

6. Дальнейшее развитие природы мыслится как процесс, который должен быть подчинен процессу развития человека.

Ноосфера - это новый этап в истории биосферы, когда определяющая роль ее развития перейдет от стихийного течения природных процессов и антропогенного воздействия на природу к гармоничному развитию природы и общества. Развитие человека и биосферы пойдет в неразрывной связи по единственному правильному пути - коэволюции, на котором не будет ни победителей, ни господства одной из сторон. Под коэволюцией следует понимать такое совместное развитие человеческого общества и биосферы, которое не выводит параметры биосферы из гомеостаза и обеспечивает ее устойчивое развитие.

Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:

1. Высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы. Человек не собственник природы, а один из членов природного сообщества.

2. Отказ от иерархической картины мира.

3. Целью взаимодействия с природой является максимальное удовлетворение как потребностей человека, так и потребностей всего природного сообщества.

4. Характер взаимодействия с природой определяется своего рода «экологическим императивом»: правильно и разрешено только то, что не нарушает существующее в природе экологическое равновесие.

5. Этические нормы и правила равным образом распространяются как на взаимодействие между людьми, так и на взаимодействие с миром природы.

6. Развитие природы и человека мыслится как процесс коэволюции, взаимовыгодного единства.

Становление ноосферы и нового экологического сознания будет длительным, «противоречивым и мучительным и потребует новых принципов нравственности, среди которых решающее значение будет иметь переход от принципа количественного роста, беспредельного, примитивного накопления материальных богатств за счет разрушения биосферы Земли к принципу возвышения разума и духа при сдержанном, лишь необходимом материальном достатке».

Билет 30

Вопрос 1

Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии.

Вопрос 2

Эдафические факторы — почвенные условия произрастания растений. Они делятся на химические — реакция почвы, солевой режим почвы, элементарный химический состав почвы, обменная способность и состав обменных катионов; физические — водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее гранулометрический состав, структура и др.; биологические — растительные и животные организмы, населяющие почву. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность.

Почва — особое естественно-историческое образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Порода, из которой образовалась почва, называется материнской. В результате формируется почва — геологическое тело, отличающееся от всех похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием: дает жизнь растениям и, следовательно, пищу животным и человеку.

Различают искусственное и естественное плодородие. Искусственное плодородие — результат агрономического воздействия на почву, а естественное плодородие, или просто почвенное плодородие, обусловлено естественными экологическими факторами почвы.

Почвенная биота представлена фауной и флорой. Фауна: дождевые черви, мокрицы, земляные клещи, нематоды и др. перераспределяют гумус и биогенные элементы, повышая ее плодородие. Огромную роль играют дождевые черви, вес которых может превышать вес пасущегося на лугу скота. Жидкая компонента почв, вода, может быть свободной, связанной, капиллярной и парообразной.

Всю жидкую компоненту почв называют почвенным раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты, фосфаты, сульфаты и другие соли, а также водорастворимые органические кислоты, их соли, сахара, но преимущественно в свободной и капиллярной воде, в связанной воде вещества труднорастворимы.

Вопрос 3

В центре внимания современного человечества стоят проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой, экологической устойчивости планеты.
Экология – наука, исследующая функционирование систем и структур надорганизменного уровня (экосистем, или биогеоценозов) в их взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Отсюда вытекают и задачи экологии - выявить возможные взаимосвязи различных технологий, и в первую очередь химических, биохимических, агрохимических, энергетических, разрушающих или вредно воздействующих на природную сферу, для создания общей экологической безопасности окружающей среды, в том числе и химической, биохимической, радиационной.
Говоря об экологии, мы подразумеваем как локальные, местные проблемы, с которыми сталкиваемся дома, в городе, на заводе, в поле, районе, государстве, так и глобальные.
Экология как наука включает в себя весь комплекс взаимодействия факторов - как природных и технологических, так и социальных, моральных, нравственных. Более того, социальные факторы в настоящее время становятся определяющими, ведущими, представляют собой сознательную деятельность людей, активно отстаивающих свои цели, интересы, часто далеки от интересов общества и человечества в целом, идущие иногда в разрез с этими интересами.
Еще несколько лет назад шли споры относительно самого факта антропогенного - вызванного человеком изменения климата.
Реальной экологической угрозой становится истощение озонового экрана в стратосфере. Говоря об этом, обычно отмечают знаменитую "озоновую дыру" над Антарктикой.
Коротко о проблемах пресной воды. Чистой воды у нас не хватает. Причина заключается в бесхозном, варварском отношении к воде, как к бесплатному, ничейному природному ресурсу. Ее можно забрать в каком угодно количестве, ее можно без особого наказания загрязнить. Антиэкономичность в водохозяйственном строительстве оборачивается постоянной трагедией для крупных и мелких регионов.

Еще несколько штрихов современного экологического положения.
Одной из крупных проблем у нас стало загрязнение подземных вод. Неумеренное применение пестицидов и минеральных удобрений привело к тому, что они в большом количестве оказались в грунтовых водах.
Особой экологической проблемой для нашей страны стали кислотные осадки - увеличение кислотности дождей, снега, туманов в результате выброса в атмосферу окислов серы и азота при сгорании топлива. Кислые осадки снижают урожай, губят естественную растительность, разрушают здания, уничтожают жизнь в пресных водоемах.
Когда среди глобальных экологических проблем называются сокращение видового (генетического) разнообразия живой природы, обычно подразумевают, что эта проблема связана в основном с гибелью влажных тропических лесов - мест, где сосредоточено максимальное разнообразие видов животных и растений. Проблема сокращения биологического разнообразия - это одна их самых странных проблем для будущего человечества, поскольку исчезнувший вид восстановить невозможно.
Сегодня решение экологических проблем стало одним из глобальных критериев гуманности общества, уровня его технических и научных разработок.
Современная экология относится к тому типу наук, которые возникли на стыке многих научных направлений. Она отражает как глобальность современных задач, стоящих перед человечеством, так и различные формы интеграции методов направлений и научного поиска. Превращение экологии из сугубо биологической дисциплины в отрасль знания, включившую также общественные и технические науки, в сферу деятельности, основанную на решении ряда сложнейших политических, идеологических, экономических, этических и других вопросов, обусловило ей значительное место в современной жизни, сделало ее своеобразным узлом, в котором объединяются различные направления науки и человеческой практики. Экология, на мой взгляд, все больше становится одной из наук о человеке и в определенном смысле интересует многие научные направления. И хотя этот процесс еще весьма далек от завершения, его основные тенденции уже достаточно отчетливо просматриваются в наше время. Именно в экологии (хотя и не только в ней) намечается вполне реальные точки соприкосновения между фундаментальными и прикладными научными областями, между теоретическими разработками и практическим их применением.