Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканей и органов, организменный, популяционно-видовой, уровень экосистем, биосф

При отборе образцов определяют биомассу на корню или урожай на корню (т. е. в данный момент времени), которая не содержит никакой информации о скорости образования или потребления биомассы.

Скорость создания органического  вещества не определяет его суммарные  запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Поэтому при дальнейшем анализе могут возникнуть ошибки, если не учитывать следующее:

 во-первых, при равенстве  скорости потребления биомассы  и скорости ее образования  урожай на корню не свидетельствует  о продуктивности, т. е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой, более высокий, за некоторый период времени;

 во-вторых, продуцентам  небольших размеров свойственна  высокая скорость роста и размножения,  уравновешиваемая интенсивным потреблением  их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Поэтому продуктивность их может быть не меньше чем у крупных продуцентов, хотя на корню биомасса может быть мала.

Одним из следствий описанного являются «перевернутые пирамиды». Зоопланктон биоценозов озер и морей чаще всего обладает большей биомассой, чем его пища – фитопланктон, однако скорость размножения зеленых водорослей настолько велика, что в течение суток они восстанавливают всю съеденную зоопланктоном биомассу. Тем не менее, в определенные периоды года (во время весеннего цветения) наблюдают обычное соотношение их биомасс.

Кажущихся аномалий лишены пирамиды энергий, рассматриваемые  далее.

Пирамида энергий

Самым фундаментальным  способом отражения связей между  организмами разных трофических  уровней и функциональной организации биоценозов является пирамида энергий, в которой размер прямоугольников пропорционален энергетическому эквиваленту в единицу времени, т. е. количеству энергии (на единицу площади или объема), прошедшей через определенный трофический уровень за принятый период. К основанию пирамиды энергии можно обоснованно добавить снизу еще один прямоугольник, отражающий поступление энергии Солнца.

Пирамида энергий отражает динамику прохождения массы пищи через пищевую (трофическую) цепь, что  принципиально отличает ее от пирамид численности и биомасс, отражающих статику системы (количество организмов в данный момент). На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей. Если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид (в виде пирамиды вершиной вверх), согласно второму закону термодинамики.

Пирамиды энергий позволяют  не только сравнивать различные биоценозы, но и выявлять относительную значимость популяций в пределах одного сообщества. Они являются наиболее полезными из трех типов экологических пирамид, однако получить данные для их построения труднее всего.

Лит-ра:ЯГПУ, Центр информационных технологий обучения

2006-03-29

(сайт экология в России http://ecologrf.ru/)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ВОПРОС 

Литосфера, её состав и структура.

Литосфера — внешняя твердая  оболочка Земли, которая включает всю  земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических  пород. Нижняя граница литосферы  нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25— 200 и 5—100км.

 Рассмотрим в общем виде  геологическое строение Земли.  Третья за отдаленностью от  Солнца планета — Земля имеет  радиус 6370 км, среднюю плотность— 5,5 г/см3 и состоит из трех оболочек  — коры, мантии и ядра. Мантия  и ядро делятся на внутренние  и внешние части.

Земная кора – тонкая верхняя  оболочка Земли, которая имеет толщину  на континентах 40-80 км, под океанами — 5-10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов  — кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий — образовывают 99,5 % земной коры. На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического», двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного пласта нет. Различают также переходный тип земной коры (островно-дуговые зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например Черное море). Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями – свыше 75 км), среднюю — в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной — 35-40, в границах Русской платформы — 30-35), а наименьшую— в центральных районах океанов (5-7 км). Преобладающая часть земной поверхности — это равнины континентов и океанического дна. Континенты окружены шельфом- мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной близко 80 км, которая после резкого обрывчастого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км). Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположенная на северной и западной окраинах Тихого океана.

Основная часть литосферы состоит  из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты.

Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что  литосфера есть средой всех минеральных  ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составных природной среды), через значительные изменения которого развивается глобальный экологический кризис. В верхней части континентальной земной коры развиты грунты, значение которых для человека тяжело переоценить. Грунты – органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. В зависимости от климатических и геолого-географических условий грунты имеют толщину от 15-25 см до 2-3 м.

Грунты возникли вместе с живым  веществом и развивались под  влиянием деятельности растений, животных и микроорганизмов, пока не стали  очень ценным для человека плодородным  субстратом. Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы  сосредоточенная в грунтах, па глубине не большее нескольких метров. Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Грунты играют огромную роль в кругообороте воды, веществ и углекислого газа.

С разными породами земной коры, как  и с ее тектоническими структурами, связанные разные полезные ископаемые: горючие, металлические, строительные, а также такие, что есть сырьем для химической и пищевой промышленности.

В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные  экологические процессы (сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофам.

Глубинные толщи литосферы, которые  исследуют геофизическими методами, имеют довольно сложную и еще  недостаточно изученное строение, так же, как мантия и ядро Земли. Но уже известно, что с глубиной плотность пород возрастает, и если на поверхности она составляет в среднему 2,3-2,7 г/см3, то на глубине близко 400 км – 3,5 г/см3, а на глубине 2900 км (граница мантии и внешнего ядра) – 5,6 г/см3. В центре ядра, где давление достигает 3,5 тыс. т/см2, она увеличивается до 13-17 г/см3. Установлен также и характер возрастания глубинной температуры Земли. На глубине 100 км она составляет приблизительно 1300 К, на глубине близко 3000 км —4800, а в центре земного ядра — 6900 К.

Преобладающая часть вещества Земли  находится в твердом состоянии, но на границе земной коры и верхней  мантии (глубины 100—150 км) залегает толща  смягченных, тестообразных горных пород. Эта толща (100—150 км) называется астеносферой. Геофизики считают, что в разреженном состоянии могут находиться и другие участки Земли (за счет разуплотнения, активного радиораспада пород и т.п.), в частности – зона внешнего ядра. Внутреннее ядро находится в металлической фазе, но относительно его вещественного состава единоого мнения на сегодня нет.

Основные структуры  литосферы

Наиболее крупные структурные  элементы литосферы — континенты и впадины океанов. Они существенно  отличаются друг от друга своим строением и почти везде ограничены глубинными (сверхглубинными) разломами с глубиной заложения до 700 км, проходящими вдоль континентальных склонов на дне океанических впадин.

 Отдельные участки земной  коры, занимающие большие площади  континентов, испытывают радиальные тектонические движения с небольшими амплитудами — несколько тысяч метров за огромные промежутки времени, охватывающие целые периоды и эры. Их называют платформами. Существенным для платформ является отсутствие интрузивного и, как правило, эффузивного магматизма, своеобразные структуры и специфические формации. Тектонические движения участков земной коры, образующих узкие (несколько сотен километров) зоны между платформами, отличаются большими (десятки километров) амплитудами и контрастностью движений, когда рядом с погружающейся земной корой может находиться участок, воздымающийся также интенсивно. Такие участки — геосинклинальные пояса, нередко имеющие глобальное распространение, обычно состоят из нескольких ёедсинклинальных систем. Здесь Широко и разнообразно проявляется магматизм; структуры геосинклинальных систем, как правило, сложны, а формации чрезвычайно разнообразны.

 В последнее время ряд  ученых самыми крупными структурами  литосферы называют литосферные  плиты, которые сплошь составляют  всю земную кору. По разным данным их 6 или 8 и несколько более мелких. Границы между плитами проходят по Дну океанов вдоль срединных океанических хребтов, а переходя на континенты протягиваются по узким зонам максимальной сейсмичности, с большим числом очагов землетрясений. Континентальные рифты являются частью этих границ.

 

 

 

 

 

 

4 ВОПРОС

Среда жизни  человека. Качество жизни.

Для обозначения совокупности экологических условий широко используются понятия «окружающая среда» и  «среда обитания». При этом прежде всего  подразумевается среда жизни человека.

Окружающая человека среда по Н.Ф. Реймерсу (1994) состоит  из четырех взаимосвязанных компонентов-подсистем: а) собственно природной среды; б) порожденной агротехнической среды — «второй природы», в) искусственной среды — «третьей природы» и г) социальной среды человека.

Природная среда, окружающая человека, — факторы чисто естественного  или природно-антропогенного системного происхождения, прямо или косвенно, осознанно или неосознанно воздействующие на отдельного человека или человеческие коллективы, включая и все человечество. К этим факторам относят энергетическое состояние среды (тепловое и волновое, включая магнитное и гравитационное поля); химический и динамический характер атмосферы, водный компонент (влажность воздуха, зеленой поверхности, химический состав вод, их физика, само их наличие и соотношение с населенной сушей); физический, химический и механический характер поверхности земли (включая геоморфологические структуры — равнинность, холмистость, гористость и т. д.); облик и состав биологической части экологических систем (растительности, животного и микробного населения) и их ландшафтных сочетаний, в том числе сочетаний непахотных сельскохозяйственных и лесохозяйственных земель с естественными экосистемами; степень сбалансированности и стационарности компонентов, создающих климатические и пейзажные условия и обеспечивающих определенный ритм природных явлений, в том числе стихийно-разрушительного и иного характера, рассматриваемого как бедствие (землетрясения, наводнения, ураганы, природно-очаговые заболевания и т. д.); плотность населения и взаимовлияние самих людей как биологический фактор; информационная составляющая всех перечисленных явлений. Природная среда сохранилась там, где она была недоступна людям для успешного преобразования. Так, из общей площади суши 48 051 840 км2 около 1/3 не несут видимых следов пребывания человека, в том числе в Антарктиде до 100 %, Северной Америке — 37,5%, России и странах СНГ — 33,6%, Австралии и Океании — 27,9%, Африке — 27,5%, Южной Америке — 20,8%, Азии — 13,6%, в Европе — 2,8% суши. Это главным образом суровые, мало пригодные для жизни земли с экстремальными для человека условиями существования.

Среда «второй природы», или квазиприродная среда, — все  модификации природной среды, искусственно преобразованные людьми и характеризующиеся свойством отсутствия системного самоподдержания, т. е. постепенно разрушающиеся без постоянного регулирующего воздействия со стороны человека: пахотные земли, культурные ландшафты и т. д.; грунтовые дороги; внешнее пространство населенных мест с его природными физико-химическими характеристиками и внутренней структурой (разграничением заборами, различными постройками, изменяющими тепловой и ветровой режимы, зелеными полосами, прудами и т. п.); зеленые насаждения (бульвары, газоны, ландшафтные парки, лесопарки, сады, дающие имитацию природной среды). Все эти образования имеют природное происхождение, представляют собой видоизмененную природную среду и не являются чисто искусственными, не существующими в природе.