Круговорот веществ в природе - Лекция, раздел Экология, РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ Биосфера - Это Глобальная Экосистема Земли - Экосфера, «Состав, Структура И Э...
Биосфера - это глобальная экосистема Земли - экосфера, «состав, структура и энергия которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов - биотой» (Акимова, Хаскин, 2000). Взаимодействие между биотой и абиотическими компонентами биосферы осуществляется в результате двух основных круговоротов веществ в природе: большого (геологического) и малого (биогеохимического).
Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Этот круговорот в системе «магматические породы - осадочные породы - метаморфические породы (преобразованные температурой и давлением) - магматические породы» происходит за счет глубинных (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов, происходящих, соответственно в глубинах Земли и на ее поверхности.
Но большой круговорот - это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности океана (на это тратится 50% солнечной энергии), частью переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, а часть осадков выпадает на эту же водную поверхность океана. В круговороте на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за два миллиона лет.
Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимическнй) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его - в образовании живого вещества из неорганического в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы - главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на Земле, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.
Химические элементы образуют замкнутую систему (цикл), в которой атомы используются многократно. Круговороты отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии его покидают, уходя в абиотическую среду, затем, через какое-то время, снова попадают в живой организм и т.д. Такие элементы называют биофилъными. Этими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В.И. Вернадский выделяет пять таких функций:
• первая функция - газовая - основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы - продукт разложения отмершей органики;
• вторая функция - концентрационная - организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода - водоросли - ламинария, фосфора - скелеты позвоночных животных;
• третья функция - окислительно-восстановительная - организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью;
• четвертая функция - биохимическая - размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества;
• пятая функция - биогеохимическая деятельность человека - охватывает все разрастающееся количество вещества земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др.
В биогеохимических круговоротах следует различать две части:
1) резервный фонд - это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами,
2) обменный фонд - значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. В биосфере в целом можно выделить:
1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан);
2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).
Все эти циклические процессы расходуют солнечную энергию и лишь единственный на Земле процесс не тратит, а, наоборот, связывает солнечную энергию и даже накапливает ее, - это создание органического вещества в результате фотосинтеза. В связывании и запасании солнечной энергии заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле.
Все темы данного раздела:
Предмет экологии, ее структура, задачи экологии.
Экология — (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально
Основные методы экологии.
Традиционное деление экологии на общую (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не столько п
История развития экологии как науки
Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей органической и неорганической среде» отражена еще в трудах Аристотеля (384—322 гг. до н. э.). С тех пор в истории развития экологи
Значение экологического образования в настоящее время
Человек прежде всего отличается от остальных видов тем, что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т. е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле культурную среду благо
Лекция 2. Взаимодействие организма и среды
План лекции.
1. Понятие о среде обитания и экологических факторах
2. Основные представления об адаптациях организма
3. Лимитирующие факторы
4. Значение физически
Лимитирующие факторы
Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптима
Значение физических и химических факторов среды в жизни организма
Температура - важнейший из ограничивающих факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которой вид смертельно по
Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты
Эдафические факторы (от греч. edaphos - почва) - почвенные условия произрастания растений. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакци
Ресурсы живых существ как экологические факторы
«Ресурсы живых существ - это по преимуществу вещества, из которых состоят их тела, энергия, вовлекаемая в процессы их жизнедеятельности, а также места, где протекают те или ины
Концепция экосистемы.
Термин «экосистема» был впервые предложен в 1935 году английским ученым А. Тенсли. Он понимал под экосистемой любую совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды.
Согласн
Продуцирование и разложение в природе.
Фотосинтезирующие организмы создают органические вещества на Земле -продукцию - в количестве 100 млрд. т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений
Гомеостаз и динамика экосистемы
Гомеостаз - способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие. Для управления экосистемами не требуется регуляция извне - это са
Энергия экосистемы
Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам, создающим пищевую или трофическую цепь: от продуцентов к консументам, и так чет
Биологическая продуктивность экосистемы.
Продуктивность экологической системы - это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использо
Основные экологические законы, обеспечивающие самосохранение экосистем.
1. Закон максимизации энергии.
Сохранение экосистемы определяется наилучшей организацией поступления в нее энергии и использования ее максимального количества.
2. Закон минимума.
Биосфера как одна из оболочек Земли.
Биосфера («сфера жизни») - сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным ком
Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ
Углерод, азот и кислород относятся к наиболее жизненно важным биогенным элементам, из которых в основном состоят белковые молекулы. Фосфор и сера не менее важны, чем углерод, азот и кислород, для р
Учение В. И. Вернадского о биосфере
По современным представлениям, биосфера - это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организ
Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции
Благодаря действию и взаимодействию аллогенных (внешних) и автогенных (внутренних) факторов в экосистемах сформировалось биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на б
Эволюция биосферы
Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу, ее гомеостаз обеспечивается биологическим разнообразием. Поэтому биоразнообразие не только определило направления прикладны
Ноосфера как новая стадия развития биосферы
Ноосфера («мыслящая оболочка», сфера разума) - высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным
Экологическое нормирование
Под качеством окружающей природной среды понимается степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип
Экологический мониторинг.
Под экологическим мониторингом (от лат. монитор — напоминающий, надзирающий) понимают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под действием природных и антропо
Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека.
Изначально вид Homo Sapiens был подвержен тем же факторам регуляции и саморегуляции экосистемы, что и весь животный мир. Главными из ограничивающих факторов были гипердинамия и недоедание. Среди пр
Гигиена и здоровье человека.
Сохранение здоровья или возникновение болезней – это результат сложных взаимодействий внутренних биосистем организма и внешней среды. Познание этих сложных взаимодействий явилось основой для возник
Характеристика загрязняющих веществ.
Загрязняющие вещества в окружающей среде могут вести себя следующими способами: мигрировать, изменять свой состав и накапливаться.
В воздухе ЗВ рассеиваются, переносятся ветром, пары конде
Загрязнение атмосферного воздуха
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания экологов всего мира, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озо
Главнейшие источники загрязнения атмосферы
В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские ко
Экологические последствия загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного р
Загрязнение гидросферы
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давлен
Экологические последствия загрязнения гидросферы
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.
Пресноводные экосистемы. Под влиянием загрязняющих в
Загрязнение окружающей среды отходами производства и потребления
Наиболее острой экологической проблемой является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Отходы являются источником загряз
Шумовое воздействие
Шумовое воздействие— одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения
Биологическое загрязнение
Биологическое загрязнение подразделяют на микробиологическое и биотическое. Под микробиологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия н
Воздействие электромагнитных полей и излучений
Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) предусмотрены меры по предупреждению и устранению негативных физических воздействий, включая электромагнитные и магнитные поля. На нынешнем этапе
Экстремальные воздействя на биосферу
К экстремальнымотносят такие воздействия, которые создают крайне неустойчивые и неблагоприятные условия существования человека и естественных экосистем и нередко приводят к их г
Экологическое нормирование
1. Понятия об охране окружающей среды и природопользовании.
Охрана окружающей среды — представляет систему государственных и общественных мер (технологич
Экологический кризис и пути выхода из него
Экологический кризис — это такая стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до предела обостряются противоречия между экономикой и экологией, а возможности сохранения потенциаль
Основные направления инженерной экологической защиты
Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий — внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологий, биотехнологи
Экологическое нормирование
Под качеством окружающей природной среды понимается степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип
Защита атмосферы
Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры:
• экологизацию технологических процессов;
•
Защита гидросферы
Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и дру
Защита от отходов производства и потребления.
Одной из главнейших задач инженерной защиты окружающей природной среды является переработка и утилизация отходов производства и потребления. На урбанизированных территориях размещение отходов ст
Защита от шумового воздействия
Как и все другие виды антропогенных воздействий, проблема загрязнения среды шумом имеет международный характер, и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала долгосрочную программу по
Защита от электромагнитных полей и излучений
Защита от электромагнитных полей и излучений в нашей стране регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002), а также рядом нормативных документов («Временные санита
Защита от биологических воздействий.
Предупреждение, своевременное выявление, локализация и устранение негативного биологического воздействия достигается комплексными мерами, связанными с противоэпидемической защитой населения. В чи
Лекция 11. Система управления и контроля в области охраны окружающей среды.
План лекции.
1. Источники экологического права и государственные органы управления
2. Экологическая стандартизация и паспортизация
3. Система экологического контроля в
Экологическая стандартизация и паспортизация.
Общие положения экологического законодательства России конкретизируются в государственных стандартах (ГОСТ). Стандарт (от англ.standart — норма) — нормативно-технический документ, устанавливающий
Система экологического контроля в России.
Экологический контроль — проверка соблюдения предприятиями и гражданами экологических требований по охране окружающей природной среды и обеспечению экологической безопасности. Контроль осуществл
Концепция экологического риска.
Экологический риск — это оценка на всех уровнях — от точечного до глобального — вероятности появления негативных изменений в окружающей природной среде, вызванных антропогенным или иным во
Экологические права и обязанности граждан.
Согласно Конституции Российской Федерации и другим источникам (законам, кодексам и т. п.), каждый гражданин имеет право на:
• благоприятную окружающую среду;
• достоверную информ
Щей среды.
В России создан и функционирует экономический механизм охраны окружающей среды, ориентированный на рыночную экономику. Его главная особенность — ориентация не на плановое централизованное финансир
Лицензии, договоры и лимиты на природопользование
Эффективными средствами охраны окружающей природной среды и рационального природопользования служат такие экономические рычаги, как лицензии, договора и лимиты.
Лицензия (разрешение) на к
Финансирование природоохранной деятельности.
Финансирование затрат на восстановление и охрану окружающей природной среды осуществляется за счет бюджетных и внебюджетных средств.
Государственное (бюджетное) финансирование
Роль международных экологических отношений
Реализация стратегии выхода из экологического кризиса и перехода к устойчивому развитию всего мирового сообщества возможна лишь на основе единства природоохранных действий всех государств. Природа
Новости и инфо для студентов