Основные представления об экологии. Базовые экологические понятия и термины. Законы экологии

Экология - наука о взаимодействии организмов между собой и с окр средой (Ойкос – др гр – место пребывания человека). В сер 20 в наука о биосфере и экосистемах. Экосистема и биосфера – высшие уровни организации живого на Земле, способны к саморегуляции, т е к самосохранению, поддержанию видового состава, воспроизведению связей между отдельными видами. Осн понятия – антропогенная среда природная среда, измененная человеком, среда обитания – часть природной среды, окружающая живые организмы, с которой они взаимодействуют, экологический фактор – элемент окружающей среды, положительно или отрицательно воздействующий на живые организмы, который при своем изменении вызывает у организмов ответные приспособительные эколого-физиологические изменения, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции,окружающая среда – вещество, энергия и пространство, окружающие живые организмы и воздействующие на них, природная среда – совокупность природных абиотических и биотических факторов по отношению живых организмов независимо от контактов с человеком. Законы: Барри Коммонер – 1966 г: все связано со всем, все должно куда-то деваться, ничто не дается даром, природа знает лучше. Закон оптимума - любой экологический фактор имеет пределы положительного влияния на живые организмы. Закон экологической индивидуальности видов - был сформулирован в 1924 г. русским ботаником Л.Г. Раменским: экологические спектры (толерантность) разных видов не совпадает, каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям. Закон лимитирующего фактора - наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Закон был установлен в 1905 г. английским ученым Блеккером. Закон неоднозначного действия - действие каждого экологического фактора неоднозначно на разных стадиях развития организма – для головастика вода нужна, для лягушки нет. Закон взаимодействия экологических факторов - оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того, в сочетании с какими другими факторами осуществляется воздействие, учитывается в сх для поддержания оптимальных условий жизнедеятельности культурных растений - при угрозе заморозков на почве в ср полосе в мае растения обильно поливают.

(1866-1903 – анализ окружающей среды химическими, физическими и биологическими методами, 1904-1958 – анализ экологии отдельных видов животных и растений, 1959 – 1974 – изучение экосистем, 1975 – настоящее время – профилизация. Парадигма – пример, образец – система понятий, выражающая черты действительности или модель постановки постановки проблем и их решения. Три экологических парадигмы – аутэкологическая – условия среды определяют встречаемость и жизнедеятельность организмов, синэкологическая – взаимодействие организмов и популяций определяет встречаемость и жизнедеятельность организмов, системная – организмы и окружающая среда образуют экосистему в которой организмы влияют на среду, а среда на организмы. На современном этапе - варианты системной парадигмы – компонентный – компоненты биоценоза или биосферы, биогеоценотический – взаимодействие между собой и друг с другом, геоструктурный – природные компоненты в системной связи друг с другом и с человеческим обществом и с космической средой, биоцентрический – биотическая авторегуляция, как механизм состояния и саморазвития биотического комплекса, антропоцентрический – человек и общество составная часть биосферы). Две основные особенности системной парадигмы экологии по Соловьеву В.А. – единый подход к изучению природных комплексов и применение математических методов к экологическим объектам. Современный этап – биоэкология – взаимоотношения живых систем, геоэкология – динамика и взаимодействие геосфер, прикладная – принципы охраны природы.

72). Основные типы биогеохимического круговорота (атмосферный, осадочный). Основные пулы круговорота и их анализ.

В каждом круговороте удобно различать две части, или два «фонда»: 1) резервный фонд — большая масса медленно движущихся веществ, в основном не связанных с организмами, 2) обменный фонд — меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением. Если иметь в виду биосферу в целом, то биогеохимические круговороты можно подразделить на два основных типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Разделение биогеохимических циклов на круговороты газообразных веществ и осадочные циклы основано на том, что некоторые круговороты, например те, в которых участвуют углерод, азот и кислород, благодаря наличию крупных атмосферных или океанических (или же и тех и других) фондов довольно быстро компенсируют различные нарушения. Например, избыток СО2, накопившегося в каком-либо месте в связи с усиленным окислением или горением, обычно быстро рассеивается атмосферными потоками. Кроме того, усиленное образование углекислоты компенсируется ее потреблением растениями и превращением в карбонаты - в морях. Поэтому, циклы газообразных веществ с их громадными атмосферными фондами можно считать в глобальном масштабе хорошо "забуференными", т.к. их способность возвращаться к исходному состоянию велика. Самоконтроль циклов с резервным фондом в литосфере затруднен - они легко нарушаются в результате местных флуктуаций, что связано с малой подвижностью резервного фонда. Явление "забуференности" в этом случае не выражено. Циклы функционируют под действием биологических и геологических факторов. Существование биогеохимических циклов создает возможность для саморегуляции системы, что придает ей устойчивость - постоянный количественный состав по различным химическим элементам в ней. В связи с хозяйственной деятельностью человечества и вовлечением в окружающую среду техногенных продуктов этой деятельности, возникают проблемы, обусловленные нарушением природных биогеохимических циклов. Эти нарушения связаны как с изменением баланса в циклах, так появлением новых химических соединений, ранее отсутствующих в естественных процессах. Так, циклы некоторых элементов (например, азота, серы, фосфора, калия, тяжелых металлов) превратились в настоящее время в природно-антрапогенные, характеризующиеся значительной незамкнутостью, что приводит к накоплению их и, соответственно к изменению их воздействия на экосистемы. Пулы - педосфера является одним из основных резервуаров диоксида углерода в биосфере. Почвы участвуют в балансе СО2, СН4, связывая их в различных формах или, наоборот, способствуя их высвобождению в атмосферу, т.е. почвенный покров играет большую роль в газово-атмосферном режиме планеты. Пулы - Основным резервуаром углерода, азота, в биосфере является атмосфера, серы – литосфера, кислорода.

Глобальные, региональные и локальные нарушения природных биогеохимических циклов (на примере углерода, азота, серы и калия).

Глобальный характер хоз. деятельности человека приводит к качественным изменениям в естественной биогеохимич. цикличности природных процессов биосферы. По ряду параметров масштабы антропогенных воздействий сопоставимы с кол-вом веществ, вовлечённых в нормальные Б. ц. Техногенные продукты, поступающие в биосферу, перегружают нормальное её функционирование и выпадают частично или полностью из системы устойчивых Б. ц. Возникает новый тип техногенных геохимич. аномалий, наз. «неоаномалиями» или «антропоаномалиями». Они формируются на нормальном биогеохимич. фоне в чрезвычайно короткие сроки и охватывают не только живое вещество, но и биокосные тела биосферы (атмосферу, почвы, природные воды), проникают в глубокие горизонты земной коры. Происходит нарушение отлаженных во времени природных Б. ц. биосферы. Для ряда элементов и соединений Б. ц. становятся природно-антропогенными (циклы тяжёлых металлов, азота, серы, фосфора, калия и др.). Нек-рые создаваемые человеком материалы (пластмассы, детергенты и др. продукты хим. синтеза — г. н. ксенобиотики) не включаются в природные и природно-антропогенные циклы и не перерабатываются в биосфере. Меры борьбы с нарушением Б. ц. связаны с природоохранной деятельностью, созданием малоотходных технологий, широкой реутилизацией продуктов пром. и с-х произ-ва, с поисками путей оптимизации осн. характеристик Б. ц. и возможностью разумного управления ими. Углерода - общее уменьшение площади, занятой растительностью, в результате строительства и в особенности сведения лесов уменьшает потребление углекислого газа растениями. Итогом нарушения круговорота углерода может быть парниковый эффект. В настоящее время биологическая азотфиксация уменьшилась вследствие разрушения естественных экосистем и сравнялась с промышленной фиксацией азота. Происходит повсеместное уменьшение содержания органических соединений азота в почве (разрушение гумуса), что ведёт к снижению плодородия почв. Увеличение производства азотных удобрений для компенсации уменьшения биологического азота ведёт к загрязнению среды и расходованию большого количества энергии. Экология ставит задачей восстановление естественного цикла азота за счёт уменьшения производства азотных удобрений и расширения посевов бобовых, которые симбиотически связаны с бактериями - азотфиксаторами. Действие антрапогенного фактора приводит к превалированию окислительных процессов: при выплавке металлов из сульфидных руд, производстве серной кислоты сульфиды постоянно переводятся в сульфаты. Это нарушает существующее кислотно-основное равновесие в окружающей среде и является одной из причин такого бедствия как кислотные дожди.