Понятие о толерантности. Законы В.Р. Вильямса и В. Шелфорда

<

061314 0419 1 Понятие о толерантности. Законы В.Р. Вильямса и В. ШелфордаБольшинство биологических видов приспособлено не к определенным значениям данного фактора, а к его временным флуктуациям. Организм способен выживать только в пределах определенного диапазона изменчивости данного фактора. Как при более низких, так и при более высоких его значениях жизненные процессы оказываются заторможенными, поэтому может наступить гибель организма. Зависимость интенсивности жизнедеятельности организма или популяции от интенсивности фактора имеет колоколообразную форму и называется кривой толерантности (выносливости) (рис. 1).

061314 0419 2 Понятие о толерантности. Законы В.Р. Вильямса и В. Шелфорда061314 0419 3 Понятие о толерантности. Законы В.Р. Вильямса и В. Шелфорда

Рис. 1. Кривая толерантности организмов

 

Данная кривая имеет две критические точки, определяемые минимальным и максимальным значениями экологического фактора. Заключенный между ними интервал изменчивости фактора является диапазоном экологической толерантности. Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т.е. толерантность к тому или иному воздействию.

Таким образом, толерантность (от лат. tolerantia — терпение) — это выносливость организмов по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора, способность организма выдерживать отклонения экологического фактора от оптимальных значений.

Закон компенсации факторов Э.Рюбеля — закон, согласно которому отсутствие или недостаток некоторых (не фундаментальных) экологических факторов могут быть компенсированы другими близкими факторами.

Отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован каким-либо другим близким (аналогичным) фактором. Так, некоторые моллюски (Mytilus galloprovincialis) при отсутствии (или значительном дефиците) кальция могут построить свои раковины при достаточном количестве в морской воде стронция; недостаток света может быть компенсирован или увеличением концентрации СО2, или стимулирующим действием некоторых биологически активных веществ (например гиббереллинов).

Однако, такая компенсация факторов, относительна и касается второстепенных факторов. Фундаментальные факторы (свет, вода, СО2, азот, фосфор, калий, многие микроэлементы и др.) в принципе незаменимы, что нашло отражение в законе незаменимости фундаментальных факторов Вильямса.

Закон толерантности Шелфорда — закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

Закон толерантности, один из основополагающих принципов экологии, согласно которому присутствие или процветание каких-либо организмов в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у организма существует определенный диапазон толерантности (выносливости). Диапазон толерантности по каждому фактору ограничен его минимальным и максимальным значениями. Только в пределах этого диапазона может существовать организм. Степень благополучия организмов, в зависимости от интенсивности воздействующего на неё фактора, представляют в виде так называемой кривой толерантности, имеющей обычно колоколообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному значению данного фактора (см. рисунок ниже). Данное правило выдвинуто в 1913 В. Шелфордом. Вместе с законом Либиха, данный закон объединяется в принцип лимитирующих факторов. Лимитирующим может быть любой экологический фактор (например, температура, соленость, концентрация микроэлементов в воде и др.), но наиболее, важным чаще оказываются температура, концентрация кислорода, пища (для растений и кораллов — наличие биогенных элементов в воде).

061314 0419 4 Понятие о толерантности. Законы В.Р. Вильямса и В. Шелфорда


Рисунок 2 – Кривые толерантности стенотермных (а и в) и эвритермных (б) организмов. По оси абсцисс
— температура среды обитания, по оси ординат — активность (рост) организмов.

 

Из закона Шелфорда прямо вытекает следующий закон, определяющий возможность существования организма в пределах и невозможности существования за пределами диапазона толерантности.

 

 

 

 

 

 

 

50. Биогеохимический круговорот азота. Как человек вмешивается в естественный круговорот азота?

 

Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

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) бактериями 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.

Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом.

Процессы нитрификации и денитрификации были полностью сбалансированы вплоть до периода интенсивного использования человеком азотных минеральных удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений.

Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной.

Существует закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в биосфере, действующий на всех этапах её развития, как и правило увеличения замкнутости биогеохимического круговорота в ходе сукцессии. В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота. Ещё большую роль на биогеохимический круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает сложившиеся круговороты веществ, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосфере на сегодняшний день.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

 

Агроэкосистемы — сознательно спланированные человеком территории, на которых сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и возврат её составляющих на поля для обеспечения круговорота минеральных и органических веществ. В правильно спланированные агроэкосистемы, кроме пашен, входят пастбища или луга и животноводческие комплексы.

<

В состав агроценозов, как и природных экосистем, входят все функциональные группы: продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (человек, насекомые-опылители, птицы, симбиотические организмы, животные — вредители полевых культур, сельскохозяйственные животные), редуценты (бактерии и грибы). Организмы составляют пищевые цепи и сети. При этом обязательным звеном пищевых цепей является человек.

Человек создает и поддерживает агроценозы путем больших затрат энергии. Он возделывает огороды, поля, сады и собирает урожай, затрачивая свою мускульную энергию и мускульную энергию животных, используя энергию сельскохозяйственных машин. Природные биогеоценозы таких затрат энергии не получают. Тем не менее, основной источник энергии в агроценозах, как и в естественных экосистемах — это энергия Солнца.

В отличие от биогеоценозов, агроценозы состоят из особей немногих видов, которые имеют большую численность. Поэтому их трофическая структура относительно проста, пищевые цепи короткие и менее разнообразные.

Если в естественной экосистеме потребляемые растениями элементы в процессе круговорота веществ возвращаются в почву, то в агроэкосистеме круговорот веществ неполный: часть минеральных веществ (например, соединения азота, фосфора) выносится с урожаем. Поэтому для восстановления плодородия почвы человек вынужден вносить удобрения. Таким образом, агроэкосистемы крайне неустойчивы и не способны к саморегуляции. В отличие от устойчивых экосистем со зрелыми сообществами, агроценозы считают незрелыми системами.

Неустойчивость агроценозов обусловлена еще и ослаблением защитных механизмов культурных растений к воздействию вредителей по сравнению с дикорастущими видами. Поэтому они требуют постоянного вмешательства человека. Если он не будет поддерживать агроценоз, то последний быстро разрушится и исчезнет: культурные растения, не выдержав конкуренции с природными видами, будут ими вытеснены. В районах с засушливым климатом на месте агроценоза может возникнуть степь, а в более холодном и влажном климате — лесной биогеоценоз.

Человек, собирая урожай, «обрывает» множество цепей питания, упрощая трофическую структуру, чем спасает урожай от его потенциальных потребителей. Это позволяет получать высокую продукцию. Поля, сады, пастбища — это неустойчивые и не способные к саморегуляции экосистемы. С экологической точки зрения, экосистема одновременно не может быть высокопродуктивной и стабильной, иметь разнообразную видовую и трофическую структуры.

В последние годы в селекции культурных растений развивается направление, основой которого является поддержание неоднородности популяций. Растения таких сортов имеют разные сроки цветения, разную высоту, глубину проникновения корней в почву, засухо- и морозоустойчивость. Данное разнообразие внутри популяций культурных растений позволяет получать более стабильные урожаи.

В рыбоводстве применяют приемы выращивания в одном водоеме сразу нескольких видов рыб, использующих разный корм. Например, хорошо уживаются белый толстолобик, поедающий фитопланктон, пестрый толстолобик, питающийся зоопланктоном, белый амур, кормящийся придонными растениями, черный амур и карп, пищей которым служат придонные беспозвоночные.

Чтобы не нарушать устойчивость биосферы, не подрывать ее стабильность и, вместе с тем, обеспечивать её высокую продуктивность, человек должен так формировать природные ландшафты, чтобы они включали и высокопродуктивные (незрелые) и устойчивые (зрелые) экосистемы. То есть агроценозы должны чередоваться с лесами, водоемами, лугами, болотами, образовывать «экологическую мозаику». Это будет способствовать обеспечению устойчивости экосистем, так как вредители сельскохозяйственных растений окажутся в окружении своих естественных врагов, которые будут регулировать их численность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84 Что понимают под антропогенным воздействием на биосферу? Приведите основные виды вмешательства человека в экологические процессы

 

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне.

Можно выделить пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы: упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов; концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения; рост числа ядовитых отходов от химических производств; введение в экосистему новых видов; появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.

Нарушение основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: площадные, точечные, статические, динамические, длительные, кратковременные, глубинные, приповерхностные, прямые, косвенные, механические, физические, химические, биологические.

Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.

Отрицательное (негативное) воздействие-человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д. Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире и в России так или иначе связаны с загрязнением окружающей природной среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т. д.).

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций. Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки и др.

По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение. По своим масштабам и распространению загрязнение может быть локальным (местным), региональным и глобальным.

Последствия антропогенного воздействия на географическую среду многообразны и не все они контролируются человеком, многие из них проявляются позже. Разберем основные из них.

Изменение климата (геофизики) Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других газов, аэрозолей, радиоактивных газов, изменения концентрации озона.

Ослабление озонового экрана, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой и «малых дыр» в других регионах.

Загрязнение ближайшего космического пространства и его замусоривание.

Загрязнение атмосферы ядовитыми и вредными веществами с последующим выпадением кислотных дождей и разрушением озонового слоя, в котором участвуют фреоны, NO2, водяные пары и другие газовые примеси.

Загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми металлами, сложноорганическими соединениями, разрыв нормальной экологической связи между океаном и водами суши из-за строительства плотин и других гидросооружений.

Истощение и загрязнение поверхностных вод суши и подземных вод, нарушение баланса между поверхностными и подземными водами.

Радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов, в связи с чернобыльской аварией, эксплуатацией атомных устройств и атомными испытаниями.

Продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных отходов (особенно неразлагающихся пластмасс), возникновение в них вторичных химических реакций с образованием токсичных веществ.

Опустынивание планеты, расширение уже существующих пустынь и углубление самого процесса опустынивания.

Сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к уменьшению количества кислорода и исчезновению видов животных и растений.

Нарушение регионального и глобального экологического равновесия в результате вышеперечисленных процессов, вследствие чего возникают незаполненные экологические ниши, которые заполняются нежелательными организмами — вредителями, паразитами, возбудителями новых болезней растений, животных и человека. Вероятно, так возник и распространяется вирус иммунодефицита человека — ВИЧ, вызывающий неизлечимое заболевание — СПИД, и возбудителей лейкозов скота и коровьего бешенства.

Абсолютное перенаселение Земли и относительное региональное демографическое переуплотнение.

Ухудшение среды жизни в городах и сельской местности, увеличение шумового загрязнения, стрессов, загрязнение воздуха и почв, зрительная агрессия высотных домов и самого антропогенного ландшафта, напряжение темпа жизни в городе и потеря социальных связей между людьми, возникновение «психологической усталости»

Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне. Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к глобальному изменению. Загрязнения атмосферы поступают в виде аэрозолей и газообразных веществ. Наибольшую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится около 80% всех выбросов. Прежде всего — это соединения серы, углерода, азота. Углекислый газ сам по себе не ядовит, но с его накоплением связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Последствие мы видим по потеплению климата на Земле.

 

 

 

 

 

112 Общие принципы и правила охраны окружающей природной среды

 

Под охраной окружающей среды понимается деятельность органов государственной власти, органов местного самоуправления, общественных организаций, юридических и физических лиц по обеспечению гармоничного взаимодействия общества и природы, предупреждения негативных (вредных) воздействий на окружающую среду в результате хозяйственной и иной деятельности и ликвидации их последствий.

Согласно закону Российской Федерации об охране окружающей среды (2002) основными принципами охраны окружающей среды являются следующие:

– приоритет охраны жизни и здоровья человека;

– научно-обоснованное сочетание экологических и экономических интересов;

– рациональное и неистощительное использование природных ресурсов;

– платность природопользования;

– соблюдение требований природоохранительного законодательства, неотвратимость ответственности за его нарушение;

– гласность в работе экологических организаций и тесная связь их с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач;

– международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды.

Важнейший природоохранный принцип – научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов – отвечает духу Международной конференции ООН в Рйо-де-Жа-нейро (1992), где был взят курс на модель устойчивого развития общества, на разумное сочетание экологической и экономической составляющих, на сохранение окружающей природной среды наряду, вместе с экономическим ростом.

134 Понятие об экологическом праве России как самостоятельной отрасли права, его предмет и методы

 

ООН в декларации Конференции по окружающей среде и развитию (г.Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.) юридически закрепила два основных принципа правового подхода к охране природы.

1. Государствам следует ввести эффективное законодательство
в области охраны окружающей среды. Нормы, связанные с охраной
окружающей среды, выдвигаемые задачи и приоритеты должны
отражать реальную ситуацию в области охраны окружающей среды
и ее развития, в которой они будут реализовываться.

2. Государство должно разработать национальное законодательство, касающееся ответственности за загрязнение окружающей
среды и нанесение другого экологического ущерба и компенсации
тем, кто пострадал от этого.

Из общих принципов правового подхода к охране природы следует, что все государства должны иметь жесткое и одновременно разумное природоохранное законодательство.

Правовая охрана окружающей природной среды заключается в создании, обосновании и применении нормативных актов, которыми определяются как объекты охраны, так и меры по ее обеспечению. Охрана окружающей среды сопряжена с регулированием взаимоотношений человека и природы, подчинением их определенной системе законоположений, инструкций и правил.

Право – совокупность обязательных правил (норм) поведения, установленных или санкционированных государством. Действие права всесторонне охватывает жизнь общества, включая экономику, политику, образование и т.д.

Экологическое право, также включенное в эту систему, представляет собой совокупность норм, «специфическим способом регулирующих экологические общественные отношения в целях достижения гармоничных отношений между обществом и природой интересах людей, живущих на земле».

Источниками любого вида права признаются нормативные правовые акты, регулирующие данный вид отношений. Это – законы, указы, постановления, нормативные акты министерств и ведомств и т.д., а также международные правовые акты.

Указ – нормативный акт главы государства.

Закон – нормативный акт, принятый высшим органом власти в установленном основным законом государства порядке.

Экологическое право способствует укреплению правопорядка, обеспечивающего сохранение природных богатств и естественной среды обитания человека, оздоровление окружающей среды в интересах настоящего и будущего поколений людей. Предметом правового регулирования являются особые отношения общества и природы в области природопользования, охраны окружающей среды, обеспечения экологической безопасности, отражающие внутренние и внешние связи экологического права.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

  1. Об охране окружающей среды: Федеральный закон № 7-ФЗ Российской Федерации// Российская газета. 12 февраля. 2002 г.
  2. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология: Учебник для вузов. Изд. 3-е, преработ. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.
  3. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере: Учебное пособие для вузов. Изд. 3-е, переработ. — Ростов н/Д: Феникс, 2006.
  4. Защита окружающей среды от техногенных воздействий: Учебное пособие / Под. ред. Г. Ф. Невской. — М.: Изд-во МГУ, 2008.
  5. Одум Ю. Экология / Пер. с англ. Т. 1—2. — М.: Мир, 1986.
  6. Реймерс Н. Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). — М.: Россия молодая, 2002.
  7. Экологическая доктрина Российской Федерации. Экологическое спасение (газета). 2002. № 6.

     

     

     


     

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.94MB/0.00034 sec

WordPress: 22.74MB | MySQL:121 | 1,671sec