Естественная радиация и ее влияние на живой организм. реферат по биотехнологии березниченко. Реферат По дисциплине Радиационная экология
 Скачать 481 Kb.
|
|
значительное количество минеральных и органических веществ, тем самым, обедняя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га из почвы удаляется 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия, и необходимо систематически пополнять запасы этих элементов в почве внесением удобрений. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других – к ухудшению, деградации и гибели. К особым последствиям этого воздействия следует отнести ускоренную эрозию, загрязнение чужеродными химическими веществами, засоление, заболачивание, занятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища и др.). Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял угрожающий характер. Уменьшение площадей почв происходит значительно быстрее, чем их образование. Особенно опасна для плодородия почв ускоренная эрозия. Деградация почв – постепенное ухудшение свойств почв (уменьшение содержания гумуса, разрушение структуры, снижение плодородия), вызванное изменением условий почвообразования в результате как естественных причин, так и хозяйственной деятельности человека, эрозия, загрязнение пестицидами, вторичное засоление, неправильная агротехника. Пестициды – (ядохимикаты) – химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т. п. Пестициды в зависимости от объекта подразделяются на: гербициды – для уничтожения сорной растительности, инсектициды (против вредных насекомых), зооциды (для борьбы с грызунами), фунгициды (с возбудителями грибковых заболеваний), дефолианты (для удаления листьев), дефлоранты (для удаления лишних цветков) и т.д. Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго. Они в конечном итоге попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные биомы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают свои концентрации при движении по трофическим цепям. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Они поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Подсчитано, что 98% инсектицидов и фунгицидов, 60-95% гербицидов не достигают объектов подавления, а попадают в воздух и воду, а зооциды создают в почве безжизненную среду. В Краснодарском крае начинают применять безгербицидные методы выращивания риса и кукурузы. В последние годы в США разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых организмов или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами. В связи с увеличивающимся загрязнением атмосферы (оксиды серы и азота) возникла проблема кислотных дождей и их воздействия на почвенный покров. Установлено, что низкой устойчивостью к техногенному кислотному воздействию отличаются почвы таежной и тундровой зон, а достаточно высокой – почвы степных и пустынных районов. Одной из острых проблем многих регионов земного шара является эрозия почв. Она обусловлена переходом к крупной тяжелой технике и увеличением размера сельскохозяйственных полей, что привело к устранению многих естественных препятствий и для ветровой, и для водной эрозии. Эрозия является одной из главных причин уменьшения содержания гумуса в почвах; так, за последние 15-20 лет его содержание в пахотных почвах бывшего СССР снизилось на 8-30%, в том числе в России – в среднем на 20%, на Украине – на 9%. Гумус (перегной) – темноокрашенное органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков и накапливающееся в верхнем почвенном горизонте. Он является одним из главных источников элементов питания растений. Гумус состоит из двух групп органических соединений. 1 ая группа – это соединения, содержащиеся в растительных и животных остатках (10-15% от всей массы органики почвы): белки, углеводы, жиры, смолы, фосфаты, лигнин и др. 2 ая группа – составляет основной фонд гумуса и представлена собственно гумусовыми веществами, возникшими при преобразовании органических остатков (85-90%): фульвокислоты, гумин, гуминовые кислоты и др. Процессы превращения органического вещества в почве теснейшим образом связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. Так, в 1г подзолистой почвы развивается до 0,6млрд. бактерий, а в черноземной – до 2,5млрд. Гумус, оказывая благоприятное влияние на многие физико-химические свойства почвы, тем самым способствует повышению ее плодородия. Однако в процессе обработки почв происходит значительное уменьшение содержания гумуса, поэтому для восполнения потерь перегноя в обрабатываемые земли вносят минеральные и органические удобрения. Минеральные удобрения, добытые из недр или промышленно полученные химические соединения, содержат основные элементы питания (азот, фосфор, калий) и важные для жизнедеятельности микроэлементы (медь, бор, марганец и др.). Органические удобрения – это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), компосты, используемые для повышения плодородия почв, или биологические добавки, способствующие развитию полезной микрофлоры почв. Компост – удобрение, получаемое в результате микробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения, в то числе бытовых отходов и др. Он, в зависимости от способа производства, исходного материала и добавок (культуры бактерий, каменная мука), имеет различное содержание питательных веществ. Компост представляет собой гумусоподобное почвоулучшающее средство, причем при компостировании составляются торфо-навозные, торфо-фосфоритные смеси, включающее также отходы и отбросы сельского хозяйства, городской мусор и пр. В компостных установках процесс разложения целенаправленно регулируется: создается температура до 70 о C, при которой погибают микробы и семена сорных растений. Компост часто применяется вместо остродефицитных органических удобрений (навоз, торф), что позволяет улучшить почвы и получить более высокие урожаи сельскохозяйственной продукции. При использовании удобрений необходимо учитывать требования закона минимума и строго соблюдать сроки их внесения, это важно для того, чтобы растение успело «переработать» его, превратить в органическое вещество своего «тела». В противном случае удобрение превращается или в загрязнитель почвы, или – если растение его впитало, но не успело до сбора урожая полностью использовать для своего роста – в опасное для здоровья человека вещество. Этот закон сформулировал Либих в 1840 г. Кроме того, избыток питательных веществ, очевидно, может быть вредным. Так, например, хлористый натрий необходим растениям в небольшом количестве, избыток же его в почве влечет за собой исчезновение многих видов, за исключением устойчивых форм, называемых галофитами. Это наблюдение легло в основу другого закона, названного законом толерантности. Оба эти закона справедливы лишь в первом приближении, так как многие растения способны адаптироваться к отсутствию или недостаточному количеству какого-либо питательного вещества, заменяя его другим, близким по химическим свойствам. Из Закона физико-химического единства всего живого вещества Земли следует, что вещество (пестициды, антибиотики и др.), вредное для одних видов существ (вредителей, микробов), вредно и для всех других, в том числе и для человека, хотя и в разных дозах. Воздействию пестицидов подвергаются не только вредители, но и живущие рядом с ними полезные животные и микроорганизмы (черви, бактерии, насекомые- опылители и др.), которые либо гибнут, что приводит к нарушениям в экосистемах, ухудшению структуры и плодородия почв, либо накапливают в своих организмах этот яд, передавая его по пищевым цепям консументам более высокого порядка вплоть до человека. А так как высшие консументы съедают за свою жизнь не одно животное или растение, а много, то с каждым уровнем цепи концентрация вредных веществ в организме повышается примерно в 10 раз, доходя до смертельных доз. Населяющие почву организмы стремятся переработать попадающие в нее вещества-загрязнители, но если последних слишком много или они ядовиты для самих редуцентов, то земля может потерять способность к плодородию. Почва, ее состав и строение Почва является важнейшим компонентом земельных ресурсов. Она служит связующим звеном между всеми сферами Земли и главной из них - биосферой. Почва – основной источник получения продуктов питания для человека, среда произрастания растений и обитания животных, база социально-экономического развития любого государства, его национальное достояние и стратегический природный ресурс. Она заслуживает бережного использования и тщательной охраны. Почва является гигантской экологической системой, оказывающей, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли. Основателем научного почвоведения является выдающийся русский ученый В. В. Докучаев (1846-1903), который впервые дал определение понятию «почва» и «почвенный профиль», выявил главные отличительные свойства и раскрыл сущность почвообразовательного процесса. В одной из лекций В. В. Докучаев говорил студентам: «Сегодня я буду беседовать с вами.… Затрудняюсь назвать предмет нашей беседы – так он хорош! Я буду беседовать с вами о царе почв, о главном основном богатстве России.… Нет тех цифр, какими можно было бы оценить силу и мощь русского чернозема». К пяти факторам почвообразования, установленным В. В. Докучаевым, - материнским (почвообразующим) породам, растительным и животным организмам, климату, рельефу и времени – позже были добавлены воды (почвенные и грунтовые) и хозяйственная деятельность человека. Развитие почвы неразрывно связано с материнской породой (гранит, известняк, песок, лессовидные суглинки), причем этот процесс весьма длителен. Образования рыхлой минеральной почвенной массы связано как с процессами химического выветривания, так и с биологическими. Под воздействием растений происходит образование специфических органических веществ (гумуса или перегноя). Именно содержание гумуса в почвах и определяет их плодородие. Почвы по морфологическим (внешним) признакам резко отличаются от горных пород, вследствие физико-химических процессов, протекающих в почвах. Они включают такие показатели, как цвет (черноземы, буроземы, серые лесные, каштановые и другие), структура (зернистая, комковатая, столбчатая и прочее), новообразования (в степях – карбонаты кальция, в полупустынях – скопление гипса). Толщина почвенного слоя в умеренных районах на равнинах не превышает 1,5-2,0 метра, в горных – менее метра. Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды, животных и растений. Почва состоит из хорошо выраженных слоев, называемых почвенными горизонтами, различающихся по структуре, составу и цвету. Верхний горизонт А 1 , гумусовый, населенный многочисленными видами растений, животных, микроорганизмов, содержит отмершие части растений, трупы животных. За счет процессов гумификации – разложения органических остатков и образования высокомолекулярных гуминовых соединений – они превращаются в мелкодисперсный органический материал. Гумификация протекает с разной интенсивностью, что отражается на структуре почвы гумусового горизонта. Следующий горизонт В состоит в основном из минеральной части почвы. Органические вещества переработаны здесь редуцентами и равномерно перемешаны с мелкозернистой материнской породой. Следующий горизонт С представляет собой слабоизмененную материнскую породу. На количество горизонтов в почвенном профиле влияют климатические условия, в частности в подзолистых почвах, характерных для хвойных лесов, где выпадает достаточное количество осадков, и почва энергично промывается, выделяются все три указанных горизонта. Черноземы имеют распространение в степной зоне, где атмосферных осадков недостаточно, почва промывается слабо, и поэтому в них выделяется всего два горизонта: верхний – гумусовый, черного цвета, и нижний – карбонатный, обогащенный легкорастворимыми соединениями. Равнинные степные почвы умеренного климата содержат в среднем 12 тыс. т/га гумуса, лесные – около 100 т/га. Свойства почвы зависят от состава и особенностей твердой, жидкой, газообразной и живой ее частей. Так как почва является продуктом жизнедеятельности многих организмов: растений, животных, микроорганизмов, то их обилие, соотношение групп определяют свойства почвы. Самым важным из них является ее плодородие – способность обеспечить урожай растений. Почва сохраняет плодородие до тех пор, пока населена многочисленными живыми организмами, участвующими в сложных процессах гумификации. Представление о живых и неживых компонентах почвах дают следующие диаграммы. Основу почвенной биоты составляют микроорганизмы. Они представлены сине- зелеными и зелеными водорослями, бактериями, грибами, простейшими. Важную роль в почвообразовательных процессах играют организмы, разлагающие органические вещества. Они относятся к следующим таксономическим группам: 1) спорообразующие и неспорообразующие гетеротрофные бактерии; 2) актиномицеты; 3) различные грибы, в том числе плесени; 4) почвенные простейшие, в том числе амебы, инфузории, жгутиковые. Они встречаются в наземных биоценозах повсюду, но особенно их много в самых верхних слоях почвы. Численность микроорганизмов в луговых почвах умеренного климата составляет 10 12 - 10 15 особей, а биомасса – 10- 100г/м 2 . От обилия органических веществ, их разрушения микроорганизмами с образованием гумусовых соединений зависят структура и плодородие почвы. К мезофауне почвы относятся нематоды, энхитреиды, микроартроподы (клещи и ногохвостки). Энхитреиды и микроартроподы исчисляются тысячами на 1м 2 , нематоды – миллионами. К макрофауне принадлежат крупные насекомые и их личинки, дождевые черви. Плотность населения дождевых червей на известково-глинистых почвах умеренного климата достигает 300 особей/ м 2 . Наибольшими по биомассе компонентами почвы являются корни растений. Сухая масса корней в степных почвах достигает 1000 г/ м 2 , в лесу – 3000 г/ м 2 и более. К макрофауне относятся также роющие позвоночные: кроты, суслики, слепушонки, мыши, полевки и др. В почве есть болезнетворные организмы, становящиеся причиной заболеваний и сельскохозяйственных животных и человека. Многие из них связаны с определенными типами почв. Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим грибком Histoplasma capsulatum, поражающим соединительные такни человека и некоторых млекопитающих. При этом заболевании увеличивается печень, селезенка, лимфатические узлы, происходят кожные кровоизлияния, при легочном гистоплазмозе появляется кровохарканье. Распространение гистоплазмоза связано с красно-желтыми оподзоленными почвами субтропиков и тропиков. На других почвах эта болезнь практически отсутствует. В почве могут находиться возбудители брюшного тифа, дизентерии, многих глистных заболеваний и т.д. Наибольшая смертность от холеры связана с заболоченными почвами пойм рек Западной Индии. На состояние здоровья человека химический состав почвы оказывает влияние через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает серьезные заболевания или способствует их развитию. Так, широко распространенное |