Определение Экологии. Задачи Экологии. Предмет изучения Экологии. Уровни организации живого вещества.

Определение Экологии. Задачи Экологии. Предмет изучения Экологии. Уровни организации живого вещества.

Экология -Наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Задачи экологии - Главные задачи экологии:

• Установление закономерностей тей взаимосвязей между организмами, их группировками и усло вами окружающей среды;

• Исследование структуры и функционирования группировок ний организмов, разработка методов определения экологического состояния природных и искусственных группировок;

• Наблюдение за изменениями в ок ремих экосистемах и биосфере в целом, прогнозирование их следе ков;

• Создание базы данных и разработка рекомендаций для безопасного планирования хозяйственной и социальной деятельности человека;

• Применение экологических знаний в деле охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Объекты исследования в экологии - организмы, тела и вещества - материальные, а процессы с их участием подчиняются законам физики, химии, биологии и других естественных наук.

. Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

2 Определение Биосферы. Живое вещество биосферы, его роль в образовании биосферы.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы.

Живое вещество биосферы, его роль в образовании биосферы.

1. В. И. Вернадский — основоположник учения о биосфере, о связи химии Земли с химией живого, о роли живого вещества в преобразовании земной поверхности

2. Биомасса, или живое вещество, — совокупность всех живых организмов. Роль живого вещества в формировании биосферы, изменении газового состава атмосферы, гидросферы, образовании почвы.

3. Живое вещество — наиболее активный компонент в круговороте веществ в биосфере. Вовлечение организмами в круговорот огромной массы минеральных веществ. Непрерывное перемещение веществ между почвой, растениями, животными, грибами, бактериями и др.

4. Закономерности распространения биомассы в биосфере: 1) скопление биомассы в зонах с наиболее благоприятными условиями среды обитания (на границе разных сред, например атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы); 2) преобладание на Земле биомассы растений (97%) по сравнению с биомассой животных и микроорганизмов (всего 3%); 3) увеличение биомассы, числа видов от полюсов к экватору, наибольшее сгущение ее во влажных тропических лесах; 4) проявление указанной закономерности распространения биомассы на суше, в почве, в Мировом океане. Значительное превышение биомассы суши (в тысячу раз) по сравнению с биомассой Мирового океана.

5. Тенденции сокращения биомассы под влиянием деятельности человека. Исчезновение ряда видов растений и животных, обитающих на суше и в Мировом океане, сокращение площади естественных экосистем за счет строительства городов, дорог, уменьшение биомассы морей вследствие их чрезмерного химического и физического загрязнения.

6. Меры, направленные на сохранение равновесия в биосфере, биологического разнообразия. Создание национальных парков, биосферных заповедников, мониторинг и т. д.

Вода занимает преобладающую часть биосферы земли (более 71% земной поверхности) и формирует гидросферу, включающую океан, внутренние моря, пресные воды (горные льды, реки, болота, озера, грунтовые воды).

Водные условия создают своеобразную среду обитания. Плотность воды в 800 раз, вязкость в 55 раз выше аналогичных показателей воздуха. Вода характеризуется низкой растворимостью в ней кислорода, который может быстро расходоваться на окисление попадающих в воду органических соединений, поступающих в водную среду со сточными водами предприятий, от населения, от животноводческих комплексов. Это легко приводит к гибели аэробных видов организмов (в воде остаются анаэробные, гнилостные виды бактерий). К другим основным свойствам водной среды относятся ее подвижность (течения, перемешивание), соленость и кислотность. Обитатели водной среды приспособлены к соответствующим водно-солевым режимам, и их изменение в результате промышленного загрязнения тоже ведет к гибели гидробионтов. Другими факторами загрязнения, помимо упомянутых выше нарушений кислородного и солевого баланса, являются изменения температурного режима и токсичность сточных вод.

Распределение основных солей в различных водоемах показывает разнообразие условий среды по фактору солености и предполагает соответствующее разнообразие жизненных форм организмов:

Прозрачность воды определяет толщину эуфотической (в достаточной мере освещенной) зоны, в которой происходит развитие фотосинтезирующих бактерий и растений, образуется и накапливается органическое вещество.

Важной естественной особенностью температурного режима воды является температурная стратификация, т. е. изменение температуры по глубине водного объекта. Высокая удельная теплоемкость, расширение воды при замерзании и наибольшая плотность воды при +4оС создают температурные и конвекционные режимы, особенные для различных по площади и глубине типов водоемов.

Водоемы подразделяют на две большие группы: стоячие (лентическая среда) – это озера, пруды, болота и проточные (лотические) – реки и ручьи. В любом лентическом водоеме выделяется три зоны: литоральная – мелководные участки; лимническая – толща воды, глубины которой достигает солнечный свет; компенсационный горизонт – с процессами, обратными биопродуцированию.

Как и в любых других экосистемах, в водных трофических цепях различают автотрофные организмы (продуценты), а также разрушителей органического вещества (декомпозеров) – это фаготрофы (макроконсументы), сапрофиты (микроконсументы).

В реках и ручьях выделяют две зоны: мелководные перекаты и глубоководные плесы. Каждой из этих зон свойственны свои биоценозы.

Движение воды, связанное с ее скоростью, турбулентностью, обусловливает передвижение и локализацию сбрасываемых производственными сточными водами загрязняющих веществ, специфику их осаждения и разложения – т. е. особенности процессов «самоочищения» водоемов.

Лимитирующий фактор - фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма. Лимитирующий фактор ограничивает любое проявление жизнедеятельности организма. С помощью лимитирующих факторов регулируется состояние организмов и экосистем.

Лимитирующие факторы. При анализе распределения отдельных организмов или целых сообществ экологи нередко обращаются к т. н. лимитирующим факторам. Исчерпывающее описание определенной среды не только невозможно, но и не нужно, поскольку распределение животных и растений (как по географическим зонам, так и по отдельным местообитаниям) может определяться всего одним фактором, например экстремальными (для данных организмов) температурами, слишком низкой (или слишком высокой) соленостью или недостатком пищи. Однако выделить такие лимитирующие факторы бывает нелегко, а попытки установить прямую связь между распределением организмов и каким-либо внешним фактором далеко не всегда удачны. Например, лабораторные опыты показывают, что некоторые животные, обитающие в солоноватых и морских водах, способны выносить изменения солености в широких пределах, а их кажущаяся приуроченность к узкому диапазону значений этого фактора определяется просто наличием в соответствующих местах подходящей пищи.

” Каждый организм характеризуется экологическим минимумом и экологическим максимумом интенсивности каждого фактора внешней среды, в пределах которых возможна жизнедеятельность“.

Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для зеленых растений, поскольку все гете‑ротрофы в конечном счете существуют за счет энергии, накопленной растениями. Тем не менее и в жизни животных световая часть спектра солнечного излучения играет важную роль. Разные виды животных нуждаются в свете определенного спектрального состава, интенсивности и длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедеятельность и приводят к гибели. Различают виды светолюбивые (фотофилы) и тенелюбивые (фотофобы); эврифотные, выносящие широкий диапазон освещенности, и стенофотные, переносящие узкоограниченные условия освещенности.

Свет для животных необходимое условие видения, зрительной ориентации в пространстве. Рассеянные, отраженные от окружающих предметов лучи, воспринимаемые органами зрения животных, дают им значительную часть информации о внешнем мире. Развитие зрения у животных шло параллельно с развитием нервной системы.

Полнота зрительного восприятия окружающей среды зависит у животных в первую очередь от степени эволюционного развития. Примитивные глазки многих беспозвоночных – это просто светочувствительные клетки, окруженные пигментом, а у одноклеточных – светочувствительный участок цитоплазмы. Процесс восприятия света начинается с фотохимических изменений молекул зрительных пигментов, после чего возникает электрический импульс. Органы зрения из отдельных глазков не дают изображения предметов, а воспринимают только колебания освещенности, чередование света и тени, свидетельствующие об изменениях в окружающей среде. Образное видение возможно только при достаточно сложном устройстве глаза. Пауки, например, могут различать контуры движущихся предметов на расстоянии 1–2 см. Наиболее совершенные органы зрения – глаза позвоночных, головоногих моллюсков и насекомых. Они позволяют воспринимать форму и размеры предметов, их цвет, определять расстояние.

Способность к объемному видению зависит от угла расположения глаз и от степени перекрывания их полей зрения. Объемное зрение, например, характерно для человека, приматов, ряда птиц – сов, соколов, орлов, грифов. Животные, у которых глаза расположены по бокам головы, имеют монокулярное, плоскостное зрение.

Предельная чувствительность высокоразвитого глаза огромна. Привыкший к темноте человек может различить свет, интенсивность которого определяется энергией всего пяти квантов, что близко к физически возможному пределу.

Понятие видимого света в некоторой мере условно, так как отдельные виды животных сильно различаются по способности воспринимать разные лучи солнечного спектра. Для человека область видимых лучей – от фиолетовых до темно‑красных.

В отличие от абиотических факторов, охватывающих всевозможные действия неживой природы, биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.

Гомотипические реакции, или взаимодействия между особями одного и того же вида. Реакции этого типа весьма разнообразны. Основные из них — групповой и массовый эффекты, внутривидовая конкуренция.
Гетеротипические реакции, т.е. взаимоотношения между особями разных видов. Влияние, которое оказывают друг на друга два вида, живущих вместе, может быть нулевым, благоприятным или неблагоприятным. Отсюда типы комбинаций могут быть следующими.
Нейтрализм— оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.
Конкуренция— каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное действие. Виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест кладки яиц-и т. п. Оба вида называют конкурирующими.
Мутуализм— симбиотические взаимоотношения, когда оба сожительствующих вида извлекают взаимную пользу.
Сотрудничество— оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, так как каждый вид может существовать отдельно, изолированно, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу.
Комменсализм— взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому.
Аменсализм— тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия.
Паразитизм— это форма взаимоотношений между видами, при которой организмы одного вида (паразита, потребителя) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) в течение определенного времени.
Хищничество— такой тип взаимоотношений, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, т. е. организмы одного вида служат пищей для другого.

АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ, результат воздействия человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности. Антропогенные факторы можно разделить на 3 группы: оказывающие прямое воздействие на окружающую среду в результате внезапно начинающейся, интенсивной и непродолжительной деятельности, напр. прокладка автомобильной или железной дороги через тайгу, сезонная промысловая охота в определённом районе и т. д.; косвенное воздействие – через хозяйственную деятельность долговременного характера и малой интенсивности, напр. загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими выбросами завода, построенного у проложенной железной дороги без необходимых очистных сооружений, приводящее к постепенному усыханию деревьев и медленному отравлению тяжёлыми металлами животных, населяющих окрестную тайгу; комплексное воздействие вышеперечисленных факторов, приводящее к медленному, но существенному изменению окружающей среды (рост населения, увеличение численности домашних животных и животных, сопровождающих человеческие поселения – ворон, крыс, мышей и т. д., преобразование земельных угодий, появление примесей в воде и т. п.). В результате в изменённом ландшафте остаются лишь растения и животные, сумевшие приспособиться к новому состоянию жизни. Напр., хвойные деревья заменяются в тайге мелколиственными породами; место крупных копытных и хищников занимают таёжные грызуны и охотящиеся на них мелкие куньи и т. п.

Экологическая валентность, степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды. Экологическая валентность представляет собой видовое свойство. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Экологическая валентность может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, так и в отношении комплекса факторов. В первом случае виды, переносящие широкие изменения силы воздействующего фактора, обозначаются термином, состоящим из названия данного фактора с приставкой «эври» (эвритермные — по отношению к влиянию температуры, эвригалинные — к солёности, эврибатные — к глубине и т.п.); виды, приспособленные лишь к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются аналогичным термином с приставкой «стено» (стенотермные, стеногалинные и т.п.). Виды, обладающие широкой Экологическая валентность по отношению к комплексу факторов, называются эврибионтамив противоположность стенобионтам, обладающим малой приспособляемостью. Поскольку эврибионтность даёт возможность заселения разнообразных мест обитания, а стенобионтность резко суживает круг пригодных для вида стаций, эти две группы часто называют соответственно эври- или стенотопными.

Рассмотрим еще одно понятие — полиморфизм популяции. Это существование в рамках одного вида особей с резко отличными признаками. Основой его является генетические, цитогенетические и фенотипические особенности особей. Это многообразие поддерживается естественным отбором. Различают следующие его виды:

1.Сезонный полиморфизм — разница особей разных поколений, которые развиваются в разное время года. Например, летние и осенние формы некоторых бабочек; весенние и летние формы хвоща полевого.

2.Половой полиморфизм — разница во внешнем виде самцов и самок. Например: у пчел — трутни, матки, рабочие пчелы; у термитов — матка, рабочие, солдаты.

3.Возрастной полиморфизм — это существование морфологических изменений у особей популяции по возрасту. Например: насекомые, проходят полный цикл развития (яйцо, личинка, куколка, имаго).

Экосистема– это любая совокупность живых существ и среда их обитания, объединенная в единое функциональное целое, возникающая на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

эдификатор -видрастенийв растительном сообществе, определяющий его особенности, создающий биосреду в экосистеме и играющий важнейшую роль в сложении её структуры

Эдификатор оказывает сильное воздействие на среду и через неё — на жизнь прочих участников сообщества. Эдификаторами в узком смысле являются сосна в бору, ковыль в степи и т. д.

Эдификаторы часто выступают в качестве ядра консорции, компонентами (видами-консортами) которой являются непосредственно связанные с ним (трофически и топически) организмы.

В зависимости от биоценоза, в качестве эдификатора может выступать один или несколько видов, или же значительное их число. Небольшое количество видов-эдификаторов свойственно лесным биоценозам умеренной зоны и субтропиков, а также тундры. В травянистых сообществах (луг, степь) или в экваториальных лесах задача выделения компактной группы эдификаторов зачастую является затруднительной.

проесс постепенного изменения состава, структуры и функции экологических систем (биогеоценозов) под влиянием внутренних или внешних факторов. Необратимость и направленность изменений отличает сукцессия от флуктуаций (см.Динамика экосистемы).

Теория сукцессии была подробно разработана в начале XX в. Ф. Клементсом, который создал систему представлений о сукцессия, начиная с возникновения фитоценозов до образования устойчивых, самовозобновляющихся растительных сообществ - климаксов. В России существенный вклад в развитие представлений о сукцессии внес В. Н. Сукачев.

сукцессия, происходящие под влиянием внутренних факторов, называются автогенными, или эндоэкогенетическими. Они могут быть первичными, если экосистема формируется в условиях, где до этого отсутствовали живые организмы (например, зарастание скал, отложений песка у русла реки, зарастание отвала пустой породы), или вторичными, восстановительными (например, зарастание вырубки лесом, зарастание рудеральными растениями участков, где была уничтожена растительность).

Вторичные сукцессии, как правило, протекают быстрее, т. к. после разрушения исходной экосистемы в почве могут сохраняться диаспоры растений (семена, споры, вегетативные зачатки), что ускоряет сукцессию. При вторичных сукцессиях смена сообществ идет в направлении состояния, близкого к исходному, существовавшему до нарушения, т. е. имеет место процесс демутации (термин Г. Н. Высоцкого). При этом постепенно восстанавливается растительность, характерная для данного района при отсутствии нарушений (например, еловый лес в тайге, широколиственный лес в зоне широколиственных лесов, степь в степной зоне ит. д.). Если в ходе сукцессии биологическая продукция и видовое богатство экосистем возрастают, такие сукцессия называются прогрессивными, если снижаются - регрессивными.

Сукцессии, которые возникают под влиянием внешних факторов, называются аллогенными, или экзогенными (например, деградация пастбищ в результате перевыпаса, деградация леса в результате техногенного загрязнения или высокой рекреационной нагрузки). В ходе аллогенной сукцессия при усилении влияния вызвавшего ее фактора происходит замена видов, составляющих естественную экосистему, видами с выраженными свойствами устойчивости к загрязнениям, выпасу, рекреационным нагрузкам и т. д. Если действие внешнего фактора, который вызвал сукцессию, прекратится, то прекращается и сукцессия, и начинается процесс восстановления экосистемы в результате вторичной сукцессии под влиянием внутренних факторов. Однако в ряде случаев сообщество не может самостоятельно восстановиться после аллогенной сукцессии, поскольку условия среды претерпели необратимые изменения или отсутствуют источники семян и спор позднее сукцессионных видов растений.

К аллогенным сукцессиям относятся антропогенные сукцессии деятельности человека - мощный фактор, воздействующий на состав, структуру и продуктивность экосистем, нередко вызывающий смены одних сообществ др. Антропогенные сукцессия вызываются либо постоянно действующими факторами (выпас, сенокошение, вытаптывание, загрязнение), либо возникают после однократных воздействий (осушение болот, рубка леса). В современном биогеоценотическом покрове Земли преобладают антропогенные сукцессии.

Различают также автотрофные сукцессии, в которых ведущую роль играют автотрофные организмы, и гетеротрофные сукцессия, связанные с деятельностью только гетеротрофных организмов. Гетеротрофная сукцессия возможна только в таких условиях, когда создается предварительный запас или происходит постоянное поступление органических веществ, за счет которых существует сообщество: в сильно загрязненных органическими веществами водоемах, в скоплениях разлагающейся растительной массы, в навозе, компостах и т. п. Гетеротрофные сукцессия -- важный элемент круговорота веществ в экосистемах.

В ходе сукцессии претерпевают изменения все компоненты биогеоценоза: фитоценоз, зооценоз, микробоценоз и почвы. Рассмотрим обобщенную схему вторичных сукцессий

восточно-европейских хвойно-широколиственных лесов, обратив основное внимание на изменения в синузии деревьев, обладающих выраженной средообразующей способностью и во многом определяющих изменения др. компонентов биогеоценоза. На ранних этапах сукцессии, после сильных нарушений, чаще всего формируются сообщества с доминированием или значительным участием ранне-сукцессионных видов деревьев. Это,

прежде всего, леса с доминированием берез и др. видов реактивной стратегии - сосны, серой ольхи, осины (см. Популяционная стратегия). При возможности инвазии позднее-сукцессионных видов (ель, липа, клен остролистный и др.) с первых лет участвуют в формировании сообщества, но по скорости роста отстают от ранне-сукцессионных видов, дольше находясь в ярусе подлеска или втором ярусе древостоя. Распад поколения ранне-сукцессионных видов деревьев обычно происходит относительно синхронно. Следующая стадия сукцессии - формирование сомкнутого леса из позднее-сукцессионных видов деревьев с выраженной ярусной структурой, иногда расцениваемое как завершение сукцессия. В этот период происходит уменьшение видового разнообразия даже лесных, относительно теневыносливых видов растений. Современное состояние большинства лесных сообществ Европейской России соответствует описанным выше стадиям, в которых популяции поздне-сукцессионных видов деревьев представляют собой первое поколение, сформировавшееся после сильных антропогенных нарушений. Примерами таких сообществ являются ельники, возникшие после интенсивной выборочной рубки соснового древостоя, широколиственные леса с деревьями порослевого происхождения, выросшими после сплошных рубок; лесные культуры. В зависимости от множества факторов (определяемых, в основном, характером предшествующих нарушений) распад первого поколения позднее-сукцессионных видов деревьев может быть как асинхронным, так и носить массовый, катастрофический характер. В первом случае начинает формироваться устойчивая мозаично ярусная структура сообщества, во втором случае время ее формирования задерживается. В дальнейшем формируется абсолютно разновозрастный полидоминантный лес с выраженной гэп мозаикой. Для формирования климакса требуется время, сопоставимое с временем жизни как минимум двух трех поколений позднее-сукцессионных видов деревьев. Часто происходят отклонения от описанной динамики, основными причинами их являются постоянные или частые внешние нарушения (например, пожары, выпас) и/или отсутствие заноса позднее-сукцессионных видов. В этом случае может формироваться субклимак с основными эдификаторами которого, первичные сукцессии на аллювиальных отложениях реки. Возобновление широколиственных пород под пологом. Ранне-сукцессионные виды деревьев (например, пирогенные разновозрастные сосновые леса).

Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта, имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых -климатологов и экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии. Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца. Энергия солнечной радиации всех длин волн, поступающая на нашу планету в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной солнечным лучам, называется солнечной постоянной и составляет 1,4 кДж/см2. Это лишь одна двухмиллиардная доля энергии, излучаемой поверхностью Солнца. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на Землю, атмосфера поглощает -20%. Примерно 34% энергии, проникающей в глубь атмосферы и доходящей до поверхности Земли, отражается облаками атмосферы, аэрозолями, в ней находящимися, и самой поверхностью Земли. Таким образом, до земной поверхности доходит -46% солнечной энергии и поглощается ею. В свою очередь поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично остается в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. Эта изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для развития живых организмов. Природное явление, суть которого заключается в том, что прозрачная для солнечной радиации атмосфера задерживает идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый эффект. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют парниковыми газами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15 °С (рис. 2). Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18 °С и существование жизни на Земле стало бы невозможным. Основным парниковым газом атмосферы является водяной пар, задерживающий 60% теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и (при сильных широтных и высотных колебаниях) практически постоянно. Примерно 40% теплового излучения Земли задерживается другими парниковыми газами, в том числе более 20% -углекислым газом. Основные природные источники СО2 в атмосфере - извержения вулканов и естественные лесные пожары. На заре геобиохимической эволюции Земли углекислый газ поступал в Мировой океан через подводные вулканы, насыщал его и выделялся в атмосферу. До сих пор нет точных оценок количества СО2 в атмосфере на ранних этапах ее развития. По результатам анализа базальтовых пород подводных хребтов в Тихом и Атлантическом океанах американский геохимик Д.Марэ сделал вывод, что содержание СО2 в атмосфере в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз больше, чем в настоящее время, - около 39%. Тогда температура воздуха в приземном слое достигала почти 100 °С, а температура воды в Мировом океане приближалась к точке кипения ("сверхпарниковый" эффект). С появлением фотосинтезируюших организмов и химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия СО2 из атмосферы и океана в осадочные породы. Парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не наступило то равновесие в биосфере, которое имело место до начала эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере - 0,03%. В отсутствие антропогенных выбросов углеродный цикл наземной и водной биоты, гидросферы, литосферы и атмосферы находился в равновесии. Поступление в атмосферу диоксида углерода за счет вулканической деятельности оценивается в 175 млн т в год. Осаждение в виде карбонатов связывает около 100 млн т. Велик океанический резерв углерода - он в 80 раз превышает атмосферный. Втрое больше, чем в атмосфере, углерода концентрируется в биоте, причем с увеличением СО2 возрастает продуктивность наземной растительности.

Вода необходима для жизни, производственных, сельскохозяйственных и бытовых нужд человека. В развитых странах уровень водопотребления достигает 400-500 л на душу населения в сутки. Во многих странах, в том числе и в ряде регионов России, всё более ощутимой становится нехватка пресной воды. Однако главная причина обострения проблемы водных ресурсов заключается не в увеличении водопотребления, а в загрязнении многих водоисточников.

Загрязнение гидросферы происходит за счёт сброса в водоёмы и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Например, в водоёмы Российской Федерации в 1989 году было сброшено более 30 куб. км сточных вод, из них 27,8% - без очистки, а 60,5% - недостаточно очищенными из-за нестабильной и плохой работы очистных сооружений.

Природные водоёмы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек (коли-индекс - 3). Доказано, что после обеззараживании воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трёх в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Это заставляет с осторожностью оценивать коли-индекс как показатель безопасности питьевой воды в отношении вируса инфекционного гепатита и других вирусов.

Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только её кипячение.

Перечень веществ промышленных сточных вод составляет тысячи наименований. Наиболее часто в них присутствуют растворители, детергенты, тяжёлые металлы, цианиды, минеральные и органические кислоты, азот- и хлор- содержащие вещества, соли, сульфиды, жиры, красители и пигменты, фенольные соединения, дубящие вещества. Многие из них обладают токсическими свойствами.

Особую тревогу вызывает загрязнение питьевых водоисточников отходами сельскохозяйственного производства. Главным образом это сточные воды животноводческих комплексов, смытые талыми и дождевыми водами с полей удобрения, пестициды и гербициды. Типовой комплекс крупного рогатого скота на 10 тыс. голов даёт в виде отходов за сутки такое же количество органических веществ, как город с населением 160 тыс. человек, а свиноводческий комплекс - ещё больше. В сточных водах сельскохозяйственного производства могут присутствовать возбудители различных инфекционных болезней.

В организации хозяйственно-питьевого водоснабжения важную роль играют подземные источники пресной воды. Они, как правило, чище, чем воды поверхностных водоисточников, и более безопастны для питья. Это обусловленно тем, что почва представляет собой эффективную очищающую систему. Загрязнение подземных пресных вод может произойти в результате аварийного разлива нефти и других жидкостей, вымывания растворимых веществ со свалок бытовых и про-мышленных отходов, просачивания сточных вод из шламо- и навозонакопителей.
Морская вода - неблагоприятная среда для выжывания болезнетворных микроорганизмов. Однако вблизи береговой линии в районах расположения больших городов в морской воде всё чаще встречаются возбудители инфекционных болезней. И связанно это с загрязнением морских поборежий сточными водами.
Современные градостроительные проекты предусматривают в местах сброса сточных вод строительство специальных очистных сооружений.
Для защиты источника хозяйственно-питьевого водоснабжения выделяется спецыальная территория, называемая зоной санитарной охраны. На этой территории устанавливается особый режим, значительно ограничивающий возможность загрязнения воды, сниже-ния её качества в месте водозабора, уменьшения дебита водоисточника.
Однако санитарно-технических мероприятий, которые проводятся в местах водозабора, а также местах сброса сточных вод, недостаточно для экологической защиты водоёмов.

Очень важно поддерживать способность водоёмов к самоочищению.Одним из процессов самоочищения водоёма является осаждение нерастворяемых веществ. На самоочищение водоёмов оказывают влияние такие факторы, как степень развидения загрязнений, скорость течения, температура воды. Органические вещества в сточных водах постепенно разлагаются под воздействием кислорода. Биологическая потребность водоёма в кислороде (БПК) выражается весовыым количеством растворённого в воде кислорода, расходуемого на процессы био-ло гического разложения органических веществ. Значение БПК колеблется от 1 мг/л для чистых поверхностных вод до 500 мг/л для неочищенных бытовых сточных вод. При истощении ресурсов растворённого кислорода процесс самоцищения водоёма прекращяется и в нём начинают преобладать неблагоприятные анаэробные превращения. Способ-ность водоёма к самоочищению обеспечивается также совокупной деятельностью населяющих их бактерий, водорослей, водных растений, моллюсков. Если температура воды благопреятна для их жизни, то самоочищение водоёма протикает быстрее. Так, в умеренной климатической зоне оно завершается на участке реки в 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере этот процесс растягивается на многие километры, захватывая участок реки протяжённостью до 2 тыс. к

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: