Лекции - Экология (на укр. языке) - файл n1.rtf

Лекции - Экология (на укр. языке)
скачать (12313.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.rtf12314kb.20.11.2012 03:47скачать

n1.rtf

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
ТЕМА 1. ОСНОВИ ТА СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ ЕКОЛОГІЇ
ЗАНЯТТЯ 1. ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ.
Навчальні питання:

  1. Історія екології, її підрозділи та основні поняття.

  2. Міжнародне співробітництво у галузі охорони довкілля та моніторинг навколишнього середовища.

  3. Основні завдання екологічного забезпечення професійної діяльності.


1.Історія екології, її підрозділи та основні поняття.
Слово “екологія” походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, та logos – наука. Таким чином, екологія – це наука, що вивчає наше природне помешкання, всі організми, що його населяють, та функціональні процеси, що роблять цей “дім” придатним для життя. В буквальному сенсі екологія – це наука про організми в середовищі їх проживання. Особливу увагу вона приділяє сукупності та характеру зв’язків між людиною та оточуючим його середовищем.

Екологія набула практичного зацікавлення ще на зорі розвитку людства. Подібно іншим галузям знань, екологія розвивалася безперервно, але нерівномірно. Дані екологічного характеру вміщуються у працях ряду давньоримських та давньогрецьких філософів (Гіппократа, Аристотеля тощо), але вперше термін екологія був введений у 1866 році німецьким вченим, біологом-дарвіністом Ернстом Геккелем. Так Геккель назвав науку, що вивчає організацію та функціонування надорганізованих біологічних систем різних рівнів: видів, популяцій, біоценозів (спільнот), екосистем (біогеоценозів) та біосфери.

Основи екології як наукової дисципліни можна знайти у працях Ламарка, Гумбольдта, Дарвіна. В розвиток цієї науки значний вклад внесли російські вчені С.І. Вавілов, В.М. Сукачов, А.С. Родіонов; сучасні українські вчені Д.М. Гродзинський, С.І. Дорогунцов, М.Д. Гродзинський. Особлива заслуга в розвитку екології належить В.І. Вернадському, який заснував вчення про біосферу, що стало основою сучасної екології.

Важливу роль у диференціації екологічної науки мав ІІІ Ботанічний конгрес, який відбувся у 1910 році у Брюсселі. На ньому було вирішено поділити екологію рослин на екологію особин (аутекологію) та екологію угруповань (синекологію). Цей поділ поширився також на екологію тварин та загальну екологію. У тридцяті роки сформувалася популяційна екологія – демекологія, яка вивчає структуру виду: біологічну, статеву, вікову, описує коливання чисельності різних видів і встановлює їхні причини. Отже, екологія як біологічна наука вивчає організацію життя рослин і тварин, взаємодію живих організмів з оточенням, умовами існування, способом життя.

Загальна екологія сформувалася в 60-70-ті роки ХХ століття на основі узагальнення та системного аналізу набутих знань про рівні організації живої матерії (екологи Дж. Кларк, Ю. Одум, М. Реймерс, І. Дедю та ін.).

Сучасна екологія інтенсивно вивчає взаємодію людини та біосфери, суспільного виробництва з навколишнім середовищем. Крім того, екологія займається дослідженням усіх типів екосистем.

На сьогоднішній день, при узагальненні всіх наукових напрямків та течій універсальна екологія поділяється на два взаємопов’язаних напрямки: теоретичну і практичну (прикладну).

Теоретична базується на вивченні і розробці екології живих організмів. Основу її складає біоекологія – материнський субстрат екологічної науки, до складу якої входять: екологія людини, екологія мікросвіту, екологія рослин, екологія тварин, експериментальна екологія, біоекомоніторинг.

Практична об’єднує три великих розділи:

геоекологія – вивчає геоекосистеми – територіальні одиниці, що контролюються людиною і являють собою ділянки ландшафтної сфери. Вона вирішує взаємопов’язані завдання оцінки проживання і різноманітної виробничої діяльності людини, а також прогнозування стійкості природи і її реакції на різні антропогенні дії. До її складу входить охорона атмосфери, охорона гідросфери, охорона геологічного середовища, охорона земельних ресурсів, ландшафтна екологія.

соціоекологія – вивчає соціоекосистеми – взаємодію природи та суспільства. Взаємозв’язок природних і соціальних чинників праці визначається формами власності, суспільним поділом праці, рівнем розвитку науки і техніки, які в сукупності зумовлюють історично конкретний спосіб матеріального і духовного виробництва, характер освоєння та перетворення людиною природної і соціальної дійсності. До її складу входить: психоекологія, урбоекологія, екологія народонаселення, природоохоронне законодавство та міжнародне співробітництво по охороні біосфери.

техноекологія – вивчає техноекосистеми – створені внаслідок впливу на навколишнє середовище техногенних факторів: екологія енергетики, промисловості, агроекологія, екологія транспорту, екологічна експертиза, екологія військової діяльності.


  1. Міжнародне співробітництво у галузі охорони довкілля та моніторинг навколишнього середовища.




  1. Основні завдання екологічного забезпечення професійної діяльності.


ЗАНЯТТЯ 2. СТРУКТУРА СУЧАСНОЇ ЕКОЛОГІЇ.
Навчальні питання:

  1. Предмет екології, основні екологічні поняття і терміни.

  2. Антропогенний вплив на довкілля.

  3. Основні екологічні закони.


1.Предмет екології, основні екологічні поняття і терміни.
Слово “екологія” походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, та logos – наука. Таким чином, екологія – це наука, що вивчає наше природне помешкання, всі організми, що його населяють, та функціональні процеси, що роблять цей “дім” придатним для життя. Екологія як галузь знань має свій понятійний і термінологічний апарат.

Екосистема – об’єкт вивчення в екології – єдиний природний комплекс, утворений за довгий період живими організмами і середовищем, в якому вони існують, і де всі компоненти тісно пов’язані обміном речовин та енергії. Цей термін запровадив англійській біолог А. Тенслі у 1935 році. За принципом побудови екосистема – універсальна моноцентрична, має дві складові (центр – господар, периферія – дім (середовище)), пов’язані між собою двосторонніми зв’язками. Таку сукупність організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів) називають біоценозом або біотою (від лат. bio – життя) екосистеми. Шляхи взаємодії різних категорій організмів – це її біотична структура; неживі (хімічні та фізичні) фактори навколишнього середовища називають абіотичними.

За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми, мезоекосистеми і глобальні екосистеми (макроекосистеми).

У мікроекосистемах невеличкі, тимчасові біоценози перебувають у обмеженому просторі. До таких екосистем відносяться трухляві пеньки, мертві стовбури дерев, мурашники тощо.

Найбільш поширеними серед екосистем є мезоекосистеми або біогеоценози, в яких біоценози займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами і межі яких, як правило, збігаються з межами відповідних фітоценозів.

Макроекосистеми охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерним для них макрокліматом і відповідають цілим природним зонам. Біоценози таких екосистем називаються біомами. До макроекосистем належать екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, а також морські екосистеми.

Поряд з поняттям “екосистема” існує поняття “біогеоценоз” (запропоноване у 1942 р. видатним російським вченим В.М. Сукачовим) – об’єкт вивчення в біології – це історично сформований взаємозумовлений комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, які пов’язані між собою обміном речовин, енергії та інформації. До його складу входять два компонента (рис. 1.2):

Популяція – сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території протягом багатьох поколінь.

Вид (біологічний) – сукупність організмів із спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися між собою і мають спільний генофонд. Це основна структурна одиниця в системі живих організмів.

Гомеостаз – стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи (екосистеми), що підтримується регулярним відновленням її основних елементів і речовинно-енергетичного складу, а також постійним функціональним саморегулюванням компонентів.

Рис. 1.2. Схема будови біогеоценозу (екосистеми)
Навколишнє середовище (довкілля) – частина земної природи, з якою людське суспільство безпосередньо взаємодіє у своєму житті і виробничій діяльності. Воно містить у собі природне та техногенне (штучне) середовища, які в наш час тісно пов’язані між собою (рис 1.3).

Природне середовище – це все живе і неживе, що оточує організми, і з чим вони взаємодіють (повітряне, водне, ґрунтове та інше).

Екологія особин (виду) – аутекологія – вивчає сукупність екологічних факторів, які діють на вид і відповідні реакції виду на цю дію. Під екологічними факторами слід розуміти елементи середовища, які впливають на існування і розвиток організмів, і на які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здатності пристосування настає смерть).


Екологічні фактори за характером походження:

Екологічні фактори за характером дії:

В природі всі екологічні фактори діють комплексно, одночасно і сукупно.

Отже можна зробити висновок, що глобальна екосистема – біосфера (або географічна оболонка) – складна за структурою і функціонуванням. Причому головне місце у цій структурі займає людина. Саме вона на сьогоднішній день, за визначенням В.І. Вернадського, є головною, наймогутнішою “геологічною силою” на нашій планеті. Змінюючи природу внаслідок своєї діяльності, вона змінює середовище свого існування. Тому головним завданням людства на сьогоднішній день є міжнародна консолідація поглядів з охорони навколишнього середовища, найдосконалішою формою чого є міжнародне співробітництво у галузі охорони довкілля та моніторинг навколишнього середовища.

  1. Антропогенний вплив на довкілля.


Антропогенне (техногенне) середовище – створене людиною у процесі свого розвитку:

Історичні етапи зміни біосфери людиною:

1. дія на природу людини як біологічного вигляду. 2. Надінтенсивне полювання. 3. Скотарство. 4. Землеробство. 5. 300 років тому - глобальна зміна всіх компонентів біосфери.

Форми дії людини на біосферу:

2. Зміна структури земної поверхні. 2. Зміна складу біосфери, круговороту і балансу складаючих її речовин. 3. зміна енергетичного

балансу біосфери. 4. зміна, що вносяться в біоту.

Різноманітність форм людської діяльності, які змінюють біотичні та абіотичні елементи природи називають антропогенними факторами.

До антропогенних факторів належать усі види створених технікою і безпосередньо людиною впливів, які пригнічують природу:

- забруднення (внесення в середовище нехарактерних для нього нових фізичних, хімічних чи біологічних агентів або перевищення наявного природного рівня цих агентів);

- технічні перетворення й руйнування природних систем ландшафтів ( у процесі добування природних ресурсів, будівництва тощо);

- вичерпання природних ресурсів (корисні копалини, вода, повітря);

- глобальні кліматичні впливи (зміна клімату в зв’язку із діяльністю людини;

- естетичні впливи (зміна природних форм, несприятливих для візуального та іншого сприймання.

Антропогенні фактори – це впливи людини на екосистему, що зумовлюють у її компонентів (абіотичних, біотичних) суттєві відгуки (реакції). Вони можуть бути фізичними, хімічними, кліматичними, біотичними, а за характером зв’язків – вітальними і сигнальними, за часом дії – постійними і періодичними, ледве помітними і катастрофічними.

До випадкових належать впливи, які є наслідком діяльності людини, але не були наперед передбачені або заплановані: випас худоби, невипадкове завезення насіння бур’янів, розорювання земель.

Негативні антропогенні фактори: урбогенні (теплові, хімічні, радіаційні, електромагнітні, світлові, звукові, вібраційні тощо) та техногенні процеси, які часто діють сумісно.

Позитивні антропогенні фактори: інтродукція, фітомеліорація, біологічні методи боротьби із шкідниками.

Інтродукція – переселення видів рослин і тварин, у місця, де вони раніше не існували. Наприклад, види пшениці, ячменю, гороху завезені в Європу із Закавказзя, картопля з Південної Америки, більшість співучих птахів Гаваїв – інтродуковані.

Фітомеліорація – це процес використання природної перетворювальної функції рослинності в оптимізації ноосфери. -

Біологічні методи боротьби із шкідниками – це використання живих організмів (хижих комах, мікробіологічних препаратів, генетичних методів, фітофагів проти бур’янів, рослинних пестицидних препаратів, використання загиблих комах-шкідників) для зменшення або повного усунення шкоди, яку наносять шкідники тваринам, людині, сільськогосподарським культурам.

Шляхи впливу людського суспільства на навколишнє природне середовище



  1. Основні екологічні закони.


Екологічні закони – це середньостатистичні прояви певних причинно зумовлених явищ.
Закони Д. Чіраса

  1. Рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

  2. Постійного відновлення ресурсів;

  3. Консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише те, й у такій кількості, яка їй необхідна;

  4. Популяційного контролю – природа не допускає вибухоподібного росту популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.


Закони Коммонера

    1. Все пов'язано зі всім;

    2. Все повинно кудись діватися;

    3. Ніщо не дається задарма;

    4. Природа знає краще.

Ноосфера – нова, вища стадія еволюції біосфери, яка пов’язана із виникненням та розвитком в ній людства, яке, пізнаючи закони природи та вдосконалюючи техніку, починає впливати на хід природних та космічних процесів.

Умови становлення та існування ноосфери за Вернадським:

  1. заселення людиною всієї планети;

  2. різке перетворення засобів зв’язку та обміну між країнами;

  3. посилення зв’язків, у тому числі й політичних, між всіма країнами Землі;

  4. початок переважання геологічної ролі людини над іншими геологічними процесами, які відбуваються у біосфері;

  5. розширення меж біосфери та вихід у космос;

  6. відкриття нових джерел енергії;

  7. рівність людей всіх рас та релігій;

  8. збільшення ролі народних мас у вирішенні питань зовнішньої та внутрішньої політики;

  9. свобода наукової думки та наукового пошуку від тиску релігійних, філософських та політичних факторів та створення умов, сприятливих для вільної наукової думки;

  10. продумана система народної освіти та зростання благоустрою народу;

  11. розумне перетворення первісної природи Землі з метою задовольняння всіх матеріальних, естетичних та духовних потреб населення;

  12. виключення війн з життя суспільства.

Ноосферний етап еволюції біосфери відмічений зміною основних природних процесів і компонентів природи, серед яких:

  1. порушення теплового балансу планети;

  2. зміна ланок кругообігу речовин і енергії;

  3. забруднення природного середовища – деградація природних компонентів;

  4. формування антропогенних модифікацій ландшафтів.

Закон перший: усе пов'язане з усім.

Екологія розглядає біосферу нашої планети як складну систему з багатьма взаємопов'язаними елементами.

Ці зв'язки реалізуються за принципами зворотного негативного зв'язку (згадаємо, наприклад, систему «хижак—жертва»), прямих зв'язків (в екосистемах «працюють» усі дії логічної алгебри — «або», «і», «не»), а також завдяки різноманітним взаємодіям, що взаємовиключають одна одну.

За рахунок цих зв'язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напрямами, що робить прогнозування в екології надзвичайно складною справою.

Закон другий: усе має кудись діватися. На прикладі біологічного кругообігу видно, як рештки й продукти життєдіяльності одних організмів є в природі джерелом існування для інших.

Людина поки ще не створила такого гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно «випускає» принаймні дві речі — необхідну продукцію й відходи. Відходи самі собою не зникають: вони нагромаджуються, знову втягуються в кругообіг речовин і призводять до непередбачених наслідків.

Закон третій: природа знає краще. «Живе складається з багатьох тисяч різноманітних органічних сполук, — пише Б. Коммонер, — і часом здається, що принаймні деякі з них можуть бути поліпшені, якщо їх замінити якимось штучним варіантом природної субстанції». Третій закон екології стверджує, що штучне введення органічних речовин, які не існують у природі, а створені людиною, але беруть участь у живій системі, швидше завдасть шкоди. Одним із найдивовижніших фактів у хімії живих речовин є те, що для будь-якої органічної субстанції, виробленої живими істотами, в природі є фермент, здатний цю субстанцію розкласти. Тому, коли людина синтезує нову органічну сполуку, яка за структурою значно відрізняється від природних речовин, цілком імовірно, що для неї немає розкладального ферменту, й ця речовина «накопичуватиметься». Другий закон допомагає зрозуміти, які наслідки матиме таке накопичення.

Закон четвертий: ніщо не дається задарма. «Глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в межах якого ніщо не може бути вигране або втрачене й яке не може бути об'єктом загального поліпшення: все, що вилучається з неї людською працею, має бути відшкодоване. Сплати за цим векселем не можна уникнути, її можна лише відстрочити», — пише Б. Коммонер. Четвертий закон стверджує: природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. Це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які й стануть сплатою цього боргу.

ЗАНЯТТЯ 3. СТРУКТУРА ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА.
Навчальні питання:

  1. Атмосфера, літосфера, гідросфера, природні ресурси.

  2. Загальні властивості біосфери.

  3. Склад і функціонування біосфери.


1.Атмосфера, літосфера, гідросфера, природні ресурси.
Атмосфе́ра — зовнішня газова оболонка планети, пов'язана з нею силою тяжіння, яка безпосередньо прилягає до космічного вакууму.

Атмосфера Землі - суміш газів, що оточують Землю, не відділяється завдяки силі тяжіння. Тиск атмосфери зменшується зі збільшенням висоти над поверхнею. Нижній шар атмосфери складається з азоту (78%) і кисню (21%), обидва гази перебувають в молекулярній формі (два атоми, з'єднані разом). Решту 1%, складу належить, в основному, аргону (0,98%) з невеликими добавками інших газів, включаючи пари води і вуглекислий газ (0,03%).

Атмосфера відіграє вирішальну роль у різних природних циклах (круговерті води, вуглецевому циклі і азотному циклі). Вона є промисловим джерелом азоту, кисню і аргону, які отримують при фракційної дистиляції скрапленого повітря.

Майже 75% маси атмосфери зосереджено у нижньому 10-кілометровому шарі, тобто у межах біосфери. Маса атмосфери становить одну мільйонну частину маси Землі.

Літосфе́ра (рос. литосфера, англ. lithosphere, нім. Lithosphдre f) — верхня тверда оболонка земної кулі.

До її складу входять земна кора та субстрат (верхня частина мантії Землі).

Потужність Л. під океанами становить 5 — 100 км (мінімальна під серединно-океанічними хребтами, максимальна на периферії океанів), під континентами — 25 — 200 км і більше (мінімальна під молодими гірськими спорудами, вулканічними дугами і континентальними рифтовими зонами, максимальна — під щитами древніх платформ).

Найбільші значення потужності літосфери спостерігаються в найменш прогрітих і найменші — в найбільш прогрітих областях. Найбільш великі структурні одиниці літосфери — літосферні плити, розміри яких в поперечнику становлять 1 — 10 тис. км.

У сучасну епоху літосфера розділена на 7 головних і декілька більш дрібних плит. Межі плит є зонами максимальної тектонічної, сейсмічної і вулканічної активності.

Рух літосферних плит і блоків, а також його можливі причини вивчаються геодинамікою. Під континентами і океанами літосфера переходить в астеносферу, твердість і в'язкість речовини якої нижчі, ніж у літосфери.

Разом з астеносферою літосфера утворює тектоносферу Землі, в якій відбуваються основні геологічні процеси.

Гідросфера (рос.гидросфера, англ. hydrosphere, нім. Hydrosphдre f) - водна оболонка Землі, до складу якої входять океани, моря та континентальні водні маси, сніговий покрив і льодовики.

Гідросфера — це сукупність вод планети, переривчаста водна оболонка Землі між атмосферою і земною корою. Океани, моря, озера, річки, підземні води та льодові покриви вкривають майже 71% земної поверхні. Водні ресурси планети в рідкому, газоподібному і твердому станах становлять 1,6 млрд. куб. км. Це 1/800 об'єму Землі. Гідросфера є досить рухливим елементом географічної оболонки.

При́ро́дні ресу́рси (рос. природные ресурсы, англ. natural resources) - це однорідні складові природи, що є елементами екосистеми і придатні для задоволення певних потреб людини. Природні ресурси поділяються на ресурси неживої природи і ресурси живої природи.

Природні ресурси - сукупність об'єктів і систем живої і неживої природи, компоненти природного середовища, що оточують людину, які використовуються в процесі суспільного виробництва для задоволення матеріальних і культурних потреб людини і суспільства. П.р. класифікують за різними критеріями: приналежністю до тих чи інших компонентів природи (мінеральні, кліматичні, лісові, водні тощо); можливістю відтворення в процесі використання - на вичерпні (поновлювальні й непоновлювальні П.р.) і невичерпні та ін. До П.р. входять сонячна енергія, атмосфера, гідросфера, наземна рослинність, ґрунт, тваринний світ, ландшафт, корисні копалини. Осн. напрям освоєння природних ресурсів -їх комплексне використання.

Природними ресурсами є: землі, надра, води, повітряний простір, атмосферне повітря, клімат, радіочастотний ресурс, тваринний світ, рослинний світ, альтернативні джерела енергії.

Поновлювані і непоновлювані природні ресурси

Розрізняють поновлювані і непоновлювані природні ресурси.

Непоновнювальні природні ресурси,(рос. невозобновимые природные ресурсы, англ. nonrenewable natural resources_ - ресурси природи, що зовсім не відновлюють свій кількісний і якісний стан після використання їх або відновлюють його протягом тривалого часу. Належать до вичерпних природних ресурсів, куди включають більшість корисних копалин (руди, вугілля, нафта, горючі сланці, мінеральні будівельні матеріали тощо).

Поновнювальні природні ресурси - ресурси рік, озер, морів, океану, рослинний і тваринний світ тощо.
2.Загальні властивості біосфери.
Екосистема – це функціональна система, яка вбирає в себе угрупування живих організмів разом із середовищем, в якому вони мешкають.

За характером функціонування речовини розрізняють екосистеми:

- закриті - в яких речовина циркулює від продуцентів до редуцентів по колу в межах цієї екосистеми.

- відкриті - речовина по колу не обертається, а вилучається і переноситься в іншу екосистему.

Відносно механізму саморегуляції розрізняють екосистеми здатні або не здатні до саморегуляції.

Екосистеми – відкриті термодинамічні цілісні системи, що існують за рахунок надходження енергії з навколишнього середовища.

Біосфера – оболонка Землі, що включає усю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, що знаходиться в безупинному обміні з цими організмами. Термін “біосфера” уперше ввів у науку в 1875 р. австрійським вчений Едуард Зюсс (1831 – 1914). Поте цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник В.І. Вернадський.

Вернадський виділяє ознаки біосфери:

Біосфера - загальнопланетна оболонка.

Склад і будова біосфери зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів.

Біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції та перерозподілу в ній величезної кількості енергії.

Біосфера є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою динамічно зрівноваженою, стійкою системою.

Межі біосфери: верхня межа - променева - зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового ультрафіолетового випромінювання. Від нього життя захищається озоновим шаром. Нижня межа - термічна. В певних температурних режимах життя існувати не може.

Біосфера охоплює три геологічні сфери:

1. Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що досягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000км.

Верхня межа біосфери в атмосфері – на думку одних вчених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10км над рівнем моря), на думку інших – досягає нижніх шарів стратосфери (30км), де ще трапляються в досить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25 – 30 км над поверхнею планети).

Функції атмосфери:

захисна - захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань (озоновий шар) та ударів метеоритів;

регулююча: кліматорегулююча (регулює основні кліматичні параметрі: температуру, вологість, тиск, швидкість і напрям вітру), забезпечує фотосинтез та обмін речовини, енергії й інформації;

спричиняє ряд складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо);

є середовищем життя.

Шари атмосфери (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км) - тут зосереджено 90% маси повітря; стратосфера (до 50) містить озоновий шар ;мезосфера (до 80); термосфера (1000);екзосфера (1900); геокорона (умовно до 20000 км);далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум.

Домінуючі елементи хімічного складу атмосфери: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

2. Гідросфера – це водна сфера нашої планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів. Запаси води на Землі величезні—1,46-109 км3, тобто 0,025% усієї маси Землі. Проте абсолютна більшість цієї колосальної маси — це гірко-солона морська вода, непридатна для пиття та технологічного використання. Прісна вода на планеті становить лише 2 % від її загальної кількості, причому 85 % її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії й Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. Лише близько 1% прісної води — це річки, прісноводні озера й деяка частина підземних вод; саме ці джерела й використовуються людством для своїх потреб.

Межі біосфери в гідросфері окреслені чітко: біосфера охоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11км, де існує значна кількість глибоководних видів.

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:

1) це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі, як медуза чи огірок, містять у собі від 98 до 99 % води);

2) основний механізм здійснення взаємозв'язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

3) головний агент-переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

4) води Світового океану є основним кліматоутворюючим фактором, основним акумулятором сонячної енергії і «кухнею» погоди для всієї планети;

5) один із найважливіших видів мінеральної сировини, головний природний ресурс споживання людства (людство використовує її в тисячу разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозії, карсту тощо), в переносі хімічних речовин, забруднювачів довкілля.

Домінуючі елементи хімічного складу гідросфери: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.

3. Літосфера — це зовнішня тверда оболонка Землі, що включає всю земну кору й частину верхньої мантії Землі й складається з осадових, вивержених і метаморфічних порід.

Межа біосфери в літосфері – деякі дослідники нижньою межею літосфери вважають глибини, на яких температура літосфери починає перевищувати 1000С: близько 10км на рівнинах і 7 – 8 км у горах.

Екологічне значення літосфери:

на її поверхні живе більшість рослинних і тваринних організмів, у тому числі й людина;

верхня тонка оболонка літосфери на материках — це ґрунти, що забезпечують умови життя для рослин і є основною умовою для отримання продуктів харчування людей;

є джерелом отримання корисних копалин — енергетичної сировини, руд металів, мінеральних добрив, будівельних матеріалів тощо;

у межах літосфери періодично відбувались і відбуваються грізні екологічні процеси (виверження вулканів, землетруси, зсуви, селі, обвали, ерозія земної поверхні), які мають величезне значення для формування екологічних ситуацій в певних ділянках планети, а іноді призводять до глобальних екологічних катастроф.

Домінуючі елементи хімічного складу гідросфери: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
3.Склад і функціонування біосфери.

Структура біосфери

жива речовина – сукупність живих організмів, біота;

біогенна речовина – джерела потужної потенціальної енергії (кам’яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта тощо);

косна речовина – тверда, рідка, газоподібна (камінь, вода, повітря), у відтворенні якої не беруть участі живі організми.

біокосна речовина – утворена одночасно живими організмами і косними процесами (океанічна та річкова вода біосфери, Ґрунт, кора вивітрювання).

радіоактивна речовина, що розпадається.

речовина з розсіяними атомами, які утворюються під впливом сонячного випромінювання.

речовина космічного походження (космічний пил, метеори тощо).

Властивості живої речовини

високоорганізована внутрішня структура;

здатність вловлювати із зовнішнього середовища і транспортувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї життєдіяльності;

здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середовища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього, якщо ці коливання сумісні з життям;

здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Функції живої речовини в біосфері


Функції

Характеристика

енергетична

поглинання сонячної енергії в процесі фотосинтезу, а хімічної енергії шляхом розкладу енергонасичених речовин; передача енергії кормовими ланцюгами різнорідної живої речовини

концентраційна

вибіркове накопичення в ході життєдіяльності окремих видів речовин: а) використовуваної для створення тіла організму; б) виділеної з неї в процесі метаболізму

деструктивна

мінералізація небіогенної органічної речовини; розкладання неживої органічної речовини; втягування утворених речовин у біохімічний кругообіг

середовищетворна

перетворення хіміко-фізичних параметрів середовища (головним чином за рахунок не біогенної речовини)

транспортна

перенесення речовин проти сили тяжіння і в горизонтальному напрямку

Закон константності за Вернадським: кількість живої речовини (за певний геологічний час) є величина постійна.

Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (за Вернадським): уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу.

Біомасою називають кількість живої речовини на одиниці площі в момент спостереження. Найчастіше за одиниця біомаси беруть один грам сухої (рідше сирої) органічної речовини на 1 м2.

Продуктивністю називають здатність живої речовини створювати, трансформувати й нагромаджувати органічну речовину (біомасу).

Розрізняють продукцію первинну – швидкість засвоєння сонячної енергії у вигляді органічних речовин, синтезованих продуцентами, та продукцію вторинну – швидкість трансформації й накопичення органічної речовини консументами й редуцентами.

Деструкція – це швидкість розкладання органічної речовини до мінеральної (здійснюється редуцентами).

Закон біогенної міграції атомів (закон Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні та біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів.

Геологічний кругообіг речовин має найбільшу швидкість в горизонтальному напрямку між сушею і морем. Зміст великого колообігу полягає в тому, що гірські породи розпадаються, вивітрюються, а продукти вивітрювання, в тому числі розчинення у воді поживних речовин, зносяться потоками води в Світовий океан, утворюючи морські нашарування і повертаються на сушу лише частково, наприклад, з опадами. Далі на протязі довгого періоду часу протікають повільні геотектонічні зміни – рух материків, підняття та опускання морського дна, вулканічні виверження і т.д., в результаті яких утворене напластування повертається на сушу і процес починається знову.

Біологічний кругообіг є частиною великого і відбувається на рівні біогеоценозів. Він полягає в тому, що поживні речовини ґрунту, води, CO2 та інших речовин із атмосфери за рахунок фотосинтезу акумулюються в речовині продуцентів (рослин і деяких бактерій), використовуються на побудову тіла і життєві (обмінні) процеси продуцентів і консументів. Далі в основному за рахунок редуцентів органічні речовини розкладаються і частково мінералізуються, знову стають доступними рослинам і знову ними втягуються в потік речовин (кругообіг) Швидкість переміщення речовин при біологічному кругообігу значно вища, ніж при геологічному.

Біологічний кругообіг характеризується:

- місткістю – кількістю хімічних елементів, які знаходяться одночасно в складі живих речовин екосистеми;

- швидкістю – кількістю живих речовин, які створюються і розпадаються за одиницю часу.

Крім кругообігу речовини та енергії, величезну роль в біосфері мають інформаційні зв'язки. Інформативні сигнали енергетично дуже слабкі й самі не можуть викликати якоїсь відчутної реакції, але вони містять важливі відомості в закодованій формі. Ці сигнали сприймаються, розшифровуються (здебільшого автоматично) та враховуються живими організмами. Обробляти, накопичувати й використовувати інформацію окремо від енергії можуть лише живі організми.

У біосфері автоматично підтримується гомеостаз – динамічна сталість фізико-хімічних і біологічних властивостей внутрішнього середовища та стійкість основних функцій.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії є дуже тісно пов’язані між собою, так що будь-яка зміна одного із показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні.

ЗАНЯТТЯ 4. КРУГООБІГ РЕЧОВИН ТА ЕНЕРГІЇ В БІОСФЕРІ.
Навчальні питання:

  1. Організм та середовище.

  2. Кругообіг речовин та енергії.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации