Контрольная работа по "Экологии"

 

 

Вопрос №2. Что описывает диапазон толерантности (экологической валентности)? Как подразделяют живые организмы по ширине диапазона их толерантности.

 

Существование любого организма зависит  от определенных условий. Но это не значит, что чем больше тепла или  пищи, тем лучше для организма.

В 1840 г. немец химик Юстус Либих установил, что урожай культур ограничивается (лимитируется) теми элементами, которых мало. Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи экологических потребностей. В изобилии Н₂О и СО₂, а содержание Fe, Zn, Mo мало, потребность в них невелика, рост растений продолжается, пока не израсходуется запас Zn. Zn – лимитирующий фактор.

Закон минимума Либиха:

Рост и развитие организма зависят  от тех факторов природной среды, значение которых приближается к  экологическому минимуму.

Другая трактовка закона Либиха: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его  экологических потребностей – жизненные  возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых  близко к необходимости организму min.

Ограничения закона минимума:

- закон Либиха строго применим  только в условиях стационарного  состояния системы;

- организм в определенной мере  способен заменить дефицитное  вещество или фактор иным функционально  близким веществом или фактором.

Ограничивать развитие живых организмов могут не только те экологические  факторы, которых минимум, но и максимальные, т.е. избыток факторов (тепло, вода, свет).

Закон толерантности (максимума) В.Э.Шелфорда (1913г.): присутствие организма в  данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов. Lim фактором может быть min и max экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности). Смысл: плохо и недокормить и перекормить.

Применение закона max важно при оценке успешности культивирования растений, выращивания сельскохозяйственных животных, оценке возможности акклиматизации диких видов. Например, избыток воды вреден, вода как загрязнитель окружающей среды (засушливый год, сырой год).

Диапазон экологического фактора между минимумом и  максимумом – предел толерантности.

Диапазон любого экологического фактора, наиболее благоприятный для  жизнедеятельности, называется экологическим  оптимумом. Значения фактора, лежащие  в зоне угнетения, называются экологическим  пессимумом. Свойство организмов адаптироваться к существованию в том или  ином диапазоне экологического фактора  называется экологической пластичностью.

Организмы, способные существовать лишь в узких пределах условий  внешней среды – стеноэки. Организмы, которые приспосабливаются к более изменчивым условиям, эвриэки.

Экологическая валентность – способность заселять разнообразные среды.

Сумма экологических валентностей  - экологический спектр.

Экологическая валентность – способность заселять разнообразные среды.

Сумма экологических валентностей  - экологический спектр.

Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам широко распространены в природе и часто  бывают космополитами, например, патогенные микроорганизмы.

Организмы могут иметь  широкий диапазон в отношении  одного фактора и узкий диапазон относительно другого. Например, люди более выносливы к отсутствию пищи, чем к отсутствию воды.

Если  условия по одному из экологических  факторов становятся неоптимальными, то может измениться и предел толерантности  по другим факторов. Например, при недостатке азота требуется больше воды.

Наблюдаемые в природе  реальные пределы толерантности  меньше потенциальных возможностей организма адаптироваться к данному  фактору. Пределы толерантности  к физическим условиям среды  могут  сужаться биотическими отношениями (конкуренция, отсутствие опылителей, хищники).

Пределы толерантности у  размножающихся особей и потомства  меньше, чем у взрослых особей, т.е. самки в период размножения и  их потомство менее выносливы, чем  взрослые организмы. Так, географическое распределение промысловых птиц чаще определяется влиянием климата  на яйцо и птенцов, а не на взрослых птиц.

Экстремальные значения одного из факторов ведут к снижению предела  толерантности по другим факторам. Если в реку сбрасывается нагретая вода, то рыбы и другие организмы  тратят почти всю свою энергию  на преодоление стресса. Психологический  стресс может вызвать многие соматические заболевания и у человека и  у животных.

Организмы способны менять толерантность к отдельным факторам, если условия меняются постепенно (закаливание). Неожиданное, без предупреждающих сигналов, даже небольшое изменение может оказаться критическим – наступает пороговый эффект.

 

 

 

Вопрос №3. Использование природных ресурсов и проблема загрязнения ОПС.

 

Использование природных  ресурсов.

Природные ресурсы - это объекты  и силы природы, используемые человеком  для поддержания своего существования. К ним относятся солнечный  свет, вода, почва, воздух, полезные ископаемые, энергия приливов и отливов, сила ветра, растительный и животный мир, внутриземная теплота и др.

Человек использует природные  ресурсы в качестве источников энергии, предметов потребления, средств  и предметов труда и др.

На фоне роста масштабов  производства на первый план выступает  вопрос об ограниченности природных  ресурсов, необходимых для удовлетворения потребностей цивилизации, и о путях  их рационального использования.

Человечество не может  существовать, не используя природных  ресурсов, не влияя на их количество и качество, а следовательно, не внося  изменений в окружающую его природную  среду.

Природные ресурсы классифицируют по ряду признаков:

- по их использованию - на производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (рекреационные), эстетические, научные и др.;

- по принадлежности к тем или иным компонентам природы - на земельные, водные, минеральные, а также на животный и растительный мир и др.;

- по заменимости - на заменимые (например, топливно-минеральные энергетические ресурсы можно заменить ветровой, солнечной энергией) и незаменимые (кислород воздуха для дыхания или пресную воду для питья заменить нечем);

- по исчерпаемости - на исчерпаемые и неисчерпаемые.

К неисчерпаемым природным  ресурсам относятся преимущественно  процессы и явления, внешние по отношению  к нашей планете и присущие ей как космическому телу. Прежде всего - это ресурсы космического происхождения, например, энергия солнечного излучения  и ее производные - энергия движущегося  воздуха, падающей воды, морских волн, приливов и отливов, морских течений, внутриземная теплота.

К исчерпаемым ресурсам относятся  все природные тела, находящиеся  в пределах земного шара как физического  тела, имеющего конкретную массу и  объем. В состав исчерпаемых ресурсов входит животный и растительный мир, минеральные и органические соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные ископаемые).

По способности к самовосстановлению все исчерпаемые ресурсы условно  можно классифицировать на возобновимые, относительно возобновимые и невозобновимые

Возобновимые ресурсы - это  ресурсы, способные к восстановлению через различные природные процессы за время, соизмеримое со сроками их потребления. К ним относятся растительность, животный мир и некоторые минеральные ресурсы, осаждающиеся на дно современных озер и морских лагун.

Невозобновимые ресурсы - это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или скорость их восстановления настолько мала, что практическое использование  их человеком становится невозможным.

К ним относятся, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, песок, мрамор и т. п.), а также энергоносители (нефть, газ, каменный уголь).

Особую группу составляют земельные ресурсы. Почва представляет собой биокосное тело, возникшее  в результате различных форм выветривания (физического, химического, биологического) горных пород в обстановке различного климата, рельефа и в условиях земной гравитации.

Почвообразовательный процесс  длителен и сложен. Известно, что  слой черноземного горизонта толщиной 1 см образуется примерно за столетие.

Таким образом, будучи в принципе возобновимым ресурсом, почва восстанавливается  в течение очень длительного  периода времени (многие десятилетия  и даже столетия), что дает основания  оценивать ее как относительно возобновимый ресурс.

Особое положение имеют  два важнейших природных тела, являющихся не только природными ресурсами, но и одновременно основными составляющими  среды обитания живых организмов (природные условия): атмосферный  воздух и вода. Будучи неисчерпаемыми в количественном отношении, они  являются исчерпаемыми качественно (по крайней мере, в отдельных регионах). Воды на Земле достаточно, вместе с  тем запасы пресной воды, пригодные  к использованию, составляют 0,3% от общего объема.

Подобное положение характерно и для атмосферного воздуха, который  в ряде крупных городов и промышленных центров так сильно загрязнен, что  содержащиеся в нем примеси оказывают  вредное воздействие на людей  и другие живые организмы.

В 1957 году П. Дансеро сформулировал  закон необратимости взаимодействия "Человек - Биосфера", согласно которому часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных) может стать  исчерпаемой, невозобновляемой, если человек  при нерациональных сельскохозяйственных, гидротехнических, промышленных и других мероприятиях сделает невозможным  их жизнедеятельность и воспроизводство.

Так, неконтролируемая охота  на стеллерову корову привела к ее исчезновению как биологического вида. То же самое произошло и с некоторыми другими видами животных.

В целом за последние 400 лет  с лица Земли исчезло свыше 160 видов млекопитающих и птиц. В  настоящее время, по данным Международного союза охраны природы (МСОП), в результате человеческой деятельности ежегодно исчезает по одному виду животных и растений.

Деление ресурсов по какому-то признаку весьма условно, поскольку  один и тот же ресурс, например, вода в озере, может быть использован  как для промышленных, сельскохозяйственных и рыбоводческих нужд, так и  для рекреационных целей или  просто имеет большую эстетическую ценность. При этом часто в действие вступает правило материального  ресурса, согласно которому использование  ресурса в одних целях затрудняет или исключает использование  в других. Если в озеро сбрасываются отходы промышленного предприятия, даже в значительной мере очищенные, использование воды в целях рыбоводства  и оздоровления населения затрудняется или становится невозможным.

В связи с этим в каждом конкретном случае необходимо рассматривать  целую сеть природных взаимосвязей и определять оптимальный вариант, приемлемый как для природы, так и для общества.

Процесс эксплуатации природных  ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества называется природопользованием.

Человечество интенсивно изменяет процессы круговорота всех химических веществ не только на локальном, но и на биосферном (глобальном) уровне.

Для того чтобы создать  необходимую продукцию, получить энергию, сырье, человек находит и добывает природные ресурсы, перевозит их к местам переработки, производит из них необходимые предметы. Таким  образом, человек вовлекает природные ресурсы в ресурсный цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества (или группы веществ) на всех этапах использования его человеком (включая  его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение и возвращение в природу).

Слово "цикл" предполагает замкнутость процесса. Известно, что  в природе все химические вещества (вода, газы, металлы) движутся по замкнутому циклу. Ресурсный цикл как круговорот фактически не замкнут.

Концепция ресурсных циклов была предложена И. В. Комаром. Он выделил  следующие ресурсные циклы: цикл энергоресурсов и энергии с гидроэнергетическим  и энергохимическим подциклами; цикл металлорудных ресурсов и металлов с коксохимическим подциклом; цикл неметаллического ископаемого сырья  с подциклами горно-химических и  минеральных строительных материалов; цикл почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья; цикл лесных ресурсов и лесоматериалов; цикл ресурсов дикой фауны и флоры.

Как легко заметить, первые три цикла связаны с невозобновимыми  ресурсами, а остальные - с возобновимыми  природными ресурсами.

 Что касается невозобновимых  ресурсов, то их истощение со  временем неизбежно, и задача  заключается не столько в том,  чтобы растянуть эти ресурсы  на более длительный срок, сколько  в том, чтобы до исчерпания  того или иного природного  ресурса найти ему заменитель  природного или искусственного  происхождения либо изыскать  возможность его регенерации  за счет использования вторичного  сырья.

Проблемы загрязнения ОПС.

По масштабам загрязнение  окружающей среды можно разделить  на локальное, региональное и глобальное. Эти три вида загрязнения тесно  связаны между собой. Как правило, первичным является локальное загрязнение, которое, если скорость процесса загрязнения  больше скорости естественного очищения, переходит в региональное и затем  при накоплении количественных изменений - в глобальное изменение качества окружающей среды. Для глобального загрязнения наиболее важным является временный фактор. При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров. Классификация загрязнений не менее сложна и запутана, чем классификация озер или других природных явлений. Широко распространены классификации по типам среды (воздух, вода, почва и т. п.) и по загрязняющим факторам (свинец, углекислый газ, твердые отходы и т. д.). С точки зрения уменьшения загрязнения в целом важно различать прежде всего два основных типа загрязнения.