Шпаргалка по "Экологии"

Несмотря на то что полного истребления кроликов не произошло, их численность никогда уже не достигала прежнего, угрожающе высокого уровня. Наука одержала победу.

Принцип экосистемы используется при разработке биологических систем человека в условиях изоляции от биосферы Земли, например в космических или подводных аппаратах. Основным компонентом такой искусственной экосистемы являются зеленые растения, которые за счет использования энергии света в процессе фотосинтеза поглощают двуокись углерода и выделяют кислород, т.е. осуществляют регенерацию (восстановление) атмосферы. Биомасса растений используется в пищу человеком и другими гетеротрофными организмами, которые, в свою очередь, могут входить в пищевой рацион человека. Неиспользованная биомасса растений, продукты жизнедеятельности человека и других компонентов разлагаются микроорганизмами до воды, двуокиси углерода и минеральных веществ, которые вновь используются растениями. В настоящее время созданы экспериментальные экосистемы, включающие человека, одноклеточные водоросли, высшие растения (капуста, морковь, свекла, томат, пшеница и др.), микроорганизмы-минерализаторы. За счет регенерации в таких экосистемах полностью обеспечивается потребность человека в кислороде, воде и до 20 % — в пище.

20.Мониторинг: понятие, виды

Мониторинг — система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды, которая является важнейшей частью государственного экологического контроля. Главная цель мониторинга — наблюдение за состоянием окружающей природной среды и уровнем ее загрязнения, оценка и определение последствий антропогенного воздействия на биоту, экосистемы и здоровье человека, а также эффективности природоохранных мероприятий. Сюда относятся экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей природной среды. По степени распространения мониторинг разделяется на локальный, региональный и глобальный.

В программу локального (биоэкологического, санитарно-гигиенического) мониторинга входят наблюдения за изменением в различных природных сферах содержания загрязняющих веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприятными свойствами, а также вредных физических воздействий — радиации, шума, вибрации, электромагнитных полей и др. Объектами локального мониторинга являются приземный слой воздуха; поверхностные, подземные и сточные воды; выбросы и сбросы загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты; радиоактивные излучения. Пункты наблюдений располагаются в местах концентрации населения и районах интенсивной его деятельности с таким учетом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленно-энергетических центров, атомных электростанций, нефтепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохимикатов и др.

На региональном (геосистемном, природно-хозяйственном) уровне наблюдения ведутся за состоянием экосистем крупных природно-террито-риальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т. д.), где имеются отличия параметров от базового фона вследствие антропогенных воздействий. Изучаются также трофические связи (биологические круговороты) и их нарушения, оцениваются возможности использования ресурсов природных экосистем в конкретных видах деятельности, анализируются характер и количественные показатели антропогенных воздействий на окружающую природную среду в этих регионах. Например, ведется контроль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в пределах какого-либо региона. Таким образом, объектами регионального мониторинга являются исчезающие виды растений и животных, природные экосистемы, агроэкосистемы и лесные экосистемы.

Глобальный (биосферный, фоновый) мониторинг предназначен для наблюдения, контроля и прогноза возможных изменений в биосфере в целом. Объектами глобального мониторинга являются атмосфера, гидросфера, почвенный покров, растительный и животный мир и биосфера в целом как среда жизни всего человечества. Разработка и координация глобального мониторинга окружающей природной среды осуществляется в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Космический мониторинг позволяет получить уникальную информацию о функционировании экосистем как на региональном, так и на глобальном уровнях. С его помощью возможно оперативное получение информации о природной среде с больших территорий Земли, что особенно важно при возникновении ураганов, наводнений, лесных пожаров и других стихийных бедствий.

В России функционирует разветвленная общегосударственная служба наблюдения по всем ступеням мониторинга: на многочисленных станциях, створах контроля, стационарных постах, в химических лабораториях, на самолетах, вертолетах и космических аппаратах ведутся наблюдения за загрязнением атмосферы, вод, почв, донных отложений, околоземного пространства, организуется слежение за состоянием земель, минерально-сырьевых ресурсов недр, сохранностью животного и растительного мира. В результате обобщения результатов наблюдений на всех уровнях мониторинга получается объективная картина антропогенных, и природных процессов в различных регионах страны. В России внедрена также единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), к основным задачам которой относятся ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку, и гармонизация их с международными эколого-информационными системами, а также оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воздействий на них, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния окружающей природной среды. Кроме того, в России используется постоянно действующая математическая модель прогнозирования изменений в окружающей природной среде, входящая в автоматизированную информационную систему мониторинга. Одной из основных целей математического моделирования системы является принятие обоснованных управляющих решений по предупреждению негативных тенденций в окружающей среде.

21.Классификация экологических  факторов А. С. Мончадского

Posted on 15.12.2012 by eco

Кроме упомянутых выше существует классификация экологических факторов, основанная на оценке степени адаптивности реакций организмов на воздействие факторов среды. Эта классификация предложена российским ученым А. С. Мончадским. По мнению Мончадского, рациональная классификация экологических факторов должна прежде всего учитывать особенности реакций живых организмов, подвергшихся воздействию этих факторов, в том числе степень совершенства адаптации организмов, которая тем выше, чем древнее данная адаптация. Эта классификация подразделяет все экологические факторы на три группы: первичные периодические, вторичные периодические и непериодические факторы. Рассмотрим их подробнее. 
Адаптация в первую очередь возникает к тем факторам среды, которым свойственна периодичность — дневная, лунная, сезонная или годовая как прямое следствие вращения земного шара вокруг своей оси и его движения вокруг Солнца или смены лунных фаз. Регулярные циклы этих факторов существовали задолго до появления жизни на Земле, и это обстоятельство объясняет, почему адаптации организмов к первичным периодическим факторам столь древние и так прочно укрепились в их наследственной основе. Температура, освещенность, приливы и отливы относятся к первичным периодическим факторам. Согласно А. С. Мончадскому, изменения первичных периодических факторов сказываются на регуляции численности особей исключительно через влияние на размеры ареалов видов. В пределах же ареалов их действие, если оно и имеется, не является определяющим. В целом адаптивные реакции организмов на влияние первичных периодических факторов сходны у всех групп животных и не обнаруживают специфики. Так, математические законы, относящиеся к действию температуры на проявления жизнедеятельности, практически одинаковы у таких столь отдаленных групп, как насекомые и позвоночные. У птиц и насекомых выявлены одни и те же основные типы ФПР. 
Первичные периодические факторы играют преобладающую роль во многих местообитаниях. Исключение составляют некоторые специфические зоны обитания, такие, как абиссаль или подземные участки, где изменения первичных факторов равны нулю или очень незначительны. 
Первичные периодические факторы всегда следует иметь в виду, особенно при экспериментальных экологических исследованиях. Результаты, полученные в опытах с животными, которые помещены в условия с постоянной температурой или освещенностью, могут значительно отличаться от результатов для животных, находящихся в природе, где произошло изменение этих факторов. Существованием резко выраженной адаптации организмов к первичным периодическим факторам можно объяснить неблагоприятность постоянной температуры. В частности, В. Е. Шелфорд показал, что для роста и развития сопротивляемости животных совершенно необходимо колебание температуры. 
Изменения вторичных периодических факторов есть следствие изменений первичных периодических факторов. Чем теснее связь вторичного периодического фактора с первичным, тем с большей регулярностью проявляется периодичность первого. Так, влажность воздуха — это вторичный фактор, который находится в прямой зависимости от температуры. В тропиках или областях с муссонным климатом выпадение осадков подчиняется суточной или сезонной периодичности. 
Примером вторичного периодического фактора может быть также растительность, служащая пищей, периодичность произрастания которой связана с вегетационным циклом. Сезонные изменения, касающиеся жертв и хозяев, их биологические и физиологические особенности важны для хищников и паразитов; к ним они приспосабливаются. В водной среде содержание кислорода, количество растворенных солей, мутность, наличие горизонтальной и вертикальной циркуляции вод, колебание уровня воды, скорость течения чаще всего являются вторичными периодическими факторами. Однако периодичность этих факторов не строгая ввиду того, что они зависят от первичных периодических факторов довольно слабо. Наконец, биотические внутривидовые влияния также относятся к вторичным периодическим факторам, ибо все взаимодействия между особями осуществляются на фоне годичных циклов.

По сравнению с первичными вторичные периодические факторы не столь древнего происхождения. Организмы приспособились к ним не так давно, и их адаптации не столь четко выражены и одновременно более разнообразны в различных систематических группах. Так, относительная влажность воздуха стала для организмов экологическим фактором, когда они перешли к наземному образу жизни. Поэтому адаптации к изменению относительной влажности развиты у животных менее сильно, чем, например, адаптации к колебанию температуры — первичного периодического фактора; диапазон выносливости к изменению относительной влажности часто не столь широк, как к изменению температуры, в то же время адаптивные реакции к нему разнообразнее. Адаптации к пище также весьма разнообразны. 
Как правило, вторичные периодические факторы сказываются на численности видов в пределах их ареалов, но мало влияют на протяженность и конфигурацию последних. 
Непериодические факторы в местах обитания организма в нормальных условиях не существуют. Они проявляются внезапно, поэтому организмы обычно не успевают к ним приспособиться. В эту группу входят некоторые климатические факторы, например шквальные ветры, грозы, а также пожары. Сюда же следует отнести все формы человеческой деятельности и действия хищных, паразитических и патогенных видов животных, т.е., согласно общепринятой терминологии, биотические факторы, за исключением взаимодействия между особями одного вида. Влияние хозяина на паразита следует отнести к вторичным периодическим факторам, так как среда, обретаемая паразитом в лице хозяина, представляет собой нормальное его местообитание. Зато для хозяина паразит (или патогенный агент) не является необходимостью: это непериодический фактор, который не вызывает, как правило, никакой адаптации, кроме некоторых сравнительно редких случаев (например, приобретенный иммунитет), когда число паразитов или патогенных организмов велико настолько, что они представляют постоянный элемент данного биоценоза. 
В ряде случаев отнесение некоторых факторов к категории непериодических не столь очевидно. Это относится, в частности, к сильным ветрам и пожарам. В некоторых районах, например на океанических островах, сильные ветры, дующие в одном и том же направлении в течение большей части года, настолько обычное явление, что к нему приспосабливаются и животные, и растения. Кроны деревьев приобретают характерную флагообразную форму, а приземистые кустарники подушкообразной формы, гася порывы ветра у самой земли, создают особый микроклимат, в котором комфортно чувствуют себя многочисленные и разнообразные беспозвоночные и позвоночные животные. Очевидно, что только шквальный ветер, внезапно обрушивающийся на спокойную в остальное время территорию, может «претендовать» на роль непериодического фактора. 
Еще сложнее обстоит дело с пожарами. На севере Европы хвойные леса регулярно, один раз в 60—100 лет, выгорают вследствие пожаров, вызванных частыми грозами. И в то же время трудно утверждать, что деревья хвойных пород обладают адаптациями по отношению к такому фактору, как пожары. Напротив, они как раз отличаются особой уязвимостью к огню, но именно поэтому, как станет ясно из материалов гл. 13, пожары следует отнести в категорию периодических факторов. 
Отсутствие в большинстве случаев адаптивных реакций на непериодические факторы дает теоретическое обоснование при разработке методов борьбы с вредными животными с помощью химических и биологических средств. Только многократная обработка инсектицидами многих поколений насекомых приводит к возникновению устойчивых рас, поскольку при многолетнем использовании инсектициды приобретают значение вторичного периодического фактора. Более века назад швейцарский ученый Мюллер получил за изобретение ДДТ Нобелевскую премию. В то время препарат обладал высокой токсичностью по отношению к вредным насекомым. Однако многократное применение ДДТ привело к появлению устойчивых рас. Положительный эффект ДДТ стал снижаться, а вредное действие, напротив, стало проявляться все заметнее. И сейчас использование ДДТ запрещено законом в большинстве стран. 
В ряде случаев устойчивость к воздействию ДДТ возникала чрезвычайно быстро. Так, у известного кровососа постельного клопа (Cimex lectularius) уже после нескольких обработок ядохимикатом появлялись устойчивые расы, полностью нечувствительные к нему. Исследование влияния ДДТ на постельного клопа позволило выявить интересный механизм адаптации,

благодаря которому непериодический фактор «перешел» в разряд вторичного периодического. 
Для нормального функционирования дыхательной цепи в митохондриях необходимо присутствие нескольких цитохромов. Начальным акцептором электронов от K^Q является цитохром Ь. От него электроны принимаются цитохромом 551 и передаются на цитохром с. Комплекс двух цитохромов (а + аъ) принимает электроны от цитохрома с и реагирует с молекулярным кислородом:

Было установлено, что ДДТ блокирует передачу электронов с цитохромов (а + я3) на молекулярный кислород, вызывая гибель насекомого. Однако уже через несколько поколений функцию переноса электронов от K0Q на молекулярный кислород берет на себя цитохром Ь5. Такая прямая транспортировка электронов осуществляется не в митохондриях, а в других внутриклеточных тельцах — микросомах, в которых только и присутствует цитохром b5. Обычно перенос электронов через цитохром Ь5 имеет второстепенное значение в энергетическом обмене насекомых, но его роль значительно возрастает во время диапаузы яиц и куколок, а также под воздействием такого яда, как ДДТ. 
Действие непериодических факторов сказывается преимущественно на численности особей в пределах конкретной территории. Оно не изменяет, как правило, ни протяженности ареалов, ни длительности фаз индивидуального развития.

22.агроэкосистемы

Сельскохозяйственные экосистемы — это агроэкосистемы. Агроэкосистемы 
Главная цель создания агроэкосистемы — рациональное использование тех биологических ресурсов агроэкосистемы, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека — источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов. Сюда же относятся специально культивируемые человеком виды, являющиеся объектами сельскохозяйственного производства: рыбоводства, звероводства, специального выращивания лесных культур, а также виды, используемые для промышленных технологий. 
Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая — чистой продукции автотрофов. Обобщая все уже сказанное выше об агроэкосистемах, подчеркнем следующие их основные отличия от природных (табл. 1) 
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, поддерживаем мые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека.