Оглавление
1) Биосфера и ее
составляющие………………………………….3
2) Закономерности
действия экологических факторов,
законы Либиха
и Шелфорда……………………………………..6
3) Проблемы урбанизации………………………………………..8
4) Гидроэнергетика.
Влияние на окружающую среду………...10
5) Источники и
последствия загрязнения гидросферы………..12
Список
используемой литературы…………………………...15
Биосфера
и ее составляющие.
Согласно
воззрениям основоположника современного
учения о биосфере выдающегося
русского ученого В.И. Вернадского,
с момента возникновения жизни
на нашей планете (ориентировочно
3-4 млрд. лет назад) происходил
процесс длительного формирования
определенного единства живой
и косной материи т.е. биосферы
(от греч. «БИОС» – жизнь, «сфера» –
шар). Биосфера представляет собой
совокупность всего живого (биота): животные,
растения, насекомые и др.,
включая человека. В биосферу
кроме живых существ, входят
продукты их распада и жизнедеятельности,
участвующая в этих процессах вода, радиоактивные
вещества.
Биосфера – это оболочка Земли, область
распространения жизни, которая включает
все живые организмы и все элементы неживой
природы, образующие среду обитания живых.
Живое вещество представляет собой наиболее
активную часть экосферы. Оно разнообразно
и широко распространено, постоянно возобновляется,
обладает высокой биохимической
активностью и приспособляемостью
к жизненным условиям, выработанной
за многие тысячелетия эволюции. Биосфера
включает нижнюю часть атмосферы, всю
гидросферу, литосферу. В.И.Вернадский
подошел к биосфере как к
планетной среде, в которой распространено
живое вещество. В отличие
от ряда ученых, которые рассматривали
биосферу только, как совокупность живых
организмов и продуктов их жизнедеятельности
В.И. Вернадский считал, что живое
вещество не может быть оторвано
от биосферы, функцией которой
оно является. Кроме того, биосфера
есть область превращения космической
энергии, ибо космические излучения, идущие
от небесных тел, охватывают биосферу,
проникают сквозь всю нее
и все в ней. Таким образом,
согласно В.И. Вернадскому биосфера
есть «планетное явление космического
характера». Иначе говоря, биосфера –
это биологическая земная оболочка, не
только охваченная жизнью, но и структурно
ею организованная.
В буквальном переводе
термин “биосфера” обозначит сферу жизни
и в таком смысле он впервые был введен
в науку в 1875 г. австрийским геологом и
палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914).
Однако задолго до этого под другими названиями,
в частности "пространство жизни",
"картина природы", "живая оболочка
Земли" и т.п., его содержание рассматривалось
многими другими естествоиспытателями.
Первоначально под всеми этими терминами
подразумевалась только совокупность
живых организмов, обитающих на нашей
планете, хотя иногда и указывалась их
связь с географическими, геологическими
и космическими процессами, но при этом
скорее обращалось внимание на зависимость
живой природы от сил и веществ неорганической
природы. Даже автор самого термина "биосфера"
Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли",
опубликованной спустя почти тридцать
лет после введения термина (1909 г.), не замечал
обратного воздействия биосферы и определял
ее как "совокупность организмов, ограниченную
в пространстве и во времени и обитающую
на поверхности Земли". Первым из биологов,
который ясно указал на огромную роль
живых организмов в образовании земной
коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал,
что все вещества, находящиеся на поверхности
земного шара и образующие его кору, сформировались
благодаря деятельности живых организмов.
Факты и положения о биосфере накапливались
постепенно в связи с развитием ботаники,
почвоведения, географии растений и других
преимущественно биологических наук,
а также геологических дисциплин. Те элементы
знания, которые стали необходимыми для
понимания биосферы в целом, оказались
связанными с возникновением экологии,
науки, которая изучает взаимоотношения
организмов и окружающей среды. Биосфера
является определенной природной системой,
а ее существование в первую очередь выражается
в круговороте энергии и веществ при участии
живых организмов.
Очень важным для понимания биосферы было
установление немецким физиологом Пфефером
(1845 – 1920) трех способов питания живых
организмов:
Автотрофное
– построение организма за счет использования
веществ неорганической природы;
Гетеротрофное – строение организма
за счет использования низкомолекулярных
органических соединений;
Микотрофное – смешанный тип построения
организма ( автотрофно - гетеротрофный).
Биосфера (в современном
понимании) – своеобразная оболочка
Земли, содержащая всю совокупность
живых организмов и ту часть вещества
планеты, которая находится в
непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы,
гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Атмосфера – наиболее легкая оболочка
Земли, которая граничит с космическим
пространством; через атмосферу осуществляется
обмен вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет
несколько слоев:
Тропосфера
– нижний слой, примыкающий к поверхности
Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено
около 80% газового состава атмосферы и
весь водяной пар;
Стратосфера;
Ноосфера –
там “живое вещество” отсутствует.
Гидросфера
– водная оболочка Земли. В следствие
высокой подвижности вода проникает повсеместно
в различные природные образования, даже
наиболее чистые атмосферные воды содержат
от 10 до 50 мг/л растворимых веществ.
Литосфера
– внешняя твердая оболочка Земли, состоящая
из осадочных и магматических пород. В
настоящее время земной корой принято
считать верхний слой твердого тела планеты,
расположенный выше сейсмической границы
Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы,
в котором осуществляется взаимодействие
живой материи с минеральной (неорганической),
представляет собой почву. Остатки организмов
после разложения переходят в гумус (плодородную
часть почвы). Составными частями почвы
служат минералы, органические вещества,
живые организмы, вода, газы.
Ведущую роль выполняет
кислород, на долю которого приходится
половина массы земной коры и 92% ее объема,
однако кислород прочно связан с другими
элементами в главных породообразующих
минералах. Т.о. в количественном отношении
земная кора – это “царство”
кислорода, химически связанного в
ходе геологического развития земной
коры.
Постепенно идея о тесной взаимосвязи
между живой и неживой природой, об обратном
воздействии живых организмов и их систем
на окружающие их физические, химические
и геологические факторы все настойчивее
проникала в сознание ученых и находила
реализацию в их конкретных исследованиях.
Этому способствовали и перемены, произошедшие
в общем подходе естествоиспытателей
к изучению природы. Они все больше убеждались
в том, что обособленное исследование
явлений и процессов природы с позиций
отдельных научных дисциплин оказывается
неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ –
ХХ вв. в науку все шире проникают идеи
холистического, или целостного, подхода
к изучению природы, которые в наше время
сформировались в системный метод ее изучения.
Результаты такого подхода незамедлительно
сказались при исследовании общих проблем
воздействия биотических, или живых, факторов
на абиотические, или физические, условия.
Так, оказалось, например, что состав морской
воды во многом определяется активностью
морских организмов. Растения, живущие
на песчаной почве, значительно изменяют
ее структуру. Живые организмы контролируют
даже состав нашей атмосферы. Число подобных
примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют
о наличии обратной связи между живой
и неживой природой, в результате которой
живое вещество в значительной мере меняет
лик нашей Земли. Таким образом, биосферу
нельзя рассматривать в отрыве от неживой
природы, от которой она, с одной стороны
зависит, а с другой – сама воздействует
на нее. Поэтому перед естествоиспытателями
возникает задача – конкретно исследовать,
каким образом и в какой мере живое вещество
влияет на физико-химические и геологические
процессы, происходящие на поверхности
Земли и в земной коре. Только подобный
подход может дать ясное и глубокое представление
о концепции биосферы. Такую задачу как
раз и поставил перед собой выдающийся
российский ученый Владимир Иванович
Вернадский (1863 – 1945).
Закономерности действия
экологических факторов,
законы Либиха и
Шелфорда.
Закон факторов
Шелфорда
Фактор среды
ощущается организмом не только при
его недостатке. Проблемы возникают
также и при избытке любого
из экологических факторов. Из опыта
известно, что при недостатке воды
в почве ассимиляция растением
элементов минерального питания
затруднена, но и избыток воды ведет
к аналогичным последствиям: возможна
гибель корней, возникновение анаэробных
процессов, закисание почвы и
т. п. Жизненная активность организма
также заметно угнетается при
малых значениях и при чрезмерном
воздействии такого абиотического
фактора, как температура.
Фактор среды наиболее эффективно действует
на организм только при некотором среднем
его значении, оптимальном для данного
организма. Чем шире пределы колебаний
какого либо фактора, при котором организм
может сохранять жизнеспособность, тем
выше устойчивость, т. е. толерантность
данного организма к соответствующему
фактору (от лат. tolerantia — терпение). Таким
образом, толерантность — это способность
организма выдерживать отклонения экологических
факторов от оптимальных для его жизнедеятельности
значений.
Впервые предположение о лимитирующем
(ограничивающем) влиянии максимального
значения фактора наравне с минимальным
значением было высказано в 1913 г. американским
зоологом В. Шелфордом, установившим фундаментальный
биологический закон толерантности:
любой живой организм имеет определенные,
эволюционно унаследованные верхний и
нижний пределы устойчивости (толерантности)
к любому экологическому фактору.
Другая формулировка закона В. Шелфорда
поясняет, почему закон толерантности
одновременно называют законом лимитирующих
факторов: даже единственный фактор
за пределами зоны своего оптимума приводит
к стрессовому состоянию организма и в
пределе — к его гибели.
Поэтому экологический фактор, уровень
которого приближается к любой границе
диапазона выносливости организма или
заходит за эту границу, называют лимитирующим
фактором.
Закон минимума
Либиха
Любому живому
организму необходимы не вообще температура,
влажность, минеральные и органические
вещества или какие нибудь другие факторы,
а их определенный режим. Реакция организма
зависит от количества (дозы) фактора.
Кроме того, живой организм в природных
условиях подвергается воздействию многих
экологических факторов (как абиотических,
так и биотических) одновременно. Растения
нуждаются в значительных количествах
влаги и питательных веществ (азот, фосфор,
калий) и одновременно в относительно
«ничтожных» количествах таких элементов,
как бор и молибден.
Любой вид животного или растения обладает
четкой избирательностью к составу пищи:
каждому растению необходимы определенные
минеральные элементы. Любой вид животного
по своему требователен к качеству пищи.
Для того чтобы нормально существовать,
развиваться, организм должен иметь весь
набор необходимых факторов в оптимальных
режимах и достаточных количествах.
Тот факт, что
ограничение дозы (или отсутствие)
любого из необходимых растению веществ,
относящихся как к макро, так
и к микроэлементам, ведет к
одинаковому результату — замедлению
роста, обнаружен и изучен одним
из основоположников агрохимии немецким
химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное
им в 1840 г. правило1 называют законом минимума
Либиха: величина урожая определяется
количеством в почве того из элементов
питания, потребность растения в котором
удовлетворена меньше всего.
При этом Ю. Либих рисовал бочку с дырками,
показывая, что нижняя дырка в бочке определяет
уровень жидкости в ней.
Закон минимума справедлив как для растений,
так и для животных, включая человека,
которому в определенных ситуациях приходится
употреблять минеральную воду или витамины
для компенсации недостатка каких либо
элементов в организме.
Впоследствии в закон Либиха были внесены
уточнения. Важной поправкой и дополнением
служит закон неоднозначного (селективного)
действия фактора на различные функции
организма: любой экологический
фактор неодинаково влияет на функции
организма, оптимум для одних процессов,
например дыхания, не есть оптимум для
других, например пищеварения, и наоборот.
К этой группе уточнений закона Либиха
относится несколько отличное от других
правило фазовых реакций «польза — вред»:
малые концентрации токсиканта действуют
на организм в направлении усиления его
функций (их стимулирования), тогда как
более высокие концентрации угнетают
или даже приводят к его смерти.
Эта токсикологическая закономерность
справедлива для многих (так, известны
лечебные свойства малых концентраций
змеиного яда), но не всех ядовитых веществ.