Экология СПРАВОЧНИК

Термин "экология" (буквально от греч. oikos — жилище, местопребывание, дом и logos — наука) был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем лишь в прошлом веке. Так Геккель назвал науку, изучающую организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: видов, популяций, биоценозов (сообществ), экосистем (биогеоценозов) и биосферы. Первоначально этот термин применялся тогда, когда речь шла об изучении взаимосвязей между растительными и живыми сообществами, представляющими устойчивые и организованные системы, сложившиеся в процессе эволюции органического мира, и окружающей средой. В настоящее время современная экология интенсивно изучает также взаимодействия человека и биосферы, общественного производства с окружающей его природной средой и другие проблемы.

Далее

В зависимости от решаемых задач экологию подразделяют на общую, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем, и частную, сферой которой является изучение конкретных групп определенного таксономического (систематического) ранга.

Далее

В решении проблемы рационального взаимодействия общества и природы в настоящее время участвует целый комплекс фундаментальных наук, научных и прикладных дисциплин, междисциплинарных направлений. На сегодняшний день нет конкретной науки, которая могла бы взять на себя решение всех задач по совершенствованию механизма взаимодействия общества и природы ввиду их многогранности, специфики и разнородности. Здесь должны синтезироваться социальные, экономические, технологические, географические, экологические и другие аспекты, т. е. эта интегральная наука о рациональном взаимодействии общества и природы является междисциплинарной и называется "экологией человека". Объектом изучения "экологии человека" является система "общество — природа".

Далее

В целом процесс общественного производства является общим объектом исследования многих научных направлений, поэтому в теоретическом плане для выделения нового научного направления — инженерной экологии — необходимо определить объект и предмет и установить отличия области исследований от таковой в других научных направлениях.

Далее

Вид (species) — основная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции. Он представляет собой совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни, обладающих определенным типом взаимоотношений с абиотической (косной) и биотической (живой) средой и занимающих в природе определенную область — ареал. Вид как совокупность популяций особей отделяется от других таких же групп особей практически полной нескрещиваемостью в природных условиях. Накопление в конце XVII века сведений о многообразии форм животных и растений привело к представлению о виде как о вполне реальных группах особей, похожих друг на друга примерно так же, как походят друг на друга члены одной семьи, и отличимых от других таких же групп особей. ВИДОМ считались, например: волк, лисица, ворона, галка, дуб, береза, пшеница, овес и т. п. Вследствие этого вид—основное таксономическое (классификационное) подразделение в систематике животных, растений и микроорганизмов.

Далее

Популяция (от лат. рориШв — народ) — это совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует и занимает определенную часть ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.

Далее

Каждый вид, представленный конкретной популяцией, является компонентом определенного сообщества. Сообщество (биоценоз) (от греч. bios—жизнь, koinos—вместе) включает все популяции разных видов, характеризующихся определенными отношениями как между собой, так и с неорганической средой на определенной территории, называемой биотопом. Состав биоценоза определяется тем, какие организмы встречаются в данной местности и каким из них подходят условия существования в данном местообитании. Каждый биоценоз имеет определенную структуру, видовой состав и территорию; ему свойственны определенная организация пищевых связей и определенный тип обмена веществ.

Далее

Взаимосвязи организмов в биоценозах весьма многообразны. Как правило, они базируются на функционировании животных и растений между собой, но здесь всегда присутствует экологический аспект, состоящий в своеобразии обмена энергии и вещества организмов с окружающей средой. В соответствии Ь этим различают трофические связи, паразитизм, симбиоз, топические связи.

Далее

Все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органического вещества, созданного зелеными растениями. При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем.

Далее

Количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов называют биомассой. Скорость продуцирования биомассы характеризуется продуктивностью биоценоза. Различают первичную продуктивность — биомассу растений, образовавшуюся в единицу времени при фотосинтезе, и вторичную — биомассу, продуцируемую животными (консументами), потребляющими первичную продукцию. Вторичная продукция образуется в результате использования гетеротрофными организмами энергии, запасенной автотрофами.

Далее

Жизнедеятельность любого организма изменяет среду его обитания. Организм может влиять на условия среды. Например, дождевой червь рыхлит почву , прорывая в ней ходы, и тем самым вентилирует ее. Дерево испаряет влагу, что приводит к охладению окружающего воздуха. Животные или растения также могут вносить или изымать из среды ресурсы, доступные для использования другими организмами. Однако считать, что организмы действительно взаимодействуют, можно лишь тогда, когда особи тем или иным способом непосредственно влияют на жизнедеятельность друг друга.

Далее

Конкуренция в широком смысле — это взаимодействие, сводящееся к тому, что один организм потребляет ресурс, который был бы доступен для другого организма и мог им потребляться. При конкуренции происходит лишение одним живым существом части ресурса другого. В результате другое существо медленнее растет, оставляет меньшее число потомков и имеет больше шансов погибнуть. Лишать друг друга потенциального ресурса могут особи как одного, так и разных видов.

Далее

Внутривидовая конкуренция ведет к зависимому от плотности увеличению смертности или к зависимому от плотности снижению рождаемости. Нарис. 7 иллюстрируется, как с увеличением плотности удельная рождаемость снижается, а удельная смертность возрастает.

Далее

Рассмотрим промышленные популяции, то есть популяции, связанные с промыслом. Здесь, в идеальном случае, все действия, связанные с промыслом, направлены на достижение одной и той же основной цели, независимо от того, добываются ли киты или рыба в море, олени в тундре или древесина в лесу. Из популяции, постоянно подверженной чрезмерной эксплуатации, изымается слишком много особей, и в конечном счете популяция доводится до вымирания. Если из популяции, наоборот, изымается слишком мало особей, чем популяция способна восстановить, то получается неоправданно низкий результат.

Далее

Для каждой нормы добычи существует постоянная скорость изъятия особей из популяции за данный период времени, которая в промысловой практике называется фиксированной квотой. В точке пересечения линий дополнения и промысла скорости изъятия и пополнения равны и действуют в противоположных направлениях, рис. 8. В этой точке число особей, изъятых за единицу времени промыслом, равно числу особей, пополнивших за то же время популяцию. Для практики наибольший интерес представляет постоянная норма добычи, при которой скорость изъятия равна средней норме Ьт. Средняя норма, согласно рис. 8, соответствует такой скорости изъятия особей из популяции, когда она в виде параллельной линии оси абсцисс касается кривой скорости пополнения популяции в точке максимума. Это самая высокая скорость изъятия особей из популяции, которой популяция может противостоять засчет собственного пополнения. Поэтому ее называют максильным поддерживаемым урожаем.

Далее

Для популяций североморской сельди характерно существование нескольких равновесных состояний подобных тем, что приведены на рис.Другим примером отрицательного воздействия человеческой деятельности является нарушение постоянных путей миграции оленей при прокладке газопроводов иа Крайнем Севере, что также ведет к значительным потерям особей в популяциях.

Далее

Поэтому существуют различные попытки учета этих особенностей во взаимодействиях человека с промышленными популяциями. В связи с этим рассмотрим так называемую модель с "объединенным динамичес-ким фондом".

Далее

Энергия является общей количественной характеристикой движения материи. Фундаментальные законы превращения энергии исследует термодинамика, а преобразование энергии в экологических системах—биоэнергетика. Биоэнергетика, как научная дисциплина, исследует энергетические процессы в клетках, особях, экосистемах и т. д. Источником первичной энергии для экосистем и биогеоценозов является лучистая и корпускулярная энергия, приходящая от Солнца и падающая на горизонтальную поверхность Земли со средней интенсивностью 8,165 Дж/см2 в минуту.

Далее

Вода является важнейшей составляющей живого вещества, без которой невозможна жизнь на нашей планете.Вода как окись водорода НгО является простейшим устойчивым в обычных условиях химическим соединением водорода с кислородом. Соотношение (по весу) составляет 11,11% водорода и 88,89% кислорода, молекулярная масса 18,0160. Вода — это бесцветная жидкость без запаха и вкуса.

Далее

В стабилизации природных условий на поверхности Земли особенно велика роль Мирового океана. Это обусловлено прежде всего его массой и значительной занимаемой площадью.Основная часть акватории океана — 52,6% относится к глубинам от 4000 до 6000 м. При средней глубине океана 3800 м участки с глубинами более 6000 м занимают небольшую часть акватории—всего 1,2%. Мелководные участки до 200 м также занимают небольшую площадь — 7,5%. Остальная часть, то есть 38,7%, относится к акватории с глубинами от 200 до 4000 м. Наибольшая глубина в океане 11 022 м находится в Марианском желобе Тихого океана. Большая часть Мирового океана расположена в южном полушарии, где он занимает 81% площади поверхности, в северном полушарии он занимает61% поверхности.

Далее

Жидкая часть—почвенный раствор является активным компонентом почвы, который осуществляет перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно он содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Далее

Информация выступает и как один из важнейших видов природных ресурсов и одновременно общественных достояний, поскольку все развитие человечества — результат освоения и переработки информации, получаемой из окружающей среды и накапливаемой обществом.

Далее

Вокруг земного ядра (центральной части планеты) расположены концентрические слои, или оболочки, каждая из которых характеризуется соответствующим составом и свойствами вещества.Внешняя газовая оболочка Земли — атмосфера — не имеет верхней резкой границы и постепенно переходит в космическое пространство. В атмосфере сосредоточено только около одной миллиардной части массы Земли.

Далее

В экологии при рассмотрении различных систем в поле внимания оказываются различные виды веществ: природные, живые, биогенные, косные, биокосные, органические, биологически активные, ростовые, антропогенные и вредные.

Далее

На рис. 16 приведена принципиальная схема потоков вещества и энергии в сообществе.На рис. 16 /1 /—потоки энергии; 121—потоки биогенных элементов, связанные с органическим веществом; / 3 / — потоки вещества в свободной неорганической форме.

Далее

Взаимодействия человека с промышленными популяциями являются необходимыми для выбора правильной с экономической точки зрения, стратегии взаимоотношений. Но эти взаимоотношения не затрагивают обмена вещества и энергии между компонентами биогеоценозов, который играет важную роль в жизни организмов, популяций и сообществ. Так, все организмы нуждаются для построения своих тел в веществе, а для поддержания своей жизнедеятельности—в энергии.

Далее

Фотосинтез послужил причиной резкого увеличения содержания СЬ в атмосфере Земли. Благодаря этому возникла озо-носфера (озоновый экран), что в совокупности с другими факторами позволило жизни существовать среди мелководья п выйти на сушу. Изменение содержания кислорода в атмосфере Земли в результате фотосинтеза за более или менее известный период эволюции планеты приведено на рис. 17.

Далее

Оценки биомассы растений и животных для различных типов экосистем, отнесенных к собственно живому веществу (массе организмов) суши и океана, приведены в табл. 5.2.Масса биосферы, в которую включено все органическое вещество биогенного происхождения (сложная смесь природных органических соединений, основными первоисточниками которых являются растения, или, по определению В. И. Вернадского, вещество, создаваемое и перерабатываемое организмами) и косного вещества других сфер, занятых биосферой, оценивается в 2,5—3,0x1024 г. В биосфере на долю тропосферы приходится 0,004x1024 г, гидросферы — 1,4x1024 г и литосферы в пределах биосферы — 1,6x1024 г.

Далее

Пирогенная сукцессия — это смена биоценозов от пожара, возникающего вне зависимости от причины: природной или по вине человека.Катастрофическая сукцессия — это сукцессия, происшедшая вследствие каких-либо катастрофических для экосистемы природных или антропогенных факторов: ветровая, необычный паводок, массовое размножение вредителей, гибель от ядовитых газов или вредных веществ и т. д.

Далее

В каждом биогеоценозе сохраняется как однородность состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Этому способствует солнечная энергия. Поток солнечной энергии, проходя через системы биогеоценозов, см. рис. 20, поглощается хлорофиллом зеленых клеток растений. В наземных и водных экосистемах энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот только через фотосинтез, осуществляемый автотрофными организмами.

Далее

В круговороте веществ, как в процессах многократного участия веществ, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех их слоях, которые входят в биосферу планеты, а также в биогеоценозах различают малый круг биотического обмена (биогеоценотический) и большой (или биосферный).

Далее

Круговорот воды в природе — это циркуляция воды на Земле, происходящая по условной схеме: выпадение атмосферных осадков, поверхностный и подземный сток, инфильтрация, испарение, перенос водяного пара в атмосфере, конденсация водяного пара, повторное выпадение атмосферных осадков. В процессе круговорота воды в природе вода может переходить из одного агрегатного состояния в другое. Различают круговорот воды в атмосфере, между атмосферой и поверхностью литосферы, недрами литосферы и внутри недр литосферы. Антропогенные воздействия на природу в виде загрязнений, изменений климата, растительности, структуры почв, создания искусственных водохранилищ и т. п. заметно влияют на круговорот воды.

Далее

Кислород (лат. Оху§епшш) является химическим элементом VI группы периодической системы Менделеева с атомной массой 15,9994. При нормальных условиях кислород имеет газообразное состояние и не имеет цвета, запаха и вкуса. Трудно назвать другой элемент на нашей планете, который играл бы такую важную роль, как кислород. Но в экологическом аспекте нельзя противопоставлять значимость кислорода для жизни на Земле с другими элементами, ибо жизнь на Земле возможна лишь в гармонии и здесь абсолютно все, что сложилось в течение длительной эволюции на Земле в экосистемах, биогеоценозах, биосфере и круговороте веществ в природе является важным.

Далее

Углерод является основным биогенным элементом, играющим важнейшую роль в образовании живого вещества.Принципиальная схема круговорота углерода в природе приведена на рис. 26.На рис. 26 содержание углерода приведено в г/см2 поверхности Земли. Обмен углерода—в у (1 х 10"6 г) на 1 см2 поверхности Земли в год. В активном круговороте углерода участвует очень небольшая часть всей его массы.

Далее

Таким образом, отдельные циклические процессы, слагающие общий круговорот веществ на Земле, никогда не являются полностью обратимыми. Одна часть вещества в повторяющихся процессах превращения рассеивается и отвлекается в частные круговороты или захватывается временными равновесиями. Другая же часть вещества, которая возвращается к исходному состоянию, во временном аспекте имеет новые признаки.

Далее

Азот (лат. Мкго£епшт, греч. агоов — безжизненный) — это химический элемент V группы периодической системы Менделеева с атомной массой 14,0067. Азот при нормальных условиях имеет газообразное состояние без цвета, запаха и вкуса. Азот в свободном состоянии обладает химической инертностью, а в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота весьма активен.

Далее