И. В. Касаткина Экология. Шпаргалка
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
Относительно возобновляемые ресурсы – такие ресурсы, которые могут восстанавливаться за определенные промежутки времени, но их возобновляемые объемы намного меньше объемов хозяйственного потребления. Поэтому данные виды ресурсов требуют особенно тщательного контроля со стороны человека. К относительно возобновляемым природным ресурсам относят продуктивные пахотно-пригодные почвы, леса с деревьями зрелого возраста и водные ресурсы на региональном и локальном уровнях. Продуктивные почвы занимают небольшие площади (не превышают 2,5 млрд га) и образуются очень медленно. Так, формирование 1 мм гумуса черноземных почв длится около 100 лет. Леса с древостоями зрелого возраста пользуются спросом и быстро вырубаются, а для полного восстановления вырубленных лесов также требуется время (например, для хвойных деревьев почти 90 лет, для лиственных – 120 лет). Так как приросты в данных лесах невелики, нормы допустимых рубок должны быть ограничены, иначе при нарушении естественного восстановления запасов древесины не произойдет. Ресурсы пресной воды на поверхности суши находятся неравномерно, и на довольно больших территориях наблюдается дефицит воды. Возобновляемые ресурсы – ресурсы растительного и животного мира, которые способны относительно быстро восстанавливаться, и если рационально использовать запасы древесины, травостоя и промысел диких животных, то исчерпаемости данных ресурсов можно избежать. Неисчерпаемые ресурсы – природные ресурсы с неистощимыми запасами, это прежде всего водные ресурсы, солнечная энергия, энергия морских приливов и волн, энергия ветра и недр Земли. 39. Экологическое значение пищевых ресурсов и их ограждение Под пищевыми ресурсами понимаются сами организмы Так, автотрофные (фотосинтезирующие и хемосинтезирующие) организмы являются пищевыми ресурсами для гетеротрофных организмов, принимая участие в пищевых цепях. Пищевая ценность растительных и животных организмов различна. Главное отличие растительной пищи состоит в том, что растительные клетки имеют стенки, состоящие из целлюлозы, лигнина и некоторых других веществ, являющихся грубыми волокнами, трудными для усвоения животными организмами (консументами). Однако благодаря именно стенкам растительных клеток так высоко содержание углерода (потенциального источника энергии) в растениях. Энергия, заключенная в растительных организмах доступна для тех животных организмов, которые содержат специальные ферменты – целлюлазы, расщепляющие целлюлозу и лигнин. Для переваривания растительной пищи травоядные животные тщательно ее пережевывают (например, жвачные животные), птицы перетирают растения в желудке. Плотоядные животные пищу не пережевывают, а в основном заглатывают целиком, так как мясо жертвы содержит все компоненты в готовом для усвоения виде. Потребитель (хищник) должен найти, поймать, умертвить и съесть добычу, а для этого ему требуется много сил и энергии, так как любой организм в природе пытается оградить себя от потребления. Средства защиты имеются как у растений, так и у животных, среди них выделяют физические, химические, морфологические и поведенческие. К физическим (механическим) средствам защиты относят, например, колючки, шипы и другие образования у растений. Химическая защита заключается в выработке растениями ядовитых веществ, предохраняющих их от поедания. Ядовитые вещества растений по своему действию могут быть токсикантами, нарушать процесс пищеварения или отпугивать насекомых и животных. Многие насекомые, питающиеся растениями, специализируются на одном или нескольких их видах, к химической защите которых они адаптировались. Это важный шаг в коэволюции фитофагов и растений, основанный на возникновении устойчивости к химическим средствам защиты растений. Для животных характерны морфологические виды защиты, например мимикрия, криптицизм и др. Они также используют механическую защиту – раковины моллюсков, иглы дикобраза и ежа и др. Довольно разнообразна их поведенческая защита: прячутся в раковины, панцири, норы и прочее, притворяются мертвыми и др. Но самой распространенной поведенческой реакцией животных является бегство от хищника. Известны у животных и химические средства защиты (например, чернила головоногих моллюсков). 40. Биотические сообщества. видовая и пространственная структура биоценоза Под биотическим сообществом понимается биоценоз – над организменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т. е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз) – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью (В. И. Коробкин, Л. В. Передельский, 2003 г.). Различают видовую и пространственную структуры биоценозов. Видовая структура биоценозов определяется количественным соотношением и видовым разнообразием, которые зависят от многочисленных факторов. Но основными лимитирующими факторами являются влажность, температура, недостаток пищевых ресурсов. По этой причине биоценозы экосистем пустынь и высокогорий характеризуются низким видовым разнообразием, а тропические леса – биоценозы, заселенные многочисленными разнообразными видами растений и животных. Видовое разнообразие – число видов в данном сообществе или регионе, т. е. имеет более конкретное содержание и является одной из важнейших как качественных, таки количественных характеристик устойчивости экосистемы (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский , 2003 г.). В биоценозе виды формируют пространственную структуру, особенно в фитоценозе. Прежде всего прослеживается ярусное строение в лесах умеренной и тропической зон. В широколиственных лесах выделяют следующие ярусы: 1) высокие деревья; 2) невысокие деревья; 3) подлесок кустарниковый; 4) высокие травы; 5) низкие травы; 6) очень низкие травы. Благодаря ярусности растения максимально используют световой поток (например, светолюбивые растения произрастают в верхних ярусах, теневыносливые и тенелюбивые растения – в нижних). Кроме ярусного строения, в пространственной структуре биоценоза отмечается мозаичность – изменение флоры и фауны по горизонтали. Площадная мозаичность зависит от изменений почвенных и ландшафтных условий, количественного соотношения видов, видового разнообразия. 41. Экологическая ниша. Принцип Гаузе Экологическая ниша – местообитание вида в природе, которое включает его функциональную роль в биотическом сообществе, положение в пространстве и отношение к абиотическим условиям существования. Экологическая ниша представляет собой не только физическое пространство, но и место вида в сообществе, определяемое его экологическими функциями. Термин «экологическая ниша» был предложен в 1910 г . Дж. Джонсоном. Понятие «ниша вида» ввел О. Гриннелл в 1917 г.: «ниша вида, характеризуется комплексом условий (абиотическими факторами, пищей, укрытием и др.), которые имеются в месте обитания, где только и возможно обитание данного вида». В природе два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну и ту же экологическую нишу. В 1957 г. Г. Е. Хатчинсон предложил модель экологической ниши в виде части многомерного пространства. В природных экосистемах вид не всегда использует все пространство ниши, поэтому выделяются следующие типы экологических ниш (по Г. Е. Хатчинсону ): 1) фундаментальная (или потенциальная) – гиперобъем, определяемый физиологическими и аутэкологическими особенностями вида и соответствующий условиям, в которых вид может нормально жить и размножаться; 2) реализованная – экологическая ниша, соответствующая условиям, в которых вид существует в природе. В реальных условиях реализованная экологическая ниша не равна фундаментальной экологической нише. Большинство организмов не обитает в потенциальной нише, а в результате взаимодействия с другими видами занимает меньшую нишу (основные взаимодействия между видами конкуренция и хищничество). По Ю. Одуму ( 1986 г.), «конкуренция – отрицательные взаимодействия двух организмов, стремящихся к одному и тому же. Межвидовая конкуренция – любое взаимодействие между популяциями, которое вредно сказывается на их росте и выживании». Таким образом, конкуренция – борьба видов за экологические ниши. Не существует двух различных видов, занимающих одинаковые экологические ниши, но есть близкородственные виды, часто настолько сходные, что им требуется по существу одна и та же ниша (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский, 2003 г.). В данном случае при частичном перекрывании ниш появляется жесткая конкуренция, в результате которой один вид, более приспособленный к существующим условиям, вытесняет другой. Экологическое разобщение близкородственных или сходных видов – принцип конкурентного исключения, доказанный экспериментально Г. Ф. Гаузе в 1934 г. (принцип Гаузе). Уменьшение ресурсов (пространства, пищи и др.) приводит либо к взаимному приспособлению двух видов, либо к замещению популяции одного вида популяцией другого. 42. Агроэкосистемы и их основные особенности Основной задачей создаваемых агроэкосистем является рациональное использование биологических ресурсов, вовлекающихся в сферу человеческой деятельности. Это прежде всего источники пищевых продуктов, лекарственных препаратов и технологического сырья, а также культивируемые человеком виды – объекты сельскохозяйственного производства (звероводство, рыбоводство, выращивание лесных культур и виды, используемые в промышленности). Основные отличия сельскохозяйственных систем от природных экосистем (В. И. Коровкин, 2003 г.): 1) в них резко снижено разнообразие видов: снижение видов культивируемых растений снижает и видовое разнообразие животного населения биоценоза; видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным; культурные пастбища (с подсевом трав) по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйственные поля; 2) виды растений и животных, культивируемых человеком, эволюционируют за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека; 3) агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной; 4) чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее использование вредителями, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные трофические цепи, всячески пресекаются человеком; 5) экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов – это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерские сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека. Таким образом, под влиянием человека происходит изменение состава, структуры и состояния естественных процессов и функций природных систем. Влияние сельскохозяйственной деятельности человека на местный влагооборот проявляется изменением величин испарения и поверхностного стока. К нарушению биологического круговорота привели антропогенные изменения биоценозов, замена естественных сообществ искусственными. Так, в результате изъятия фитомассы с сельскохозяйственных территорий из биогеохимического оборота удаляется значительное количество азота, фосфора, кальция и других химических элементов. Это приводит к истощению почвы, которое нельзя восполнить только внесением удобрений, так как 50 % их смывается с полей. Геохимический круговорот изменяется еще и тем, что в него вовлекаются новые соединения, не образующиеся в природе (например, пестициды). 43. Пестициды и их классификация Пестициды (от лат. pestis — «разрушение, зараза», cido — «убивать») – общее название ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве для защиты растений и животных. Данная группа представлена различными химическими соединениями, которые способны уничтожать, прекращать развитие живых организмов – бактерий, вирусов, грибов, насекомых, грызунов и др. Однако пестициды губительно влияют не только на вредные, но и на полезные организмы, поэтому разрабатываются и создаются новые вещества избирательного действия. Пестициды подразделяются на группы в зависимости от объекта воздействия: 1) инсектициды используются для уничтожения насекомых; 2) гербициды – для уничтожения сорных растений; 3) фунгициды – для борьбы с грибковыми заболеваниями растений; 4) зооциды – для уничтожения различных грызунов; 5) лимациды – для борьбы с моллюсками. К пестицидам также относятся средства для удаления листьев – дефолианты, для высушивания листьев на корню – десиканты, для удаления лишних цветков и завязей – дефлоранты, средства для привлечения и уничтожения насекомых – аттрактинты, для отпугивания насекомых и грызунов – репелленты. Наиболее широко применяются хлорорганические, фосфорорганические и ртутьорганические пестициды. Хлорорганические пестициды – ДДТ, ГХЦГ, полихлорпинен, кельтан и другие. В 1970–1980 гг. применение ДДТ было запрещено, так как это химическое соединение очень трудно разрушается (выдерживает нагревание до 120 °C в течение 15 и почти не разрушается при кулинарной обработке) и обладает высокими кумулятивными свойствами, постепенно накапливается в почве, воде и пищевых продуктах. Данные вещества способны накапливаться в тканях и жире животных, вызывать острые и хронические отравления с поражением печени, центральной нервной системы и других органов и систем. Фосфорорганические (карбофос, фталофос, фасфамид и др.) наиболее широко применяются в сельском хозяйстве, так как, в отличие от хлорорганических пестицидов, практически не накапливаются в окружающей среде (разрушаются в течение месяца под действием солнечных лучей и воды). Данные соединения используются против вредителей зерновых и плодовых культур. В основе механизма их токсического действия лежит угнетение жизненно важных ферментов. Ртутьорганические соединения (например, меркуран, фализан и др.) применяются для обработки посевного материала, а также для защиты сельскохозяйственных культур от грибковых заболеваний и вредителей. Эти препараты обладают кумуляцией и стойкостью. При острых отравлениях данными соединениями наблюдаются расстройства сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и др. 44. Экологические последствия применения пестицидов Возрастающее применение и производство пестицидов сопровождается их накоплением в первую очередь в почве. Степень накопления соединений в почве зависит от многих факторов (особенностей почвы, свойств яда и др.). В детоксикации пестицидов участвуют окислительные, гидролитические и фотохимические процессы. В разложении пестицидов главная роль принадлежит почвенным микроорганизмам (например, актиномицеты и некоторые почвенные грибы и бактерии в качестве источника углерода используют гербицид – далапон). Но некоторые хлорорганические соединения достаточно стойки и сохраняются в почве без изменений в течение нескольких лет, в результате этого пестициды попадают сначала в растительные, а затем в животные организмы, включая человека. Из почвы пестициды попадают в водоемы и реки путем смывания дождевыми и талыми водами с обработанных лесов и полей. Также водоемы загрязняются сточными водами предприятий, производящих пестициды, при внесении препаратов для уничтожения водорослей, моллюсков и др. Распределение пестицидов в толще воды зависит от формы применения и физико-химических свойств препаратов. На скорость детоксикации пестицидов в воде влияет pH и температура воды, уровень общего загрязнения. В настоящее время пестициды находят практически во всех водоемах и реках Земли. Воды загрязненных рек несут пестициды в моря и океаны. Стойкие пестициды нарушают водные экосистемы. Некоторые водные животные могут накапливать пестициды в организме (например, креветки, моллюски, лососи, дельфины и др.). По результатам исследований содержание ДДТ в организмах морских рыб, например тунца и хека больше, чем в организмах речных. Из мест интенсивной химизации сельского хозяйства пестициды поступают в атмосферу. В атмосферном воздухе населенных пунктов находили ДДТ, линдрин, карбофос и др. Данные соединения адсорбируются твердыми частицами и разносятся на значительные расстояния воздушными потоками (в 1966 г. ДДТ был обнаружен в Антарктиде), в результате происходит вторичное загрязнение почвы, продовольственных посевов, водоемов и пастбищ. Научные исследования свидетельствуют, что, помимо почвы, воды и атмосферы, пестицидами загрязнены продукты питания. Хлорорганические пестициды находят в продуктах растительного и животного происхождения, фосфорорганические – в основном в растительных организмах. Так, обнаружена зависимость концентрации ДДТ в молоке коров от содержания его в кормах. Пестициды обладают высокой биологической активностью и способны отрицательно влиять на организм человека. Поступая различными путями в организм человека, они могут вызывать отравления (острые и хронические). |