Анализ проблем в экологии и энергосбережении и пути их решения

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа – цепь, цепь, начинающаяся с детрита:

Детрит → детритофаг → хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд → Ястреб-перепелятник

Мертвое животное → Личинки падальных  мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

 

3. ЗАКОН ЛИНДЕМАНА

  Закон, открытый Линдеманом (1942), согласно которому только часть (10%) энергии, поступившей на определенный трофич. уровень биоценоза, передается организмам, находящимся на более высоких трофич. уровнях. Напр., количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (трофический уровень V), составляет около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Это объясняет ограниченное количество (5 — 6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от рассматриваемого биоценоза.

С одного трофического уровня экологической  пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии. По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.

 

 

 

4. Биосфера. Учение В.И.Вернадского.

 

Характеристика и состав биосферы. 

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами  подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей  планете, хотя иногда и указывалась  их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при  этом скорее обращалось внимание на зависимость  живой природы от сил и веществ  неорганической природы. Даже автор  самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

Первым  из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в  образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все  вещества, находящиеся на поверхности  земного шара и образующие его  кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:

• автотрофное – построение организма за счет использования веществ неорганической природы;
• гетеротрофное – строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;
• миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в  непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

• Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет  несколько слоев:

• тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем состредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;
• стратосфера;
• ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.

Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

• Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^–, S, C.  Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

• Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. 

Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в  главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении  земная кора – это “царство”  кислорода, химически связанного в  ходе геологического развития земной коры.

 

Учение о биосфере, сформированное русским ученым В.И.Вернадским и  уходящее своими корнями к Жану Ламарку (Жан Батист Пьер Антуан де Моне), В.В.Докучаеву и Эдуарду Зюссу, определяет биосферу - как «наружная оболочка Земли, область распространения жизни» [1].

В современном представлении биосфера – это специфическая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены совместной деятельностью живых организмов в прошедшее и настоящее время [2].

Вернадский стал первым исследовать  жизнь как единое целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям, участвуя в их изменении. И он первым из ученых понял, что мы всецело принадлежим биосфере - и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования.

Биосфера состоит из:

• живого вещества;
• биогенного вещества, то есть органо-минеральных или органических продуктов, созданных живым веществом (каменный уголь, торф, гумус и т.д.);
• биокосного вещества, созданного живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы и пр.).

Учение В.И.Вернадского о биосфере характеризуется следующими аксиомами биосферы:

• живое только из живого, иначе говоря, живое вещество порождено живым веществом;
• любые модели развития биосферы должны в качестве результата выдавать современное состояние биосферы;
• современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох;
• в среднем химический состав живого вещества и земной коры постоянен во времени;
• в среднем количество живого вещества постоянно во времени;
• источником жизнедеятельности живой материи является энергия Солнца, геотермальные источники, вулканическое тепло и др.;
• основную роль в усвоении и перераспределении энергии Солнца играют зеленые растения посредством - фотосинтеза, - дыхания, - роста, - отмирания;
• жизнь на земле - геологический фактор;
• живое вещество биосферы и косное вещество окружающей среды связаны биохимической энергией.

Следует обратить внимание на пятую  аксиому. Она представляет собой  некоторую форму закона сохранения биомассы. Из него следует, что каждый новый вид появляется лишь на фоне отмирания некоторых до этого существовавших. Причем скорость уменьшения численности отмирающих видов выше, чем скорость увеличения численности развивающихся видов.

Биосферу в соответствии с законом  незаменимости (биосферы) нельзя заменить ничем иным, т.к. она для всех существующих ныне видов на Земле единственная среда обитания. Шаг за шагом, исследуя геохимические и биогеохимические процессы, Вернадский подходит к коренным проблемам энергетики и термодинамики  взаимодействия живого и костного вещества планеты и далее, углубляясь в  биологическую роль человечества, сознания, трудовой деятельности, обращается к  естественно - историческим закономерностям  социально - экономического развития общества. Рост населения, качественный скачок в  развитии науки и техники за последние  два столетия, и особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы. Возникли антропоценозы (от греческого anthropos - человек, koinos - общий, общность) - сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность - определяющей состояние всей системы. В.И.Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловили переход биосферы в новое состояние - ноосферу.

 

Итак, что  же ноосфера: утопия или реальная стратегия  выживания? Труды Вернадского позволяют  более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых  для становления и существования  ноосферы. Перечислим эти условия:

1. заселение человеком всей планеты;
2. резкое преобразование средств связи и обмена между странами;
3. усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;
4. начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере;
5. расширение границ биосферы и выход в космос;
6. открытие новых источников энергии;
7. равенство людей всех рас и религий;
8. увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;
9. свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;
10. продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;
11. разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения;
12. исключение войн из жизни общества.

 

 

 

5. Природные ресурсы Республики Беларусь

 

 

Природные ресурсы  или природно-ресурсный потенциал  – в широком смысле – это  та часть природных условий и  природных ресурсов, которая реально  может быть вовлечена в хозяйственную  деятельность при данных научно-технических  и социально-экономических возможностях общества без нарушения природного равновесия. В более узком экономическом  понятии – это доступная при  данных технологиях и социально-экономических  отношениях совокупность природных  ресурсов.

 

      Ограниченность ресурсов Земли  становится в настоящее время  одной из наиболее актуальных  проблем человеческой цивилизации.  Поэтому одним из важнейших  моментов современности можно  считать решение задач по рациональному  управлению природными ресурсами.  Выполнение этого требует не  только обширных и глубоких  знаний закономерностей и механизмов  функционирования экологическим систем, но и целенаправленного формирования определенного нравственного фундамента общества, осознания людьми своего единства с Природой, необходимости перестройки системы общественного производства и потребления.

      Речь в данном случае идет  о формировании такой стратегии  развития человеческого общества, которая позволяет гармонично  сочетать его потребности с  возможностями сохранения нормального  функционирования биосферы. Это  означает не только широкое  распространение производственных  технологий сбережения ресурсов, но и изменение характера потребностей людей.

      Проводимая государственная экологическая  политика предусматривает последовательное  проведение структурной перестройки  производственной сферы, совершенствование  технологического уровня производства, ориентирующегося на ресурсосбережение,  применение малоотходных и безотходных  технологий, сокращение объемов  выбросов и сбросов загрязняющих  веществ в природную среду, утилизацию и переработку отходов, ликвидацию негативных последствий хозяйственной деятельности на окружающую среду.

      В настоящее время мы живем  в обществе, которое называют  обществом одноразового потребления.  Для него характерно нерациональное, расточительное использование природных  ресурсов. Для сохранения человеческой  цивилизации необходимо построить  природосберегающее общество, основой которого должно стать разумное использование природных ресурсов.