2. Биогеохимические процессы в Биосфере. Круговорот углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, их антропогенное изменение. Техногенная миграция х.Э. И их роль в культурных ландшафтах.
В биосфере имеет место биогенная миграция атомов (связана с деятельностью живых организмов). Она стремиться к максимальному проявлению (скорость размножения организмов) – одно из проявлений геохимической активности живого вещества. Биогенная миграция атомов – основа биологического круговорота. Составляющими биологического круговорота являются следующие процессы: 1) поглощение зелёными растениями из атмосферы углерода (некоторыми растениями и азота), корневыми системами из почвы азота, воды, зольных элементов с закреплением их в телах растительных организмов в виде сложных соединений (образование первичной продукции при фотосинтезе); 2) газообмен и водообмен между надземными частями растений и атмосферным воздухом, между корнями и почвенным воздухом; 3) прижизненные выделения надземными органами растений органических и минеральных веществ; выделение корневыми системами некоторых соединений и химических элементов в почву и атмосферу; 4) отчуждение животными частей растений, превращение пищи в организме животных и закрепление её в виде новых органических соединений; последующее поступление органических и минеральных веществ в почву и атмосферу с прижизненными выделениями животных и с их трупами; 5) отмирание отдельных надземных и подземных частей растений при их жизни, отмирание растений целиком; 6) разложение органических остатков микроорганизмами, их ресинтез в виде микробиальной массы; выделение части элементов в атмосферу и почву; 7) синтез органического вещества почвы и его распад с выделением освобождающихся элементов в почву и атмосферу. Подобные процессы характерны и для водных экосистем. Таким образом, живое вещество определяет химизм океана, поверхностных вод, участвует в осадко- и почвообразовании, образование илов, кор выветривания, водоносных горизонтов.
Все биогены совершают круговороты – биогеохимические циклы – задействовано живое вещество и неживые оболочки. Все бгх циклы связаны в единый глобальный круговорот. Регуляция происходит за счёт процессов синтеза – разложения. Круговороты любых биогенов являются разомкнутыми. Стремятся к замкнутости, автономности. Чем важнее биоген, тем > замкнут его круговорот. Однако разомкнутость круговорота способствует развитию ЭС.
Круговорот углерода. Суша: СО2 используется растениями на ФС, выделяется в процессе дыхания. Р отмирают или потребляются Ж (потеря СО2 при дыхании). Останки Р. и Ж. разлагаются в почве, при этом часть С уходит в атмосферу (распад органики), часть запасается в форме торфа, угля, нефти, газа. При их сжигании С выделяется в атмосферу. Т.о., С может запасаться в живой и мертвой органике, их соотношение в разных ЭС различно. Во влаж троп лесах в живой органике 87%, из почвы всё вымывается ливнями. Океан: СО2→фитопланктон (потеря СО2 при дыхании)→животные (потеря СО2 при дыхании). Ж→донные осадки, которые при разложении являются источником СО2, который поднимаясь со дна, не выбрасывается в атмосферу, а поглощается фитопланктоном. Круговорот С в океане называется карбонатной системой океана, она достаточно автономна.
Круговорот килорода упрощённая схема: Р→О2 в атмосферу→потребление Р, Ж, Ч(хоз деятельность). Концентрация О2 должна быть постоянной, изменение на сотые доли % => к массовому вымиранию. Человек сжигает большое количество О2, но концентрация не меняется. Не все так просто, как на схеме. Остаются неизвестные звенья в круговороте кислорода. Поступление О2 в результате ФС + фотолиз воды (незначительная часть) + извержение ультраабиссальных вулканов (по Бгатову, 1985). Расходуется на дыхание и разложение органики. Биоте принадлежит важная роль в регуляции круговорота. Нарушения: сведение лесов, … продуцентов океана, потребление промышленностью. По-видимому, антропогенное нарушение действует как абиогенное, «привычный» фактор по отношению к биоте.
Круговорот азота. Свободный азот (N2)~79% газового состава атмосферы, плохо усваивается живыми организмами. Микроорганизмы, грибы, водоросли могут усваивать свободный азот, но необходимо много энергии, поэтому образуют симбиотические отношения. По пищевым цепям→в ЭС. Денитрификация на последней стадии => возврат в круговорот. Необходимо сохранять N в почве, в усвояемом виде (в виде нитритов, нитратов, солей аммония). В тропических лесах ливни вымывают соединения азота из почвы, поэтому там много симбионтов. Азот может поступать в ЭС во время грозы (разряды молнии разрывают тройную связь в молекуле N2), во время дождя образуется азотная и азотистая кислота. В океане N поступает в составе NO2, NO3 со дна. Выбрасывается с вулканическими газами. Человек вмешивается в круговорот со стороны с/х. Внесение азотных удобрений, они мигрируют с дождём, талыми водами в водоёмы + стоки с животноводческих хозяйств→ «цветение» воды→деградация ЭС.
Круговорот фосфора. ЭС Земли может испытывать фосфорное голодание. Источники Р: водорастворимые соли. Могут усваиваться корнями растений без посредников. Но этого источника не достаточно. В круговороте участвуют почвенные грибы – симбионты растений. Вулканические газы – но это лишь дополнительный источник. Р не долго существует в газообразной форме. Проблема – захоронение Р на дне океана. Мигрирует туда в больших количествах, поднимается в меньших (по пищевым цепям выносится на сушу, конечное звено – птицы). Загрязнение океана, прямое или косвенное уничтожение птичьих базаров нарушает миграцию Р со дна на сушу. Человек усугубляет проблему. Фосфорные удобрения с гидрохимическим стоком попадают в реки→океан. Скоро придётся добывать Р со дна океана.
Круговорот серы. Источник – литосфера (сульфаты, сульфиды, в соединениях с железом, кальцием). Усваивается с помощью серобактерий. По пищевым цепям →в почву в виде мёртвой органики. Недостатка серы не наблюдается (как N, P). Человек вызывает нарушения, связанные с поступлением оксидов в атмосферу (SO2, SO3), при сжигании органического топлива, особенно угля. SOx+H2O→сернистая и серная кислота→кислотные дожди (способны перемещаться на большие расстояния, ущерб тропическим лесам, вымирание организмов озёр).
Техногенная миграция х.э. В результате эволюции биосферы появилась качественно новая форма биогенной миграции атомов, не связаная с прохождением хим элементов через тело. Наибольшего развития она достигла в связи с деятельностью и потребностями человека. Техногенная миграция атомов – результат техногенеза. Техногенез – совокупность геохимических и геофизических процессов, вызванных производственной деятельностью человека. Процессы: 1)извлечение химических элементов из среды (литосферы, атмосферы, гидросферы) и их концентрация; 2) перегруппировка х. э., изменение химического состава соединений, создание новых химических веществ; 3) рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окружающей среде. Рассеяние: побочное и преднамеренное: внесение удобрений, мелиорантов, орошение сточными водами, ядохимикаты. Отрицательное последствие техногенеза заключается в загрязнении экосистем.
Существует две группы процессов техногенеза: 1) унаследованные от биосферы; 2) находятся в резком противоречии с природными условиями (изготавливаются соединения, чуждые природе).
Роль х.э. в культурных ландшафтах. Химические элементы, вырвавшиеся из техногенных потоков, включаются в воздушные, водные, биогенные миграционные потоки, испытывают превращения, усиливающие или уменьшающие их подвижность. Часть веществ накапливаются на геохимических барьерах, вызывая техногенные геохимические аномалии. Пр.: локальные аномалии, связанные с рассеиваним в атмосфере выбросов промышленных предприятий, автотрасс.
Урбо- ЭС. Пыль, содержащаяся в городской атмосфере, существенно влияет на температуру воздуха и режим выпадения осадков. Города – аномалии полиэлементного состава. Образуются особые геохимические туманы – смоги, которые затрудняют проникновение солнечной радиации. Спектр накапливающихся элементов очень широк. Сокращение биоразнообразия. Формируются новые почвы и почвоподобные тела. Агроэкосистемы: химизация (N P K – удобрения и микроэлементы). Избыток биогенов вызывает загрязнение почвы, в водоёмах вызывает эвтрофикацию. Проблемы, связанные с глобальным изменением геохимических циклов химических элементов приводит к изменению параметров функционированию агроэкосистем. Загрязнение грунтовых вод различными химическими соединениями. Одно из проявлений миграции химических элементов – эрозия почвы. Поступление химических элементов в пищевые цепи животных и человека.
- 1. Предмет и структура экологии. Место экологии в системе наук и практической жизни человека.
- 3. Концепции экоразвития. Прогнозы «Римского клуба». Конвенция Рио-де-Жанейро 1992 г. Участие России в проектах устойчивого развития и международное сотрудничество.
- 1. Индивид как уровень организации жизни. Фундаментальные свойства индивида. Обмен веществ как основа биологических круговоротов.
- 2. Паразитизм. Сопряженная эволюция паразита и хозяина.
- 1. Факторы среды. Классификация факторов среды. Правила взаимодействия факторов среды и организма.
- 2. Понятия биоценоз, биогеоценоз, экосистема, экотоп, биотоп, местообитание. Структура биоценоза и экосистемы. Методы изучения.
- Методологией всех экологических исследований является системный подход. В зависимости от объекта и целей исследования используются разные подходы:
- 3. Внешние эффекты и побочные следствия природопользования. Классическая экономика и последствия хозяйственной деятельности. Понятие ущерба окружающей среде. Социальная среда природопользования.
- 2. Видовое разнообразие и методы его оценки. Альфа-, бета-, гамма-разнообразие. Значимость видов в биоценозах. Индексы доминирования и равномерности.
- Билет №5
- 2. Классификация сообществ.
- 1. Роль кислорода в жизни растений и животных. Респираторные условия в основных средах жизни. Приспособления организмов к различным респираторным условиям.
- 2. Пространственная структура биоценозов. Горизонтальное сложение: мозаичность и ее причины. Межвидовая сопряженность и методы ее оценки. Вертикальная структура и ярусность.
- 3. Функциональная классификация техники
- 1. Влажность как фактор среды. Значение воды в организме. Приспособления организмов к различным условиям влажности.
- 3. Феномен культуры и экология. Экологическая характеристика культур и культурных институтов. Экологическое движение. Экологическая этика.
- 1. Вода как среда жизни. Свойства Воды. Экологические области гидросферы: бенталь и пелагиаль, литораль, абиссаль. Жизненные формы гидробионтов: планктон, нектон, бентос.
- 2. Функциональная структура экосистем. Трофическая структура. Представление о консорции.
- 3. Природопользование в традиционном, индустриальном и постиндустриальном обществе. Структурные кризисы и борьба с ними.
- 1.Знечение минер. Солей в жизни растений и животных. Приспособления организмов к различным солевым условиям. Принципы водно-солевого обмена.
- 2. Динамика экосистем. Представление об экологической сукцессии. Устойчивость.
- 3. Экологическая безопасность России. Динамика качества природной среды и состояние природных ресурсов. Чрезвычайные экологические ситуации.
- 2. Энергия в экосистемах. Биологическая продуктивность экосистем и ее составляющие. Классификация экосистем по продуктивности. Методы изучения.
- 2.2. Механический состав почв
- 2.3. Химическая активность почв
- 4.3. Роль эдафических факторов в распределении растений и животных.
- 4.Заключение
- 3.Государственное регулирование природопользования и охраны окружающей среды в России. Понятие экологического законодательства и его структура.
- 2. Биогеохимические процессы в Биосфере. Круговорот углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, их антропогенное изменение. Техногенная миграция х.Э. И их роль в культурных ландшафтах.
- 3. Понятие экологического управления. Государственные органы экологического управления.
- 1 Экологическая классификация организмов. Понятие жизненной формы и морфоэкологического типа. Классификация жизненных форм по Раункиеру. Понятие биоиндикации.
- 2. Экология человека как научная дисциплина. Ее цель, задачи и место в системе наук. Основное содержание, методологические основы и система понятий. Биологические и социальные потребности человека.
- 3 Экологические требования при проектировании и строительстве. Правовая охрана средообразующих объектов. Экологическая служба города.
- Глава 7. Требования в области охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной и иной деятельности
- 1. Географические закономерности дифференциации живого покрова суши. Основные градиенты среды. Зональные, интразональные и экстразональные типы биоценозов.
- 2. Влияние факторов среды на воспроизведение человечества и его генофонд. Динамика популяционных показателей человечества. Демографические проблемы.
- 3 Объекты земельных правоотношений. Классификация земель. Система прав на землю лиц, не являющихся собственниками земли. Задачи и содержание охраны земель (почв).
- 1. Основный биомы суши. Биомы тундры, лесов умеренного пояса, степей, тропических листопадных и постоянно влажных лесов, умеренного и тропического пояса.
- 2. Учение о природно-очаговых заболеваниях. Эндемичные болезни. Эпидемиологические последствия антропогенных ландшафтов и пути их преодоления. История глобальных эпидемий.
- 3. Юридическое понятие недр. Правовое регулирование недропользования и его основания.
- 1. Понятие ареала. Свойства и классификация ареалов. Динамика ареалов. Понятия нео- и палеоэндемика, реликта, космополита. Центры обилия и таксономического разнообразия.
- 2.Влияние климата на здоровье человека. Эколого-физиологические механизмы адаптации человека к различным климатическим условиям.
- 1.Биогеографическое районирование суши. Краткая хар-ка флористических царств и фаунистических областей.
- 2.Антропосфера, антропоэкосистемы, антропогеоценозы. Развитие хозяйственно-культурных типов и биологическая эволюция человека.
- 3. Юридическое понятие вод. Правовое регулирование водопользования: основания возникновения и прекращения. Виды права водопользования.
- 2. Урбанизация и здоровье человека. Гиподинамия. Стресс. Курение, алкоголизм, наркомания. Проблема питания. Иммунологические проблемы.
- 3. Юридическое понятие животного мира. Объекты правоотношений по использованию и охране животного мира. Право пользования и охрана объектов животного мира и среды их обитания.
- 1. Биогеографическое районирование океанов и континентальных водоемов. Основные типы ареалов морских организмов.
- 3. Юридическое понятие атмосферного воздуха. Атмосферный воздух как объект правоотношений. Вопросы охраны атмосферного воздуха.
- 1. Понятие популяции, свойства популяции (плотность, численность, методы определения). Структура популяции (половая, возрастная, пространственная).
- 2. Экологическая ниша Homo sapiens. Морфофизиологическая изменчивость человеческого организма. Экологическая дифференциация человечества.
- 3. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
- 1. Динамика популяций. Факторы динамики: рождаемость, смертность. Классификация популяций по динамике численности. Динамика популяций и жизненные циклы организмов. Популяционные стратегии жизни.
- 2. Региональные проблемы экологии человека. Представление о краевой патологии. Роль генотипических и фенотипических особенностей населения и региональные закономерности в распространении заболеваний.
- 3. Экологический мониторинг, его научные основы и структура. Виды мониторинга. Нормирование загрязнения окружающей среды.
- 1. Межвидовая конкуренция. Уравнение Лотки-Вольтерры. Принцип конкурентного исключения Гаузе. Конкуренция и сосуществование видов: модель Аткинсона и Шоррокса, модель Тилмана.
- 3. Экологическая экспертиза: сущность, классификация, процедуры, принципы, методы и организация.