Роль живого вещества в биосфере Основное внимание в учении о биосфере В. И. Вернадский уделял роли живого вещества. Ученый писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей» . Благодаря способности к росту, размножению и расселению, в результате обмена веществ и преобразования энергии живые организмы способствуют миграции химических элементов в биосфере.

В. И. Вернадский сравнивал массовые миграции животных, например стаи саранчи, по масштабам переноса химических элементов с перемещением целого горного массива. В живой природе обнаружено около 90 химических элементов, т. е. большая часть всех известных на сегодняшний день. Нет никаких специальных элементов, характерных только для живых организмов, поэтому за всю историю существования биосферы атомы большинства элементов, входящих в ее состав, неоднократно прошли через тела живых организмов.

Между органическим и неорганическим веществом на планете существует неразрывная связь, совершаются постоянный круговорот веществ и превращение энергии. На протяжении всей биологической истории Земли деятельность организмов определяла состав атмосферы (фотосинтез, дыхание), состав и структуру почв (деятельность редуцентов), содержание различных веществ в водной среде. Продукты метаболизма одних организмов, попадая в окружающую среду, использовались и перерабатывались другими организмами. Благодаря редуцентам в круговорот веществ включались растительные и животные остатки.

Многие организмы способны избирательно поглощать и накапливать различные химические элементы в виде органических и неорганических соединений. Например, хвощи аккумулируют из окружающей среды кремний, губки и некоторые водоросли - иод. В результате деятельности разных бактерий образованы многие месторождения серы, железных и марганцевых руд.

Из тел ископаемых растений и планктонных организмов сформировались залежи каменного угля и запасы нефти. Скелеты мелких планктонных водорослей и раковинок морских простейших сложились в гигантские толщи известняковых пород.

Особую роль в биосфере играют микроорганизмы. Не будь их, круговорот веществ и энергии не смог бы осуществляться и поверхность планеты была бы покрыта толстым слоем растительных остатков и трупов животных.

Лишайники, грибы и бактерии активно участвуют в разрушении горных пород. Их работу поддерживают растения, чьи корневые системы прорастают в мельчайшие трещины. Завершают этот процесс вода и ветер.

Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют и другие процессы. Во время вулканических извержений в атмосферу выбрасывается огромное количество различных газов, частички вулканического пепла, изливаются потоки расплавленных магматических пород. В результате тектонических процессов образуются новые острова, меняют облик горные районы, океан наступает на сушу.

большой (геологический) продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь. малый (биотический) (часть большого), происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества.

Круговорот воды. Особое значение для существования биосферы имеет круговорот воды. С поверхности океанов испаряется огромная масса воды, которая частично переносится ветрами в виде пара и выпадает в виде осадков над сушей. Обратно в океан вода возвращается через реки и грунтовые воды. Однако важнейшим участником циркуляции воды является живое вещество.

В процессе жизнедеятельности растения поглощают из почвы и испаряют в атмосферу огромное количество воды. Так, участок поля, который за сезон дает урожай массой в 2 т, потребляет около 200 т воды. В экваториальных районах земного шара леса, задерживая и испаряя воду, значительно смягчают климат. Сокращение площади этих лесов может привести к изменению климата и засухам в прилегающих районах.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА Кислород атмосферы имеет биогенное происхождение и его циркуляция в биосфере осуществляется путем пополнения запасов в атмосфере в результате фотосинтеза растений и поглощения при дыхании организмов и сжигании топлива в хозяйстве человека. Кроме того, некоторое количество кислорода образуется в верхних слоях атмосферы при диссоциации воды и разрушении озона под действием ультрафиолетового излучения; часть кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при вулканических извержениях и др.

Продуценты в процессе фотосинтеза выделяют кислород в атмосферу. Атмосферный кислород используется в процессе дыхания. Часть его превращается в углекислый газ, а остатки передаются по цепям питания. После гибели организмов редуценты, используя кислород, разлагают органические вещества до воды и углекислого газа. Часть атмосферного кислорода расходуется на окисление неорганических веществ. Естественный цикл завершен. Кислород так же превращается в озон и обратно под воздействием солнечных лучей. Малая часть кислорода выходит из цикла в виде полезных ископаемых (каменного угля, нефти, газа и т. п.). Человек вносит заметные изменения в круговорот кислорода. Сжигаемое ископаемое топливо (каменный уголь, нефть, газ) уменьшает запасы атмосферного кислорода. Использование хлорфторуглеводородов истончает озоновый слой, который защищает все живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей.

Круговорот углерода. Углерод входит в состав всех органических веществ, поэтому его круговорот полностью зависит от жизнедеятель ности организмов. В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (С 02) и включают углерод в состав синтезируемых органических соединений. В процессе дыхания животные, растения и микроорганизмы выделяют углекислый газ, и углерод, ранее входящий в состав органических веществ, вновь возвращается в атмосферу.

Углерод, растворенный в морях и океанах в виде угольной кислоты (Н 2 С 03) и ее ионов, используется организмами для формирования скелета, состоящего из карбонатов кальция (губки, моллюски, кишечно полостные). Причем ежегодно громадное количество углерода осаждается в виде карбонатов на дно океанов.

На суше около 1% углерода изымается из круговорота, откладываясь в виде торфа. В атмосферу углерод поступает также в результате хозяйственной деятельности человека. В настоящее время ежегодно выбрасывается в воздух около 5 млрд т углерода при сжигании ископаемого топлива (газ, нефть, уголь) и 1- 2 млрд т - при переработке древесины. Каждый год количество углерода в атмосфере увеличивается примерно на 3 млрд т, что может привести к нарушению устойчивого состояния биосферы.

Огромное количество углерода содержится в горных осадочных породах. Его возвращение в круговорот зависит от вулканической деятельности и геохимических процессов.

КРУГОВОРОТ АЗОТА Азот - необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений. Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов.

К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее активными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями. После отмирания растений и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении водной среды азотистыми соединениями играют цианобактерии. Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными {аммонифицирующими) бакт ериями до аммиака. Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов, после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами выполняет функцию удержания тепла планеты.

КРУГОВОРОТ СЕРЫ Круговорот серы в природе поддерживается микроорганизмами. При их участии сульфиды окисляются до сульфатов, сульфаты поглощаются живыми организмами, где сера восстанавливается и входит в состав белков. При гниении отмерших организмов сера возвращается в круговорот. Круговорот серы охватывает воду, почву и атмосферу. Основные резервы серы находятся в почве и отложениях как в самородном состоянии, так и в виде залежей сульфидных и сульфатных минералов. Ключевым звеном круговорота являются процессы аэробного окисления сульфида до сульфата и анаэробного восстановления сульфата до сульфида. Выделяющийся из воды сероводород окисляется до сульфат иона атмосферным кислородом. Сульфат ион основная форма серы, которая доступна автотрофам. Круговорот серы находится под сильным влиянием антропогенной деятельности, в первую очередь, в результате сжигания ископаемого топлива. В органических энергоносителях всегда содержится то или иное количество серы, выделяющейся в виде диоксида, который, как и оксиды азота, токсичен для живых организмов. Диоксид серы способен интенсивно поглощаться надземным ассимиляционным аппаратом растений и в сильной степени подавлять процесс фотосинтеза вплоть до некроза и полной гибели листьев. Диоксид серы может реагировать с водяными парами атмосферы, образуя триоксид серы и далее серную кислоту.

В природе постепенно происходит круговорот серы, подобный круговороту азота или углерода. Растения потребляют серу ведь ее атомы входят в состав белка. Особенно важное значение в круговороте серы, видимо, имеют тионовые бактерии, широко распространенные в различных водоемах, почве и в разрушающихся горных породах.

КРУГОВОРОТ ФОСФОРА Фосфор – один из важнейших химических элементов, участвующих в развитии живых организмов. Он входит в состав протоплазмы и большинства животных и растительных белков. Человеку фосфор жизненно необходим для полноценного развития органов и тканей, а также для обеспечения нормальной работы мозга. Круговорот фосфора в биосфере состоит из нескольких главных звеньев это горные породы, почва, растения и животные организмы. Источником большинства фосфорсодержащих соединений в природе является минерал апатит, в состав которого входит от 5 до 36% оксида фосфора. Кристаллики апатита встречаются в магматических породах и в местах их контакта с осадочными. Значительные запасы этого минерала обнаружены в Бразилии и Норвегии, а крупнейшее месторождение находится в Хибинах (Кольский полуостров). В процессе выветривания, происходящего под влиянием атмосферных условий, почвенных кислот, живых организмов, апатиты разрушаются и вовлекаются в биохимический круговорот фосфора, охватывающий био, гидро и литосферу.

В любом животном организме постоянно происходят физиологические процессы, связанные с расщеплением, синтезом и прочими химическими превращениями фосфорсодержащих соединений. У млекопитающих этот элемент содержится в белках крови, молока, нервной, костной и мозговой тканей. Также он присутствует в составе нуклеиновых кислот – соединений, участвующих в процессах передачи наследственной информации. После гибели животных организмов круговорот фосфора замыкается элемент возвращается в литосферу, выпадая из биохимического цикла. При определенных условиях (например, при резкой смене климатических условий, при колебаниях солености, температуры, кислотности воды и пр.) происходит массовая гибель организмов и скопление их остатков на морском дне. В результате формируются новые месторождения фосфорсодержащих горных пород осадочного происхождения (например, фосфоритов). Со временем органогенные породы биолиты становятся новым источником этого элемента в биогенном цикле.

ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭНЕРГИИ В БИОСФЕРЕ Большая часть приходящей к Земле энергии поглощается атмосферой; это главным образом ультрафиолетовая часть спектра чрезвычайно опасная для живых организмов. Таким образом теряется 30% падающей на Землю энергии. Около 50% падающей энергии превращается в тепло и вновь излучается во внешнее пространство в форме инфракрасного теплового излучения, а 20% расходуется на испарение воды и образование облаков. И наконец, лишь 0, 02% падающей энергии поглощается биосферой. Энергия, поглощенная биосферой, идет на совершение биологической работы живыми организмами, направленной на поддержание их жизни.

Растения поглощают солнечную энергию при помощи хлоропластов включающих в себя пигмент хлорофилл, который содержится в листьях и определяет зеленый цвет растений. Листья имеют большую поверхность для поглощения солнечного света и отверстия (устьица) для обмена с окружающей средой кислородом и двуокисью углерода. Поглотив электромагнитную энергию солнца растения в процессе фотосинтеза запасают ее в форме сахаров основного химического источника энергии. Необходимая для фотосинтеза вода с содержащимися в ней солями подается от корней по "водопроводной" системе, называемой ксилемой, а образовавшийся сахар (питательные вещества) распределяется по всем частям растения с помощью другой проводящей системы, называемой флоэмой. Ксилема и флоэма образуют циркуляторную систему растения, которая распределяет в растениях питательные вещества и энергию.

Поглощение, превращение и использование энергии животными Животные не могут непосредственно использовать энергию солнечного излучения для осуществления своей жизнедеятельности. Так как у них нет системы фотосинтеза, они получают энергию поедая или растения (травоядные), или других животных, питающихся растениями (плотоядные). В организме животных в процессе переваривания сложных компонентов пищи, происходит ее разложение на более простые, которые всасываются в кишечнике, поступают в кровь и разносятся по всему организму. При этом происходит высвобождение энергии, запасенной в пище. Часть этой высвободившейся энергии выделяется в виде тепла, а другая часть запасается организмом в форме химической энергии, которая затем используется при выполнении работы, например, сердцем при перекачке крови, кишечником по поглощению питательных веществ, мышцами, приводящим в движение крылья, лапы и хвосты, ноги и руки. и пр. Для создания систем с высоким уровнем генетической и нервной организации (упорядоченных систем) также необходимо затратить энергию. Для эффективного функционирования организм должен иметь программу, содержащую инструкции по работе всех его элементов, и для этой программы нужна информация о внутреннем состоянии и внешнем окружении организма. Совершаемая при этом работа состоит в выработке сигналов, с помощью которых регулируются энергетические процессы, организуются биоструктуры, контролируется расход энергии, необходимой для быстрой реакции организма на внешние раздражители, или стимулируется возникновение других сигналов.

Ноосфера. Совместная деятельность живых организмов в течение многих лет создавала, а в дальнейшем поддерживала определенные условия, необходимые для существования жизни, т. е. обеспечивала гомеостаз биосферы. В. И. Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом»

Однако в последнее время в развитии биосферы все большее значение постепенно приобретал новый фактор – антропогенный. В 1927 г. Французские ученые Эдуард Леруа и Пьер Тейяр де Шарден ввели понятие «ноосфера» . Ноосфера - это новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. В дальнейшем В. И. Вернадский развил представление о ноосфере как сфере разума.

Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?
Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря деятельности фотосинтетиков в атмосфере снизилось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов определяет состав и структуру почвы (переработка редуцентами органических остатков), предохраняет ее от эрозии. В значительной мере животные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические элементы - кремний, кальций, иод, серу и т.д. Результатом активности живых существ являются отложения известняков, железных и марганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей - важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?
Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кроме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захватываться животными - моллюсками, кораллами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результатом их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).

Вопрос 4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.
Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза, Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО 2 , который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счет вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО 2 в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?
Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотические факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, наводнения и другие природные процессы. Некоторые из них действуют очень медленно; другие же способны практически мгновенно изменить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лесные пожары; падение крупного метеорита).

Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?
Ноосфера (от греч. noos - разум) - это понятие, обозначающее сферу взаимодействия природы и человека; это эволюционно новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку французские ученые Эдуард Леруа (1870-1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955).

Реферат на тему:

Введение

Круговорот биологический – явление непрерывного характера, циклического, закономерного, но не равномерного во времени и пространстве перераспределения веществ, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации – от биогеоценоза до биосферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют большим кругом, а в пределах конкретного биогеоценоза – малым кругом биотического обмена.

Академик В.И. Вернадский первым постулировал тезис о важнейшей роли живых организмов в формировании и поддержании основных физико-химических свойств оболочек Земли. В его концепции биосфера рассматривается не просто как пространство, занятое жизнью, а как целостная функциональная система, на уровне которой реализуется неразрывная связь геологических и биологических процессов. Основные свойства жизни, обеспечивающие эту связь, - высокая химическая активность живых организмов, их подвижность и способность к самовоспроизведению и эволюции. В поддержании жизни как планетарного явления важнейшие значение имеет разнообразие ее форм, отличающихся набором потребляемых веществ и выделяемых в окружающую среду продуктов жизнедеятельности. Биологическое разнообразие – основа формирования устойчивых биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере Земле.

Вопросы о роли живых организмов в малом круговороте рассматривали такие ученые, педагоги как Николайкин Н.И., Шилов И.А., МелеховаО.П. и др.

1. Роль живых организмов в биологическом круговороте

Специфическое свойство жизни – обмен веществ со средой. Любой организм должен получать из внешней среды определенные вещества как источники энергии и материал для построения собственного тела. Продукты метаболизма, уже непригодные для дальнейшего использования, выводят наружу. Таким образом, каждый организм или множество одинаковых организмов в процессе своей жизнедеятельности ухудшают условия своего обитания. Возможность обратного процесса – поддержания жизненных условий или даже их улучшения, - определяется тем, что биосферу населяют разные организмы с разным типом обмена веществ.

В простейшем виде набор качественных форм жизни представлен продуцентами, консументами и редуцентами, совместная деятельность которых обеспечивает извлечение определенных веществ из внешней среды, их трансформацию на разных уровнях трофических цепей и минерализацию органического вещества до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот (основные элементы, мигрирующие по цепям биологического круговорота, - углерод, водород, кислород, калий. Фосфор, сера и т.д.).

Продуценты - это живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. (Отметим, что получение энергии извне - общее условие жизнедеятельности всех организмов; по энергии все биологические системы - открытые) их называют также автотрофами, поскольку они сами снабжают себя органическим веществом. В природных сообществах продуценты выполняют функцию производителей органического вещества, накапливаемого в тканях этих организмов. Органическое вещество служит и источником энергии для процессов жизнедеятельности; внешняя энергия используется лишь для первичного синтеза.

Все продуценты по характеру источника энергии для синтеза органических веществ подразделяются на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Первые используют для синтеза энергию солнечного излучения в части спектра с длиной волны 380-710 нм. Эго главным образом зеленые растения, но к фотосинтезу способны и представители некоторых других царств органического мира. Среди них особое значение имеют цианобактерии (сине-зеленые «водоросли»), которые, по-видимому, были первыми фотосинтетиками в эволюции жизни на Земле. Способны к фотосинтезу также многие бактерии, которые, правда, используют особый пигмент - бактериохлорин - и не выделяют при фотосинтезе кислород. Основные исходные вещества, используемые для фотосинтеза,- диоксид углерода и вода (основа для синтеза углеводов), а также азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания.

Создавая органические вещества на основе фотосинтеза, фотоавтотрофы, таким образом, связывают использованную солнечную энергию, как бы запасая ее. Последующее разрушение химических связей ведет к высвобождению такой «запасенной» энергии. Это относятся не только к использованию органического топлива; «запасенная» в тканях растений энергия передается в виде пищи по трофическим цепям и служит основой потоков энергии, сопровождающих биогенный круговорот веществ.

Хемоавтотрофы в процессах синтеза органического вещества используют энергию химических связей. К этой группе относятся только прокариоты: бактерии, архебактерии и отчасти сине-зеленные. Химическая энергия высвобождается в процессах окисления минеральных веществ. Экзотермические окислительные процессы используются нитрифицирующими бактериями (окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов), железобактериями (окисление закисного железа до окисного), серобактериями (сероводород до сульфатов). Как субстрат для окисления используется также метан, СО и некоторые другие вещества.

При всем многообразия конкретных форм продуцентов-автотрофов их общая биосферная функция едина и заключается в вовлечении элементов неживой природы в состав тканей организмов и таким образом в общий биологический круговорот. Суммарная масса автотрофов-продуцентов составляет более 95 % массы всех живых организмов в биосфере.

Консументы. Живые существа, не способные строить свое тело на базе использования неорганических веществ, требующие поступления органического вещества извне, в составе пищи, относятся к группе гетеротрофных организмов, живущих за счет продуктов, синтезированных фото- или хемоситетиками. Пища, извлекаемая тем или иным способом из внешней среды, используется гетеротрофами на построение собственного тела и как источник энергии для различных форм жизнедеятельности. Таким образом, гетеротрофы используют энергию, запасенную автотрофами в виде химических связей синтезированных ими органических веществ. В потоке веществ по ходу круговорота они занимают уровень потребителей, облигатно связанных с автотрофами организмами (консументы 1 порядка) или с другими гетеротрофами, которыми они питаются (консументы II порядка).

Общее значение консументов в круговороте веществ своеобразно и неоднозначно. Они не обязательны в прямом процессе круговорота: искусственные замкнутые модельные системы, составленные из зеленых растений и почвенных микроорганизмов, при наличии влаги и минеральных солей могут существовать неопределенно долгое время за счет фотосинтеза, деструкции растительных остатков и вовлечения высвобожденных элементов в новый круговорот. Но это возможно лишь в стабильных лабораторных условиях. В природной обстановке возрастает вероятность гибели таких простых систем от многих причин. «Гарантами» устойчивости круговорота и оказываются в первую очередь консументы.

В процессе собственного метаболизма гетеротрофы разлагают полученные в составе пищи органические вещества и на этой основе строят вещества собственного тела. Трансформация первично продуцированных автотрофами веществ в организмах консументов ведет к увеличению разнообразия живого вещества. Разнообразие же необходимое условие устойчивости любой кибернетической системы на фоне внешних и внутренних возмущений. Живые системы - от организма до биосферы в целом - функционируют по кибернетическому принципу обратных связей.

Животные, составляющие основную часть организмов-консументов, отличаются подвижностью, способностью к активному перемещению в пространстве. Этим они эффективно участвуют в миграции живого вещества, дисперсии его по поверхности планеты, что, с одной стороны, стимулирует пространственное расселение жизни, а с другой служит своеобразным «гарантийным Механизмом» на случай уничтожения жизни в каком-либо месте в силу тех или иных причин.

Примером такой «пространственной гарантии может служить широко известная катастрофа на о. Кракатау: в результате извержения вулкана в 1883 г. жизнь на острове была полностью уничтожена, но в течение всего 50 лет восстановилась - было зарегистрировано порядка 1200 видов. Заселение шло главным образом за счет не затронутых извержением Явы, Суматры и соседних островов, откуда разными путями растения и животные вновь заселили покрытый пеплом и застывшими потоками лавы остров. При этом первыми (уже через 3 года) на вулканическом туфе и пепле появились пленки цианобактерий. Процесс становления устойчивых сообществ на острове продолжается; лесные ценозы еще находятся на ранних стадиях сукцессии и сильно упрощены по структуре.

Наконец, чрезвычайно важна роль консументов, в первую очередь животных, как регуляторов интенсивности потоков вещества и энергии по трофическим цепям. Способность к активной авторегуляции био- массы и темпов ее изменения на уровне экосистем и популяций отдельных видов в конечном итоге реализуется в виде поддержания соответствия темпов создания и разрушения органического вещества в глобальных системах круговорота. Участвуют в такой регуляторной системе не только консументы, но последние (особенно животные) отличаются наиболее активной и быстрой реакцией на любые возмущении баланса биомассы смежных трофических уровней.

В принципе система регулирования потоков вещества в биогенном круговороте, основанная на комплементарности составляющих эту систему экологических категорий живых организмов, работает по принципу безотходного производства. Однако в идеале этот принцип соблюден быть не может в силу большой сложности взаимодействующих процессов и влияющих на них факторов. Результатом нарушения полноты круговорота явились отложения нефти, каменного угля, торфа, сапропелей. Все эти вещества несут в себе энергию, первоначально запасенную в процессе фотосинтеза. Использование их человеком - как бы «отставленное во времени» завершение циклов биологического круговорота.

Редуценты. К этой экологической категории относятся организмы-гетеротрофы, которые, используя в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалия, растительный опад и пр.), в процессе метаболизма разлагают его до неорганических составляющих.

Частично минерализация органических веществ идет у всех живых организмов. Так, в процессе дыхания выделяется СО2, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т.д. Истинными редуцентами, завершающий цикл разрушения органических веществ, следует поэтому считать лишь такие организмы, которые выделяют во внешнюю среду только неорганические вещества, готовые к вовлечению в новый цикл.

В категорию редуцентов входят многие виды бактерий и грибов. По характеру метаболизма это организмы-восстановители. Так, девитрифицирующие бактерии восстанавливают азот до элементарного состояния, сулъфатредуцирующие бактерия - серу до сероводорода. Конечные продукты разложения органических веществ - диоксид углерода, вода, аммиак, минеральные соли. В анаэробных условиях разложение идет дальше - до водорода; образуются также углеводороды.

Полный цикл редукции органического вещества более сложен и вовлекает большее число участников. Он состоит из ряда последовательных звеньев, в череде которых разные организмы-разрушители поэтапно превращают органические вещества сначала в более простые формы и только после этого в неорганические составляющие действием бактерий и грибов.

Уровни организации живой материи. Совместная деятельность продуцентов, консументов и редуцентов определяет непрерывное поддержание глобального биологического круговорота веществ в биосфере Земли. Этот процесс поддерживается закономерными взаимоотношениями составляющих биосферу пространственно-функциональных частей и обеспечивается особой системой связей, выступающих как механизм гомеостазирования биосферы - поддержания ее устойчивого функционирования на фоне изменчивых внешних и внутренних факторов. Поэтому биосферу можно рассматривать как глобальную экологическую систему, обеспечивающую устойчивое поддержание жизни в ее планетарном проявлении.

Любая биологическая (в том числе и экологическая) система характеризуется специфической функцией, упорядоченными взаимоотношениями составляющих систему частей (субсистем) и основывающимися на этих взаимодействиях регуляторными механизмами, определяющими целостность и устойчивость системы на фоне колеблющихся внешних условий. Из сказанного выше ясно, что биосфера в ее структуре и функции соответствует понятию биологической (экологической) системы.

На уровне биосферы как целого осуществляется всеобщая функциональная связь живого вещества с неживой природой. Ее структурно-функциональными составляющими (подсистемами), на уровне которых осуществляются конкретные циклы биологического круговорота, являются биогеоценозы (экосистемы).

2. Малый круговорот веществ в биосфере

Биологический (биогеохимический) круговорот (малый круговорот веществ в биосфере) – круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. Биогеохимический круговорот веществ совершается в пределах биосферы. Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. В экосистеме органические вещества синтезируют автотрофами из неорганических веществ. Затем он потребляются гетеротрофами. В результате выделения в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов органические вещества подвергаются минерализации, т.е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические могут быть вновь использованы для синтеза автотрофами органических веществ.

В биогеохимических круговоротах следует различать две части:

1. резервный фонд – это часть вещества, не связанная с живыми организмами;

2. обменный фонд – значительно меньшая часть вещества, которая связана прямым обменом между организмами и их непосредственным окружением.

В зависимости от расположения резервного фонда биогеохимические круговороты можно разделить на два типа:

1. круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота);

2. круговороты осадочного типа с резервным фондом в земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа и д.р.).

Круговороты газового типа совершенны, т.к. обладают большим обменным фондом, а значит способы к быстрой саморегуляции. Круговороты осадочного типа менее совершенны, они более инертны, т.к. основная масса вещества содержится в резервном фонде земной коре в «недоступном» живым организмам виде. Такие круговороты легко нарушаются от различного рода воздействий, и часть обмениваемого материала выходит из круговорота. Возвратиться опять круговорот она может лишь в результате геологических процессов или путем извлечения живым веществом. Однако извлечь нужные живым организмам вещества из земной коры гораздо сложнее, чем из атмосферы.

Интенсивность биологического круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды. Так, например, биологический круговорот интенсивнее протекает во влажных тропических лесах, чем в тундре. Кроме того, в тундре биологические процессы протекают только в теплое время года.

Продуценты, консументы, детритофаги и редуценты экосистемы, поглощая и выделяя различные вещества, взаимодействуют между собой четко и согласованно. Органические вещества и кислород, образуемые фотосинтезирующими растениями, - важнейшие продукты питания и дыхания консументов. В то же время выделяемые консументами диоксид углерода и минеральные вещества навоза и мочи являются биогенами, столь необходимыми продуцентами. Поэтому вещества в экосистемах совершают практически полный круговорот, попадая сначала в живые организмы, затем в абиотическую среду и вновь возвращаясь в живое. Вот один из основных принципов функционирования экосистем: получение ресурсов и переработка отходов происходят в процессе круговорота всех элементов.

Рассмотрим круговороты наиболее значимых для живых организмов веществ и элементов. К малому биогеохимическому круговороту биогенных элементов относятся: углерод, азот, фосфор, сера и др.

2.1 Круговорот углерода

Углерод существует в природе во многих формах, в том числе в составе органических соединений. Неорганическое вещество, лежащее в основе биогенного круговорота этого элемента, - диоксид углерода (СО2). В природе СО2 входит в состав атмосферы, а также находится в растворенном состоянии в гидросфере. Включение углерода в состав органических веществ происходит в процессе фотосинтеза, в результате которого на основе СО2 и Н2 О образуются сахара. В дальнейшем другие процессы биосинтеза преобразуют эти углероды в более сложные, а также в протеиды, липиды. Все эти соединения не только формируют ткани фотосинтезирующих организмов, но и служат источником органических веществ для животных и незеленных растений.

В процессе дыхания все организмы окисляют сложные органические вещества; конечный продукт этого процесса, СО2, выводится во внешнюю среду, где вновь может вовлекаться в процесс фотосинтеза.

При определенных условиях в почве разложение накапливающихся мертвых остатков идет замедленным темпом – через образование сапрофагами гумуса, минерализация которого воздействием грибов и бактерий может идти с различной, в том числе и с низкой, скоростью. В некоторых случаях цепь разложения органического вещества бывает неполной. В частности, деятельность сапрофагов может подавляться недостатком кислорода или повышенной кислотностью. В этом случае органические остатки накапливаются в виде торфа; углерод не высвобождается и круговорот приостанавливается. Аналогичные ситуации возникали и в прошлые геологические эпохи, о чем свидетельствуют отложения каменного угля и нефти.

В гидросфере приостановка круговорота углерода связана с включением СО2 в состав СаСО3 в виде известняков, мела, кораллов. В этом случае углерод выключается из круговорота на целые геологические эпохи. Лишь поднятие органогенных пород над уровнем моря приводит к возобновлению круговорота через выщелачивание известняков атмосферными осадками. А также биогенным путем – действием лишайников, корней растений.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд тонн этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода приводит в возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта.

Скорость круговорота СО2, т.е. время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300 лет.

2.2 Круговорот азота

Главный источник азота органических соединений – молекулярный азот в составе атмосферы. Переход его в доступные живым организмам соединения может осуществляться разными путями. Так, электрические разряды при грозах синтезируют из азота и кислорода воздуха оксида азота, которые с дождевыми водами попадают в почву в форме селитры или азотной кислоты. Имеет место и фотохимическая фиксация азота.

Более важной формой усвоения азота является деятельность азот-фиксирующих микроорганизмов, синтезирующих сложные протеиды. Отмирая, они обогащают почву органическим азотом, который быстро минерализируются. Таким путем в почву ежегодно поступает около 25 кг азота на 1 га.

Наиболее эффективная фиксация азота осуществляется бактериями, формирующими симбиотические связи с бобовыми растениями. Образуемый ими органический азот диффундирует в ризосферу, а также включается в наземные органы растения-хозяина. Таким путем в наземных и подземных органах растений на 1 га накапливается за год 150-400 кг азота.

Существуют азотфиксирующие микроорганизмы, образующие симбиоз и другими растениями. В водной среде и на очень влажной почве непосредственную фиксацию атмосферного азота осуществляют цианобактерии. Во всех этих случаях азот попадает в растения в форме нитратов. Эти соединения через корни и проводящие пути доставляются в листья, где используются для синтеза протеинов; последние служат основой для азотного питания животных.

Экскреты и мертвые организмы составляют базу цепей питания организмов-сапрофагов, разлагающих органические соединения с постепенным превращением органических азотсодержащих веществ в неорганические. Конечным звеном этой редукционной цепи оказываются аммонифицирующие организмы, образующие аммиак, который затем может войти в цикл нитрификации. Таким образом цикл азота может быть продолжен.

В то же время происходит постоянное возвращение азота в атмосферу действием бактерий-денитрификаторов, которые разлагают нитраты до N2. Эти бактерии активны в почвах, богатых азотом и углеродом. Благодаря их деятельности ежегодно с 1 га почвы улетучиваются до 50-60 кг азота.

Азот может выключаться из круговорота путем аккумуляции в глубоководных осадках океана. В известной мере это компенсируется выделением молекулярного N2 в составе вулканических газов.

2.3 Круговорот фосфора

Из всех макроэлементов (элементов, необходимых для всего живого в больших количествах) фосфор – один из самых редких в доступных резервуарах на поверхности Земли. В природе фосфор в больших количествах содержится в ряде горных пород. В процессе разрушения этих пород он попадает в наземные экосистемы или выщелачивается осадками и в конце концов оказывается в гидросфере. В обоих случаях этот элемент вступает в пищевые цепи. В большинстве случаев организмы-редуценты минерализуют органические вещества, содержащие фосфор, в неорганические фосфаты, которые вновь могут быть использованы растениями и таким образом снова вовлекаются в круговорот.

В океане часть фосфатов с отмершими органическими остатками попадает в глубинные осадки и накапливается там, выключаясь из круговорота. Процесс естественного круговорота фосфора в современных условиях интенсифицируется применением в сельском хозяйстве фосфорных удобрений, источником которых служат залежи минеральных фосфатов. Это может быть поводом для тревоги, поскольку соли фосфора при таком использовании быстро выщелачиваются, а масштабы эксплуатации минеральных ресурсов все время растут. Составляя в настоящее время около 2 млн. тонн в год.

2.4 Круговорот серы

Основной резерв фонд серы находится в отложении и почве, но в отличие от фосфора имеется резервный фонд и в атмосфере. Главная роль в вовлечение серы в биогеохимический круговорот принадлежит микроорганизмами. Одни из них восстановители, другие – окислители.

В горных породах сера встречается в виде сульфидов, в растворах – в форме иона, в газообразной фазе в виде сероводорода или сернистого газа. В некоторых организмах сера накапливается в чистом виде (S) и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы.

В наземных экосистемах сера поступает в растения из почвы в основном в виде сульфатов. В живых организмах сера содержится в белках, в виде ионов и т.д. После гибели живых организмов часть серы восстанавливается в почве микроорганизмами до HS, другая часть окисляется до сульфатов и вновь включается в круговорот. Образовавшийся сероводорода улетучивается в атмосферу, там окисляется и возвращается в почву с осадками.

Сжигание человеком ископаемого топлива, а также выбросы химической промышленности, приводит к накоплению в атмосфере сернистого газа (SO), который реагируя с парами воды, выпадает на землю в виде кислотных дождей.

Биогеохимические циклы в значительной степени подвержены влиянию человека. Хозяйственная деятельность нарушает их замкнутость, они становятся ацикличными.

Заключение

Сложные взаимоотношения, поддерживающие устойчивый круговорот веществ, а с ним и существование жизни как глобального явления нашей планеты, сформировались на протяжении длительной истории Земли.

Совместная деятельность различных живых организмов определяет закономерный круговорот отдельных элементов и химических соединений, включающий введение их в состав живых клеток, преобразования химических веществ в процессах метаболизма, выделение в окружающую среду и деструкцию органических веществ, в результате которой высвобождаются минеральные вещества, вновь включающиеся в биологические циклы.

Таким образом, процессы круговорота происходят в конкретных экосистемах, но в полном виде биогеохимические циклы реализуются лишь на уровне биосферы в целом. А совместная деятельность качественных форм жизни обеспечивает извлечение определенных веществ из внешней среды, их трансформацию на разных уровнях трофических цепей и минерализацию органического вещества до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот (основные элементы, мигрирующие по цепям биологического круговорота, - углерод, водород, азот, калий, кальций и др.).

Список литературы

1. Колесников С.И. Экология. – Ростов на Дону: «Феникс», 2003.

2. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учебн. пособие. 2-е изд.- СПб.; Химия, 1998.

3. Николайкин Н.И. Экология.: Учеб. для вузов/ Николайкин Н.Н., Николайкина Н.Е., Мелехина О.П. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2003.

4. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002.

5. Шилов И.А. Экология: Учеб. для биол. и мед. спец. вузов И.А. Шилов.-4-е изд., испр.- М.: Высшая школа, 2003.

Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?

Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря де­ятельности фотосинтетиков в атмосфере снизи­лось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов опреде­ляет состав и структуру почвы (переработка ре­дуцентами органических остатков), предохра­няет ее от эрозии. В значительной мере живот­ные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические эле­менты — кремний, кальций, иод, серу и т. д. Результатом активности живых существ явля­ются отложения известняков, железных и мар­ганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.

Круговорот воды имеет огромное значение для существования биосферы. Вода испаряет­ся в первую очередь с поверхности океанов. Далее она в качестве водяного пара частично переносится ветрами и выпадает в виде осад­ков над сушей. Обратно в океан вода возвра­щается через реки и грунтовые воды.

В круговороте воды участвуют и живые су­щества. Растения поглощают большое количе­ство воды из почвы и испаряют ее с поверхно­сти листьев. В экваториальных лесах подобное испарение влаги значительно смягчает климат. В северных лесах относительно слабо испаряю­щие воду хвойные деревья (особенно ели), и растущие под ними мхи могут способствовать переувлажнению и заболачиванию почвы.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают диок­сид углерода из атмосферы?

Диоксид углерода из атмосферы поглоща­ют фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кро­ме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захва­тываться животными — моллюсками, корал­лами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результа­том их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).

Вопрос 4. Опишите путь возвращения связан­ного углерода в атмосферу.

В процессе дыхания животные, растения и микроорганизмы окисляют органические ве­щества до диоксида углерода и выделяют его в атмосферу. Кроме этого, возвращению углеро­да в атмосферу способствует деятельность че­ловека. Ежегодно в воздух выбрасывается око­ло 5 млрд т углерода в результате сжигания ископаемого топлива и до 2 млрд. т. — при пе­реработке древесины. Возвращение углерода в атмосферу из горных осадочных пород зависит от вулканической деятельности и геохимиче­ских процессов.

Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?

Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотиче­ские факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, на­воднения и другие природные процессы. Неко­торые из них действуют очень медленно; дру­гие же способны практически мгновенно изме­нить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лес­ные пожары; падение крупного метеорита).

Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?

Ноосфера (от греч. noos — разум) — это понятие, обозначающее сферу взаимодейст­вия природы и человека; это эволюционно но­вое состояние биосферы, при котором разум­ная деятельность человека становится решаю­щим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку француз­ские ученые Эдуард Лepya (1870-1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

• ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
• Агрономический факультет
• КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
• Содержание

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

1.1 Биохимические принципы

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

1.3 Функции живого вещества в биосфере

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

3.2 Охрана редких видов растений

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Литература

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

Земная поверхность не содержит более могущественной, постоянно действующей, динамичной силы, чем живые организмы. Согласно учению о живом веществе, за данной оболочкой закрепляется космическая функция, выступающая связующим звеном между Землей и космическим пространством. Участвуя в процессе фотосинтеза, обмена и преобразования естественных веществ, живое вещество осуществляет невообразимую химическую работу.

Понятие о живом веществе разработано прославленным ученым В. И. Вернадским, который отдельно рассмотрел биологическую массу среди совокупности других типов органических веществ, формирующих биосферу земного шара. По мнению исследователя, живые организмы составляют ничтожную долю биосферы. Однако именно их жизнедеятельность наиболее ощутимо отражается на формировании окружающего мира.

Согласно концепции ученого, живое вещество биосферы состоит как из органических, так и неорганических веществ . Главной специфической особенностью живого вещества выступает наличие огромного энергетического потенциала. В плане высвобождения свободной энергии в неорганической среде планеты с живым веществом могут сравниться лишь вулканические лавовые потоки. Основным различием между неживым и живым веществом выступает скорость течения химических реакций, которые в последнем случае происходят в миллионы раз быстрее. Исходя из учения профессора Вернадского, присутствие живого вещества в земной биосфере может проявляться в нескольких формах:

· биохимической (участие в обмене химических веществ, формирование геологических оболочек);

· механической (непосредственное воздействие биомассы на преобразование материального мира).

Биохимическая форма «деятельности» биомассы планеты проявляется в непрерывном обмене веществ между окружающей средой и организмами в ходе переваривания пищи, построения тела.

Механическое воздействие живого вещества на окружающий мир заключается в циклическом перемещении веществ в ходе жизнедеятельности организмов.

1.1 Биохимические принципы

Получить полное представление о том «объеме работы», которую осуществляет живое вещество в процессе жизнедеятельности, позволяют несколько научных положений, известных под названием биохимические принципы:

· движение атомов химических веществ при биогенной миграции всегда тяготеет к достижению максимально возможных проявлений;

· эволюционное преобразование видов движется в направлении, способствующем усилению миграции атомов элементов;

· существование биомассы обусловлено наличием солнечной энергии;

· живое вещество планеты заключено в непрерывный круговорот обмена химическими веществами с космической средой.

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

Жизнь возникла в форме биосферы благодаря способности органической массы к размножению, росту и эволюции форм. Изначально живая оболочка планеты представляла собой комплекс органических веществ, образующих круговорот элементов. В ходе развития и преобразования живых организмов живое вещество получило способность функционировать не только в виде непрерывного потока энергии, но и эволюционировать как комплексная система. Новые виды органической оболочки Земного шара не просто находят свои корни в предшествующих формах. Их возникновение обусловлено течением специфических биогенных процессов в естественной среде, что, в свою очередь, влияет на все живое вещество, клетки живых организмов. Каждая стадия эволюции биосферы характеризуется заметными изменениями в ее материально-энергетической структуре. Таким образом, возникают новые системы косного и живого вещества планеты. Рост воздействия биомассы на изменение косных систем планеты заметен при исследовании всех без исключения эпох. Обусловлено это, в первую очередь, повышением аккумуляции солнечной энергии, а также ростом интенсивности и емкости биологического круговорота элементов. Изменение среды всегда предопределяет возникновение новых сложноорганизованных форм жизни.

1.3 Функции живого вещества в биосфере

Впервые функции биомассы были рассмотрены все тем же Вернадским при написании знаменитого труда под названием «Биосфера». Здесь ученый выделяет девять функций живого вещества: кислородную, кальциевую, газовую, окислительную, восстановительную, разрушающую, концентрационную, восстановительную, метаболическую, дыхательную .

Разработка современных концепций о живом веществе биосферы привела к существенному сокращению количества функций живого вещества и их объединению в новые группы.

Энергетические функции живого вещества . Если говорить об энергетических функциях живого вещества, то положены они, прежде всего, на растения, которые обладают способностью к фотосинтезу и преобразованию солнечной энергии в разнообразные органические соединения. Энергетические потоки, исходящие от Солнца, являются для растений настоящим даром электромагнитной природы. Более 90% энергии, поступающей в биосферу планеты, поглощается литосферой, атмосферой и гидросферой, а также принимает непосредственное участие в течении химических процессов. Функции живого вещества, направленные на преобразование энергии зелеными растениями, являются основным механизмом живого вещества. Без наличия процессов передачи и накопления солнечной энергии развитие жизни на планете оказалось бы под вопросом.

Деструктивные функции живых организмов . Способность к минерализации органических соединений, химическое разложение пород, отмершей органики, вовлечение минералов в круговорот движения биомассы - все это деструктивные функции живого вещества в биосфере. Главной движущей силой деструктивных функций биосферы являются бактерии, грибы и прочие микроорганизмы. Омертвелые органические соединения разлагаются до состояния веществ неорганического характера (воды, аммиака, углекислого газа, метана, сероводорода), возвращаясь в изначальный круговорот материи. Отдельное внимание заслуживает деструктивное воздействие организмов на горные породы. Благодаря круговороту веществ, земная кора пополняется минеральными составляющими, высвобождаемыми из литосферы. Участвуя в разложении минералов, живые организмы тем самым включают в круговорот биосферы целый комплекс важнейших химических элементов.

Концентрационные функции. Избирательное накопление веществ в природе, их распределение, круговорот живого вещества - все это формирует концентрационные функции биосферы. Среди наиболее активных концентраторов химических элементов особая роль отводится микроорганизмам. Построение скелетов отдельных представителей животного мира обусловлено использованием рассеянных минеральных веществ. Яркими примерами применения концентрированных естественных элементов выступают моллюски, диатомовые и известковые водоросли, кораллы, радиолярии, кремневые губки.

Газовые функции . Основой газового свойства живого вещества выступает распределение живыми организмами газообразных веществ. Отталкиваясь от типа преобразуемых газов, выделяют целый ряд отдельных газовых функций:

· кислородообразующую - восстановление кислородного запаса планеты в свободном виде;

· диоксидную - формирование биогенных угольных кислот в результате дыхания представителей животного мира;

· озонную - образование озона, что способствует предохранению биомассы от деструктивного воздействия солнечной радиации;

· азотную - создание свободного азота при разложении веществ органического происхождения.

Средообразующие функции . Биомасса обладает способностью к преобразованию физических и химических параметров окружающей среды для создания условий, соответствующих потребностям живых организмов. В качестве примера можно выделить растительную среду, жизнедеятельность которой способствует повышению влажности воздуха, регуляции поверхностных стоков, обогащению атмосферы кислородом. В определенной степени средообразующие функции являются результатом всех вышеупомянутых свойств живого вещества.

Роль человека в формировании биосферы . Появление человека в качестве отдельного вида отразилось на возникновении революционного фактора эволюции биологической массы - осознанном преобразовании окружающего мира. Технический и научный прогресс является не просто явлением социальной жизни человеческого существа, но в некотором роде относится к естественным процессам эволюции всего живого. Человечество испокон веков преобразовывало живое вещество биосферы, что отразилось на повышении скорости миграции атомов химической среды, трансформации отдельных геосфер, накоплении энергетических потоков в биосфере, изменении облика Земного шара. В настоящее время человек рассматривается не просто как вид, но также сила, способная изменять оболочки планеты, что в свою очередь является специфическим фактором эволюции. Естественное стремление к росту численности вида привело человеческий вид к активному использованию возобновимых и невозобновимых ресурсов биосферы, источников энергии, веществ, захороненных в оболочках планеты. Вытеснение отдельных представителей животного мира из естественных ареалов обитания, уничтожение видов с потребительской целью, техногенное преобразование параметров окружающей среды - все это влечет за собой исчезновение важнейших элементов биосферы.

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Развернутое определение этого понятия приводит известный французский ученый Ф. Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)» .

Различают природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими, причинами, например, извержение вулкана, и антропогенные, возникающие в результате деятельности человека.

Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола, шлаки и др.) и физические, или энергетические (тепловая энергия, электрические и электромагнитные поля, шум, вибрация и т. д.).

Материальные загрязнители подразделяются на механические, химические и биологические. К механическим загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве.

Химическими (ингредиентами) загрязнителями являются различные газообразные, жидкие и твердые химические соединения, и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой - кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и другие.

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

Загрязнение окружающей среды классифицируется по большому числу признаков.

Классификация загрязнений окружающей среды приведена на Рисунке 1.

Рисунок 1. Основные типы загрязнения окружающей среды (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Естественные загрязнения возникают в результате природных, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, землетрясение, селевой поток и т. п.) вне всякого влияния человека на эти процессы, хотя антропогенная деятельность человека иногда способствует возникновению этих процессов.

Биотические (биогенные) (биогенами, т. е. продуктами жизнедеятельности ряда микроскопических грибов (обычно называемых плесенями), являются микотоксины. Эти агенты могут оказывать серьезное неблагоприятное воздействие на здоровье человека и животных) загрязнения связаны с распространением определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории (или акватории), где они ранее не наблюдались.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека (например, вследствие загрязнения сточными или канализационными водами распространяются такие опасные инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит).

Антропогенные загрязнения являются результатом хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и, в первую очередь, с развитием крупных промышленных центров.

Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом.

Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством.

Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Отрицательные воздействия испытаний ядерного оружия имеют место до сих пор, а массовое применение этого оружия может привести к «ядерной зиме».

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на:

– механические;

– физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные);

– химические;

– радиационные;

– биологические (биотические, микробиологические).

Загрязнению подвергаются все оболочки Земного шара.

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразовательного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызывают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

В настоящее время имеет место и загрязнения космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космическими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормальное функционирование радиотехнических и астрономических приборов.

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

По масштабу загрязнения делятся на:

· Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг предприятия, населенного пункта и т. п.

· Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств.

· Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты и далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов.

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений:

– теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;

– металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы.

Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Увеличивается доля сельского хозяйства в загрязнении окружающей среды. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое - увеличение строительства крупных животноводческих комплексов при отсутствии какой-либо очистки образующихся отходов и их утилизации, и второе - увеличение применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности. биосфера растительный кормовой угодие

Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов. Основными объектами загрязнения являются атмосферный воздух, водоемы, включая Мировой океан, почвы. Ежедневно в атмосферу выбрасываются тысячи и тысячи тонн угарного газа, окислов азота, серы и других вредных веществ. И только 10 % этого количества поглощается растениями. Окись серы (сернистый газ) - основной загрязнитель, источником которого являются тепловые электростанции, котельные, металлургические заводы.

Концентрация двуокиси серы в окислах азота, порождает кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, вредно сказываются на состоянии рыбных запасов. Наряду с сернистым газом отрицательное воздействие на состояние атмосферы оказывает углекислый газ, который образуется в результате горения. Его источники - тепловые электростанции, металлургические заводы, транспорт. За все предшествующие годы доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 20 % и продолжает увеличиваться на 0,2 % в год. При сохранении таких темпов прироста к 2000 году в атмосфере доля углекислоты возрастет на 30-40 %.

Во всех экономически развитых странах мира автомобильный транспорт по объему перевозок занимает ведущее место, в большинстве стран он также лидирует и по транспортной работе. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается и превысил 400 млн. ед. Однако при таком значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями, которые сопровождают этот процесс.

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду сопровождается не только потреблением природных ресурсов, но и загрязнением окружающей среды. С экологических позиций загрязнение среды обитания представляет комплекс помех в экологических системах. Если уровень помех превышает возможность организма к адаптации, то это приводит к его гибели или угнетению. Возникновение помех в экологических системах может быть связано с внесением различных отходов (ингредиентное загрязнение), непроизводительными потерями энергии (параметрическое загрязнение), необратимыми изменениями естественных экологических систем (экологическое загрязнение).

Объектами ингредиентного загрязнения являются атмосфера, гидросфера и литосфера, т. е. важнейшие компоненты, составляющие среду обитания человека. Человек разомкнул круговорот веществ в природе и создал искусственные линейные цепи событий.

Одну из таких цепей легко проследить на примере использования топлива на автомобильном транспорте. Нефть добывают из недр земли, перерабатывают в топливо, которое сжигают в цилиндрах двигателя. При этом образуются отходы (отработавшие газы), загрязняющие атмосферный воздух, воду и почву. Таких цепей при эксплуатации автомобилей множество. Среди ингредиентов загрязнения присутствуют сотни веществ и химических соединений, нередко очень опасных для живых организмов, в твердом, жидком и газообразном состоянии. Наиболее массовые из них - токсичные и нетоксичные компоненты отработавших газов (ОГ), нефтепродукты, пыль, содержащая органические и неорганические вещества, хлориды, отходы при производстве и эксплуатации автомобилей. При этом вредное воздействие увеличивается с ростом объема движения, вредные компоненты постоянно накапливаются в окружающей среде.

При сгорании топлива в цилиндрах двигателя только часть химической энергии переходит в полезную механическую работу. Остальная энергия теряется. У лучших образцов автомобильных двигателей эти потери составляют более 55%. Часть передаваемой от двигателя к ведущим колесам энергии затрачивается на преодоление потерь в трансмиссии и сопротивления движению. Основная доля неиспользованной энергии переходит в тепло, остальная - в другие виды параметрического загрязнения.

Развитие автомобилизации ведет к значительному преобразованию естественных экологических систем. При широком использовании автомобилей все возрастающее число людей получают доступ к ранее закрытым для них природным комплексам, нагрузка на которые нередко превышает их рекреационные способности. В результате нарушаются привычные связи в экологических системах, сокращается количество мест, пригодных для обитания животных, снижается продуктивность системы. Опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду различны для городов и загородных территорий.

В городах это воздействие в наибольшей степени проявляется в следующем :

– повышенный расход топлива автомобилями;

– потребность в значительных площадях внутри городской застройки;

– загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами ОГ;

– загрязнение городских водоемов; все виды параметрического загрязнения.

На загородных территориях это:

– потребность в значительных площадях для строительства автомобильных дорог и других сооружений;

– загрязнение поверхностных слоев почвы; загрязнение водоемов и грунтовых вод;

– нарушение экологического равновесия в зоне строительства и эксплуатации автомобильных дорог.

Как в городских, так и в загородных условиях обществу наносится ущерб, связанный с негативными социально-экономическими последствиями развитой автомобилизации.

В целом современные города характеризуются более высоким воздействием автомобильного транспорта на окружающую среду, соответственно и большей опасностью для населения.

Неблагоприятное положение усугубляется также тем, что загрязнение окружающей среды автомобильным транспортом практически невозможно локализовать, его воздействию население города подвергается даже в зоне жилой застройки.

Таблица 1 - Основные загрязнители окружающей среды

Виды загрязнителей	Основные источники загрязнения	Возможное влияние на состояние атмосферы, на экосистемы, организмы
Оксид серы (IV), сернистый газ, SO2	Сжигание топлива, металлургия	Изменение климата, образование «кислотных осадков», обострение респираторных заболеваний у человека, вред растениям, разъедание строительных материалов и некоторых тканей, усиление коррозии металлических конструкций
Взвешенные частицы, содержащие тяжелые металлы	Разработка полезных ископаемых, вспашка почвы, металлургия	Изменения климата, состояния озонового слоя, увеличение концентрации тяжелых металлов в цепях питания
Озон, О3	Фотохимические реакции в атмосфере	Изменение климата, негативное влияние на здоровье человека
Оксиды азота, NOx	Сжигание топлива, транспорт, азотсодержащие минеральные удобрения, авиация	Изменение климата, состояние озонового слоя, образование «кислотных осадков». Увеличение концентрации нитратов (нитритов) в пищевых цепях, усиление коррозии, создание смога и др.
Диоксид углерода (IV), углекислый газ, СО2	Сжигание топлива, транспорт	Изменение климата, «парниковый эффект»
Ртуть, Hg	Разработка ртутьсодер-жащих руд, производство хлора, соды, ряда пестицидов, свалки
Свинец, Pb	Транспорт, металлургия	Накопление в организмах по пищевым цепям
Кадмий, Cd ; цинк, Zn; медь, Cu и др. тяжелые металлы	Химическая промышленность, металлургия	Гибель обитателей водоемов за счет накопления по пищевым цепям и др.
Оксид углерода (II), угарный газ, СО	Сжигание топлива, транспорт	Изменение климата, нарушение теплового баланса верхней атмосферы
Асбест	Строительные материалы	Влияние на здоровье человека
Нефть	Нефтехимическая промышленность	Нарушение теплообмена гидросферы с атмосферой, гибель водных организмов
Полициклические углеводороды (бензопирен)	Химическая промышленность, сжигание топлива, транспорт, курение	Изменение климата, состояния озонового слоя, негативное влияние на здоровье человека
Фосфаты	Химическая промышленность, производство фосфорных удобрений	Экологическое состояние рек, озер
Пестициды	Химическая промышленность, производство пестицидов	Накопление в организмах по пищевым цепям
Фторхлорпроизводные углеводородов (фреоны)	Холодильная промышленность, производство аэрозольных упаковок	Разрушение озонового слоя Планеты, изменение климата
Радиация	Естественные (в основ-ном, радоновый слой) и искусственные источники (медицинское обслуживание, испытание ядерного оружия, АЭС)	Злокачественные новообразования и генетические изменения (мутации)
Диоксины - сверхтоксичные соединения	Сгорание топлива, сжигание мусора, работа муфельных печей, плавление металлов, работа автомобильных двигателей на этилированном бензине; фенолсодержащие стоки предприятий металлургической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, обеззараживание хлором воды, содержащей фенолы или их предшественники - присутствующие в природных водах лигнины, гуминовые и фульвокислоты; пыль, уносимая ветром с бесхозных свалок токсичных отходов.	Спектр физиологического действия чрезвычайно широк: понижают эффективность функционирования иммунной системы; вызывают злокачественные образования (соединению 2, 3, 7, 8-ТХДД присвоен высший класс канцерогенной опасности - I группа), поражают эндокринные железы, угнетают де-ятельность щитовидной железы и повышают риск возникновения диабета; вызывают такие кожные заболевания как гиперпигментация, гипертрихоз (избыточный рост волос); приводят к врожденным дефектам, неврологическим патологиям, нарушают обмен веществ в организме, повышают риск возникновения сердечно-сосуди-стых заболеваний. Диоксины из организма практически не выводятся, а аккумулируются в жировой ткани. По-види-мому, единственно безопасным уровнем содержания диоксинов в окружающей среде является их отсутствие.

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

Растительные ресурсы - это все растительные организмы (высшие растения, грибы, мхи, лишайники, водоросли), которые растут на территориях и акваториях и используются или могут быть использованы для различных нужд бы общества. Среди них особое хозяйственное значение имеют лесные ресурсы.

Леса занимают около трети поверхности земного шара. Общая площадь лесов составляла 2438 млн га, из них леса тропических поясов 1233 млн га (50,5%), леса умеренных поясов 1205 млн га (49,5%). Мировые запасы древесины оценивались в 5412,5 млн т. Из европейских государств самое «лесное» -- Финляндия, где леса занимают 70% ее территории. Великобритания бедна лесами -- они занимают менее 6% площади страны. Общая площадь лесного фонда Российской Федерации в 1991 г. составляла 1182,6 млн га, покрытых лесом земель -- 771,1 млн га, общий запас древесины в лесах -- 81,6 млрд м3. Древесина является универсальной сырьем, из которого может быть изготовлен более 15-20 тыс. различных изделий.

Лесными ресурсами являются древесные, технические, лекарственные и другие продукты леса, которые используются для удовлетворения потребностей населения и производства и воспроизводятся в процессе формирования лесных природных комплексов. К лесным ресурсам также относятся полезные свойства лесов (способность уменьшать негативные последствия природных явлений, защищать почву от эрозии, предотвращать загрязнение окружающей природной среды и очищать его, способствовать регулированию стока воды, оздоровлению населения и его эстетическому воспитанию и т.п.), которые используются для удовлетворения общественных потребностей.

Лесные ресурсы - это совокупность материальных благ леса, которые можно использовать без ущерба окружающей среде с наибольшей хозяйственной эффективностью. Все разнообразие лесных ресурсов в зависимости от д их назначения и особенностей использования объединены в следующие группы:

- сырьевые ресурсы древесного происхождения - древесина, древесная зелень, кора;

- ресурсы недревесных происхождения - грибы, ягоды, плоды, орехи, лекарственные ресурсы, кормовые и технические ресурсы недревесной растительности и т.п.;

- ресурсы животного происхождения - полезная и вредная лесная фауна, яйца, мед, рога диких копытных и др.;

- многосторонние полезные функции леса и его положительное влияние на природную среду.

Не только лесные ресурсы выполняют разнообразные хозяйственные функции в обществе. Травянистые растительные ресурсы играют не менее важную роль. По значению для человека их делят на следующие группы:

- ценные кормовые растения;

- лекарственные растения;

- технические растения;

- остальные - декоративные и другие растения

Следует отметить, что растительность ни природной зоны не подлежала таком катастрофическом воздействия человека, как растительность степей, особенно за последние 150-200 лет, когда внешний вид этой ландшафтной зоны корне изменился. Основные направления воздействия хозяйственной деятельности человека на степной травостой связаны с такими факторами, как выпас скота, полное уничтожение целинной растительности при пахоте, сенокос, строительство городов, промышленных объектов, транспортных магистралей и др. Последствиями исчезновения естественного растительного покрова степи стали высушивания почв и уменьшение поверхностного слоя.

3.2 Охрана редких видов растений

На территории России встречается множество растений, обладающих разнообразными полезными свойствами. Использование их в практических целях еще далеко не полно. Достаточно отметить, что из 300 тыс. видов мировой флоры высших растений используются человеком в хозяйственной деятельности систематически только около 2500 видов, а периодически - до 20 тысяч видов. В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов. Многие растения обладают ценными свойствами и применяются в медицине, технике, кулинарии, цветоводстве и озеленении.

Не изучен в достаточной мере мир лекарственных растений. В настоящее время проводится его интенсивная разведка. Комплексные исследования, проводимые фармакологами, химиками, ботаниками и растениеводами, позволили выявить новые ценные в лечебном отношении растения, которые можно использовать в медицинской практике не только в форме препаратов, но и в виде индивидуальных веществ. Мало изучены и пищевые свойства растений. В конце XX столетия начались интенсивные поиски новых растений, которые могли бы дать больше белка, чем те, которые уже известны в растениеводстве. Таким примером является хлорелла, которая привлекает ученых своей наибольшей фотосинтетической способностью. Она использует в искусственных условиях до 20% солнечной энергии (цветовые растения - 2%), а ее урожайность в 25 раз выше, чем пшеницы. Изучение многих растений, исчезающих с лица Земли, помогает раскрыть новые страницы в истории, лучше познать законы становления растительного мира. До нашего времени сохранились древние формы растений, значение которых для науки трудно переоценить. В России встречаются эльдарская сосна и другие растения флоры третичного периода. Они являются редкими, а частично и вымирающими видами, подлежащими охране, например, в бассейне реки Уссури - лимонник, амурская сирень и др.

Некоторые растения становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Примером этого служит женьшень, или «корень жизни», почти исчезнувший в лесах Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации занесено 533 вида растений, подлежащих охране. Среди них следует назвать: женьшень, аралию материковую, лотос, водяной орех, заманиху, венерин башмачок и др.

Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться разными путями:

– первый путь - запрещение каких-либо действий: выкашивание, обламывание, порча;

– второй путь - охрана редких видов в заповедниках, национальных парках, заказниках, объявление памятниками природы;

– третий путь - создание коллекционных участков и резерватов в сети ботанических садов и других научных учреждений.

Перенесенные на коллекционные участки растения могут поддерживаться в культуре неопределенно длительный срок и являться необходимым резервом для разнообразных целей. Наряду с редкими и исчезающими видами растений охране подлежат и хозяйственно-ценные растения, произрастающие в природе. В этом случае главное - это рациональное их использование и борьба с браконьерскими формами неорганизованного сбора.

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Виды растений существуют не изолированно. Они связаны множеством нитей с другими растительными, животными компонентами и абиотическими факторами природных комплексов. Поэтому охрана растительности -- задача комплексная, должна проводиться через охрану всей природной среды, включая растительные сообщества, в состав которых входят данные виды растений. Охране подлежит вся флора и ее группировки -- фитоценозы.

Основными задачами охраны леса являются иррациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса малолесистых районов в связи с их водоохранной, почвозащитной, санитарно-оздоровительной ролью. Особое внимание должно уделяться охране горных лесов, так как они выполняют важные водорегулирующие почвозащитные функции. При правильном ведении лесного хозяйства повторно рубки на том или ином участке должны проводиться не ранее чем через 80--100 лет, при достижении полной спелости. В 60--80-х гг. XX в. в ряде областей европейской части России к повторным рубкам возвращались значительно раньше приведшее к потере их климатообразующего и водорегулирующего значения, возросло количество мелколиственных лесов. Важная мера по рациональному использованию лесов -- это борьба с потерями древесины. Нередко при заготовке древесины происходят значительные потери. В местах рубок остаются ветви, хвоя, которые являются ценным материалом для приготовления хвойной муки -- витаминного корма для скота. Отходы от рубки леса перспективны для получения эфирных масел.

Своевременное лесовозобновление -- важнейшее условие для сохранения лесных ресурсов. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. На 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, а на остальной -- необходимы посев и посадка деревьев. Положительно сказывается на восстановлении лесов проведение их очистки от остающихся после вырубки ветвей, коры, хвои и т. д.

В воспроизводстве лесов большую роль играют мелиоративные мероприятия: осушение переувлажненных почв, посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это благоприятно сказывается на росте деревьев и качестве древесины. Там, где естественного возобновления леса на вырубках не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или саженцев, выращенных в питомниках. Таким же способом восстанавливают леса на гарях, полянах, высаживая высоко продуктивные сорта деревьев. Наряду с лесовосстановительными работами и повышением продуктивности леса, наряду с правильным подбором и широким внедрением быстрорастущих пород, разумным осушением заболоченных земель требуются своевременные меры ухода за лесом. Прореживание, прочистка, осветление, санитарная рубка, защита от пожаров, вредителей и болезней, потравы скотом и т. д. -- все это улучшает состояние леса, повышает его продуктивность. Эти мероприятия при правильном их осуществлении способствуют охране леса как природного комплекса.

В последние годы центр лесозаготовок в России переносится в Сибирь. Осуществляется лесовосстановление, ликвидируются последствия необдуманных рубок леса, ведутся санитарные рубки и другие работы по уходу за лесом. Лесопосадки проводят на свободных площадях и необлесенных пустырях. Лес стараются использовать шире и комплекснее. Так, в 1991 г. расчетная лесосека (норма лесопользования) в целом по России составляла более 550 млн м3, в том числе хвойных пород -- 340 млн м3. Фактически же использование расчетной лесосеки -- 46% по общему объему и 52% по хвойным породам. Рубки ухода за лесом проведены на площади более 2 млн га, лесовосстановительные работы -- на площади 1,6 млн га. На современном этапе развития лесного хозяйства достигнутые объемы по лесовосстановлению обеспечивают сохранение и даже некоторое увеличение покрытых лесом земель.

Охрана лесов от пожаров осуществляется на 65% площади лесного фонда Российской Федерации. Борьба с вредителями и болезнями проведена в 1991 г. на общей площади 565 тыс. га, в том числе на 483 тыс. га с применением биологических методов и средств.

Литература

1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. - М., 2011.

2. Константинов В. М. Экологические основы природопользования. - М., 2010.

3. Олейник Я. Б. Основы экологии: учебник. М., 2008.

4. Путилов А. В. Охрана окружающей среды. - М., 2008.

5. Степановских А.С. Экология. Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

6. Хатунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность. - М., 2002.

7. Экокультура. В поисках выхода из экологического кризиса. / Под ред. Н. Н. Марфенина. - М.: МНЭПУ, 1998.

8. Экологическая безопасность транспортных потоков. / Под. ред. А. Б. Дьякова. - М.: Транспорт, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Понятие биосферы, ее главные компоненты. Совокупные водные ресурсы России. Задачи и направления развития управления природопользованием. Классификация отходов и комплексные системы их переработки. Экономический механизм охраны окружающей природной среды.

контрольная работа , добавлен 07.02.2011


Понятие, состав биосферы. Биологический круговорот веществ. Классификация живых организмов по типу питания. Механизмы адаптации к температурному фактору организмов наземно-воздушной среды. Экология как научная основа рационального природопользования.

реферат , добавлен 25.02.2009


Общая характеристика загрязнения природной среды. Экологические проблемы биосферы. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Влияние человека на растительный и животный мир. Пути решения проблем экологии. Рациональное природопользование.

реферат , добавлен 24.01.2007


Живое вещество как основа биосферы. Свойства и функции экосистемы. Системы взглядов на существование биосферы: антропоцентрическая и биоцентрическая. Виды загрязнения окружающей среды. Способы защиты окружающей среды. Внебюджетные экологические фонды.

лекция , добавлен 20.07.2010


Понятие биосферы, принципы ее естественного устройства. Сущность живого вещества и экологического равновесия. Особенности перехода из биосферы в ноосферу. Анализ современного состояния почвы, растений и животных. Зоны экологических бедствий в Казахстане.

реферат , добавлен 02.10.2013


Виды загрязнения окружающей природной среды и направления ее охраны. Принципы работы очистного оборудования и сооружений. Объекты и принципы охраны окружающей природной среды. Нормативно-правовые основы ее охраны. Природоохранная деятельность предприятий.

реферат , добавлен 26.04.2010


Основные причины и источники загрязнения почв. Состав загрязнителей, наиболее опасных для человека и биосферы в целом. Возможные негативные последствия загрязнения литосферы. Принципы рационального использования и охраны недр Земли (полезных ископаемых).

контрольная работа , добавлен 15.12.2013


Проблемы биосферы и их связь с нынешним состоянием окружающей среды. Химическое загрязнение атмосферы, природных вод и почвы. Основные источники загрязнения: промышленность, бытовые котельные, транспорт, тепловые электростанции, химические вещества.

реферат , добавлен 22.06.2010


Промышленные предприятия, транспорт и энергетика как источники загрязнения атмосферы. Сущность тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы, экзосферы. Анализ продуктивности живых организмов. Влияние хозяйственной деятельности человека на биосферу.

контрольная работа , добавлен 08.09.2014


Последствия загрязнения окружающей среды, которые отражаются на растениях. Характеристика биоиндикации и биотестирования. Принципы организации биологического мониторинга. Основные формы отклика живых организмов, области применения биоиндикаторов.