Биохимический круговорот веществ в экосистеме

Природные аспекты БЖД

 

Экология – научная база БЖД. Экологические основы охраны окружающей среды.

Экология – наука, изучающая условия существования живых существ и взаимоотношения их со своей средой обитания.

Поскольку жизнедеятельность осуществляется в системе «человек-среда» экология является научной базой дисциплины БЖД.

В ходе естественного развития человек взаимодействовал с природой. Вначале природа была для него враждебной средой, в борьбе с которой он укреплял свое могущество. Но настал момент когда природа испытала отрицательные последствия этого могущества, которые вначале не влияли на условия существования и здоровье человека, а сейчас обернулись отрицательной стороной против своего творца.

Предмет и задачи экологии. Жизнь на земле развивается по строгим законам природы. Биологические виды (в том числе человек) могут существовать и нормально развиваться только в определенных условиях, к которым они адаптировались в результате тысячелетней эволюции.

Чтобы существовать, человеческое общество вынуждено вступать в определенные отношения с природой, обусловленные его трудовой деятельностью, т.е. заниматься природопользованием.

В результате этого происходят изменения природных комплексов под воздействием деятельности человека называемые техногенезисом.

В историческом плане общего отношения человека к природе можно четко выделить два принципа природопользования:

1. Экстенсивное природопользование – когда рост производства и поселений осуществляется за счет возрастающей нагрузки на природные комплексы, причем эта нагрузка растет быстрее, чем увеличивается масштаб производства.

2. Равновесное природопользование – когда общество контролирует все стороны своего развития, добиваясь того, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на среду не превышала самовосстановительного потенциала природных систем.

Биохимический круговорот веществ в экосистеме

Первичное органическое вещество на нашей планете создается, в основном, в тканях зеленых растений (фотосинтез).

Согласно второму началу термодинамики, любая энергия, в конечном итоге, превращается в тепловую и рассеивается. Фотосинтез, наоборот, идет с поглощением тепла. В процессе фотосинтеза происходит увеличение свободной энергии в органическом веществе. За счет преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей.

Растения усваивают из атмосферного воздуха огромное кол-во (3.8·10¹¹ М/год) углекислого газа и выделяют 5·10¹¹ м/год свободного кислорода.

Растения строят свой организм без посредников, поэтому их называют самопитающими или автотрофами.

Автотрофы продуцируют первичное органическое вещество из неорганического и называются продуцентам.

Организмы:, не способные строить собственное вещество из минеральных компонентов используют в пищу то, что создано автотрофами. Поэтому они называются гетеротрофами (т.е. питаемые другими) или консументами. Консументы 2, 3 или далее порядка образуют трофические (пищевые цепи) различной сложности.

На всех трофических уровнях образуются отходы органического характера: деструкторы (разрушители) – бактерии, грибы, простейшие – питаясь разлагают эти отходы до минеральных веществ. Эти организмы называют сакрофагами или биоредуцентами.

Один грамм сухого органического вещества растения в среднем содержит 16,7 килоджоулей (4,5 к/кал) энергии. В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется органическое вещество. Значит, экосистемы обладают определенной продуктивноситью, т.е. в единицу времени образуется определенная масса вещества.

Ежегодно на суше растения образуют, в пересчете на сухое вещество 0,17·10¹² тонн биомассы, эквивалентной 3,2·10¹⁸. Продуктивность экосистем можно оценивать в единицах биомассы.

Продуктивность экосистем и соотношение в них различных трофических уровней в пищевых целях принято выражать в форме пирамид. В пирамидах отражают соотношение численности организмов, биомасс, энергии различных трофических уровней.

Все вещества на нашей планете находятся в процессах биохимического круговорота. Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Естественный круговорот веществ может нарушаться вмешательством человека. Загрязняя воду и воздух, вырубая леса, сжигая топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в детергентах, человек замыкает на себя биотический круговорот элементов и вынужден брать на себя частично или полностью управления химией окружающей среды.