Гидросфера

          МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Промышленной экологии» 
 
 
 
 

Семестровая работа 
 
 
 
 
 
 

      Выполнил: студент гр. ТС-303

            Мельников М.А.

      Проверил : доцент

                                                               Картушина Ю.Н.   

Волгоград 2012

Оглавление

1.Роль атмосферы, гидросферы, почвы, растительности и животных в развитии жизни на Земле ………………………………………………………..2

2. Законы экологии Б. Коммонера ………………………………………………8

3. Что такое нагрузка на природную и окружающую человеку среду? Охарактеризуйте виды нагрузок и раскройте суть экологической   надежности экосистемы…………………………………………………………10

Список используемой литературы……………………………………………...13 
 

1. Роль  атмосферы, гидросферы, почвы, растительности  и животных в развитии жизни  на Земле.

    Биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка (или сфера) населенная живыми организмами. Впервые это название было использовано еще Ж. Б. Ламарком. Термин “биосфера” (греч. “биос” - жизнь, “сфера” - шар) ввелв 1875 г. геолог Э.Зюсс, но распространение этого термина произошло благодаря развитию учения о биосфере академиком В.И.Вернадским (в конце 20-х гг. XX столетия). В. И. Вернадский (1863-1945 гг.), являясь основоположником новой науки - биогеохимии,первым обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, установив роль живого вещества в преобразовании земной поверхности.На Земле различают несколько геосфер: литосферу (греч. “литос” - камень) - внешнюю твердую оболочку земного шара, состоящую из двух слоев: верхнего слоя осадочных пород с гранитом и нижнего базальтового; гидросферу (океаны, моря, озера, реки), занимающую 70,8% земной поверхности; атмосферу, простирающуюся вверх до 100 км: в ней различают тропосферу (греч “тропа” - перемена) высотой 15 км, а  
над ней - стратосферу (лат. “стратум” - слой), высотой до 100 км (у границы  
стратосферы возникают северные сияния. На высоте 45 км вместо  
кислорода находится озон, образующийся из свободного кислорода под влиянием солнечных лучей (О2 ,О3), который образует экран и отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи Солнца); ионосферу, располагающуюся выше стратосферы и имеющую слой разреженного газа из ионизированных  
атомов.

    Биосфера  охватывает поверхность Земли, верхнюю часть литосферы, всю гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Верхняя граница биосферы ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижняя - высокой температурой земных недр (свыше 100 oС). Крайних пределов границ биосферы достигают только бактерии (споры бактерии попадают на высоту 20 км, а анаэробные бактерии обнаруживаются на глубине свыше 3 км в водах месторождений нефти). Наибольшая концентрация жизни сосредоточена у поверхности суши и океана, у границ соприкосновения литосферы и атмосферы, гидросферы и атмосферы, гидросферы и литосферы, т.е. на границе фаз. Живые организмы в сумме составляют живое вещество. В составе биосферы есть и неживое (косное) вещество, а также сложные по своей природе биокосные тела (в их состав входят как живые организмы, так и видоизмененное неживое вещество). В.И.Вернадский к биокосным телам относил почвы, илы, природные воды.

    Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы, а в гидросфере проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км, в литосфере - иногда до глубины 7,5 км. Величина биомассы для всей планеты составляет 3-1012 т, при этом более 95% этой величины приходится на долю растительных организмов и только 5% - на долю животных. В целом биомасса составляет лишь около 0,01% массы всей биосферы, но ее роль на планете грандиозна. Основную часть биомассы растений составляют деревья, поэтому основное накопление биомассы на планете определяется распространением лесов на континентах. Наибольшее сгущение и разнообразие растений имеет место во влажных тропических лесах. Разнообразие и количество видов животных зависят от растительной массы и тоже увеличиваются к экватору. В биосфере условно выделяют элементарные целостные единицы - биогеоценозы - совокупность популяций разных видов, обитающих в определенной местности. Биоценоз объединяет сообщества растительных и животных организмов, населяющих участок биосферы с однородными условиями существования. Взаимные связи внутри биогеоценоза поддерживаются в процессе круговорота веществ. Основное условие поддержания жизни в биосфере определяют живые организмы, осуществляя круговорот неорганических и органических веществ.

    Биогеохимические  циклы - это циркуляция химических элементов абиотического происхождения, которые попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. В биосфере все время совершаются круговороты воды и всех элементов, входящих в состав живых организмов. Процесс этот длится десятки миллионов лет. “На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом” - утверждал В. И. Вернадский. Неорганические элементы вносятся в ткани растений и животных в процессе их роста и развития и входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы подвергаются сложным превращениям, после чего снова попадают в новые организмы. К главным циклам относятся биохимические циклы углерода, азота, воды, фосфора и серы.

    Кругооборот углерода и кислорода осуществляется в близко идущих процессах. При дыхании высвобождается углерод в виде СО2, а в процессе фотосинтеза СО2 снова превращается в органические соединения. Всего за 7-8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. В океане (в основном в составе фитопланктона) 40·1012 кг углерода в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО2. Большая его часть потом высвобождается при дыхании. На суше фиксируется в год 35·1012 кг углерода при фотосинтезе в виде СО2; 10·1012 кг углерода выделяется при дыхании растений и животных; 25·1012 кг углерода выделяется при дыхании редуцентов; 5·1012 кг углерода в год высвобождается при сжигании ископаемого топлива. Этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах. Большая доля углерода содержится в осадочных породах. В последние годы поступление углерода в атмосферу вследствие деятельности человека резко возросло, что может привести к серьезным последствиям для биосферы.

    Кругооборот азота имеет свое своеобразие. Известно, что в атмосфере содержится 79% азота, но сам азот как элемент очень инертен и поэтому редко встречается в связанном состоянии. Он входит в состав аминокислот и белков. В биологический круговорот азот атмосферы вовлекается в основномблагодаря биологической фиксации микроорганизмами (азотфиксация). В атмосферу азот возвращается в результате денитрификации, которая осуществляется как при участии бактерий, так и в ходе химических реакций без участия организмов. Важно, что никакой другой элемент так не ограничивает ресурсы питательных веществ в экосистемах, как азот. Круговорот азота в большинстве сообществ замкнутый, лишь небольшие количества этого элемента выносятся из наземных сообществ со стоком (в масштабах биосферы реки выносят в океан около 30 млн т азота в год).

    Земная  кора содержит много серы, растения ее получают в основном в виде сульфатов. Сера является необходимым компонентом почти всех белков. Животные восполняют потребности в сере, получая ее от растений. В годы интенсификации хозяйственной деятельности человека поступление серы в атмосферу все время возрастает (в виде, например, окислов серы - сернистого газа SO2). Растворяясь в воде, окислы образуют кислоты. Имеет место выпадение кислотных дождей, приводящих к изменению экологической обстановки, часто с негативными последствиями.

    Кругооборот фосфора менее сложен, поскольку его в газообразном состоянии нет. Миграция фосфора осуществляется за счет живых организмов, а значительная часть попадает в конечном счете в океан и откладывается в осадочных породах. Фосфор - сравнительно мало распространенный элемент и, подобно азоту и калию, часто бывает фактором, лимитирующим продуктивность экосистем. Фосфор - необходимый компонент нуклеиновых кислот, АТФ, белков и ряда жизненно важных органических веществ.

    Кругооборот воды осуществляется в основном за счет энергии Солнца, но организмы оказывают на него свое регулирующее действие. Вода является источником водорода, в которой водород химически связан с кислородом, а также донором водорода при фотосинтезе, а сама по себе она является составной частью живых клеток. Роль ее заключается также в том, что она - важный климатический фактор и среда для водных организмов. Круговорот воды называется гидрологическим циклом, и в этом цикле вода может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. С поверхности океанов испаряется больше воды, чем выпадает над океанами в виде осадков. “Лишняя” испарившаяся вода переносится в виде пара атмосферными потоками, выпадает в виде осадков над сушей и поступает снова в океаны с поверхностным речным стоком и через грунтовые воды.

    Доступная для наземных животных вода составляет ничтожную часть от ее общего количества - всего около 0.01%. Незначительная часть воды, проходящей через тела растений, разлагается при фотолизе воды на кислород, выделяемый в атмосферу, и водород, включаемый в состав органических веществ. Много больше воды растения расходуют на транспирацию (поглощают воду из почвы и испаряют в атмосферу).

    Главнейшую  роль в жизни на Земле играет непрерывно поступающий поток энергии Солнца: 10.5·1029 кДж/год (2.5·1020 ккал/год). 42% солнечной энергии отражается Землей в мировое пространство, 58% поглощается атмосферой и почвой. Из этого количества Землей излучается более 20%, а 10% расходуется на испарение воды с поверхности Мирового океана. Падающая на Землю солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и поступает с ними в другие организмы. Зеленые растения образуют в год около 100 млрд т органического вещества, содержащего около 1800·1015 кДж (450·1015 ккал) энергии. Одновременно они поглощают около 170 млрд т СО2, выделяют около 115 млрд т О2 и испаряют 16·1012 т воды (цифры примерные, так как разные расчеты дают различающиеся данные). Образование органических веществ за счет энергии Солнца - эндотермический процесс, а окисление - экзотермический процесс. Окисление органических веществ в процессах дыхания, брожения, гниения с выделением тепла, Н2О и СО2 имеет почти такие же масштабы, как и процесс фотосинтеза.

Солнечная энергия определяет масштабные климатические, геологические и биологические процессы. Под влиянием биосферы она преобразуется в различные формы энергии, вызывающие огромные по масштабам и скорости превращения, миграции и круговороты веществ, увеличение и распрост-ранение биомассы.

    Человечество  представляет собой часть биомассы биосферы. Если на заре своего становления человек полностью зависел от окружающей среды, то с развитием мозга человек сам становится мощным фактором дальнейшей эволюции на Земле. Овладение человеком различными формами энергии - механической, электрической и атомной - способствовало значительному изменению земной коры и биогенной миграции атомов. В.И.Вернадский подчеркивал в своих трудах, что воздействие человека на остальную биосферу усилилось после появления науки, что человечество стало главнейшей силой, изменяющей процессы в биосфере. Понятие о ноосфере (греч. “ноос” - разум, “сфера” - шар) впервые появилось в начале XX в. Ноосфера первоначально представлялась как своеобразная “мыслящая” оболочка Земли, которая, зародившись в конце третичного периода, разворачивается над растительным и животным миром - вне биосферы. Ноосфера, по Вернадскому, - это биосфера, преобразованная трудом человека и измененная научной мыслью. В.И.Вернадский рассматривает переход от биосферы к ноосфере (“сфере разума”) как естественный процесс.Он писал:“...Все человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с его материей, но с его мозгом, с его разумом и направленным этим разумом его трудом. В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление... Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом, становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть “ноосфера”...”.

    Человечество, осознав огромную ценность жизни, катастрофические последствия преобразования пророды (создание каналов, водохранилищ, изменения русла рек, хищническое использование природных ресурсов, истребление лесов и т.п.), должно проникнуться пониманием экологических проблем и перейти к равноправному сотрудничеству с ней. Возникает необходимость создания высокопродуктивных экологических систем, поддерживаемых человеком, наряду с сохранением и поддержанием уже существующих. Необходимо вести борьбу с хищническим использованием природных ресурсов, загрязнениями атмосферы, почвы и воды.

    Охрана  природы - совокупность международных, государственных и региональных мероприятий, направленных на поддержание природы в состоянии, соответствующем эволюционному уровню современной биосферы. Природоохранные мероприятия должны быть многоцелевыми и включать все возможные пути ее реализации. На первый план выступают мероприятия по защите природной среды от различного рода загрязнений: устранение или снижение выбросов ядовитых газов промышленными предприятиями в атмосферу, спуска загрязненных сточных и коммунальных вод, загрязнения почвы и вод пестицидами, радиоактивными веществами, тяжелыми металлами, снижение шумов и т.д. Для сохранения флоры и фауны необходимо создание охраняемых территорий: заповедников - участков территории суши или акватории со всеми природными объектами, полностью исключенных из всех видов хозяйственного использования (на территории бывшего СССР было более 150 заповедников); заказников - участков территории суши или акватории, где одновременно запрещается использование отдельных видов природных ресурсов; национальных парков - территорий, исключенных из промышленной и сельскохозяйственной эксплуатации с целью сохранения природных комплексов, имеющих особую экологическую, историческую и эстетическую ценность и используемых для отдыха. Система природоохранных мероприятий включает введение постоянного контроля за видовым составом и численностью флоры и фауны с публикацией данных о редких и исчезающих видах растений и животных в специальной литературе (составление, например, Красной книги). В 1983 г. в СССР была выпущена Красная книга, в которую внесено 94 вида и подвида млекопитающих, 80 видов птиц, 9 видов земноводных, 37 видов пресмыкающихся, 9 видов рыб, 250 видов беспозвоночных, 681 вид высших растений, 29 видов лишайников, 26 видов грибов. 5 томов Красной книги издано Международным союзом охраны природы (МСОП) издано пять томов Красной книги, в которые внесено 1182 вида животных и 20 тыс видов растений, находящихся на грани исчезновения или требующих охраны.