Эколония

1. Экологические пирамиды

Функциональные взаимосвязи можно  представить в виде экологической  пирамиды. Трофическую структуру, можно  изобразить графически, в виде так  называемых экологических пирамид. Экологические пирамиды - это графические изображения численности, и др структуры между продуцентами, консументами и редуцентами. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона); 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис. 5.6). В основе этой закономерности лежит, во-первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел; во-вторых, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) и, в-третьих — обратная зависимость метаболизма or размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы). 
Однако пирамиды численности будут сильно различаться по форме в разных экосистемах, поэтому численность лучше

Рис. 5.6. Упрощенная схема пирамиды Элтона (по Г. А. Новикову, 1979) 
приводить в табличной форме, а вот — биомассу — в графической. Она четко указывает на количество всего живого вещества на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м2 или на объем — г/м3 и т. д.

В наземных экосистемах действует  следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает  массу всех травоядных, а их масса  превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40—55%, а в отдельных случаях, в полупустынях — 70—75 %. 
На рис. 5.7 показаны пирамиды биомасс некоторых биоценозов.

Как видно из рисунка, для океана приведенное выше правило пирамиды биомасс недействительно — она  имеет перевернутый (обращенный) вид. Для экосистемы океана характерна тенденция  накапливания биомассы на высоких уровнях  у хищников/Хищники живут долго  и скорость оборота их генераций  мала, но у продуцентов — у  фитопланктонных водорослей, оборачиваемость  может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т. е. через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.

Рис. 5.7. Пирамиды биомассы некоторых биоценозов (по Ф. Дре, 1976) : П — продуценты; РК — растительноядные консументы; ПК — плотоядные консументы; Ф — фитопланктон; 3 — зоопланктон (крайняя справа пирамида биомассы имеет перевернутый вид)

Отсюда понятно, что еще более  совершенным отражением влияния  трофических отношений на экосистему должно быть правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических  цепях. На рис. 5.8 показана пирамида энергий (Ю. Одум, 1986).

 
 
 

Рис. 5.8. Пирамида энергий  для Силвер-Спрингс, 
в ккал /м2год (по Ю. Одуму) 
(заштрихованные части прямоугольника и цифры в скобках 
энергия, аккумулированная в биомассе): Р — продуценты;Н — травоядные; С — плотоядные; ТС — хищные рыбы; D р деструкторы

В конечном итоге все три правила  пирамид отражают энергетические отношения  в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) имеет универсальный характер. 
В природе, в стабильных системах биомасса изменяется незначительно, т. е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомасссы без подрыва ее продуктивности.

Человек получает достаточно много  продукции от природных систем, тем  не менее основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится получить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармливание травоядных животных, птиц и т, д., значительная часть продукции идет в промышленность и теряется в отбросах, т. е. и здесь теряется около 90% чистой продукции и только около 10% непосредственно используется на потребление человеком. 
В природных экосистемах энергетические потоки также изменяются по своей интенсивности и характеру, но этот процесс регулируется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом.

 

 

 

Правило пирамид энергии 

 

 

 

Если  количество энергии, продукции, биомасс  или численности организмов на каждом трофическом уровне изображать в  виде прямоугольников в одном и том же масштабе, то их распределение будет иметь вид пирамид.

Таблица 3

Продуктивность основных экосистем  земного шара (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Правило пирамид энергии можно сформулировать следующим образом: количество энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне цепи питания, меньше ее значений на предыдущем уровне (рис. 4а).

Рис. 4

Пирамиды энергии и продукции  для экосистем суши и океана - а и биомасс для экосистем  океана — б

 

 

Количество  продукции, образующейся в единицу  времени на разных трофических уровнях, подчиняется тому же правилу, которое характерно для энергии: на каждом последующем уровне количество продукции меньше, чем на предыдущем (рис. 4а). Более того, суммарное количество вторичной продукции (как и содержащейся в ней энергии), образующейся на разных трофических уровнях, меньше первичной продукции. Эта закономерность абсолютна и легко объясняется исходя из правила передачи энергии в цепях питания. Следует также иметь в виду, что различия в количестве энергии, содержащейся в единице веса (объема) отдельных видов продукции, невелики: 1 г (сухой вес) растительной и животной продукции содержит чаще всего от 3 до 5 калорий энергии.

Пирамиды  биомасс сходны с таковыми для  энергии и продукции, но только для сухопутных экосистем. Для водных экосистем закономерности соотношения биомасс на различных трофических уровнях имеют свою специфику. Здесь пирамида биомасс как бы перевернута (рис. 4б), то есть биомасса животных, потребляющих растительную продукцию, больше биомассы растительных организмов. Причина этого - резкие различия в продолжительности жизни организмов сравниваемых уровней. Первый уровень (продуценты) представлен в основном фитопланктоном с крайне коротким периодом жизни (несколько дней или часов), второй -более долгоживущими организмами - зоопланктоном или другими животными, питающимися фитопланктоном и зоопланктоном (рыбы, моллюски, киты и т. п.). Они накапливают биомассу годами и десятилетиями.

Пирамида  чисел свидетельствует, что количество организмов, как правило, уменьшается от основания к вершине. Это правило не абсолютно и применимо в основном к цепям питания, не включающим редуцентов. Примером может служить пищевая цепь: насекомые и их личинки - насекомоядные животные - хищники.

 

 

http://www.bibliotekar.ru/ecologia-6/48.htm

 

2. Загрязнители атмосферы и их источники в нефтяной и газовой промышленности.

 

Существует два основных источника  загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный – это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др.

В течение  длительного периода времени  — уже около 40 лет — природа  севера Западной Сибири находится под  интенсивным воздействием нефтегазового  комплекса. На Тюменскую область  приходится около 6 % общемировой добычи нефти, 90 % российского природного газа. Нет сомнений, что именно деятельность нефтегазовой отрасли Западной Сибири является залогом экономического развития страны и стабильной социально-политической ситуации. В таких условиях длительная консервация месторождений углеводородов в районах Крайнего Севера, за что ратуют отдельные экологи, невозможна. Однако следует признать, что разработка многочисленных месторождений сопряжена с различными видами интенсивного воздействия на окружающую природную среду. Разведочное и эксплуатационное бурение скважин, прокладка сборных и магистральных трубопроводов, возрастающее в связи с этим строительство дорог, обустройство вахтовых поселков приводят к отторжению части земельного фонда, механическим нарушениям ландшафтов, химическому, тепловому и шумовому загрязнению, замене коренных экосистем производными. Факторы антропогенного воздействия не ограничиваются перечисленными; существует еще целый ряд серьезных источников дестабилизации экологического состояния территории. Это и рост численности населения, и разработка древесины, особенно в Приуралье, и интенсивное движение транспорта с вытекающими из этого негативными последствиями и еще многое другое. Говоря об экологических проблемах Обского бассейна, следует отметить, что мало найдется районов даже в масштабах всех континентов, которые бы осваивались современной техникой в столь бурном темпе.

 

Экологическое состояние территории зависит в  равной степени от силы техногенной  нагрузки и от особенностей природной  среды региона. В этом отношении  следует особо отметить тот факт, что природные комплексы севера Западной Сибири отличаются низкой устойчивостью  к антропогенному воздействию. Интенсивное  вмешательство газодобывающего  комплекса в “чуткие”, по определению  В. В. Крючкова [1976], тундровые ландшафты породило множество экологических проблем. Особенно велика опасность механических нарушений земель в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов, где даже незначительные нарушения почвенного и растительного покрова вызывают активизацию экзогенных термоэрозионных процессов. В результате проявления термоэрозии территории земель, потерянных для дальнейшего хозяйственного использования, оказываются значительно больше первоначально нарушенной площади. По опасности активизации современных экзогенных процессов север Западной Сибири отнесен к территориям с особо сложными эколого-геологическими условиями [Ершов и др., 1993].

 

Развитие  нефтегазодобывающего комплекса и  связанные с этим изменения в  экосистемах явились причиной деградации территорий традиционного природопользования коренных малочисленных народов, прежде всего ненцев и хантов, занимающихся рыбным промыслом, промысловой охотой, оленеводством: наглядным примером этому служат территории Самотлора и Варьеганского месторождения.

 

Государственная политика освоения природных ресурсов Тюменского Севера в предыдущие десятилетия  сводилась к реализации принципа: “минимум затрат средств на добычу сырья и максимальная экономия средств  на природоохранные мероприятия”. Рассматривая экологическую ситуацию в Тюменской области в историческом аспекте, можно констатировать, что  наибольший вред был нанесен природе  в период командной экономики, когда  превалировал принцип “топливо любой  ценой”. Достаточно вспомнить инициативу Тюменского обкома КПСС о добыче 1 млн. тонн нефти в сутки. Последствия  этой политики привели к тому, что  отдельные территории, в том числе  и Среднее Приобье, оказались на грани экологической катастрофы. Сложная экологическая ситуация потребовала принятия ряда мер на правительственом уровне: в 1992 г. на 7-й сессии Совета народных депутатов Ханты-Мансийского автономного округа рассматривался вопрос об объявлении округа зоной чрезвычайной экологической ситуации; крайняя острота экологической обстановки в нефтегазодобывающих районах зафиксирована и в решении межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности Российской Федерации за № 7-1 от 6 сентября 1995 г. “Проблемы обеспечения экологической безопасности при развитии нефтегазового комплекса” [Обзор…, 1997]; вопросы ухудшения экологической ситуации в Западно-Сибирском регионе, а в ряде мест — приобретение ею характера экологического кризиса, отмечались на заседании правительственной комиссии Российской Федерации по окружающей среде и природопользованию, состоявшемся 31 октября 1995 г.

Сейчас  можно с уверенностью сказать, что  усилия, затраченные структурами  управления, природоохранными и общественными  организациями не пропали даром. Экологической катастрофы регионального  масштаба удалось избежать. Значительно  усилился контроль за соблюдением норм природопользования, проекты освоения месторождений подвергаются строгой экологической экспертизе.

Однако  и в настоящее время уровень  техногенного воздействия остается очень высоким, потенциально опасным  для существования многих экосистем.

О масштабах  и уровне воздействия, оказываемого на окружающую среду нефтегазовым комплексом, говорят следующие цифры. Количество пробуренных скважин на территории Тюменской области составляет около 200 тысяч, протяженность магистральных  и сборных трубопроводов только на территории ХМАО — 70 тыс. км Даже если соотнести эти цифры с площадью Тюменского Севера, можно констатировать факт весьма интенсивного вмешательства человека в некогда дикие, нетронутые места.

Крайне  негативное воздействие оказывает  загрязнение окружающей среды, связанное  с аварийными прорывами трубопроводов, разливами буровых растворов, утечками из шламовых амбаров, сжиганием попутного  газа в факелах. От буровых площадок, вахтовых поселков, транспортных средств поступают твердые и жидкие загрязнители: буровые растворы, пластовые воды, промывочные жидкости, ГСМ, углеводородный конденсат, метанол, органические кислоты, поверхностно-активные вещества. Стабильно высоким остается уровень аварийности на трубопроводах. Значительное число их отслужило нормативный срок и требует замены (см. рис. 19). Коррозия металла — наиболее частая причина аварий.

 

Одной из главных экологических проблем  является высокая аварийность на предприятиях нефтегазодобывающего комплекса, сопровождающаяся залповыми выбросами  в окружающую среду нефти и  нефтепродуктов. Наиболее крупные выбросы  происходят в результате аварий на трубопроводах.

В 1980-е  гг. ежегодно фиксировалось 150–260 аварий, в середине 1990-х — 1703–3137, в 1997 г. произошло 2014 аварий (табл. 24, 25). По данным недропользователей (нефтедобывающих организаций), на территории ХМАО в год из-за аварийных разливов теряется несколько тысяч тонн нефти (рис. 20). Эти данные, очевидно, занижены в несколько раз. К примеру, в 1993 г. по журналам первичного учета аварий с экологическими последствиями, ведущимся во всех подразделениях объединения “Красноленинскнефтегаз” (ныне ОАО “Кондпетролеум”), было установлено, что объемы потерь нефти в результате аварий, а также загрязненная площадь были обобщены Центральной инженерно-технологической службой, уменьшены ровно в 10 раз и представлены в комитеты по охране природы [Обзор..., 1997]. По мнению специалистов Тюменского областного комитета охраны окружающей среды, ежегодно в результате аварийных разливов в окружающую среду поступает 20–25 тыс. т нефти.