Логистическая кривая

численность

время

Гомеостаз популяции – состояние динамического равновесия с окружающей средой, способность регулировать численность

Вопрос 2 Экологические факторы

Экологические факторы (адаптация) – это факторы окружающей среды, на которые живые организмы отвечают либо приспособлением, либо гибелью.

Экологические факторы бывают:

o Периодические

o Случайные

Классификация экологических факторов:

1. Абиотические (факторы неживой природы)

o климатические (температура, давление, длина светового дня, влажность воздуха, солнечная радиация, направление силы ветра)

o эдафические (факторы почв)

o орографические (факторы рельефа: расположение над уровнем моря)

o гидрографические (факторы воды: соленость, обогащенность кислородом, мутность, прозрачность, наличие/отсутствие течения)

o пирогенные (факторы огня)

2. Биотические (факторы живой природы, влияние живых организмов на живые организмы)

o Конкуренция

o Хищничество (заканчивается гибелью одной особи)

o Паразитизм (паразит заинтересован в долгой жизни хозяина)

o Антибиоз (анти = против, био = жизнь). Антибиотики: пенициллин=первый антибиотик. Идет гибель патогенных микроорганизмов (и полезную микрофлору тоже убивают) -> человек выздоравливает. Следует применять только по назначению врача. Нужно чтоб работал иммунитет. Они позволяют контролировать социально опасные заболевания (туберкулез, холера).

o Симбиоз (сим – совместный, био = жизнь). Лишайник = симбиотический организм: гриб (дает воду) + водоросль (углеводы).

Клещ – тип членистоногих, содержит класс членистоногих, класс паукообразных, класс клещей.

3. Антропогенные (воздействие человека на живые организмы и окружающую среду)

· Прямые

· Косвенные

· Целенаправленные

· Случайные

Направления:

ü Изменение теплового и энергетического баланса Земли.

ü Нарушение материальных круговоротов, которые постоянно происходят в природе.

ü Изменение структуры Земной поверхности (разработка недр; карьерный способ добычи, шахтный способ – приводит к проседанию земной поверхности (Солигорск); вырубка леса; строительство городов, дорожной инфраструктуры, подземный транспорт).

ü Изменения, вносимые в биоту (биота – это исторически сложившийся комплекс живых организмов на крупной территории). Влияние: снижение биологического разнообразия (исчезновение редких видов); возникают виды-интервенты (инвазивные виды) – местные виды, привезенные виды (кролики в Австралии, борщевик Сосновского [ядовитое растение, 1 растение может дать 10.000 семян, которые сохраняются в почве в течение 10 лет], Персидский борщевик; баклан черный – птица, вылавливает рыбу (карпов) из прудов; отстрел этой птицы разрешен круглый год без лицензий).

Лекция 3

14.03.2012 ТЕМА: Экосистемы. Динамика и стабильность экосистем

1. Понятие об экосистемах.

2. Биологическая продуктивность экосистем.

3. Типы экосистем.

Особи – популяции – сообщества – экосистемы.

Впервые термин «экосистема» был предложен англичанином в 1935 г Тенсли.

Экосистема – это любая совокупность живых организмов и условий их существования, объединенные материальным круговоротом веществ и четко направленными потоками энергии.

Примеры экосистем: поле, лес, озеро, пустыня, море и т.д.

Любая экосистема состоит из следующих частей. 3 группы организмов по типу питания (автотрофы) – зеленые растения – те организмы, которые сами себя питают.

Автотрофы = зелёные растения

hv (свет)

Микроорганизмы редуценты = деструкторы

Гетеротрофы = консументы

Отмершее органическое вещество

Минеральные вещества (CO₂, CH₄, H₂O, аммиак и др.)

Первичное органическое вещество

О₂

Н₂О

СО2

Малый круговорот

Е (накапливание энергии)

Углекислый газ из атмосферы + вода из почвы + солнечный свет +наличие хлорофилла (зеленый пигмент) = глюкоза +молекулярный кислород. Фотосинтез.

CO₂+H₂O---квант света, хлорофилл---à C₆H₁₂O_{6 (глюкоза)}+O₂↑

Роль зеленых растений:

· Аккумулирование энергии

· Поставщик кислорода

· Поглощение углекислого газа

· Климатообразующая функция (испарение воды, накапливание воды)

Энергия используется для осуществления жизнедеятельности др живых организмов (человек).

2 группа: гетеротрофы (лат – иной). Они должны потреблять извне питательные вещества. = потребители, консументы. Консументы 1ого порядка – питаются растительной пищей. 2ого порядка – потребляют в пищу консументов первого порядка (хищники). Человек относится к консументам 1 и 2 порядка.

Все смертно. Поэтому нарабатывается органическое вещество, которое утилизируется 3ей группой организмов: микроорганизмы = редуценты.

Зеленые растения = продуценты. Они формируют биологическую продукцию.

Деструткоры.

Разложение идет до образования минеральных веществ (метан, аммиак, вода и углекислый газ), которые идут для фотосинтеза. = малый биологический круговорот веществ.

Большой (геологический) круговорот веществ. +запасы полезных ископаемых.

Природные ресурсы конечны.

Для экосистемы характерны 3 признака:

1. В рамках экосистемы осуществляется полный круговорот веществ, начиная с создания органического вещества и заканчивая его размножением на неорганические составляющие.

2. Экосистема из себя представляет единство (совокупность) живых и неживых компонентов, или «биота (живые компоненты) +абиота(неживые компоненты окружающей среды, т.е. воздух вода литосфера».

3. Экосистема сохраняет устойчивость в течение определенного времени.

Вопрос 2

Скорость фиксации солнечной энергии определяет продуктивность экосистемы. Основным показателем продуктивности является биомасса.

Биомасса – это выраженное в единицах массы или энергии количество живого вещества на единице площади или объема. Биомасса измеряется в: т/га, г/см³, г/м². Т – тонны, г – граммы.

Биомассу, произведенную на единице площади за единицу времени, называют биологической продукцией.

Биологическая продукция, произведенная автотрофными организмами – это первичная биологическая продукция. Соответственно, продукция, произведенная гетеротрофными компонентами – это есть вторичная биологическая продукция. В целом вторичная продукция колеблется от 1 до 10 % от первичной.

Развитие (изменение) экосистем в результате действия внешних и внутренних причин называют динамикой экосистем. Пример: человеческая жизнь, озеро – болото - лес.

Типы изменений экосистем:

1) Флуктуации (колебания, отклонения от какого-либо среднего состояния и возвращение на какой-либо определенный средний уровень). Происходят под воздействиями сезонного воздействия климата (весна, лето, зима, осень).

2) Сукцессии (направленные необратимые изменения экосистем под воздействием внешних и внутренних причин – озеро, болото).

3) Эволюция (сукцессия, которая продолжается миллионы лет, в течение геологических эпох). Результатом эволюции является возникновение новых видов.

Стабильность экосистемы:

Пример: Поле (не обрабатывается человеком) – зарастает дернином (дерн) за 2-3 года – зарастает кустарником через 5-7 лет – появляется лиственный лес (береза) через 60 лет - +ель = смешанный лес через 100 лет – только ель (хвойник, ельник) за 1000-чи лет.

Выводы: сначала изменения происходят быстро. Затем скорость сукцессии снижается. Заключительная стадия развития экосистемы, на которой она находится в равновесном состоянии с окружающей средой, продолжается длительное время.

Под экологической стабильностью понимают способность экосистемы противостоять внутренним и внешним факторам среды (Принцип Ле-Шателье). Сукцессии есть еще катастрофические = антропогенные (вырубка, вспашка, пожар; исчезли степи; перевыпас скота (уплотняют землю, поедают зеленые растения).

Вывод: чем более сложную структуру имеет экосистема, тем она более устойчива к воздействию внешних факторов. Вывод из вывода (экологический принцип): функцию устойчивости выполняет живая часть (биота) экосистемы.

Вопрос 3 Типы экосистем:

1. Природные экосистемы (естественные)

a. Пустыня

b. Лес

2. Антропогенные (искусственные) экосистемы

a. Лесохозяйственные (искусственно посаженный лес)

b. Сельскохозяйственные (поля, сады, виноградники, искусственные пастбища)

c. Водохозяйственные (каналы, водохранилища)

d. Техногенные (шахты, насыпи, карьеры, отвалы)

e. Селитебные (города, населенные пункты)

3. Охраняемые

a. Заповедники

b. Заказники

c. Национальные парки

d. Ботанические сады.

ТЕМА: Биосфера

1. Состав и строение биосферы

2. Круговорот веществ и потоки энергии в биосфере

3. Природные условия и природные ресурсы

Биосфера (Эдуард Зюсс 1975г) – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Основоположником учения о биосфере является В.И.Вернадский. Выдвинул свою теорию в XX ст. Был по специальности геохимиком.

Жесткий ультрафиолет. От него защищает озоновый слой. Выше озонового экрана жизни нет. В литосфере жизнь распространена всего на десяток метров. 11,5 км – Марианская впадина (в ней существует жизнь). Примерно 45 км – размер биосферы (очень уязвимая пленка жизни). 1,5 млн видов животных, 375 тыс. видов растений (на самом деле животных и растений около 5-6 миллионов видов, описана только ¼ или 1/3 часть), человек разумный (Homo Sapiens).

28.03.2012

Лекция 4

Тема: Биосфера

Современная биосфера обладает следующими свойствами:

1. Биосфера – это открытая система. Её существование невозможно без притока энергии извне. В первую очередь космической энергии, Солнца и других звезд. Самый известный цикл 11-летний.

Другой тип активности 22 года. Третий тип – 89 лет.

активность

годы

11 22 89

2. Биосфера – это централизованная система. Центральным звеном выступает живое вещество планеты. Все живые организмы являются центром биосферы. Антропоцентризм – когда человек ставит себя в центр биосферы (это неверно!!!)

3. Биосфера – это организованная система, для которой характерен гомеостаз (способность поддерживать динамическое равновесие живых организмов с окружающей средой, т.е. способность регулировать численность).

4. Биосфера обладает огромным разнообразием живой и неживой природы, а также большим биологическим разнообразием.

5. Для современной биосферы характерны материальный круговорот веществ и четко направленные потоки энергии.

Вещественный состав биосферы:

(По Вернадскому)

1) Живое вещество планеты. ¼% от массы биосферы.

2) Биогенное вещество. Вещество рожденное и перерабатываемое живыми организмами. Вещество произошло из живого вещества. Полезные ископаемые, известняки, атмосфера.

3) Вещество косное. Мертвое. Произошло без участия живых организмов. Продукты тектонической деятельности в твердом, жидком, газообразном состояниях, метеориты.

4) Биокосное вещество. Произошло от косного путем переработки живыми организмами. Почва, кора вода, илы.

5) 6) 7).(не будем разбирать)

Главным трансформатором космической энергии в биосфере являются зеленые растения. Площадь Земли = 1/10.000 Солнца. Площадь зеленых листьев = 4% от площади Солнца. (!) Перерабатывают космическую энергию в энергию химических связей.

Функции живого вещества:

* Газовая. Дыхание – процесс обратный фотосинтезу.

* Концентрационная. Проявляется в способности живых организмов накапливать в своих телах многие химические элементы (фосфор, азот, углерод и т.д.). В местах массовой гибели растений и животных формируются отложения нефти, угля, торфа, газа, известняка и т.д.

* Биохимическая функция живого вещества. Размножение, рост и перемещение в пространстве живого вещества. Приводит к круговороту химических элементов.

* Биогеохимической деятельности человека. Сжигание энергоресурсов. Нарушает устойчивость функционирования биосферы. Происходит истощение ресурсов.

Вопрос 4

Круговорот веществ и потоки энергии.

N, C, H, O, P, S – биогенные элементы, которые постоянно находятся в круговороте.

По участию в материальном круговороте веществ различают 3 группы организмов:

1. Автотрофы. В природе они представлены зелеными растениями в природе. Продуценты. 1 трофический уровень.

2. Гетеротрофы = консументы. Представлены животными и человеком. Консументы 1 порядка = 2 трофический уровень, консументы 2 порядка = 3 трофический уровень.

3. Редуценты = деструкторы. Разлагают органическое вещество до неорганического.

Организмы, объединенные один типом питания составляют трофический уровень (ТУ). (Трофэ = питаюсь)

Перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, происходящий в результате поедания одних организмов другими, называют трофической структурой или пищевой цепью.

Для отображения трофической структуры используют экологические пирамиды. Экологические пирамиды бывают 3-х типов (видов):

1) Пирамида чисел или численностей

3 ТУ (микроорганизмы)

А) Б)

2 ТУ 2 ТУ (животные)

1 ТУ 1 ТУ (растения)

А) – Дерево нормально растет. На нем минимум микроорганизмов, животных, насекомых.

Б) – если упало на землю растение и на нем поселилось много живых организмов.

2) Пирамида биомасс. Пирамида может суживаться как кверху, так и книзу.

3) Пирамида энергии. Показывает скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. Она всегда суживается кверху, т.е. имеет классический вид. Закон Линдемана о распределении энергии 10% (1942г): с одного трофического уровня на другой переходит всего 10% энергии. Остальная энергия теряется на тепловое излучение, движение, размножение.

1% (3ТУ) - хищники

10% (2ТУ)

100% (3ТУ) – растительноядные

Вопрос 5

Природные ресурсы и природные условия

Природные условия – это тела и силы природы, которые важны для жизнедеятельности людей, но не используются в хозяйственной деятельности. Пример, климат. Тела и силы энергии, которые человек использует в своей хозяйственной деятельности.

Экологическая классификация природных ресурсов:

1. Исчерпаемые

a. Возобновимые (биомасса – то, что человек может использовать в качестве энергии)

§ Энергетические посадки (ива = лат.Salicia)

§ Биодизель (получается на основе рапсового масла; снижается ресурс двигателя; можно хранить при низких температурах и добавлять консерванты, что делает топливо дорогим)

§ Этанол. Добавка этанола 10% дает снижение выхлопов на 20%, добавка на 20% - снижение выхлопов на 40%.

§ Использование вторичной биомассы. Технологии сбраживания (органические отходы содержатся без кислорода; после сбраживания навоза образуется гумус).

b. Невозобновимые (нефть, газ, уголь, полезные ископаемые)

c. Частично возобновимые (почва, лес. В настоящее время находятся в минусовом балансе)

2. Неисчерпаемые

a. Космические

§ Солнце

§ Луна

b. Климатические

§ Ветер

§ Вода

Происходят экологические циклы и часть ресурсов может возобновляться.

Минус неисчерпаемых источников энергии: дискретность. Их трудно сохранить и накопить (низкий КПД).

Использовать ветровую энергетику в РБ неэффективно. Гидроэнергетика – на полной мощности – только половина потребностей Гродненщины, гибель рыбы, затопления. Тоже неэффективно.

03.04.2012

Лекция 5

ТЕМА: Концепция устойчивого развития

1. Международная конференция по окружающей среде и развитию.

2. Понятие устойчивого развития.

3. Устойчивое развитие в РБ.

Вопрос 1.

1972 год – Стокгольм. Конференция в рамках ООН, 119 стран – заложены основы международного экологического права.

1983 год – Всемирная комиссия по окружающей среде при ООН.

Технологический путь (путь природоуничтожающий) - > устойчивое развитие.

1992 год – Рио-де-Жанейро – программные документы по устойчивому развитию (179 стран), подписаны 5 международных документов:

1) Декларация ООН (27 принципов);

2) Повестка дня на 21 век;

3) Конвенция об устойчивом функционировании всех форм леса;

4) Рамочная конвенция об изменении климата;

5) Конвенция о биологическом разнообразии.

Вопрос 2

Устойчивое развитие – такое развитие, которое удовлетворяет потребности современных поколений, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои потребности (понятие потребности – бедных людей /приоритетных потребностей/; понятие ограничений).

Понятие ограничений проявляется в конечности природных ресурсов и окружающая среда ограничена в способности ассимилировать загрязнения.

Выделено 4 критерия устойчивого развития:

1) Частично возобновляемые природные ресурсы не должны уменьшаться в течение длительного времени;

2) Максимально возможное замедление темпов исчерпания не возобновляемых природных ресурсов с возможностью частичной их замены на не лимитируемые ресурсы;

3) Уровень загрязнения (как суммарный, так и по видам) не должен превышать уровень 1992г., т.е. считается условно мировым уровнем;

4) Минимизация образования отходов на основе внедрения малоотходных, ресурсосберегающих технологий.

КАРТИНКА

Императив – требования.

ТАБЛИЦА
Глобальные экологические проблемы:

1. Численность населения планеты.

2. Проблемы производства продуктов питания.

3. Загрязнения.

Вопрос 1

На планете проживает 7 млрд. людей, население продолжает расти.

Лекция 6

23.05.2012

ТЕМА: Экологические проблемы гидросферы

1. Запасы воды в различных частях гидросферы. Проблема дефицита пресной воды.

2. Источники загрязнения гидросферы.

3. Водные ресурсы.

4. Нормирование качества воды.

Вопрос 1

Гидросфера:

· Соленая вода (более 1 грамма соли на литр) – 94-96%

· Пресная вода (менее 1 грамма соли на литр) – 4-6%

6% пресной воды:

· 3% недоступной пресной воды (на ледниках…)

· 3% более менее доступная (грунтовые подземные воды 2,4%; реки, озера, водохранилища 0,25%; если стоимость извлечения воды превышает стоимость воды – недоступна, не превышает – доступная).

Функции воды в биосфере:

· Вода является составляющей частью живых клеток. В среднем живые клетки и ткани содержат 60% воды. Мозг – 70%. Обезвоживание организма на 10% приводит чаще всего к гибели. На 15% -> 100%-ая гибель.

· Вода – это среда для обитания живых организмов и их эволюции.

· Климатообразующая.

· Вода – единственное вещество, которое производит кислород.

В начале эволюции Земли возникла вода, а потом атмосфера.

Вода имеет уникальные свойства:

· Максимальная плотность воды достигается при температуре +4ºС.

· Плотность твердой воды меньше плотности воды в жидком состоянии.

· Огромная темплоёмкость.

Эти 2 свойства обеспечивают жизнь в водоемах.

Вода имеет память. Может передавать информацию.

Формула воды H₆O₃ или H₂O или H₁₂O_{6 .}

Водные ресурсы распределены неравномерно по странам. Россия, Бразилия, Амазонка, Китай, США – самые большие запасы. Большое потребление.

Потребители пресной воды:

ü мировое сельское хозяйство. Оно требует ирригации (орошения) = 70%. На формирование урожая.

ü Промышленность. 20%. Вода = универсальный охладитель, растворитель, теплоноситель.

ü Жилищно-коммунальное хозяйство. 10%.

Меры по снижению водопотребления:

* Водопотребление в Лондоне: 180 л на человека в сутки. Париж – 170, Брюссель – 85л, США – 135л, РБ – 200л!!!

* Пример: 3,7 л – от $0,5 до $0,9 – стоимость воды в США.

* Максимальный расход воды – на смыв бочка.

* Промышленность. %-т потребления будет расти (больше 20%). Создают замкнутые водооборотные циклы.

* Сельское хозяйство.

Вопрос 2

Источники загрязнения поверхностных вод:

1) Сброс промышленных и бытовых сточных вод.

2) Смыв пестицидов и удобрений с полей и лесных угодий.

3) Аварийные сбросы нефтепродуктов с танкеров, судов при транспортировке. Ежегодно в мировой океан поступает от 3 до 10 млн. тонн нефтепродуктов. 1 тонна нефти растекается масляным пятном площадью 11 км².

4) Утечка загрязняющих веществ в результате судовых операций (дизельного топлива…).

5) Утечка нефти при разработке полезных ископаемых на морском дне.

6) Преднамеренное загрязнение дна морей и океанов различными токсическими, в том числе радиоактивными, отходами. = дампинг (to dump – англ. топить, потоплять).

7) Перенос загрязняющих веществ через атмосферу. Кислотные осадки. Очищается атмосфера и загрязняется гидросфера.

8) Естественная утечка нефти через трещины земной коры.

Загрязнения подземных вод: +мусорные свалки (полигоны). Особенно опасны несанкционированные свалки.

Вопрос 3

Водные ресурсы РБ:

* Реки. 20.800 рек и речушек (малых водотоков длиной 10км). РБ находится на водоразделе Балтийского бассейна (45%) – Зап. Двина, Буг, Неман и бассейном Черного моря (55%) Днепр, Припять, Березина, Сож. В местный сток поступает 146 км³ осадков в год: 75% (испарения), 25% (сток).

* Озера. 10.800. Локализованы в Витебской области (ледникового происхождения), Полесье.

* Водохранилища. 153 шт. Объем = 3,1 км³ воды. Основное назначение – резерв.

* Каналы – это искусственные водные системы. Березинская система, которая связывает Днепр и Зап. Двиной. На юге – Днепро-Бугский и Агинский + Августовский канал.

* Подземные воды: 16 км ³ в год: всего 2,3 км³ в год поступает к нам.

Вопрос 4

Нормирование качества воды.

Минская вода – наилучшего качества. Дарида – превышает содержание молей.

Качество воды – это совокупность свойств, определяющих пригодность ее для конкретных видов использования.

По данным ВОЗ (всемирная организация здравоохранения): ежесуточно погибает 25 тысяч человек от кишечных инфекций, которые вызваны загрязненной водой.

Категории водопользования:

1) Вода хозяйственно-сетевого назначения. Самая высокая категория. Для питья и приготовления пищи.

2) Вода культурно-бытового назначения. Для стирки, уборки, полива лужайки и т.д.

3) Вода, которая не пригодна для использования. Сточные воды. Они бывают: промышленные и бытовые. Бытовые: кухня+душ_­+туалет.

Требования к качеству воды:

* 1 группа требований – физико-химические показатели, определяющие органолептические свойства воды. Привкус, запах, мутность, цветность.

* 2 группа – кислотность или щелочность. Пищевая вода должна иметь нейтральную реакцию pH=7. Ниже 7 – кислая, выше 7 – щелочная.

* 3 группа - безопасность воды в эпидемическом отношении. Определяется общим микробным числом (ОМЧ) в 1 мл воды. Не должно превышать 3.

* Показатель токсичности воды в виде ПДК вредных веществ, которые могут в ней встретиться. Ртуть, свинец… Разработаны ПДК для огромного количества веществ.

* Паразитологические показатели. Оценивают количеством патогенных микроорганизмов в 25 литрах питьевой воды. Не должно быть ни одного микроба. Болезни, которые передаются через воду: дизентерия, холера, тиф, туберкулез, гепатит.

* Органическое загрязнение воды, которое определяют по количеству кислорода, необходимого для окисления этих примесей в 1 литре воды.

ТЕМА: Экологические проблемы литосферы.

1. Почвенно-земельные ресурсы в мире.

2. Факторы потери плодородия почв.

3. Почвенно-земельные ресурсы РБ.

4. Основные направления охраны почвенно-земельных ресурсов.

Вопрос 1

Литосфера – это твердая оболочка Земли толщиной 200 км. Под ней находится мантия и ядро.

Земельные ресурсы – это те земли, которые человек использует или может использовать для своих хозяйственных целей.

Почва – это верхний слой земной коры, который обладает плодородием. Толщина 20 см. Под почвой – горная порода, материнская порода.

Структура почвы:

* Минеральная основа (глина или песок + воздух или вода)

* Детрит – это органическое вещество почвы, в том числе гумус (часть детрита, которая доступна для питания растений, т.е. перегной)

* Живые организмы.

o Горные породы, материнские. На них воздействуют живые организмы+ температура + вода = глина, песок.

Вернадский назвал почву биокосной системой. Био – живой, косный – неживой.

Факторы потери плодородия:

1. Эрозия – это процесс разрушения и выноса почвенного слоя потоками воды и ветра:

* Ветровая

* Водная

Оползни, сели (грязекаменный поток)…

Насаждения леса помогают от эрозии.

2. Опустынивание

3. Засоление

4. Загрязнения почв.

Дата добавления: 2014-01-11