Совместное дію температури і вологості. 
Екологічні системи, біоценоз, биоциклы

Министерство освіти Російської Федерации.

Санкт-Петербурзький державний гірський інститут ім. Г. В. Плеханова.

(технічний университет).

РЕФЕРАТ Автор: студент грн. ВД-99 ______________ /Лещинський А.И./.

(підпис) (Ф.И.О.).

ОЦІНКА: _____________.

Дата: ___________________.

ПРОВЕРИЛ (а) ____________ ______________ /.

(посаду) (подпись).

(Ф.И.О.).

Санкт-Петербург.

2003год.

1. Спільне дію температури і вологості 3 2. Екологічні системи, біоценоз, биоциклы. 5 2.1. СИНЭКОЛОГИЯ 5 2.2. БІОЦЕНОЗ 5 2.3. БІОГЕОЦЕНОЗИ ЯК ЕЛЕМЕНТАРНІ СТРУКТУРНІ ОДИНИЦІ БИОСФЕРЫ 7.

2.3.1. Біогеоценоз 7.

2.3.2. Екосистема 7 2.4. БИОЦИКЛЫ 9 4. Великі біохімічні цикли. Круговорот кисню. 10 4.1. КРУГОВОРОТ РЕЧОВИН 10.

4.1.1. Круговорот води 11.

4.1.2. Круговорот кальцію 12.

4.1.3. Вуглець. 13.

4.1.4. Круговорот азоту 14.

4.1.5. Круговорот кисню. 15 5. Природні ресурси, і їх класифікації. Чинники що визначають масштаби їх споживання. 18 Список використаної літератури. 23.

1. Спільне дію температури і влажности.

Розгляд окремих чинників середовища — це кінцевою метою екологічного дослідження, а спосіб підійти до найскладніших екологічним проблемам, дати порівняльну оцінку важливості різних чинників, діючих спільно у реальних экосистемах.

Температура і вологість є головними кліматичними чинниками і тісно взаємопов'язані між собою (рис. 1.1).

[pic].

Рис. 1.1. Вплив температури на відносну вогкість повітря (по.

Б.Небелу, 1993).

При незмінної кількості води повітря відносна вологість збільшується, коли температура падає. Якщо повітря охолоджується до температури нижче точки водонасыщения (100%), відбувається конденсація і випадають опади. При нагріванні його відносна вологість падає. Поєднання температури і вологості часто грає на вирішальній ролі в розподілі рослинності і тварин. Взаємодія температури і вологості залежить тільки від відносної, а й від абсолютної їх величини. Наприклад, температура надає більш виражене впливом геть організми за умов вологості, близька до критичної, тобто. якщо вологість дуже великий або дуже мала. Вологість теж відіграє більш критичну роль за нормальної температури, близька до граничним значенням. Звідси одні й самі види організмів у різних географічних зонах воліють різні місцеперебування. Так, за правилом попереджання, встановленому У. У. Алехиным (1951) для рослинності, поширені види Півдні ростуть на північних схилах, але в півночі зустрічаються лише з південних (рис. 1.2).

[pic].

Рис. 1.2. Схема правила попереджання (по У. У. Альохіну, 1951): 1 — північний вид, що живе на плакоре, Півдні перехідний на схили північної експозиції й у балки; 2 — південний вид, північ від зустрічається найбільш прогрітих схилах південної экспозиции.

Для тварин виявлено принципи зміни местообитание (Р. Я. Бей-Биенко, 1961) і принцип зміни ярусів (М. З. Гіляров, 1970), за якими мезофильные види у центрі ареалу, північ від його вибирають більш сухі, але в півдні — більш вологі місця чи переходять від наземного життя до підземному, як багато насекомые-фитофаги. Чим слабше проявляється вплив клімату у його конкретних местообитаниях, які вибирає вид, то більше вписувалося спроможність жити у різних кліматичні умови. Вигляд вибирає поєднання чинників, найбільш соотгветсгвующих його екологічної валентності, шляхом зміни місцеперебування, отже долає кліматичні рубежі. t Взаємозв'язок температури і вологості добре відбивають кли-мадиаграммы, складені за способом Вальтера-Госсена, на других в певних масштабах сопоставлен річний хід температури повітря із перебігом випадання опадів (рис. 1.3).. Климадиаграммы можна побудувати для окремих років, а розмістивши послідовно і безупинно одна одною, отримати климатограмму. На климатограммах легко простежується екстремально сухі чи екстремально холодні годы.

[pic] Рис. 1.3. Климадиаграмма по Вальтеру-Госсену Одесі (по Р. Вальтеру,.

1968).

I— висота над рівнем моря, б — число років спостережень за температурою (перша цифра) і опадами (друга цифра), в — середня річна температура, р — середня річна сума опадів на мм, д—средний добовий мінімум самого холодного місяці, е -•- абсолютний мінімум, ж — середній добовий максимум самого теплого ыесяца, із — абсолютний максимум, і — крива середніх місячних температур, до — крива середніх місячних сум опадів (співвідношення Ю°=20 мм), л — те (співвідношення 10°=30 мм), м — засушливий період, зв — полузасушливый період, про — вологе сезон, п — місяці із середнім добовим мінімумом температури нижче 0 °C, р — місяці it абсолютним мінімумом температури нижче 0 °C, з — безморозный [період. За віссю абсцис — месяцы.

2. Екологічні системи, біоценоз, биоциклы.

2.1. СИНЭКОЛОГИЯ.

Синэкология — частина екології, вивчає екологічні системи. Узвичаєного поняття системи досі немає. Під системою зазвичай розуміють цілісне освіту, що складається з взаємопов'язаних компонент (елементів). Будь-яка система складається з частин (підсистем) і є складовим компонентом системного освіти вищого ієрархічного рівня (надсистемы). Наприклад, біогеоценоз як система складається з підсистем — біоценозу, популяцій рослин та тварин — і у склад біосфери — глобальної системи високого ієрархічного рівня. Системи мають эмерджентными (новими) властивостями. Кожна система якісно відрізняється від що становлять її підсистем і південь від надсистемы, яку вона входить. Для ілюстрації принципу эмерджентности Ю. Одум наводить два прикладу. Молекула води як система складається з несхожих її у підсистем — атомів водню і кисню. Кораловий риф як система різко відрізняється від складових його підсистем: водоростей і кишечнополостных животных.

2.2. БИОЦЕНОЗ.

БІОЦЕНОЗ (від біо… і грецьк. koinos — загальний), сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, які населяють ділянку суші плі водоёма і що характеризуються певними відносинами як між собою, і з абиотическими чинниками среды.

Термін «Біоценоз» було запропоновано ньому. біологом До. Мёбиусом (1877). Біоценоз.— комплекс організмів біогеоценозу, що формується внаслідок боротьби за існування, природного добору, і інших чинників еволюції. По брати участь у біогенному круговерті речовин, у біоценозі. розрізняють три групи организмов.

1. Продуценти (виробники) — автотрофные організми, створюють оргапнч. речовини з неорганічних; осн. продуценти переважають у всіх Б.— зелені рослини (див. Фотосинтез). Діяльність продуцентів визначає вихідне накопичення оргаиич. речовин, у Б. (см.

Біомаса, Біологічна продуктивность).

2. Коисументы (споживачі) — гетеротрофные організми, які харчуються рахунок автотрофных.

. Консументи 1-го порядку — травоїдні тварини, і навіть паразитич. бактерії, гриби та інших. бесхлорофнльные рослини, що розвиваються рахунок живих растеши " !.

. Консументи 2-го порядку — хижаки і паразити растительноядных организмов.

. Бувають консументи 3-го і 4-го порядків (сверхпаразнты, суперпаразиты тощо. п.), але передусім в ланцюгах харчування по более.

5 звеньев.

На кожному наступному трофпч. рівні у біомаси різко знижується. Діяльність консумептов сприяє перетворенням і переміщенням органич. речовин, у Б., часткової їх мінералізації, і навіть розсіюванню енергії, накопиченої продуцентами,.

3. Редуценты (відновники) — тварини, які харчуються разлагающимися залишками організмів {сапрофаги), і особливо непаразитирующие гетеротрофные мікроорганізми — сприяють мінералізації органич. речовин, їх переходу в усвояемое продуцентами состояние.

Взаємозв'язку організмів у Б. різноманітні. Крім трофнч. зв’язків, визначающих ланцюга харчування (іноді дуже своєрідні —- див. Паразитизм, Симбіоз), існують зв’язку, засновані у тому, що навколо лише організми стають субстратом й інших (топические зв’язку), створюють необхідний мікроклімат тощо. п. Часто можна простежити в Б. групи видів, пов’язані з певним виглядом і повністю залежать від останнього (кон-сорции).

Для біоценозу характерно поділ більш дрібні підлеглі одиниці — мероценозы, т. е. закономірно що складаються комплекси, залежать від біоценозу загалом (напр., комплекс мешканців гниючих дубових пнів в діброві). Якщо енергетичним джерелом біоценозу служать не автотрофы, а тварини (напр., кажани в біоценозі печер), то такі біоценози залежить від припливу енергії ззовні й є неповноцінними, представляючи в сутності мероценозы. У біоценозі можна назвати та інших. підлеглі угруповання організмів, наприклад, синузии. Для біоценозу також характерно поділ на угруповання організмів за вертикаллю (яруси біоценозу). У річному циклі в біоценозі змінюються чисельність, стадії розвитку та активність окремих видів, створюються закономірні сезонны е аспекти биоценоза.

Біоценоз — діалектично розвивається єдність, мінливий в результаті діяльності назв компонентів, унаслідок чого відбуваються закономірні зміну цін і зміна біоценозу (сукцессии), які можуть спричинить відновленню різко порушених біоценозу (напр., лісу після пожежі тощо. п.). Розрізняють насичені і ненасичені біоценози У насиченому біоценозі все екологічні ніші зайняті і вселення нового виду вимагає знищення чи наступного витіснення к.-л. компонента біоценозу. Ненасичені біоценозу характеризуються можливістю вселення в них нових видів без знищення інших компонентів. Можна розрізняти первинні біоценози, сформовані без впливу людини (цілинна степ, незайманий ліс), і вторинні, змінені діяльністю людини (лісу, виросли місці сведённых, населення водоймищ). Особливу категорію представляють агробиоценозы, де комплекси основних компонентів біоценозу свідомо регулюються людиною. Між первинними біоценозом і агробиоценозамн є всю гаму переходів. Вивчення біоценозу важливо задля раціонального освоєння земель та головних водних просторів, т. до. лише прийняти правильне розуміння регулятивних процесів в біоценозі дозволяє людині вилучати частка біоценозу без його порушення і уничтожения.

2.3. БІОГЕОЦЕНОЗИ ЯК ЕЛЕМЕНТАРНІ СТРУКТУРНІ ОДИНИЦІ БИОСФЕРЫ.

2.3.1. Биогеоценоз.

Термін «біогеоценоз» (біо — життя, гео — земля, ценоз — співтовариство) було запропоновано У. М. Сукачевым 1940 р. Їм позначають наземні, і водні природні комплекси — лісу й до степу, озера і річки й т. буд. Поруч із терміном «біогеоценоз» існує термін «екологічна система» (екосистема), запропонований А. Тенсли в 1935 р. Терміни «біогеоценоз» і «екосистема» відбивають близькі поняття. Деякі автори їх ототожнюють, що, проте, неправильно.

2.3.2. Экосистема.

Термін «екосистема» (від грецьк. oikos — житло, місцеперебування і система) витлумачують неоднозначно. Так, Л. Про. Карпачевский (1983) цим терміном позначав різноманітні природні об'єкти, які становлять ті чи якихось інших форм взаємозв'язку живого організму з середовищем свого перебування. Екологічними він називає такі біологічні системи, як, наприклад, дерево з ростучими у ньому лишайниками, кліщ, впившийся в шкіру тваринного, і решту співжиття організмів. Мікроб чи паразит (мікроорганізм) у взаємозв'язку з рослиною чи тваринам (макроорганизмом) — це екосистема биогенная, т. е. породжена живими організмами. Поруч із існують биокосные системи, у яких середовищем проживання для організмів служить неживої субстрат органічного чи неорганічної походження. Приклади таких екологічних систем: личинки жука-могильщика на тілі померлого тваринного, мікроорганізми у краплині води та т. д.

Прості екологічні системи об'єднують у складніші. Так, система бактерії — личинки гедзів — може укладати систему вищого рівня — надсистему личинки гедзів —-корова, а корова, своєю чергою, — складовою компонент системного освіти ще більше високого рівня —луки (пасовища). Биокосные системи можуть бути дуже різноманітними. Вони відрізняються за складом біоти, величині (обсягу) тощо. Биокосные системи — лісової колок, озеро, тайга (тайгову ландшафт), море. Біосфера, що є сукупність всіх організмів, які населяють нашу планету, з середовищем свого перебування, — це теж биокосная система.

Більшість сучасних закордонних авторів під екологічної системою розуміють співтовариство взаємозалежних організмів різних видів (біоценоз) з середовищем свого перебування (неживої, косной природою). Організми й навколишня їх середовище об'єднують у одне функціональне ціле через взаємозалежності і причиннослідчих перетинів поміж живої та неживої природою. Розмір екологічної системи важко сказати в фізичних заходи зміни (довжини, площі, обсягу). Екосистему можна оцінити лише мірою, котра враховує процеси саморегуляції і самовідновлення з яких складається средообразующих компонентов.

У сучасному розумінні біогеоценоз (Б ГЦ) — еволюційно що склалася, щодо просторово обмежена, внутрішньо однорідна природна система функціонально взаємозалежних живих організмів й навколишньої їх косной середовища (рис. 2.1.). БГЦ характеризується певним енергетичним станом, типом і швидкістю обміну речовиною й від (Реймерс). Біогеоценоз — це елементарна биохорологическая одиниця біосфери — глобальної екологічної системи. Сукупності однотипних БГЦ утворюють ландшафти (регіони біосфери). Так, тайгові БГЦ формують тайгову ландшафт, степові БГЦ — степовій ландшафт тощо. д.

[pic].

Рис. 2.1. Функціональна структура биогеоценоза.

Біогеоценоз складається з чотирьох категорій взаємодіючих доданків: продуцентів, консументов, редуцентов і неживих тел.

Компоненти неживої (косной) природи — атмосфера, вода, материнська порода.

У ідеальному разі екосистема зі збалансованої життєдіяльністю автотрофных організмів і гетеротрофных організмів можуть наближатися до замкнутої системі, обменивающейся з довкіллям лише енергією. Однак у природних умовах тривале існування екосистем можливо лише за припливі із довкілля як енергії, а й більшого чи меншого кол-ва речовини. Усі реальні екосистеми, разом слагающие біосферу Землі, належать до відкритих системам, обменивающимся з оточуючої їх середовищем речовиною і энергией.

Термін «екосистема» докладемо як до певних природних, і до штучним екосистемам, таким, наприклад. як сільськогосподарські. угіддя, сади, парки.

У процесі усебічне вивчення природних комплексів взаємодіючих між собою рослин, тварин і звинувачують мікроорганізмів вчені давали цим надорганпзменным одиницям різні назви. Б. год. з запропонованих термінів не набули поширення, деякі використовуються лише певних випадках (напр., терміном «биом» США позначають такі макроэкосистемы, як зона хвойних лісів, степова зона та інших.). Термін «екосистема», витіснив багатьох інших терміни подібного змісту, запропонував в 1935 анг, ботанік А. Тенсли. У 1944 У. М. Сукачёв став користуватися стосовно наземним живим системам терміном біогеоценоз, беручи до уваги, проте, його тотожний екосистемі. Справді, навіть акваріум чи бджолиний вулик безсумнівно є Еге., але з можуть називатися биогеоценозами. З іншого боку, загальна особливість біогеоценозу — менша сумарна біомаса тварин проти біомасою рослин, у те час як і водної Еге. панує зворотне їх соотношение.

Екосистеми характеризуються видовим складом, чисельністю особин окремих видів, їх біомасою, розподілом і сезонної динамікою. Починаючи з 40—50-х рр. 20 в. розгорнулися дослідження, дозволяють кількісно характеризувати функціональні особливості екосистем, передусім ланцюга харчування, якими здійснюється біологічна трансформація речовини і. Кількостей, вираз інтенсивності та ефективності цих процесів з допомогою сучасних методів, зокрема математичного моделювання екологічних систем, — необхідна основа вирішення актуальних питань раціонального використання біологічними ресурсами природи й збереження довкілля человека.

2.4. БИОЦИКЛЫ.

БИОЦИКЛЫ, чи життєві області, три найбільших підрозділи біосфери: суша, морі та внутр. водоёмы. Кожен біоцикл підрозділяється на биохоры, які включають отже, число біотопів. Напр., биотопы піщаних, глинистих і кам’янистих пустель об'єднують у биохор пустель, який маєте з биохорами лісів, степів та інших. становить биоциклы суши.

4. Великі біохімічні цикли. Круговорот кислорода.

4.1. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ.

КРУГОВОРОТ РЕЧОВИН землі, повторювані процеси перетворення і переміщення речовини у природі, мають більш-менш виражений циклічний характер. Ці відбуваються певний поступальний рух, т. до. при т. зв. циклічних перетвореннях у природі немає повного повторення циклів, завжди є ті чи інші зміни у кількості та складі які виникають речовин. Поняття До. в. нерідко трактувалося метафізично, як рух щодо колу, що це докорінно ошибочно.

Прибл. 5 млрд. років тому відбулася диференціація речовини Землі, поділ його за ряд концентрич. оболонок, чи геосфер: атмосферу, гідросферу, земну кору, гранітну, базальтову та інших. оболонки, відмінні друг від друга характерним хімічний склад, фізичними і термодинамическими властивостями. Ці оболонки в наступне геологічне час розвивалися у бік подальшого найбільш стійкого стану. Між усіма геосферами в всередині кожної окремої геосферы тривав обмін речовиною. Спочатку найбільш істотну роль грав винесення речовини у надрах Землі на поверхню внаслідок процесів выплавления легкоплавкого речовини Землі та дегазации.

Оскільки можна судити виходячи з збережених геологічних свідчень, ця стадія обміну була ще дуже великої в архейскую еру (див. Докембрий). Тоді мали місце інтенсивні коливальні руху в земної корі, великі горообразовательные процеси, створивши повсюдно зморшкуватість, і навіть енергійна вулканічна діяльність, результатом якої з’явилися потужні верстви базальтів. Широко розвинуті були интрузии і процеси гранитизации. Всі ці процеси здійснювались у грандіозніших масштабах, що навіть наступні геології, періоди. У архейскую еру на поверхні Землі виносилися речовини значно багато і, можливо, з глибших областей планети. Надалі обмін речовиною між глибокими областями і поверхнею Землі скоротився. Наприкінці докембрия відокремилися спокійніші області земної кори — платформи, і області інтенсивної тектонічної і магматической діяльності — геосинклинали. З часом платформи росли, а геосинклинальные області сужались.

У наш час обмін речовиною між геосферами по вертикальному напрямку досить виразно можна спостерігати в межах 10—20 кілометрів від Землі і навіть місцями — в .50— (if) к.м. Не виключено рух речовини і з глибших зон Землі, проте це процес у наст, час не відіграє ролі загалом До. в. на Землі. Безпосередньо безперервний До. в. зокрема у атмосфері, гідросфері, верхню частину твердої літосфери й у біосфері. З часу появи біосфери (прибл. 3,5 млрд. років як розв’язано) круговорот речовин Землі змінився. До физико-химич. перетворенням додалися біогенні процеси. Нарешті, величезної геологічної силою стала нині діяльність людини. Див. Земля (розділ Людина й Земля).

Т. про., круговорот речовин Землі у розвитку нашої планети змінювався й у наш час з геологічної погляду найбільш інтенсивний па Землі. У інтенсивний обмін захоплюється в літосфері, атмосфері, гідросфері й біосфері одноразово лише невелика частина речовини цих оболонок. Спостережуваний круговорот речовин Землі складається з багатьох різноманітних повторюваних в основних рисах процесів перетворення і переміщення речовини. Птд. циклічні процеси є послідовний низка змін речовини, які чергуються з тимчасовими станами рівноваги. Щойно речовина вийшли з даної термодинамической системи, з якою вона перебував у рівновазі, відбувається його подальше зміна, воно не повернеться частково до початкового стану. Повного повернення до початкового стану будь-коли відбувається. Разом про те завдяки цим повторюваним процесам лежить на поверхні Землі забезпечується відома стабільність її рельєфу. Яскравою ілюстрацією цього й служити круговорот води у природі (рис. 4.1).

[pic].

Рис. 4.1. Схема круговороту води. Зміст води дано в кг 1см1 в рік Землі. Випаровування і випадання опадів дано в г/см* на рік на поверхню океану чи континенту соответственно.

4.1.1. Круговорот воды.

З поверхні океану випаровується щорічно величезне у води, але за цьому порушується її ізотопний склад: вона біднішає важким воднем проти океаиической водою (внаслідок фракционирования ізотопів водню при випаровуванні). Між поверховим шаром води океану та масою води глибших його зон є своя регулярний, усталений обмін. Між парами води та водою атмосфери і водоёмов встановлюються локальні тимчасові рівноваги. Пари води у атмосфері конденсуються, захоплюючи гази атмосфери і вулканічні гази, та був вода обрушується на суходіл. Частина води у своїй входить у хімічні сполуки, інша — у вигляді кристаллогидратной, сорбированной і мн. ін. форм пов’язується аморфними опадами земної кори, погребается водночас і і надовго залишає основний цикл. Опади у процесі метаморфизации і занурення вглиб Землі під впливом тиску і високої температури (напр., интрузий) втрачають воду, котораярая піднімається по порам порід і з’являється у вигляді гарячих джерел плі шарових вод, на поверхні Землі, чи, нарешті, викидається з парами при вулканич. діяльності разом із нек-рым кількістю ювеннльных вод і газів. Ще одна, основна маса води, отримуючи розчинні сполуки з порід літосфери, руйнуючи їх, стікає ріками знову на океан. Внаслідок цього процесу сольовий склад океану в геологич. часу змінюється. Химич. елементи, що утворюють легкорозчинні сполуки, накопичуються у морській воді. Труднорастворимые сполуки хімічних елементів швидко досягають дна океана.

4.1.2. Круговорот кальция.

Інший приклад — круговорот кальцію. Вапняки (як та інших. породи) на континенті руйнуються, і розчинні солі кальцію (двууглекислые та інших.) ріками зносяться у морі. Щороку до море скидається з континенту прибл. 5*108м кальцію. У теплих морях вуглекислий кальцій інтенсивно споживається нижчими організмами — фораминиферами, коралами та інших. — будівництва своїх скелетів. Після загибелі цих організмів їх скелети з вуглекислого кальцію утворюють опади дно якої морів. Згодом відбувається їх метаморфизация, в результаті чого формується порода — вапняк. При регресії моря вапняк оголюється, виявляється суші і розпочинається процес його руйнації. Але склад знову що утворюється вапняку іншій. Так, виявилося, що палеозойские вапняки більш багаті вуглекислим на магній і супроводжуються доломитом, вапняки ж молоді — біднішими вуглекислим на магній, а освіти пластів доломітів до сучасного епоху майже відбувається. Нарешті, при злитті лави вапняки частково може бути нею асимільовано, т. е. ввійти у великий круговорот веществ.

Т. про., окремі циклічні процеси, слагающие загальний круговорот речовин Землі, будь-коли є повністю оборотними. Частина речовини в повторюваних процесах перетворення розсіюється і відволікається у приватні круговороти плі захоплюється тимчасовими равновесиями, іншу частина, яка повертається до старого стану, має вже нові признаки.

Тривалість того плі іншого циклу можна умовно оцінити у тій часу, який би необхідно, щоб всю масу даного речовини могла обернутися одного разу Землі у цьому чи іншому процесі (див. табл. 4.1).

[pic].

Табл. 4.1. — Час, достатні повного обороту вещества.

У колообігу беруть участь хімічні елементи і з'єднання, більш складні асоціації речовини і організми. Процеси зміни речовини можуть носити преим. характер механічного переміщення, физико-химич. перетворення, ще більше складного біологічного перетворення чи носити змішаний характер. Круговорот речовин, як й окремі циклічні процеси Землі, підтримуються притекающей до них енергією. Її основними джерелами є сонячна радіація, енергія становища (гравітаційна) і радиогенное тепло Землі, колись що мало виключить, значення в що відбувалися Землі процесах. Енергія, виникла при хімічних і інших реакціях, має другорядне значення. Для окремих приватних круговоротів речовини можна оцінити витрачену енергію; напр., для щорічного випаровування мас води із поверхні океану витрачається близько 10,5*1023 дд (2,5*1023 кал), чи 10% від усієї одержуваної Землею енергії Солнца.

Класифікація круговороту речовин Землі не розроблена. Можна говорити, наприклад, про круговоротах окремих хнмических елементів або про біологічному круговерті речовин, у біосфері; можна назвати круговорот газів атмосфери чи води, твердих речовин, у літосфері і, нарешті, круговорот речовин, у межах 2—3 суміжних геосфер. Вивченням круговороту речовин займалося чимало російські вчені. У. І. Вернадський виділив геохімічну групу т, зв. циклічних хімічних елементів; до них відносять майже всі широко распространённые і з рідкісні хнмические елементи, наприклад вуглець, кисень, азот, фосфор, сірку, кальцій, хлор, мідь, залізо, йод. У. Р. Вільямі і мн. ін. розглядали біологічні цикли азоту, вуглекислоти, фосфору та інших. у зв’язку з вивченням родючості грунтів. З циклич. хнмич. елементів особливо значної ролі в біогенному циклі (див. Біогеохімія) грають вуглець, азот, фосфор, сера.

4.1.3. Углерод.

Вуглець — основний біогенний елемент; він грає найважливішу роль освіті живого речовини біосфери. Вуглекислий газ з атмосфери в процесі фотосинтезу, здійснюваного зеленими рослинами, асимілюється і перетворюється на різноманітні і чималі органічні сполуки рослин. Рослинні, організми, особливо нижчі мікроорганізми, морської фитопланктон, завдяки виняткової швидкості розмноження продукують в рік прибл. 1,5*1011 т вуглецю як органічної маси, що він відповідає 5,8б*1020 дд (1,4−1020 кал) енергії. Рослини частково з'їдаються тваринами (у своїй утворюються б. чи м. складні харчові ланцюга). У кінцевому счёте органічна речовина внаслідок дихання організмів, розкладання їх трупів, процесів бродіння, гниття і горіння перетворюється на вуглекислий газ чи відкладається як сапропелю, гумусу, торфу, які, своєю чергою, дають початок мн. ін. каустобиолитам — кам’яним вугілля, нафти, пальним газам (рис. 4.2).

[pic].

Рис. 4.2. Схема круговороту вуглецю. Зміст вуглецю дано в г/см2 Землі. Обмін вуглецю дано в f (l*10−6 р) на 1 см² Землі в год.

У процесах розпаду органічних речовин, їх мінералізації величезну роль грають бактерії (напр., гнильні), і навіть мн. гриби (напр., плесневые).

У активному круговерті вуглецю бере участь дуже невелика частину всієї його маси (табл. 4.2).

[pic].

Табл. 2.— Зміст вуглецю лежить на поверхні 3 м л й в земної корі (16 км мощности).

Величезне у вугільної до-ти законсервоване як копалин вапняків та інших. порід. Між вуглекислим газом атмосфери і води океану, в своє чергу, існує рухливий равновесие.

Багато водні організми поглинають вуглекислий кальцій, будують скелети, та був їх утворюються пласти вапняків. З атмосфери було вилучено й поховано кілька десятків тисяч разів більше вуглекислого газу, ніж у ній знаходиться в момент. Атмосфера поповнюється вуглекислим газом завдяки процесам розкладання органічних речовини, карбонатів та інших., а також, все більшою мірою, внаслідок індустріальної діяльності людини. Особливо потужним джерелом є вулкани, гази яких складаються головним чином із вуглекислого газу та водяної пари. Деяка частина вуглекислого газу й води, извергаемых вулканами, відроджується з осадових порід, зокрема вапняків, за хорошого контакту магми з ними їх асиміляції магмою. У процесі круговороту вуглецю відбувається кількаразове фракціонування його за изотопному складу (12С — 13С), особливо у магматогенном процесі (освіту СО2, алмазів, карбонатів), при біогенному освіті органічні речовини (вугілля, нафти, тканин організмів і др.).

4.1.4. Круговорот азота.

Джерелом азоту Землі був вулканогенный NH3, окислений О2 (процес окислення азоту супроводжується порушенням його ізотопного состава—UN — 15N). Переважна більшість азоту лежить на поверхні Землі перебуває у вигляді газу (N2) у атмосфері. Відомі двома способами його залучення у біогенний круговорот (рис. 4.3):

[pic].

Рис. 4.3. Схема круговороту азота.

1) процеси електричного (в тихому розряді) і фотохімічного окислення азоту повітря, дають різні окисли азоту (NO2, NO3 та інших.), які розчиняються в дощовій води та вносяться т. про. в грунту, воду океану; 2) биологич. фіксація N2 клубеньковыми бактеріями, вільними азотфиксаторами та інших. мікроорганізмами. Перший шлях дає близько тридцяти мг NО3 на 1 м² Землі на рік, второй—около 100 мг NO3 на 1 м² на рік. Значення азоту в обміні речовин організмів загальновідомо. Він входить до складу білків та його різноманітних похідних. Залишки організмів лежить на поверхні Землі чи погребённые в товщі порід піддаються руйнації з участю численних мікроорганізмів. У цих процесах органічний азот піддається різним перетворенням. Через війну процесу денитрификации з участю бактерій утворюється елементарний азот, що повертався у атмосферу. Приміром, спостерігаються підземні газові струменя, котрі перебувають майже з чистої N2. Біогенний характер цих струменів доводиться відсутністю їх складі аргону (40Ar), звичайного у атмосфері. Під час розкладання білків утворюються також аміак та її похідні, які потрапляють потім у повітря й у воду океану. У біосфері внаслідок нітрифікації — окислення аміаку та інших. азотсодержащих органич. Сполук з участю Nitrosomonas і нитробактерий — утворюються різні окисли азота.

4.1.5. Круговорот кислорода.

У колообігу кисню чітко виражені активна геохимическая діяльність живого речовини, його першорядне роль цьому процесі. Біологічний цикл кисню є планетарним процесом, який пов’язує атмосферу і гідросферу з земної корою. Ключові ланки цього круговороту: освіту вільного кисню при фотосинтезі у зелених рослинах, споживацьке реалізації дихальних функцій усіма живими організмами, для реакцій окислення органічних залишків і неорганічних речовин (наприклад: спалювання палива) та інші хімічні перетворення, які ведуть освіті таких окислених сполук як діоксид вуглецю і вода, і наступному залучення в новий цикл фотосинтетических превращений.

Якщо з маси кисню, синтезованого рік (з урахуванням витрачених на процес дихання 15%), можна вважати, це щороку зелена рослинність нашої планет продукує приблизно 300−109 т кисню. Близько 75% цієї кількості виділяється рослинністю суші та трохи більше 25% — фотосинтезирующими організмами Світового океану (У. У. Добровольський, 1980).

Розрахунок повного проходження крізь усе систему круговороту всього атмосферного кисню можна так. Маса атмосфери дорівнює 5,2- 1015 т, частку кисню доводиться 23,3% цієї кількості. Отже, у газовій оболонці Землі міститься близько 1,2−1015т кисню. У процесі фотосинтезу рослини щорічно виділяють приблизно 300 млрд т цього газу. Таким чином, за 4 тис. років фотосинтетические організми міг би «виробити» існуюче кількість кисню (До. М. Сытникидр., 1987).

У розчиненому стані вільний кисень міститься й у природних водах. За даними А. П. Виноградова, сумарний обсяг вод Світового океану дорівнює 137−1019л. У 1 л води розчинене від 2 до 8 см³ кисню. Неважко підрахувати, що у водах Світового океану перебуває (2,7…10,9)11012т розчиненої кислорода.

Не можна, зрозуміло, обійти увагою, що коли частина органічного речовини захороняется, внаслідок чого з річного круговороту виводиться пов’язаний кислород.

А. М. Алпатьев (1983) дає таку кількісну оцінку річного круговороту кисню суші й у океані (млрд т):

Поступление у процесі фотосинтезу суші 160 Вступ до процесі фотосинтезу в океані 80 Біохімічні споживання океані 78 Пов’язується в деревних насадженнях 27 Витрата на біологічне окислювання 82 «» гетеротрофное дихання під час суші 20 «» технологічні процеси 20 «» процеси вивітрювання 6 «» посилення окисних процесів на майже 7 оброблюваних землях Поховання з органічним речовиною 1,5.

Треба враховувати використання кисню для процесу горіння та інших видів антропогенної діяльності. Передбачається, що у доступній для огляду перспективі щорічне сумарне споживання кисню досягне 210…230 млрд т. Тим більше що щорічне продукування цього газу всієї фитосферой становить 240 млрд.т.

[pic] Рис. 4.4. Упрошенная схема деяких шляхів круговороту кисню на Земле.

(Клауд, Джибор, 1972).

5. Природні ресурси, і їх класифікації. Чинники що визначають масштаби їх потребления.

ПРИРОДНІ РЕСУРСИ, природні ресурси, частину всієї сукупності природних умов людства і найважливіші компоненти оточуючої його естеств. середовища, використовувані у процесі громадського виробництва з метою задоволення матеріальних й культурних потреб общества.

У цьому світлі науково-технічної революції питання, пов’язані з природними ресурсами, висунулися до найнасущніших питань сучасності. У зв’язки України із бурхливим розвитком продуктивних сил, провідним до поглинання величезних кількостей природного сировини, проблеми забезпеченості основними його видами придбали як ніколи актуальними. Оскільки успішна боротьби з забрудненням грунту, атмосфери і гідросфери, надають вкрай негативний вплив на схоронність природних ресурсів, вимагає погоджених дій ряду розвинених країн, проблеми захисту природних ресурсів носять глобального характеру. Енергетичний криза, що вибухнула капіталістичний світ 70-х рр. 20 в., показав, що глибинні причини його лежать й не так у природних, як у політичних лідеріва і соціальних чинниках. Цей криза не обмежився сферою енергетики, а тій чи іншій мері позначилося на мн. галузях господарської деятслыюсти каппталистического мира.

Класифікація природних ресурсів немає і їх значення з. Головні види природних ресурсів — сонячна енергія, енергія припливів і відпливів, внутриземное тепло, водні, земельні, мінеральні (в т. год. топливноенергетичні), рослинні, ресурси тваринного мира.

Крім виділення природних ресурсів за належністю до тих або іншим суб'єктам компонентами природи, розподілу природних ресурсів на практично невичерпні і исчерпаемые (які, своєю чергою, поділяються на поновлювані і невідновлювані), природні ресурси класифікуються також із характеру їх використання їх у матеріальному виробництві (у сфері енергетики, промисловості, сільського господарства та інших. галузей господарства) і у невиробничій сфері (напр., оздоровчі), в тому числі за ознакою однеі багатоцільового использования.

Підготовлені для використання і вовлекаемые до господарського обороту природних ресурсів, перетворюються на важливий компонент товариств, виробляє, сил. Виявлені і сьогодні які використовуються, але які можуть бути використаними в майбутньому, за зміни умов техніки і економіки, природні ресурси. розглядаються як потенциальные.

Важливими етапами освоєння природних ресурсів є їхньою виявлення (розвідка), вивчення, складання кадастрів на окремі види (земельний кадастр, водний кадастр, таксация лісів та інших.) й у територіальному розрізі (природні ресурси Землі загалом, суші, Світового океану та його частин, великих природних районів, країн та інших.). За сучасними уявленням, загальна кількість сонячної енергії, щорічно одержуване Землею, становить приблизно 5*1020 Ккал, маса атмосфери Землі прибл. 5,15*1015 т (їх 23% кисню у вільному стані), ресурси гідросфери майже 1,5 млрд. кл13, в т. год. прісної води в річкових руслах 1,2 тыс. км3, щорічна первинна продукція фито-массы у перерахунку на сухе органич. речовина, за даними, від 50 до 100 млрд. т (деякими авторами оцінюють у близько 350 млрд. т), общегеологич. запаси вугілля 10 —12 трильйонів т, залізних руд приблизно 350 млрд. т, потенційні запаси газу 130—140 трильйонів м3. Распределение природних ресурсів характеризується великий нерівномірністю, що є природною основою у розвиток територіального поділу праці. У разі капіталістичної економіки нерівномірність породжує глибокі соціальні протистояння між країнами й районами. Прикладом нерівномірності до розміщення ресурсів може бути розподіл запасів нафти; то з загального обсягу розвіданих в капіталістичних країнах запасів нафти початок 1974 (71,3 млрд. т) посідає Близький і Середній Схід 67%, Африку 12,5%, Юго-Вост. Азію й Далекий Схід 3%, Сівши. Америку 9%, Центр, і Юж. Америку 5,5%, Зап. Європу 3%. Тим більше що переважна більшість нафти споживається в Сівши. Америці (насамперед у США), в індустріально розвинених капіталістичних країнах Західної Європи та Японии.

Пізнання людством природних ресурсів постійно розширюється, при цьому використовуються новітні технічні засоби (штучні супутники Землі, сверхглубокое буріння й т. д.).

Велика роль науково обгрунтованих оцінок природних ресурсів, мають завжди конкрстно-исторический характер. Основні типи оцінок: технологічна (виробнича), економічна (котре виражається у кількісно певних экономич. категоріях), соціальна. Правильна оцінка природних ресурсів — необхідна умова досягнення найбільшого ефекту від своїх использования.

Історія використання природних ресурсів. На ранніх етапах розвитку суспільства важливого значення задоволення потреб населення мали полювання і рибальство. У цілком незначних розмірах використовувалися мінеральні, ресурси (камінь) виготовлення простейшнх знарядь. На наступні етапи розвитку первісного суспільства, та був докапіталістичних класових формацій у зв’язку з зародженням та зростання хліборобства й тваринництва залучатися почвенно-климатич. ресурси, природні ресурси кормів і вода для зрошення. Почали застосовуватися деякі метали та його сплави (бронза, золото, залізо та інших.) виготовлення знарядь праці і, зброї, культових предметів і прикрас, а також нові джерела (сила вітру та води, тягова сила домашніх животных).

У період розвитку капіталізму та її безроздільного світового панування відбувалося швидке збільшення масштабів використання природних ресурсів загалом і передусім ресурсів мінер, сировини й палива. За підрахунками У. І. Вернадського, людина використовував у виробництві у давні століття 19 хімічних елементів, на початку ХХ в. вже 59 (нині ж майже всі відкриті елементи). Упродовж цього терміну в багато разів зросла видобуток чорних і кольорових металів, вугілля (ще початку 19 в. його видобувало в усьому світі 12—13 млн. т, і 1900 — понад 700 млн. тонн на перерахунку на умовне паливо), нафти, газу, різних видів хімічного сировини й мінер, будує, матеріалів. Посилено вирубувалися лісу для одержання деревного сировини для в промисловості й звернення лісових угідь в сільськогосподарські, посівши великі площі. Зростання виробляє, сил супроводжувався величезним збитком, який завдавався природних ресурсів їх нераціональним використанням, властивою самій природі капіталізму. «Капіталістична виробництво розвиває техніку й комбінацію громадського процесу виробництва лише у такий спосіб, що його підриває до того ж саме час джерела будь-якого багатства: землі і робочого» (Маркс До. і Енгельс Ф., Тв., 2 вид., т. 23, з. 515). Особливо по-хижацькому розкрадання капіталістичними монополіями піддавалися природні колоніальних і напівколоніальних країн. Одночасно погіршувався стан всієї природної середовища, оскільки за використанні природних ресурсів людина вступає безпосередньо чи опосередковано у взаємодія з усією оточуючої його природой.

Перемога Великою Жовтневою соціалістичною революції" у Росії, виникнення та розвитку світової системи соціалізму створили передумови для повороту убік раціонального використання людиною природних ресурсів. У капиталистнческих країнах, хоча держ. апаратом і приймаються заходи до більш бережного ставлення до природних ресурсів, практика капіталістичних монополій у сфері освоєння природних ресурсів продовжує надавати негативний вплив на взаємодія нашого суспільства та природи. Нині питання докорінного по-ліпшення використання природних ресурсів немає і ресурсообеспечсния людства має більшої гостроти. З усієї площі суші майже 45 млн. км2, чи прибл. «/із, вже зайнято орними, сенокосными, пастбищными угіддями, садами і плантаціями. Ліси займають понад 40 кримінальних млн. км «* всієї суші, дуже отже, частина розробляється (щорічно заготовляється понад 2 млрд. м3 деревини). Світове споживання найважливіших видів з корисними копалинами становило 1970 по паливною ресурсів (в перерахунку на умовне паливо): угля—2,2 млрд. тонн нафти — 2,9 млрд. т, газу — 1,4 млрд. т. З ін. видів мінер, сировини 1970;го видобуто: товарних залізних руд порядку 750 млн. т, всіх видів кольорових і легуючих металів (в капиталистич. країн і странах)-—около 30 млн. т (за змістом металу), спожито мінер, добрив — 60 млн. т поживних речовин. Усього вилучають із природного довкілля щороку близько 35— 40 млрд. т різних матеріалів і продуктів. За рахунок спалювання палива пов’язується на рік порядку 15—20 млрд. т вільного кисню атмосферного повітря, а кількість води, забираемой щорічно із джерел, оцінюється більш ніж 56O млрд. т (які частково безповоротно губляться, частково неї скидаються як стічні води). Потреби у природних ресурсах швидко ростуть. За оцінками, доведення у найближчій перспективі споживання первинних матеріалів і продуктів всім населенням Землі до рівня їх споживання найбільш разнятых країнах потрібно потроїти сумарний обсяг діставати, а, по найважливішим видам з корисними копалинами (паливо, метали) збільшити їх у 10 і успішніше саме. З урахуванням ж того що відбувається зростання населення і ще подальшого підвищити рівень питомої витрати первинних матеріалів і продуктів на свою душу населення загальна потреба у природні ресурси буде ще набагато більшої. Тому з метою запобігання загрози виснаження природних ресурсів величезне значення набуває розробка системи заходів, які забезпечують посилену розвідку запасів нснозобнов-лясмых ресурсів, пошуки нових джерел сировини, палива й енергії (в т. год. освоєння термоядерну енергію, розвиток виробництва синтетичних матеріалів та інших.), найповніше залучення в госп. оборот різноманітних поновлюваних ресурсів, організацію інтенсивнішої використання тих видів ресурсів у екологічно раціональних масштабах і формах. Разом про те «як ніколи актуальними мають завдання запобігання нераціональне використання природних ресурсв, економного та поліпшеного їх використання. Однією з важливих шляхів розв’язання з завдань є широке застосування вторинної сировини і комплексне використання природних ресурсов.

Розширення використання природних ресурсів супроводжується прискореним зростанням міжрайонних і міжконтинентальних перевезень добутих первинних материалов.

Рішення всіх цих негараздів в капіталістичний світ відбувається на умовах конкурентної боротьби монополістичні об'єднань за встановлення контролю за джерелами сировини, використання виникаючих негараздів забезпеченні потреб у природні ресурси для мистецтв, завищення ціни сбываемую монополіями продукцію, прагнення для збереження країн як постачальників різноманітного сировини, у яких припадає близько 2/3 видобутку песоциали-стич. світу нафти і боксита, «/із марганцевої руди, ½ міді, 1/3 залізної руди і свинцю, ¼ цинку, 2/5 фосфоритов.

Використання природних ресурсів у перспективі. Винятково важливе значення має тут розробка нових технологічних процесів, які ведуть різкого зменшення, та був й усунення втрат при видобутку (заготівлі), переробки й використанні природних ресурсів Поруч із найкращим використанням естсственных ресурсів немає і розширенням ресурсно-сырьевой бази високу актуальність має завдання охорони навколишнього середовища від забруднення, пов’язаного значною мірою із вадами у створенні і технології експлуатації ресурсов.

Усе це обумовлює необхідність суворого дотримання экологоэкопомич. підходи до експлуатації природних ресурсов.

Кардинальне вирішення зазначених проблем можна здійснити, зрештою, умов планово развиваемого господарства, заснованого на усуспільненні коштів виробництва. Науково-технічна революція відкриває широкі змогу досягнення найбільш раціонального використання природних ресурсів немає і збільшення ресурсообеспсченности сучасного, людства і прийнятті майбутніх поколінь людей. [Використання поновлюваних ресурсів має базуватися на принципах ресурсооборота, т. е. на збалансованому витраті і поновлення їх, і навіть передбачати розширене відтворення цих ресурсів. При експлуатації невідновлюваних ресурсів необхідно досягнення різкого зниження втрат сировини у надрах при видобутку (на нафту, наприклад, в капіталістичних країн і країнах вони вставляють порядку 50 і більше %), переробці й транспортуванні, і навіть максималыюго збільшення «внутриобщественного» обороту извлечённого речовини природи рахунок всілякої утилізації вторинної сировини. Величезне значення має тут підвищення коефіцієнта корисного використання вже извлечённых з природи видів вихідних матеріалів і продуктів (нині із усієї енергії, закладеною у добутому паливі, використовується лише однієї чверть; при заготівлі і переробки деревини допускаються отже, втрата часу та т. п.), і навіть підвищення терміну служби виробів длит, пользования.

Науково-технічний прогрес відкриває нові можливості заміни истощающихся видів природних ресурсів іншими їх видами, в т. год. різного роду синтетичними матеріалами (напр., заміна виробами з пластмас дефіцитних кольорових металів), робить доступними раніше не що використовувалися родовища бідних руд і масиви малоплодородных заболочених чи розміщених у посушливих районах ночв, дозволяє реально освоювати величезні й різноманітні ресурси Світового океана.

Людство, розвиваючись шляхом соціального і економії, прогресу, дорогою до соціалізму і комунізму, створює якісно нову технологію, що забезпечує ефективне освоєння природних ресурсів немає і підтримку необхідного екологічного рівноваги у природі. Воно, відкриваючи і залучаючи в господарський оборот принципово нові джерела сировини й енергії, здійснюючи планомірне управління використанням природних ресурсів, здатне встановити гармонійне взаємодія між суспільством, і довкіллям з обміну речовин і Масштабах і формах, які відповідають в тривалої перспективі ростучі матеріальні і культурних потреби земного шара.

Список використаної литературы.

1. Велика радянська энциклопедия.

2. Загальна екологія: Підручник для вузів О. С. Степановских М.:Юнити-Дана 2000;

510с.

3. Сільськогосподарська екологія Н. Л. Урозаев, А. А. Вакулин, А.В. Нікітін та інших. М.: Колос, 2000;304с.

4. Агроекологія В.А. Черніков, Р. М. Алексанин, А.В. Голубєв та інших.; під редакцією В.А. Чернікова, А.І. Чекереса М.: Колос 2000;536с.

5. Н. А. Воронков Екологія загальна, соціальна, прикладна: Підручник для студентів ВНЗ. Посібник для вчителів — М.: Агар

1999;424с.