Шпаргалки по "Экологии"

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).

Правило экологической пирамиды

Количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу, в 10 раз меньшую.

Пирамида чисел - отражает количественное распределение отдельных организмов на трофических уровнях. Особенностью такой пирамиды является уменьшение численности организмов при движении от продуентов к консументам. Эта закономерность объясняется тем, что в любой экосистеме мелкие животные численно превосходят крупных и размножаются быстрее. Для любого хищника существует нижний и верхний предел размеров их жертв, каждому хищнику служат пищей жертвы определенного размера. 
Вторая пирамида - обращенная, так как в лесных пастбищных пищевых цепях продуценты - это деревья, а первичные консументы - это насекомые. Уровень первичных консументов по численности превышает уровень продуцентов. Пирамида биомассы - показывает соотношение общего количества живого вещества на трофических уровнях пищевой цепи. Может иметь две графические разновидности - правильная и обращенная. Наблюдаются следующие закономерности: пирамиды с широким основанием и узкой вершиной характерны для наземных и мелководных экосистем, в которых продуценты имеют крупные размеры и живут сравнительно долго. В молодых экосистемах вершина пирамиды более узкая, чем в зрелых; пирамида может быть обращенной в открытых и глубоких водах, где продуценты невелики по размеру и малодолговечны. Пирамида биомассы отличается промежуточным характером в озерах и прудах, так как здесь равноценны роли продуцентов, то есть крупных прикрепленных растений и микроскопических водорослей.                       Пирамида энергии - величина потока энергии, проходящего через различные трофические уровни. В отличие от пирамиды чисел или биомассы, характеризующих статику экосистемы, пирамида энергии характеризует динамику прохождения массы пищи через пищевую цепь. На ее форму не влияют ни размеры особей, ни интенсивность их метаболизма. Кроме того, пирамида чисел преувеличивает роль мелких организмов, пирамида биомассы преувеличиват роль крупных. Поэтому пирамида энергии является наиболее универсальной характеристикой для сравнения потока энергии, проходящего через разные уровни, а также для сравнения одной экосистемы с другой.

36Глобальные экологические  проблемы современности: кислотные  осадки, парниковый эффект и изменение  климата, разрушение озонового  слоя 

Парниковый эффект – возможное повышение глобальной температуры на Земле в результате изменения теплового баланса парниковыми газами.

Б. Небел рассматривает парниковый эффект как величайшую грядущую катастрофу. Близкая по значению катастрофа произошла около 60 млн лет назад, что повлекло за собой вымирание целых групп животных и растений. Основным парниковым газом является двуокись углерода (50—65 %). Также к парниковым газам относятся метан (20 %), окислы азота (5 %), озон, фреоны и другие газы (10—25 % парникового эффекта). Всего выделяют примерно 30 парниковых газов. Утепляющий эффект зависит не только от количества парниковых газов в атмосфере, но и от их относительной активности действия на одну молекулу. Парниковые газы являются значительным препятствием для ухода в космическое пространство тепловых лучей Они как бы попадают в ловушку и тем самым повышают температуру воздуха. За счет парниковых газов среднегодовая температура воздуха за последнее столетие повысилась на 0,3 – 0,6 °С. Прогнозируют, что в результате потепления климата начнется таяние вечных снегов и льдов и уровень океана поднимется примерно на 1,5 м. Высвобождение массы воды, накопленной в ледниках, сможет поднять уровень океана на 60—70 м. Глобальное потепление климата и, как следствие, повышение уровня океана рассматривают как экологическую угрозу беспримерного масштаба. Прогнозируют, что при повышении уровня океана на 1,5 – 2 м будут затоплены около 5 млн км2суши. Кроме того, потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, ростом числа ураганов и штормов, смещением границ природных зон, ускорением темпов вымирания животных и растений. На Международной конференции по проблемам изменения климата в Торонто в 1979 г. высказывалось мнение, «что конечные последствия парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной». Наряду с техногенными процессами все более значительными поставщиками парниковых газов становятся сами экосистемы, в которых человек нарушает сформировавшиеся круговороты, высвобождающие углекислоту, метан и другие газы.

Существуют факторы, которые  действуют в направлении, противоположном  парниковому эффекту. Увеличивающаяся  запыленность мешает поступлению к  земной поверхности солнечной радиации и ее тепловой составляющей. Крайним  проявлением обратным парниковому  эффекту, является ядерная зима, или  ядерная ночь планеты, из-за резкого  роста запыленности атмосферы. 

Проблема озона  

Проблема озона в атмосфере  имеет два аспекта : разрушение его в верхних слоях (озоновый экран) и повышение концентрации в околоземном пространстве.

Озоновый экран расположен у полюсов на высоте 9 – 30 км, у экватора – на 18—32 км. Концентрация озона в нем около 0,01 – 0,06 мг/м3. Слой его составляет примерно 3 – 5 мм. Озон в верхних слоях атмосферы образуется при распаде молекулы кислорода (О2) под действием ультрафиолетовых лучей на два атома кислорода. Условием для протекания этой реакций является наличие ультрафиолетовых лучей и преобразование их в инфракрасные тепловые. Озон поглощает лучи с длиной волны 200—320 нм. Часть из них доходит до Земли. В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению содержания озона в верхних слоях атмосферы. В средних и высоких широтах северного полушария оно составило около 3%. Уменьшение содержания озона на 1 % приведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5 – 7 %. Наиболее значительную потерю озона регистрируют над Антарктидой. Здесь его содержание за последние 30 лет уменьшилось на 40—50 %. Пространство, в границах которого регистрируется понижение концентрации озона, получило название«озоновая дыра» . Размер дыры с пониженной концентрацией озона растет приблизительно на 4 % в год. В настоящее время по размерам она превышает площадь США. Немного меньших размеров дыра над Арктикой. Появляются блуждающие дыры площадью от 10 до 100 тыс. км2в других зонах, где потери озона достигают 20—40 % от обычного уровня.

Причины появления озоновых дыр до конца не выяснены. Они были обнаружены впервые в начале 1980-х г г.

Основным антропогенным  фактором, разрушающим озон, в настоящее  время считают фреоны (хладоны). В  ряде стран (США, Великобритания, Франция) фреоны заменяются на гидрохлорфторуглероды.

Ведутся поиски и других путей  повышения устойчивости озонового  слоя. Например, образованию и накоплению озона способствуют электромагнитное излучение, лазерные лучи. Они стимулируют  фотодиссоциацию кислорода, способствуют образованию и накоплению озона.

Интенсивно озоновый слой разрушается весной. Низкие температуры, повышенная облачность зимой содействуют  высвобождению хлора из фреонов, а хлор действует на озон интенсивнее, когда температура несколько  повышается. Сейчас ученые стали высказываться  о том, что нет достаточных  доказательств, что появление озоновых дыр – это результат деятельности человека. Аналогичные явления были и ранее и объясняются исключительно  природными процессами, например, 11-летними  циклами солнечной активности.

Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного  развития, может вызвать в результате существенные экономические и социальные издержки. Окисление почв и вод  – это комплекс причин, исходных условий и следующих один за другим процессов в химической и биологической  системах, которые мы обобщенно называем нашей окружающей средой. Часть процессов  окисления является природной, но данные изменения кислотности в системах почвы и воды ни по скорости, ни по общему охвату не могут быть сравнены с окислением, ставшим результатом  собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях,а также в определенной части современного использования  земли.Само понятие “кислотный дождь” вошло в обращение 110 лет тому назад. Английский химик Роберт Ангес  Смит обнаружил, что в промышленном городе Манчестере и вокруг него имеются  “три вида воздуха”, а именно: воздух с карбонатом аммония в отдаленных полях; воздух с сульфатом аммония  в окресностях и воздух с серной кислотой или бисульфатом в городе. В 1872 году он писал о “кислотном дожде” в книге “Воздух и дождь” –начала химической климатологии”  и рассматривал в ней ряд тех  явлений, о которых мы сейчас говорим  в связи с проблемой окисления :сжигание угля, разложение органических материалов, траектория ветров, близость к морю, количество осадков на месте. Смит указывал, что кислый воздух в  городе обеспечивает краски в тканях и разъедает поверхности металлов, что кислая дождевая вода повреждает растительность и материалы, что  такие вещества, как мышьяк, медь и прочие металлы выпадают вместе с дождями в промышленных районах.В 60-е годы огромное внимание привлекли  исследования изменений, которые наблюдались  в химии осадков , которые были вызваны кислотными дождями. Было установлено, что основную роль в составе кислотных  дождей принадлежит двуокислу серы и окислу азота, которые оказывали  загрязняющее действие на большиз расстояниях. Благодаря интенсивному переносу воздушных  масс. Кислые осадки вызывают изменения, которые происходят на всей поверхности  и производят мобилизацию ионов  всех металлов, особенно Ca, Vg, Al, Mn, Fe, Zn.В  природных условиях диоксид серы попадает в атмосферу несколькими  путями: морской пеной, брызгами, волнами, в процессе гниения водорослей и  жизнедеятельности планктона, в  результате извержения вулканов. Однако, в настоящее время половина выбросов двуокиси серы является результатом  хозяйственной деятельности человека.На сегодня общий антропогенный  выброс серы в атмосферу составляет 75-100 млн. тонн в год. Это, по меньшей  мере, столько же, сколько поступает  в виде газообразных сернистых соединений вследствие естественных процессов  из морей, болотистых почв и вулканов.В  атмосфере благодаря кислороду  и озону индустриальные выбросы  превращаются в серную и азотную  кислоту, а углекислый газ, как исконный, так и внесенный в процессе хозяйственной деятельностью человека,превращается в угольную кислоту.Об ущербе, наносимом  окислением озерам и рекам, сообщается с разных концов света. Больше всего  пострадали Швеция, Норвегия, США и  Канада но и из ФРГ, Бельгии, Голландии, Дании, Шотландии, ГДР и Югославии  поступают сведения о –том, что  поверхностные воды начинают окисляться втех районах, где почвы бедны  известью.

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин «изменение климата» используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате (см. глобальное потепление).

Факторы изменения климата

Изменения климата обусловлены  переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.

• изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов,
• изменение светимости солнца,
• изменения параметров орбиты Земли,
• изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,
• изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄) в атмосфере,
• изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
• изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

Климатические изменения  на Земле

Погода — это ежедневное состояние  атмосферы. Погода является хаотичной  нелинейной динамической системой. Климат — это усредненное состояние  погоды и он, напротив, стабилен и  предсказуем. Климат включает в себя такие показатели, как средняя  температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в  каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние  на климат.

Оледенения

Основная статья: Ледниковый период

Ледники признаны одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Они существенно увеличиваются в размерах во время охлаждения климата (т. н. «малые ледниковые периоды») и уменьшаются во время потепления климата. Ледники растут и тают из-за природных изменений и под влиянием внешних воздействий. В прошлом веке ледники не были способны регенерировать достаточно льда в течение зим, чтобы восстановить потери льда во время летних месяцев.

Самые значительные климатические  процессы за последние несколько  миллионов лет — это гляциальные  и интергляциальные циклы текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты Земли. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня моря в пределах 130 метров являются в большинстве регионов ключевыми следствиями изменения климата.

Изменчивость мирового океана

Основная статья: Термохалинная циркуляция

В масштабе десятилетий климатические  изменения могут быть результатом  взаимодействия атмосферы и мирового океана. Многие флуктуации климата, включая  наиболее известную южную осцилляцию Эль-Ниньо, а также североатлантическую и арктическую осцилляции, происходят отчасти благодаря возможности мирового океана аккумулировать тепловую энергию и перемещению этой энергии в различные части океана. В более длительном масштабе в океанах происходит термохалинная циркуляция, которая играет ключевую роль в перераспределении тепла и может значительно влиять на климат.

Климатическая память

В более общем аспекте изменчивость климатической системы является формой гистерезиса, т. е. это значит, что настоящее состояние климата является не только следствием влияния определенных факторов, но также и всей историей его состояния. Например, за десять лет засухи озера частично высыхают, растения погибают, и площадь пустынь увеличивается. Эти условия вызывают, в свою очередь, менее обильные дожди в последующие за засухой годы. Т. о. изменение климата является саморегулирующимся процессом, поскольку окружающая среда реагирует определенным образом на внешние воздействия, и, изменяясь, сама способна воздействовать на климат

37 Проблемы народонаселения,  взаимосвязь экономических и  демографических проблем.

Большие города потребляют в сутки  значительное количество воды, пищи и  топлива, а взамен выбрасывают в  атмосферу огромное количество газообразных, жидких и твердых отходов. Кроме  того, огромная масса города, сосредоточенная  на небольшой площади, оказывает  значительное давление на земную кору, вызывая смещение ее пластов, микроземлетрясения. При сохранении сложившихся темпов роста населения и сосредоточения его в крупных промышленных городах  в ближайшие десятилетия в  несколько раз возрастет потребление  энергетических и материальных ресурсов. Это вызовет необходимость разработки принципов освоения новых природных  ресурсов, в том числе за счет использования месторождений морей  и океанов. Вмешательство людей  в естественные природные процессы резко возрастет и может способствовать изменению режима грунтовых и  подземных вод, структуры почв, изменению  микроклимата и т. п.