Глобальные экологические проблемы егэ биология

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 106    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 106    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

1.«БИОЛОГИЯ», 11 класс

2. Урок №18, Глобальные экологические проблемы.

3. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;

Урок теме позволит обучающимся расширить и углубить знания о глобальных экологических проблемах; выявить причины возникновения глобальных экологических проблем и пути их решения.

4.  Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Проблемы устойчивого развития, парниковый эффект, озоновый слой, атмосфера, гидросфера, кислотные дожди, сохранение биоразнообразия, охрана природы, Красная книга, восстановительная экология.

Биосфера — живая оболочка планеты

Глобальная экологическая катастрофа – такое состояние географической среды на Земле, когда жизнь на ней становится невозможна. 

Экологические проблемы— любые проблемы, связанные с воздействием человека на природу и обратным воздействием изменяющейся среды на здоровье и хозяйственную деятельность людей.

Экологические проблемы— общечеловеческие проблемы, охватывающие весь мир, создающие угрозу всему человечеству и требующие для своего решения объединенных усилий всего мирового сообщества.

Антропогенное воздействие – любой вид хозяйственной деятельности человека в его отношении к природе.

Эрозия (от лат.erosio –разъедать) – разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром.

Восстановительная экология — раздел прикладной экологии, ориентированный на восстановление поврежденных, деградировавших или разрушенных экосистем, преимущественно с помощью активных хозяйственных мероприятий. 

Экологическая сукцессия — в широком смысле определяется как смена одного сообщества другим в результате нарушений, произошедших на данном участке местности. Поскольку сукцессия может происходить на протяжении столетий, то для ее изучения довольно трудно проводить экспериментальные исследования.

5.   основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Основная литература.

Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К.Беляева и профессора Г.М.Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В.Саблина.- М.: Просвещение, 2018г., с274-282

Дополнительные источники:

1. А.Ю. Ионцева. «Весь школьный курс в схемах и таблицах» – М.: Эксмо, 2014.: С. 318

2.Е.Н. Демьянков, А.Н.Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11» — М.: ВАКО. С 140-156 учебное пособие для общеобразовательных организации

3. А.А.Кириленко, С.И.Колесников., «Биология тематические тесты. (подготовка к ЕГЭ)» Учебно- методическое пособие.- Ростов н/Д: Легион, 2009г. С 107-110.

5.Г.И.Лернер «БИОЛОГИЯ : Полный справочник для подготовки к ЕГЭ »: АСТ, Астрель; Москва; 2010г (раздел VII)

6. открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Интернет-ресурсы:

«Биологическая картина мира»
http://nrc.edu.ru/est/r4/Краткое пособие по основным биологическим проблемам: происхождение и развитие жизни, развитие экосистем, законы наследственности, антропология. (работа с сайтом по навигации)

Образовательный портал для подготовки к экзаменам Гущин Д. Д.

7. теоретический материал для самостоятельного изучения;

Экологическими проблемами можно назвать ряд факторов, означающих деградацию окружающей нас природной среды. Зачастую они вызваны непосредственной деятельностью человека. По мере развития промышленности появились проблемы, напрямую связанные с нарушением равновесия, ранее установленного в экологической среде, которые сложно компенсировать. Экологические проблемы мира многообразны. На сегодняшний день ситуация в мире такова, что мы находимся в критическом состоянии, близком к краху.

Среди глобальных проблем экологии можно отметить такие, как:

– уничтожение тысяч видов животных и растений, увеличение числа исчезающих видов;

– сокращение запаса полезных ископаемых и других жизненно необходимых ресурсов;

– истребление лесного массива; – загрязнение и осушение мирового океана; – нарушение озонового слоя, который защищает нас от излучения из космоса;

– загрязнение атмосферы, нехватка чистого воздуха в некоторых областях;

– загрязнение природного ландшафта.

Сегодня практически не осталось поверхности, на которой не находились бы искусственно созданные человеком элементы. Неоспорима и пагубность влияния человека как потребителя на природу. Ошибка в том, что окружающий нас мир является не только источником богатств и различных ресурсов. Человеком утеряно философское отношение к природе как к матери всего живого. Проблемы современности заключаются в том, что в нас не воспитывают любовь к природе и заботу о ней. Человек как существо само по себе эгоистичное, создает условия для собственного комфорта, нарушая и губя природу. Мы не задумываемся о том, что тем самым вредим сами себе. Именно по этой причине сегодня необходимо уделять особе внимание не столько решению экологических проблем, сколько воспитанию человека как части природы. Проблемы окружающей среды изначально разделяют по уровню их масштабности на региональные, локальные и глобальные. Примером локальной проблемы можно назвать фабрику, которая не очищает стоки перед тем, как сделать сброс в реку, и таким образом загрязняет воду и уничтожает живые организмы, обитающие в этой воде. Говоря о региональных проблемах, в качестве примера можно привести всем известную ситуацию в Чернобыле. Трагедия затронула тысячи жизней людей, а также животных и другие биологические организмы, которые ранее проживали на данной территории. И, наконец, глобальные проблемы – это те критические ситуации, которые отражаются на населении всей планеты и могут быть смертельно опасными для миллионов из нас.

Экологические проблемы мира сегодня требуют незамедлительного решения. Прежде всего, как упоминалось выше, стоит обратить внимание на человеческий фактор. Придя к гармонии с природой, люди перестанут относиться к ней исключительно потребительски. Далее необходимо предпринять ряд мер по общей экологизации. Для этого понадобятся разработки новых природосберегающих технологий на производстве и в быту, нужна экологическая экспертиза всех новых проектов, требуется создание безотходного производства замкнутого цикла. Возвращаясь к человеческому фактору, стоит упомянуть, что здесь не помешает и умение экономить, ограничивать себя. Разумное расходование таких ресурсов, как энергия, вода, газ и т. д. может спасти планету от их недостатка. Стоит знать и помнить о том, что в то время, пока у тебя в кране течет чистая пресная вода, некоторые страны страдают от засухи, а население этих стран умирает от нехватки жидкости. Экологические проблемы мира можно и нужно решать. Помните, что сохранность природы и здоровое будущее планеты зависит исключительно от нас самих! Безусловно, благополучие невозможно без использования ресурсов, но стоит задуматься и о том, что нефть и газ могут закончиться уже через несколько десятков лет. Экологические проблемы мира затрагивают всех и каждого, не оставайтесь равнодушными!

8. Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Задание 1.

1.Парниковый эффект в биосфере наблюдается вследствие накопления в атмосфере … 2. Появление озоновых дыр приводит к … 3. К глобальным изменениям в биосфере, снижению плодородия почвы, вызванным воздействием человека, относят …

Тип вариантов ответов: Выберите элемент (Текстовые, Графические, Комбинированные) Варианты ответов: 1) пыли 2) ядовитых веществ 3) углекислого газа 4) азота 5)усилению парникового эффекта 6) повышению температуры воздуха 7) уменьшению прозрачности атмосферы повышению ультрафиолетового облучения 9) развитие промышленности и транспорта 10)эрозию и засоление, опустынивание 11)осушение болот Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): 1.Парниковый эффект в биосфере наблюдается вследствие накопления в атмосфере …3) углекислого газа, 9) развитие промышленности и транспорта 2)Появление озоновых дыр приводит к … повышению ультрафиолетового облучения 3)К глобальным изменениям в биосфере, снижению плодородия почвы, вызванным воздействием человека, относят..10)эрозию и засоление, опустынивание 11) осушение болот Неправильный вариант/варианты (или комбинации): Подсказка: Накопление в атмосфере углекислого газа, развитие промышленности и транспорта приводит к парниковому эффекту в биосфере. Появление озоновых дыр приводит к повышению ультрафиолетового облучения.

Задание 2.

Сохранение ______ означает поддержание __________ механизмов природы, обеспечивающих бесперебойное __________ и устойчивое ________ биогеоценозов и _________в целом. Под охраной редких и _________видов следует понимать комплекс___________ и общественных мер, обеспечивающих ___________ и воспроизводство видов, __________и отдельных особей данных видов.

Тип вариантов ответов: Выберите элемент (Текстовые, Графические, Комбинированные) Варианты ответов: Развитие, биосферы, исчезающих, популяций, разнообразия, регулирующих, функционирование, государственных, сохранение Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): Сохранение разнообразия означает поддержание регулирующих механизмов природы, обеспечивающих бесперебойное функционирование и устойчивое развитие биогеоценозов и биосферы в целом. Под охраной редких и исчезающих видов следует понимать комплекс государственных и общественных мер, обеспечивающих сохранение и воспроизводство видов, популяций и отдельных особей данных видов.

Основы экологии

Предмет и задачи экологии

Экология изучает взаимоотношения отдельных организмов
со средой обитания: внутривидовые, межвидовые взаимоотношения, влияние факторов
неживой природы, изучает жизнь на уровнях, более сложных, чем организм:
популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном.

Термин экология был предложен в 1866 г. немецким ученым Геккелем (от
греческогоOikos дом, жилище, logos — наука).

Отсюда и задачи экологии:

ü
важнейшая задача экологии
— изучение влияния на организм различных факторов среды — света, температуры,
влажности и других факторов среды;

ü
изучаются взаимоотношения
между организмами в популяции, динамика численности, характер изменения
полового и возрастного состава, прогнозируется будущее популяции и вида в
целом;

ü
на уровне биогеоценозов
изучаются трофические уровни природных сообществ, круговорот веществ и движение
энергии, механизмы саморегуляции, законы, по которым происходит развитие и
смена сообществ;

ü
на биосферном уровне
экологи изучают распространение жизни в различных геологических оболочках
Земли, влияние живых организмов на неживую природу, функции живого вещества и
эволюцию биосферы;

ü
наибольшее практическое
значение имеет особый раздел экологии — изучение влияния человека на окружающую
среду, на неживую природу и живые организмы. Экология является теоретической
базой охраны природы: сохранения атмосферы, почвы, гидросферы, растительного и
животного мира. Экологический контроль за предприятиями, водой, атмосферой
помогает сохранить здоровье людей и окружающую нас природу, экологическая
стратегия при строительстве как промышленных, так и бытовых объектов помогают
создать наиболее благоприятные условия для жизни людей.

Экологические факторы – это элементы окружающей среды,
оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Экологические факторы
Абиотические	Биотические	Антропогенные
Элементы неживой природы, оказывающие воздействие на живые организмы А) Физические (свет, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон Б) химические (газовый состав атмосферы, соленость воды и почвы В) почвенно-грунтовые(механический состав порчвы, ее влагоемкостьивоздухоемкость Г) топографические (особенности рельефа местности)	Живые организмы Внутривидовые взаимоотношения, и межвидовые — наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты, растения, создающие определенную среду обитания.	Созданные человеком (посадка лесов и их вырубка, засушивание торфяников, осушение болот, загрязнение среды, охота

Для характеристики действия отдельного экологического фактора на
организм удобно использовать график, на котором на горизонтальной оси
показано изменение интенсивности фактора, а на вертикальной — степень
благоприятствования фактора, которая в данном случае измеряется
количеством особей (рис. 371). Видно, что максимальное количество особей
предпочитает оптимальную интенсивность фактора, при уменьшении или увеличении
его интенсивности особи сначала находятся в зоне нормальной жизнедеятельности,
затем в зоне угнетения, и, наконец, при достижении нижнего и верхнего пределов
выносливости наступает их гибель.

Но на организм действует комплекс факторов, причем, если
интенсивность даже одного фактора выходит за пределы выносливости, организм
погибает.Такой фактор, значение которого выходит за пределы выносливости Юстус
Либих (химик, 1840 г.) назвал лимитирующим, или ограничивающим фактором. Для
наглядности этот фактор часто сравнивают с самой короткой дощечкой в бочке:
именно она определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой (рис.
372).

	Рис. 371. Схема действия экологического фактора.
		Рис. 372. Бочка Юстуса Либиха

ЕГЭ.
Каковы основные факторы-ограничители для растений, для животных,
микроорганизмов?

Пояснение.

1) Для
растений: нехватка света, воды, минеральных солей, углекислого газа.

2) Для
животных: нехватка пищевых ресурсов, воды, неблагоприятные климатические
условия, паразиты, враги (конкуренты, хищники).

3) Для
микроорганизмов: нехватка пищевых ресурсов, неблагоприятные условия
(температурный, водный, газовый режим, химические вещества (антибиотики для
паразитов).

Живые организмы способны переносить определенные изменения
интенсивности каждого абиотического фактора. Причем одни организмы
способны переносить изменения факторов в широких пределах и называютсяэврибионтными
(от греч. eurus — широкий), другие выдерживают колебания интенсивности в
очень небольших пределах и называютсястенобионтными (от греч.
stenos — узкий).

Оптимум и пределы выносливости к одному фактору зависят от
интенсивности других факторов, например, сытое животное легче переносит низкие
температуры, или при неизменной низкой температуре изменение влажности воздуха
изменяет интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи.

Абиотические
факторы среды

Фактор	Его составляющие	Характеристика
Свет	А) Инфракрасные лучи	Длина волны 0,75мкм; 45% лучистой энергии, главный источник тепла, особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела — пойкилотермных (холоднокровных).
Б) Видимые лучи	Длина волны 0,40—0,75 мкм; 50% лучистой энергии, обеспечивает фотосинтез у растений и видимость для ориентации у животных
В) Ультрафиолетовые	Длина волны менее 0,40 мкм; Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 380 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых.

Свет для растений

Растения для фотосинтеза используют, в основном, синие и красные
лучи.

По отношению к свету:светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство
лесообразующих пород) и теневые (мхи, папоротники).

Сезонные и суточные изменения физиологической
активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи
называют фотопериодизмом.

По отношению к сезонному изменению продолжительности
светового днядлиннодневные и короткодневные растений

Длина светового дня, в отличие от других абиотических
факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что
самый короткий день 22 декабря, а самый длинный — 22 июня, известна
продолжительность любого дня года). В результате естественного отбора выживали
организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью
светового дня. Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать
более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если
весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост
прекращается, они сбрасывают листву, и у них наступает состояние зимнего покоя.

Классификация	Характеристика, примеры
Светолюбивые	Нормально развиваются при полном освещении в степях и полупустынях, на безлесных склонах. Имеют малую площадь листовых пластинок, листья полые за счет хорошо выраженной столбчатой паренхимы, ориентированы вертикально.примеры, тюльпан, гусиный лук, чабрец, шалфей, хлебные злаки
Теневыносливые	Лучше растут при полном освещении, но способны выносить затенение. Относительно большая площадь листовой пластинки, листья тонкие, ориентированы к свету. Примеры: лесообразующие породы (береза, осина, сосна, дуб, ель) и травянистые (зверобой, земляника)
Тенелюбивые	Не выносят прямого солнечного света, нормально развиваются в условиях затенения. Распространены в нижних ярусах лесов, водных глубинах, многие комнатные растения. Мало хлоропластов с большим содержанием хлорофилла. Примеры, кислица, мхи, копытень европейский, сныть обыкновенная, чистотел большой, майник двулистный, папоротники
Длиннодневные	Цветение наступает при длине светлого времени суток 12 и более часов (рожь, овес, ячмень, картофель, белена). У нас зацветают в начале лета, до осени.
Короткодневные	Цветение наступает при длине светлого времени суток менее 12 часов; они в основном тропического (южного) происхождения (кукуруза, соя, просо, георгины, астры, хризантемы, дурнишник). У нас зацветают осенью.
Нейтральные	Цветение не зависит от длины светового дня (горох, гречиха)

Скорость
фотосинтеза зависит от факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию
углекислого газа, воду, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими
для реакций фотосинтеза?

Пояснение.

1) Свет
—источник энергии для световых реакций фотосинтеза; при его недостатке
интенсивность фотосинтеза снижается;

2) СО₂ и Н₂О — основные компоненты
реакций синтеза глюкозы (углеводов); при их недостатке интенсивность
фотосинтеза снижается.

3) все
реакции фотосинтеза осуществляются при участии ферментов, активность которых
зависит от температуры.

Дополнительно.

Лимитрующие
факторы —
факторы, которые при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает
какое-либо проявление жизнедеятельности организмов.

Скорость
фотосинтеза возрастает линейно, или прямо пропорционально увеличению
интенсивности света.

В области
лимитирования светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении
концентрации СО₂.

Вода —
доставляет минеральные вещества от корня; обеспечивает испарение и растворение
веществ;

Температура
— понижение или повышение — ведет к денатурации ферментов — замедляет процесс

Фотопериодизм у животных

Во второй половине лета и осенью	накопление жировых запасов, осенняя линька, кочующие и перелетные начинают свои сезонные миграции.
Осенью	у насекомых формируются зимующие стадии, например, бабочка-капустница зимует на стадии куколки, и если гусениц весной содержать при длине дня короче 14 часов, то к середине лета сформируется зимующая куколка, которая будет находиться в состоянии покоя несколько теплых месяцев.

Температура как экологический фактор

Важнейший и часто ограничивающий для многих
организмов абиотический фактор. Жизнедеятельность большинства организмов
ограничена температурным интервалом от 0 до 40ºС, но некоторые организмы живут
в горячих гейзерах, температура воды в которых достигает 70ºС, многие способны
переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии. Для того, чтобы
переносить неблагоприятные температуры, у растений и животных выработались
различные приспособления:

Теплокровность птиц и млекопитающих снимает влияние небольших колебаний
температуры, такие животные, способные поддерживать температуру на определенном
уровне получили название гомойотермные. Животные, не способные
поддерживать постоянную температуру тела, называются пойкилотермными.

Классификация организмов	Характеристика, примеры
Эвритермные	Способны переносить значительные колебания температуры; растения и животные умеренной климатической зоны
Стенотермные теплолюбивые	Не переносят больших колебаний температур, живут в теплом климате; жители тропиков
Стенотермные холодолюбивые	Не переносят больших колебаний температур, живут в холодном климате; жители арктических поясов
Теплокровные  (гомойотермные)	Способны поддерживать постоянную температуру тела благодаря интенсивному обмену веществ (снабжение органов и тканей артериальной кровью) и теплоизолирующих покровов (птицы и млекопитающие). Имеют совершенные механизмы терморегуляции. Механизмы терморегуляции у животных: А) химический – усиление образования тепла при снижении температуры окружающей среды; Б) физический – уменьшение теплоотдачи при снижении температуры окружающей среды; В) поведенческий – перемещение в более благоприятные условия жизни (перелеты птиц, зимовка в берлоге)
Холоднокровные (пойкилотермные)	Температура у них зависти от температуры окружающей среды (беспозвоночные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся)

Приспособления животных к низким температурам и другим
факторам

Приспособления	Характеристика, примеры
Зимняя спячка	При этом резко замедляется интенсивность обмена веществ, уменьшается частота дыхательных движений и частота сердечных сокращений, понижается температура тела (грызуны, летучие мыши, ежи, суслики).
Зимний сон.	Осенью животные накапливают большое количество жировых запасов и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого изменения обмена веществ (температура тела никогда не опускается очень низко),животное можно разбудить (зимний сон менее глубокий), например, можно разбудить медведя в берлоге.. При наступлении потепления, оттепели, животные погрузившиеся в зимний сон, могут просыпаться, а с возвращением холодов вновь засыпать. Такое состояние помогает перенести отсутствие пищи в зимнее время(енотовидные собаки, барсуки, медведи).
Анабиоз.	Временное состояние организма, при котором все жизненные процессы замедлены до минимума, отсутствуют все видимые признаки жизни (бактерии протисты, низшие ракообразные). В состоянии анабиоза повышается устойчивость организмов ко многим неблагоприятным факторам: низкой температуре, ионизирующим излучениям, ядовитым веществам.
Оцепенение	Неподвижность животного, прекращение питания, снижение физиологических функций у насекомых, рыб, земноводных.
Состояние зимнего покоя.	Наблюдается у многолетних растений, направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные «антифризы», чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры.
Состояние летнего покоя Летняя спячка (высокая температура и низкая влажность)	Характерно для многих раннецветущих растений (тюльпаны), для свежесобранных семян, клубней, луковиц. Наблюдается и у пустынных животных во время жаркого и сухого периода (у некоторых грызунов, черепах).
Миграции	Переселение в более благоприятные условия (перелетные птицы, миграции рыб и насекомых)

Влажность как экологический фактор

Важным экологическим фактором является и влажность. Живые организмы
приспособились к сезонному изменению влажности, к жизни в зонах с различным
содержанием воды в почве и воздухе.

Приспособленность растений к влажности

Виды	Характеристика, примеры
Гигрофиты	Приспособились к избыточной влажности воздуха и почвы, у них крупные листья с большим количеством устьиц, слабо развитой кутикулой, слабая корневая система, т.е. не имеют приспособлений, ограничивающих расход воды. это растения влажных тропических лесов (папирус, рис), верховых болот (росянка, клюква), и прибрежные (тростник, камыш)
Ксерофиты (растения сухих мест) (классификации разные)	Растения сухих мест (пустынь, полупустынь) имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках (верблюжья колючка, ковыли, саксаулы, чертополох).
А) суккуленты (растения сухих мест)	Имеют сильно развитую водозапасающую ткань, листья редуцированы в колючки и фотосинтез идет за счет стебля, корневая система расположена у поверхности и позволяет во влажные периоды запасти большое количество воды (алоэ, кактусы, агавы)
Б) склерофиты (в учебнике просто ксерофиты)	Растения сухих мест (пустынь, полупустынь) имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках (верблюжья колючка, ковыли, саксаулы, чертополох).
Мезофиты	Произрастают в местах с умеренной влажностью почвы, и воздуха. Это растения лугов, лесов, большинство культурных растений
Эфемеры	Однолетние растения, успевают за короткий влажный период отцвести и образовать плоды и семена
Эфемероиды	многолетние растения, цветение которых происходит ранней весной, а летом надземные побеги полностью отмирают, засушливый период переносят под землей в виде луковиц, клубней, корневищ

Приспособления у животных к дефициту влаги

Виды приспособлений	Характеристика, примеры
А) Ночной образ жизни
Б) Плотные покровы
В) пониженное потоотделение
Г) Никогда не пьют, используют воду пищи	(кенгуровая крыса)
Д) Используют метаболическую воду	(верблюд около недели может не пить, используя воду, образующуюся при окислении запасов жира в горбах).
Е) Долгое время обходятся без воды
Ж) Летняя спячка	Многие животные степей и пустынь могут переносить недостаток воды и высокую температуру, впадая в состояние летней спячки

Биотические факторы среды

Под биотическими факторами понимают многообразные связи организма с
другими организмами. Такие связи могут быть внутривидовыми и межвидовыми.
Внутривидовые взаимоотношения многообразны и, в конечном счете, направлены на
сохранение популяции. Сюда относятся взаимоотношения между особями различных
полов, конкуренция за жизненные ресурсы, различные формы поведения.

Различают несколько форм межвидовых взаимодействий, они могут быть
безразличными (00), полезными (+) или вредными (-) для партнеров.

Существуют разные классификации типов взаимоотношений

Под симбиозом может пониматься совместная жизнь (от греч. symbiosis —
совместная жизнь), которая для партнеров может быть как полезна, так и вредна.
Чаще под симбиозом понимают взаимовыгодное сожительство организмов, например,
микориза некоторых грибов с корнями растений, симбиоз клубеньковых бактерий с
корнями бобовых растений.

Тип взаимодействия	Виды	Характеристика, примеры
Нейтрализм	00	Совместно обитающие популяции разных видов напрямую не оказывают влияния друг на друга (белка и лось, синицы и мыши в лесу, пчела и гриб подоосиновик)
Симбиоз	++	Взаимовыгодные отношения Симбиоз клубеньковых бактерий с корнями бобовых, микориза грибов с корнями растений)
А)протокооперация	++	Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но необязательно (актиния и рак-отшельник)
Б) мутуализм	++	Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно (термиты и жгутиковые простейшие, лишайник – симбиоз цианобактерий и грибов)
В)комменсализм (форм много)	+0	Нахлебничество Комменсал получает пользу от другого вида, которому это объединение безразлично (рыба прилипала и акула, водоросли, живущие в шерсти ленивца) Квартиранство (синойкия) – особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не причиняя ей никакой пользы и вреда (рыба горчак откладывает икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков) Сотрапезничествовзаимоотношение, при котором организмы делят друг с другом пищу. Находясь примерно в одних условиях, они потребляют разные пищевые ресурсы. Например, птицы лысухи, ныряя за водорослями, взмучивают ил, в котором много мелких организмов для сазана.
Паразитизм (в некоторых источниках рассматривается как форма симбиоза, понимая под симбиозом только совместную жизнь)	+-	Один организм (паразит), поселяясь на другом организме (хозяине), питается его счет и причиняет вред, ослабляя его (аскарида-человек) В лишайнике гриб паразитирует на водоросли
Аменсализм	0-	Вид 1 подавляет вид 2 сам не испытывая отрицательного воздействия (дерево и трава под ним)
Конкуренция	—	Успех одного, значит неуспех другого Выделяют внутривидовую (сосны за свет) и межвидовую (волки и лисы, конкуренция за пищу)
Хищничество	+-	Наблюдается прямое уничтожение жертвы и использование ее в качестве пищи (акулы, крокодилы, гидры, росянка)
Антибиоз	0-	особи одного вида выделяют особые вещества, оказывающие угнетающее действие на жизнеспособность особей другого вида (антибиотики, фитонциды)

ЕГЭ Назовите не менее 4 способов
совместного проживания растений с растениями или с животными.

Пояснение.

1)
Паразитизм – межвидовые взаимоотношения, при которых один вид (паразит)
использует другой (хозяина) как среду жизни и как источник пищи. И у паразита и
у хозяина возникает ряд приспособлений. Паразит — омела; корни-присоски.

2) При
комменсализме один из партнеров может использовать другого для защиты, как
средство передвижения или только питаться за его счет. Береза создает тень для
подлеска ели; бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на
почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и
фосфора.(возможны другие примеры)

3)
Квартиранство. Эпифиты поселяются на поверхности тела других растений. Это
многие лишайники и мхи, растущие на стволах деревьев. Среди высших растений
эпифитов особенно много в тропических лесах. Несмотря на тесную связь между
эпифитами и растениями, на которых они поселяются, какого-либо активного
влияния их друг на друга не обнаружено. (возможны другие примеры)

или,перенос семян и плодов растений животными
– все это примеры различных форм квартиранства (синойкии)

4) Можно
привести многочисленные примеры формирование среды обитания, осуществляемое
посредством (выделения организмами веществ, создают специфический фон,
определяют некоторые свойства среды), прежде всего в лесах, в водных и
почвенных экосистемах.

В чём
может за­клю­чать­ся вы­го­да от­но­ше­ний между во­до­рос­лью зо­охло­рел­лой
и амёбой, в ко­то­рой часто по­се­ля­ет­ся эта водоросль?

Пояснение.

1) Амёба
по­став­ля­ет во­до­рос­ли азот, не­об­хо­ди­мый ей для питания, и за­щи­ща­ет
во­до­росль от внеш­них условий.

2) Во­до­росль
обес­пе­чи­ва­ет амёбу углеводами. Амёба прозрачна, и фо­то­син­тез идёт
успешно.

3) Во­до­росль
вы­де­ля­ет кислород, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся амёбой для дыхания

Какие
организмы с какими могут в природе вступить в симбиоз: пчела, подберезовик,
актиния, дуб, береза, рак-отшельник, осина, сойка, клевер, подосиновик, липа,
клубеньковые бактерии?

Пояснение.

1) Пчела —
липа,

2)
подберезовик — береза,

3) актиния
— рак-отшельник,

4) осина —
подосиновик,

5) сойка —
дуб,

6) клевер
— клубеньковые бактерии.

Близкородственные
виды часто обитают вместе, хотя принято считать, что между ними существует
наиболее сильная конкуренция. Объясните, почему в этих случаях не происходит полного
вытеснения одним видом другого. Противоречит ли это правилу конкурентного
исключения?

Пояснение.

1)
Вытеснения не происходит по следующим причинам: близкие виды занимают разные
экологические ниши в одном и том же сообществе (разная пища, способ добывания
корма, активность в разное время суток);

2) избыток
ресурса;

3)
ограничивается численность более сильного конкурента третьим видом;

4) условия
среды создают равновесие из-за того, что становятся благоприятными то для
одного, то для другого. Поэтому отсутствие полного вытеснения не противоречит
правилу конкурентного исключения.

Популяция:
структура и регуляциячисленности.Экологическая ниша

Среды жизни. Первые живые организмы появились в воде, и вода является самой первой
средой жизни. Затем стала осваиваться суша, и появились наземные организмы.
Стала осваиваться и воздушная среда, появились организмы, приспособленные к
жизни в наземно-воздушной среде. Образование почвы привело к приспособлению к
жизни в ней, сформировалась еще одна среда обитания для многих живых
организмов. Совместная жизнь организмов привела к тому, что сами организмы
стали средой обитания для многих видов других организмов, одних мы называем
хозяевами, других — сожителями.

Среды жизни – часть природы, которая непосредственно окружает живые организмы и
оказывает прямое или косвенное воздействие на все процессы их
жизнедеятельности.

Среда	Характерные признаки	Приспособления (адаптации) организмов
Водная (гидросфера)	Большая плотность, большая удельная теплоемкость, высокая теплопроводность. Лимитирующие факторы: низкое содержание кислорода и отсутствие света на глубине ниже 100м	Водные организмы называют гидробионтами. А) к недостатку кислорода: относительно низкий уровень процессов жизнедеятельности; непостоянная температура тела; способность впадать в анабиоз Б) К высокой плотности: способность быть во взвешенном состоянии (планктон); активно плавающие с обтекаемой формой тела (нектон); прикрепленные ко дну (бентос)
Наземно-воздушная (атмосфера)	Низкая плотность и теплоемкость, высокая подвижность, малая подъемная сила, низкая сопротивляемость движению. Лимитирующие факторы: низкая влажность и температура	Хорошо развиты опорные системы (скелет у животных, механические ткани у растений); относительно быстрое перемещение животных; внутреннее оплодотворение у животных; приспособления к недостатку влаги, высоким и низким температурам
Почвенная	Образована твердыми частицами, между которыми находятся газы и вода. Лимитирующие факторы: недостаток кислорода и света	Мелкие животные для передввиженияимеют коготки и могут изменять диаметр и изгибы тела, крупные – роющие конечности; компактное тело и слабое зрение; внутреннее оплодотворение
Другой организм	Хозяин паразита	Паразит: наличие специальных органов прикрепления (присоски, крючья); развитие защитных покровов (кутикула) и выделение антиферментов; высокая степень развития половой системы – выделение большого количества яиц; упрощение строения нервной системы и органов чувств; способность к смене хозяев

Чем
отличается наземно-воздушная среда от водной?

Пояснение.

1) В
наземно-воздушной среде больше кислорода,

2) в ней
могут произойти колебания температур в широких пределах,

3) в ней
меньшая плотность и больше освещенность.

Характеристика популяций

Каждый вид существует в форме популяций.

Популяция – это совокупность особей одного вида,
длительно населяющих определенную территорию (ареал), свободно скрещивающихся и
относительно изолированных от других особей того же вида.

Популяция может существовать при определенных значениях абиотических
факторов, и приспособлена к совместной жизни с другими видами, то есть на нее
действуют и биотические факторы среды, таким образом, она занимает в природном
сообществе определенную экологическую нишу. Экологическая ниша
определяется всем комплексом факторов среды, необходимых для существования
популяции, вида. Например, у лесных мышей в лесу — одна экологическая
ниша, у синиц — другая, дождевые черви, живущие в почве леса, занимают третью
экологическую нишу.

Признак	Разновидности	Характеристика, пример
Численность	Малые	Общая численность особей популяции до 5000; действуют элементарные эволюционные факторы
Большие	Общая численность особей популяции свыше 5000. Действует закон Харди-Вайнберга
Динамика численности	Сезонный тип	Обусловлен сменой времен года в умеренных широтах, характерен для относительно мелких организмолв, способных быстро размножаться (бактерии, травы, насекомые, грызуны)
Многолетний тип	Обусловлен периодическими колебаниями факторов среды: наблюдается минимум, подъем и максимум численности (саранча, колорадский жук)
Устойчивый тип	Наблюдается относительное постоянство численности популяций; характерен для крупных животных с большой продолжительностью жизни (китообразные, копытные)
Зависимый от плотности	Обусловлены преимущественно биотическими факторами (хищники, паразиты и пищевые ресурсы)
Независимый от плотности	Обусловлены преимущественно абиотическими факторами, например, в суровую зиму гибнут многие насекомые
Плотность		Это число особей или биомассы на единицу площади или объема; важнейший регулирующий фактор – кормовые ресурсы
Пространственное распределение	Случайное	Встречается редко в однородной среде при невысокой численности (гидры, планарии)
Равномерное	Характерно для видов с жесткой конкуренцией (пауки, птицы, млекопитающие)
Групповое	Встречается чаще всего. Легче защищаться от хищников, добывать корм (семья, стадо, колония, гарем)
Рождаемость		Соотношение числа особей, родившихся в популяции за определенный период и числа особей популяции
Смертность		Соотношение числа особей, погибших в популяции за определенный период, и числа особей популяции
Прирост численности		Разница между рождаемостью и смертностью. Если рождаемость превышает смертность — популяция растущая, если наоборот — популяция становится сокращающейся.
Половая структура		Соотношение мужских и женских особей в популяции
Возрастная структура		Соотношение различных возрастных групп в популяции. Изучается соотношение полов в популяции, соотношение молодых организмов, особей среднего возраста и старых.

Популяция — система саморегулирующаяся, существуют верхние и нижние
пределы плотности, за которые она выходить не может.

1.    
Дальнейшее понижение
численности грозит вымиранием,

2.    
При повышении численности
выше верхнего предела иссякнет кормовая база, увеличится смертность и
произойдет резкое уменьшение численности.

Факторы, регулирующие численность популяции принято делить на две
большие группы: а) не зависящие от плотности популяции — абиотические и б) зависящие
от плотности популяции — биотические.

Биотические — конкуренция, хищничество, паразитизм обычно зависят от
плотности.При повышенной плотности, при перенаселении, происходит уменьшение
рождаемости, например, у большой синицы в случае плотности одной пары на
гектар в выводке около 14 птенцов, если плотность 18 пар — в выводке не бывает
свыше 8 птенцов. У мышевидных грызунов при перенаселении, из-за стрессов,
происходит гибель эмбрионов, что так же приводит к уменьшению рождаемости.

Рациональное
использование видов

По вине человека происходит сокращение численности популяций многих
видов, происходит и полное исчезновение видов. Одними из первых были уничтожены
такие крупные животные, как мамонты, дикие туры. Тарпан, стеллерова корова,
нелетающий голубь дронт, бескрылая гагарка, странствующий голубь и еще около
200 видов птиц и млекопитающих исчезли с лица Земли к 1900 году. И в настоящее
время численность многих видов животных сокращается, сокращается численность и
многих видов высших растений. Особую тревогу вызывает уничтожение тропических
лесов, площадь которых сократилась на 40%, а тропический лес, «легкие планеты»,
является основным поставщиком кислорода в атмосферу. Исчезновение видов
приводит к обеднению генофонда нашей планеты, а многие исчезнувшие и исчезающие
виды могли бы быть полезными для будущего человечества.

Для сохранения редких и исчезающих видов их заносят в «Красные книги»,
содержащие списки и характеристики видов, которым угрожает исчезновение. Виды,
занесенные в «Красную книгу» взяты под особую охрану. Первая «Красная книга
МСОП» была издана в 1966 году Международным союзом по охране природы и
природных ресурсов. В 1985 и 1988 годах были изданы «Красные книги РСФСР»
(животные, затем растения), изданы «Красные книги» для многих республик и
областей.

Особо охраняемые природные территории (ООПТ)

Название видов ООПТ	Характеристика
Заповедники (2013год 103в РФ)	Территории (акватории), на которых запрещена деятельность человека (кроме научной), и весь природный комплекс сохраняются в естественном состоянии Для сохранения редких видов, обитающих в небольшом количестве на ограниченных территориях
Национальные парки (2016 год 49 в РФ)	Это охраняемые территории с сохранившимися природными комплексами, частично или полностью открытые для посещения. На закрытых территориях находятся охраняемые ландшафты, зоны полного покоя животных, участки с редкими растениями.
Заказники	Это территории (акватории), на которых временно или постоянно сохраняются определенные виды растений, животных, элементы ландшафтов и другие памятники природы. Организуются на период восстановления численности популяции. Землепользование здесь разрешено при условии выполнения установленных правил и норм.
Памятники природы	Это уникальные или эталонные, имеющие ценность в научном, познавательном или эстетическом отношении разнообразные природные объекты (отдельные деревья, рощи, парки, озера, водопады, пещеры)
Природные парки.	Это природоохранные рекреационные учреждения, территории (акватории) которые включают в себя природные комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность, и предназначены для использования в природоохранных, просветительских и рекреационных целях.
Дендрологические парки и ботанические сады	Это природоохранные учреждениями, в задачи которых входит создание специальных коллекций растений в целях сохранения разнообразия и обогащения растительного мира, а также осуществление научной, учебной и просветительской деятельности.

Для сохранения редких видов животных их разводят в специальных центрах
размножения (Окский журавлиный питомник, Приокско-Террасный зубровый питомник).
Для поддержания численности промыслово-ценных видов рыб на многочисленных
рыбозаводах разводят мальков ценных пород рыб, которых затем выпускают в реки и
озера.

Проводится контроль за загрязнением промышленными предприятиями
атмосферы, почвы, воды. Различные химические вещества, попадая в воздух, почву
и воду в количестве, большем, чем ПДК (предельно допустимые концентрации),
вызывают отравления и различные заболевания растений, животных и человека.
Ухудшение экологической обстановки напрямую влияет на состояние здоровья людей,
увеличивается число больных, страдающих аллергией, бронхиальной астмой, раком.
Установка пылеулавливающего и газоочистного оборудования, биологическая очистка
промышленных вод в прудах-отстойниках помогают сохранить определенный уровень
чистоты воды и воздуха, но кардинально эту проблему может решить только
внедрение безотходных технологий с замкнутыми циклами воды и воздуха.

Вопросы
ЕГЭ

1.    
Почему
существуют редкие и исчезающие виды, если любой организм способен к
беспредельному росту численности?

Пояснение.

1)
Действуют факторы — ограничители, которые не позволяют восстановить их
численность.

2)
Хозяйственная деятельность человека ставит под угрозу существование многих видов.

3)
Изменение среды обитания.

2. В
чем преимущество замкнутых технологий по сравнению с самыми совершенными
очистными сооружениями?

Пояснение.

1) Самые
совершенные очистные сооружения до конца не могут очистить канализационные и
промышленные стоки вод.

2) В
замкнутых технологиях вода, используемая в производстве, не попадает в
окружающую среду,

3) поэтому
не загрязняет ее.

Экосистемы. Характеристика экосистемы

Биоценоз – это сообщество живых организмов разных видов, населяющих биотоп.

Совокупность всех абиотических факторов, определяющих условия
существования биоценоза называют биотопом. Биоценоз и биотоп образуют
биогеоценоз.

Состав биоценоза

Вид	Характеристика
Фитоценоз	Совокупность растений биоценоза
Зооценоз	Совокупность животных биоценоза
Микробоценоз	Совокупность микроорганизмов биоценоза
Микоценоз	Совокупность грибов биоценоза

Пространственная структура биоценоза

Вертикальная структура	Это ярусность – вертикальное распределение видов в биоценозе. Основной фактор – освещенность. В лесах умеренного пояса можно выделить до 6 ярусов: 1 – высокие деревья (дуб, ель); 2. – деревья средней величины (рябина, черемуха); 3. – кустарники (лещина, крушина); 4 – высокие травы (крапива, сныть); 5 – низкие травы (осока, копытень); 6 – мхи и лишайники
Горизонтальная структура	Определяется неравномерным распределением живых организмов – образованием группировок (косяки рыб, стаи птиц)

Виды отношений особей популяций биоценоза

Вид	Разновидность	Характеристика
Прямые	Трофические	Трофические отношения складываются между представителями одних видов, питающихся другими видами или их остатками (травоядные животные – трава, хищники – жертвы)
Топические	Топические отношения наблюдаются в случае, когда изменения условий существования одного вида является результатом жизнедеятельности другого (в еловых лесах вытесняются светолюбивые растения)
Форические	Участие одних видов в расселении других (зоохория)
Фабрические	Фабрические отношения наблюдаются в том случае, когда особи одного вида используют для сооружений выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида (птицы строят гнезда из веток, травы, шерсти; рыбка горчак откладывает свои икринки в мантийную полость моллюсков- комменсализм-квартиранство)
Косвенные		Когда один вид влияет на другой опосредованно. Например, насекомоядные птицы поедают насекомых – опылителей, что уменьшает число плодов, которые служат пищей для животных

Состав и структура биогеоценоза

Биогеоценозо исторически сложившаяся, устойчивая, саморегулирующаяся
система, образованная живыми организмами, приспособленными к совместной жизни
на определенной территории с более или менее однородными условиями
существования. Термин
биогеоценоз в 1942 г. был предложен академиком В.Н.Сукачевым,

Каковы
свойства биогеоценоза?

Пояснение.

1)
Биогеоценоз — открытая, саморегулирующаяся система, обладающая
устойчивостью, способная к обмену веществ и энергии.

2)
Биогеоценоз — часть биосферы. Она состоит из абиотической и биотической
составляющей, характеризуется, продуктивностью, биомассой, плотностью
популяций, его составляющих, разнообразием видов.

3) Живыми
компонентами биогеоценоза являются продуценты, консументы и редуценты,
благодаря которым в нем происходит непрерывный круговорот веществ и превращения
энергии.

Вопросы ЕГЭ

1.    
Укажите
основные свойства биогеоценозов и кратко объясните их. Ука­жите не менее трёх
свойств.

Пояснение.

1)
самовоспроизведение, в ос­но­ве ко­то­ро­го лежит спо­соб­ность ор­га­низ­мов к
размножению;

2)
устойчивость, спо­соб­ность вы­дер­жи­вать изменения, вы­зван­ные раз­лич­ны­ми
факторами;

3)
саморазвитие, т. е. восстановление, смена сообществ.

Одновременно английским ботаником А.Тенсли был предложен термин экосистема.

Экосисте́ма, или экологи́ческаясисте́ма (от др.-греч. οἶκος —
жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая
система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз),
среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и
энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Под экосистемой он понимал и каплю воды с микроорганизмами, в ней
обитающими, и аквариум, и природный водоем и планету Земля. Многие ученые
ставят знак равенства между понятиями биогеоценоз и экосистема. Но многие не
считают эти термины синонимами, понимая под биогеоценозом конкретное природное
сообщество, а экосистема — понятие более размытое, «безразмерное». То есть
любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема может считаться
биогеоценозом.

Для существования любого биогеоценоза необходима энергия.

Источником энергии для большинства биогеоценозов является солнечный
свет, энергия которого
используется фототрофными организмами для образования органических молекул.
Некоторые экологические системы существуют в полной темноте (морское дно, куда
не доходит солнечные свет, пещеры). Источником энергии для их существования
будет попадающее в эту экосистему органическое вещество погибших или живых
организмов. Кроме того, некоторые экосистемы существуют за счет хемотрофных
организмов, способных образовывать органическое вещество, используя энергию
окисления неорганических соединений.

Компоненты БГЦ	Характеристика, примеры
Неорганические вещества	Вещества, включающиеся в круговорот: соединения углерода и азота, кислород, вода, минеральные соли
Климатические факторы	Температура, освещение, влажность
Органические вещества	Белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды
Продуценты (Образователи)	Автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неогранических (растения, цианобактерии) Хемотрофные организмы
Консументы (Потребители)	Гетеротрофные организмы, растительно- и плотоядные (преимущественно животные)
Редуценты разрушители	Гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мертвых растений и животных (бактерии, грибы)

Основу биоценоза составляют автотрофные организмы — продуценты
(образователи) органического вещества (фототрофные или хемотрофные). Сообщество
растений называют фитоценозом, животных — зооценозом. В процессе
фотосинтеза происходит образование органического вещества, за счет которого
питаются гетеротрофы. Гетеротрофные организмы делятся на две группы: консументы
— потребители и редуценты — разрушители органического вещества.
Консументы 1-го порядка — растительноядные, консументы 2-го порядка —
плотоядные животные. Редуценты потребляют неживое органическое вещество,
разлагая его до углекислого газа и минеральных веществ. Мелкие консументы,
питающиеся неживыми органическими веществами — дождевые черви, жуки-мертвоеды,
навозники и др., относятся к консументам — сапротрофам.

Живые организмы биоценоза связаны в цепи питания. Простой пример
пищевой цепи: растительность — насекомое, питающееся растительностью — хищное
насекомое — насекомоядная птица — хищная птица. Но растительноядное насекомое
питается на нескольких видах растений, хищное насекомое — многими видами
насекомых, насекомоядная и хищная птицы — многими видами животных. Таким образом,
цепи питания образуют пищевые сети, сети питания.

Характеристика цепей питания

Название	Характерные черты, пример
Цепь выедания (пастбищная)	начинается с продуцентов, идет к консументам 1-го, 2-го и заканчивается консументами 3-го порядка. Пищевая цепь луга Травы-бабочка-стрекоза-лягушка-уж
Цепь разложения (детритная)	начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных и идет к мелким животным и микроорганизмам (детритофагам), которые ими питаются. Характерны для лесов и дна водных объектов Листовая подстилка-дождевой червь-черный дрозд-ястреб

Большая часть энергии, заключенной в пище, выделяется в результате
энергетического обмена и используется для поддержания всех жизненных процессов,
меньшая часть используется для прироста биомассы и часть энергии выводится из
организма вместе с неусвоенной пищей, выделенной в виде экскрементов. Запас
энергии, накопленный зелеными растениями, стремительно иссякает и вся энергия
рассеивается в форме тепла. Поэтому пищевая цепь обычно включает всего 4—5
звеньев.

Уровень	Составляющие	Характеристика и пример
Первый	Автотрофы	Зеленые растения и цианобактерии
Второй	Консументы 1 порядка	Фитофаги – растительноядные организмы
Третий	КонсументыII порядка	Хищники (птицы, пауки, млекопитающие)
Четвертый	КонсументыIII порядка	Паразиты хищников (бактерии, гельминта)
Пятый	Редуценты	Навозные и трупоядные насекомые, грибы, бактерии

Вопросы ЕГЭ

1.Что
служит основой устойчивости экосистем? Укажите не менее трёх причин их
устойчивости.

Пояснение.

1)
Биологическое разнообразие, разнообразие пищевых сетей

2)
Замкнутый (полный круговорот веществ), наличие всех компонентов (продуцентов,
консументов, редуцентов)

3)
Саморегуляция (за счет биотических связей количество всех видов поддерживается
на постоянном уровне)

2.Почему
экосистему смешанного леса считают более устойчивой, чем экосистему елового
леса?

Пояснение.

Элементы
ответа:

 1) в смешанном лесу больше видов,
чем в еловом;

 2) в смешанном лесу цепи питания
более длинные и

разветвлённые, чем в еловом;

 3) в смешанном лесу ярусов больше,
чем в еловом.

3.    
В чем
проявляется взаимосвязь продуцентов и редуцентов, входящих в состав любой
экосистемы?

Пояснение.

1)
Продуценты создают органические вещества из неорганических,

2)
редуценты используют органические остатки и минерализуют их.

3)
Продуценты используют минеральные вещества.

4.Какие
факторы влияют на самоочищение водоема?

Пояснение.

1)
Содержание кислорода (чем его больше, тем быстрее разлагается мертвая органика),

2)
скорость течения (чем быстрее течение, тем больше кислорода в воде),

3) наличие
животных, питающихся путем фильтрации воды (двустворчатые моллюски).

4.    
В пищевые цепи
природных биогеоценозов включены продуценты, консументы и редуценты. Какую роль
играют организмы этих групп в круговороте веществ и превращении энергии?

Пояснение.

1)
Продуценты — производят органические вещества из неорганических в ходе
фотосинтеза или хемосинтеза. В них заключена энергия, необходимая для
жизнедеятельности остальных организмов. К ним относятся растения, сине-зеленые
бактерии и хемосинтезирующие бактерии.

2)
Консументы — потребляют готовые органические вещества, но не доводят их до
минерализации.

3)
Редуценты — в ходе жизнедеятельности превращают органические остатки до
минеральных и замыкают круговорот веществ. Выделенную при этом энергию они
используют для жизнедеятельности.

Правило экологической пирамиды (Линдемана) или правило
10%:при переходе с одного
трофического уровня на последующий теряется около 90% энергии, т.е. с уровня на уровень переходит около 10%
биомассы, то на пятый уровень (первый уровень – растения) перейдет всего 0,005%
от массы, образованной при фотосинтезе.

1.    
ЕГЭ. Зная
правило 10 процентов (правило экологической пирамиды), рассчитайте сколько
понадобится фитопланктона, чтобы вырос один кит весом 150тонн? (пищевая цепь:
фитопланктон—зоопланктон—кит)

Пояснение.

150 000 х
10 х 10= 15 000 000 кг (15 000 тонн)

2.    
Почему в
пищевых цепях от организмов первого трофического уровня к организмам второго
уровня переходит только около 10% вещества и запасенной в нём энергии?

Пояснение.

1. Часть
вещества и энергия идет на построение новых клеток, т. е. на прирост.

2.
Вещества и энергия тратится на собственные процессы жизнедеятельности (расходуется
на обеспечение энергетического обмена или на дыхание).

3. Часть
уходит с непереваренными остатками (растительная пища энергетически менее
ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не
перевариваемых большинством животных),

или как вариант — Часть просто не
усваивается, например нет в организме ферментов, которые переваривали бы все
вещества.

Экологические пирамиды – это схематическое изображение пищевой цепи;
различают пирамиды чисел, пирамиды биомасс и пирамиды энергии; наиболее
наглядными являются пирамиды биомасс

1

10

100

1000

10000

1.    
ЕГЭ. Если в
лесу на площади 1 га взвесить отдельно все растения, всех животных по
отдельности (насекомых, земноводных, рептилий, птиц , млекопитающих), то
представители какой группы суммарно будут самыми тяжелыми и самыми легкими?

Пояснение.

1) Исходя
из закона пирамиды биомасс,

2) самыми
тяжелыми будут растения,

3) самыми
легкими — хищные позвоночные (т. е. те кто находится на последних звеньях
цепей питания).

2. Почему
в наземной пищевой цепи от звена к звену, как правило, уменьшается биомасса?

Пояснение.

1) Пищевая
цепь включает в себя продуцентов, консументов и редуцентов.

2) В
каждом звене большая часть органического вещества (примерно 90%) расщепляется
до неорганических веществ, и они выделяются в окружающую среду.

3)
Выделенная при этом энергия тратится на жизнедеятельность, превращается в
тепловую энергию и рассеивается в окружающую среду. Таким образом, от звена к
звену уменьшается биомасса. Эта закономерность называется правилом 10% или
правилом экологической пирамиды.

Перевёрнутые пирамиды

Если скорость размножения популяции
жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть
достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но
низкую скорость размножения.
По этой причине пирамиды численности могут быть перевернутыми, т.е. плотность организмов в данный
конкретный момент времени на низком трофическом уровне может быть ниже, чем
плотность организмов на высоком уровне.

Например, на одном дереве может жить и
кормиться множество насекомых (перевернутая пирамида численности).

Перевернутая пирамида биомасс свойственна морским экосистемам,
где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся
(имеют большой репродуктивный потенциал и быструю смену поколений). В океане за
год может смениться до 50 поколений фитопланктона.
Потребители фитопланктона гораздо крупнее, но размножаются значительно
медленнее. За то время, пока хищные рыбы (а тем более моржи и киты) накопят
свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса
которых намного больше.

 

Пирамидами биомасс не учитывается продолжительность
существования поколений особей на разных трофических уровнях и скорость образования
и выедания биомассы.

Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем
являются пирамиды скоростей образования живого вещества, т.е. продуктивности.
Их обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение продукции.

У
продуцентов (первый уровень) прирост биомассы 50% (50% будет израсходовано при
дыхании), прирост биомассы второго уровня составит – 5%, третьего 0,5%,
четвертого уровня — 0,05%, пятого — 0,005%.

В любом биогеоценозе происходит круговорот
веществ и осуществляется однонаправленный поток энергии. Продуценты извлекают из атмосферы углекислый газ, из почвы — воду и
минеральные соли, и, используя энергию солнечного света, образуют органическое
вещество. В дубраве, например, около 1% солнечной энергии преобразуется в
химические связи образованного органического вещества. Затем химические
элементы, входящие в состав органических молекул, движутся по цепям питания.

В конце концов, при окислении органических
веществ углекислый газ возвращается в атмосферу, непереваренные остатки пищи и
погибшие организмы разлагаются с помощью редуцентов, которые завершают
круговорот химических элементов (

Для любого биогеоценоза характернасаморегуляция.
Численность популяций любого вида в биогеоценозе подвергается изменениям, но
эти изменения обычно закономерны и связаны или с сезонными изменениями
абиотических факторов, или вызываются биотическими факторами.

ü
Если численность
какого-либо вида начинает возрастать, то возрастает численность хищников и
паразитов, питающихся за его счет, а снижение численности приведет к снижению
численности популяций тех видов, для которых он является основным пищевым
ресурсом.

Таким образом,
численность популяций каждого вида за счет саморегуляции поддерживается на
оптимальном для данных условий уровне. Причем, чем больше видов входит в состав
биогеоценоза, тем сложнее сети питания, тем он устойчивее. Выпадение
одного звена в такой экосистеме обычно не приводит к её гибели.

Увеличение численности популяции

(увеличение интенсивности размножения,

снижение смертности

Увеличение                                                                      Уменьшение

кормовых ресурсов                                                                  кормовых
ресурсов

Снижение численности популяции

(снижение интенсивности размножения,

                                 увеличение смертности

1.    
ЕГЭ. Укажите не менее четырех возможных последствий, если в
экосистеме луга снизится численность насекомых-опылителей.

Пояснение.

1)
сокращению численности насекомоопыляемых растений, изменению видового состава
растений (или, биоразнообразие растений тоже может снизиться, так как эти
насекомые способствуют перекрёстному опылению, а это источник комбинативной
изменчивости и численного разнообразия);

2)
сокращению численности и изменению видового состава растительноядных животных;

 3) сокращению численности
насекомоядных животных (или, некоторые обитатели луга, которые питаются
этими насекомыми, например, насекомоядные птицы, их численность снижается, так
как у них уменьшается кормовая база в лице насекомых-опылителей);

 4) Снижается биоразнообразие
насекомых, изменяется цепи питания и сети питания. Биоразнообразие — важнейший
критерий устойчивости экосистемы. (или, личинки насекомых-опылителей занимают
особое звено в цепи питания, их снижение неблагоприятного воздействует на
равновесие в цепи питания (снижается численность поедателей этих личинок).

Вопросы

1.    
Егэ. Почему
численность промысловых растительноядных рыб может резко сократиться при
уничтожении в водоеме хищных рыб?

Пояснение.

1)
Уничтожение хищников приведет сначала к увеличению численности растительноядных
рыб.

2) Из-за
этого между ними усиливается конкуренция.

3) Быстро
распространяются заболевания, что приводит к сокращению их численности.

2. Какие
изменения биотических факторов могут привести к увеличению численности
популяции слизня, обитающего в лесу?

Пояснение.

1)
Увеличение численности растений;

2)
сокращение численности хищников — жаб, ежей;

3)
сокращение численности болезнетворных микроорганизмов, паразитов.

3.Почему вредители обитают больше
на старых, больных деревьях сосны?

Пояснение.

1) На
молодых деревьях выделяется много смолы,

2) в
составе смолы есть скипидар, отпугивающий вредителей.

3) Старые
деревья являются более удобным убежищем.

4.Какие факторы способствуют
регуляции численности волков в экосистеме?

Пояснение.

1)
Антропогенные факторы: отстрел, в том числе браконьерство; уничтожение лесов.

2)
Биотический фактор: недостаток травоядных (пищи), болезнетворные организмы, внутривидовая
и межвидовая конкуренция.

Примечание.

3)
Абиотический фактор: глубина снежного покрова зимой.

5.    
Что служит
основой формирования разнообразных сетей питания в экосистемах?

Пояснение.

1) Сеть
питания образуется из многообразия взаимосвязанных цепей питания,

2) в
основе ее разнообразия лежит разнообразие видов,

3) наличие
среди них продуцентов, консументов, редуцентов и разнообразие их пищи (широкая
пищевая специализация).

6. Клевер
произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биотические факторы могут
привести к сокращению численности популяции клевера?

Пояснение.

1)
Биотические факторы — факторы живой природы уменьшение численности шмелей;

2)
увеличение численности растительноядных животных;

3)
размножение растений — конкурентов (злаков и др. ).

7. Объясните,
как осуществляется регуляция численности насекомых, насе­комоядных и хищных
птиц в экосистеме смешанного леса, если численность насекомых возрастает.

Пояснение.

1) при увеличении
численности насекомых увеличивается численность насекомоядных птиц

2)
увеличение численности насекомоядных птиц приводит к увеличению численности
хищных птиц

3)
увеличение численности хищных птиц приводит к сокращению численности
насекомоядных птиц и возрастанию численности насекомых.

Продуктивность и смена БГЦ – это биомасса,
производимая БГЦ на единицу площади в единицу времени

Вид	Характеристика
Первичная	Это биомасса, синтезируемая растениями в единицу времени
Первичная валовая	Это суммарная химическая энергия фото- и хемосинтеза
Чистая первичная	Это прирост биомассы растений в единицу времени
Вторичная	Прирост за единицу времени биомассы консументов

За единицу времени растения в процессе фотосинтеза создают определенную
биомассу. Это валовая первичная продукция (ВПП). Около 50% этой биомассы
расходуется самими растениями в процессах дыхания, 50% сохраняется в виде
прироста биомассы. Эта часть и составляет чистую первичную продукцию
(ЧПП) экосистемы. Прирост за единицу времени биомассы консументов составляет вторичную
продукцию экосистемы.

Биологическая продуктивность экосистемы — производительность экосистемы, измеряемая
за единицу времени на единицу площади. Самая высокая продуктивность у
коралловых рифов, тропических лесов, заболоченных местностей. Самая низкая
продуктивность в тундре, горных степях, большей части морских экосистем.

Введение в экосистему нового вида может привести к серьезным
ее изменениям, особенно если
у иммигранта не будет естественных врагов. Например, кролики, которые были
завезены в Австралию, так размножились, что лишили корма овец и принесли
фермерским хозяйствам огромные убытки. Отсутствие естественных врагов у
колорадского жука снижает урожаи картофеля в Евразии. Массовое размножение
завезенной из Америки в качестве живой изгороди опунции в Австралии резко
повлияло на качество пастбищ, недаром австралийцы установили памятник
кактусовой моли, с помощью гусениц которой удалось избавиться от нежелательного
иммигранта.

Смена
биогеоценозов. Искусственные биогеоценозы

Смена БГЦ (сукцессия) – это направленная и непрерывная
последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном
биотопе. Устойчивость БГЦ определяется полнотой круговорота

Несмотря на то, что биогеоценозы являются устойчивыми и
саморегулирующимися системами, происходит постепенная смена менее устойчивых
биогеоценозов на более устойчивые. Такую закономерную смену биогеоценозов
называютсукцессией. Например, после пожара или вырубки
елового леса происходит его самовосстановление через ряд менее устойчивых
экосистем: сначала развивается сообщество светолюбивых травянистых растений,
затем подрастают светолюбивые древесные породы, под их защитой появляются
всходы ели и примерно через сто лет ели вытесняют светолюбивые породы деревьев.
В результате сукцессий формируются климаксныерастительные
сообщества, сообщества растений, наиболее приспособленных для
совместного произрастания в конкретных климатических зонах. С севера на юг
формируются фитоценозы тундры, затем тайги с преобладанием хвойных пород, далее
— смешанные и широколиственные леса; в условиях недостатка влаги доминируют
степные сообщества растений; в наиболее благоприятных климатических зонах
образуются субтропические и тропические растительные сообщества.

Сукцессия
— это закономерный и направленный процесс, поэтому общие изменения,
происходящие на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не
зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве
главных можно назвать следующие четыре типа сукцессионных изменений.

1.
Виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются. Изменение
видового состава часто определяется соперничеством разных видов за одни и те же
пищевые или иные ресурсы; ведь происходящие в ходе сукцессии изменения
экосистемы создают благоприятные условия для колонизации сообщества новыми
видами.

2.
По этой причине сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового
богатства, т. е. разнообразия организмов.

3.
Происходит увеличение биомассы органического вещества. Биомасса увеличивается
по мере увеличения видового многообразия. Вспомните, каким плотным ковром травы
покрывают лесные поляны, каким густым бывает старый лес, как много там видов
растений, как тесно они уживаются.

4.
Происходит снижение скорости прироста биомассы сообщества (продукции
сообщества) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его
жизни. Это наиболее важное явление сукцессии. На ранних стадиях первичной
сукцессии скорость прироста биомассы растениями высока, но на последующих
стадиях она падает.

Первичная сукцессия	Вторичная сукцессия
Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте Она более длительная, т.к. почва формируется долго 1см – 100 лет.	относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества, по каким-то причинам (пожар) была уничтожена и затем постепенно восстановилась естественным путем. Сравнительно быстро, т.к. сохраняется почва.
(например, на вновь образовавшейся песчаной дюне, застывших потоках лавы, скальные породы)	На месте пожара, засухи, вытаптывания, заброшенное поле)

Вопросы:

1.    
В результате
лесного пожара выгорела часть елового леса. Объясните, как будет происходить
его самовосстановление.

Пояснение.

1) Первыми
развиваются травянистые светолюбивые растения.

2) Потом
появляются всходы березы, осины, сосны, семена которых попали с помощью ветра,
образуется мелколиственный лес.

3) Под
пологом светолюбивых деревьев развиваются теневыносливые ели, которые
впоследствии полностью вытесняют другие виды деревьев.

2.    
В результате
вулканической деятельности в океане образовался остров. Объясните
последовательность формирования экосистемы на недавно образовавшемся участке
суши.

Пояснение.

1) Первыми
поселяются микроорганизмы и лишайники, которые обеспечивают образование почвы;

2) на
почве поселяются растения, споры или семена которых заносятся ветром или водой;

3) по мере
развития растительности в экосистеме появляются животные, в первую очередь
членистоногие и птицы.

3. Каковы
причины смены биогеоценозов?

Пояснение.

1)
Изменение организмами среды обитания,

2) деятельность
человека.

3)
Природные катаклизмы.

4.Укажите не менее трёх характерных
особенностей, отличающих пио­нерные экосистемы от климаксных (устойчивых).

Пояснение.

1)
Небольшое количество видов.

2)
Неразветвлённые пищевые цепи и малое их количество.

3)
Преобладание видов с R-стратегией ИЛИ Преобладание видов с высоким
репродуктивным потенциалом и косвенной заботой о потомстве

5. Почему
широколиственный лес считают более устойчивой экосистемой, чем разнотравный
луг? Приведите не менее трёх доказательств.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) в
широколиственном лесу большее разнообразие видов, чем на лугу;

2)
многоярусность и большое разнообразие экологических ниш;

3)
разветвлённые сети питания обеспечивают более полный круговорот веществ

6. Объясните,
каковы причины устойчивости дубравы. Назовите не менее трёх причин.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) видовое
разнообразие: биоценоз дубравы составляет более сотни видов растений и
несколько тысяч видов животных; образование ярусов леса;

2) высокая
биологическая продуктивность дубравы;

3)
разветвлённые цепи и сети питания: богатство и разнообразие растений является
причиной развития многочисленных потребителей из мира животных
(растительноядные, плотоядные). Все виды служат источником питания и средой
обитания для многочисленных паразитических организмов (наружных и внутренних).
Выпадение какого-то одного вида животного существенно не нарушает всю систему;

4)
замкнутый круговорот веществ: высокая продуктивность растений приводит к
образованию листовогоопада. С опадом в почву возвращается большая часть
потреблённых растениями минеральных веществ и азота.

Агроценозы

Искусственные биогеоценозы появились в результате хозяйственной
деятельности человека. Сады, парки, посевы сельскохозяйственных растений
называются агроценозами. Источником энергии для их существования
является не только солнечный свет, но энергия вносимых органических удобрений,
энергия трудовой деятельности человека, энергия сжигаемого горючего.

Существенным отличием агроценозов является то, что в агроценозахослаблено
действие естественного отбора, направляющим фактором является искусственный
отбор, отбор в пользу наиболее продуктивных сортов растений.

Биоценоз отличается меньшим разнообразием видов, часто возделывается
одна культура растений (монокультура) — пшеница, рожь, кукуруза. Саморегуляция,
обеспечивающая устойчивость естественных биогеоценозов, в агроценозах
проявляется очень слабо, так как видовое разнообразие консументов невелико,
хищников и паразитов недостаточно для ограничения роста численности
растительноядных животных. Поэтому человеку приходится самому регулировать
численность многих консументов в агроценозе.

Круговорот веществ в искусственных биогеоценозах
неполный, большая часть
произведенного органического вещества забирается человеком. В результате
происходит обеднение почвы, для того, чтобы восстановить ее плодородие,
необходимо вносить удобрения.

Для получения необходимых продуктов питания созданы высокопродуктивные
сорта растений, но они требуют высокой культуры земледелия. Без вмешательства
человека агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года,
плодовых культур — 20 — 30 лет. Необходима правильная и своевременная обработки
почвы — весенняя и осенняя вспашка, рыхление, дополнительный полив. Внесение
удобрений должно быть дробным — в разные периоды вегетации растению требуются
различные удобрения, вносить которые нужно строго по норме. Севооборот,
использование лучших предшественников помогают в борьбе с сорняками и
вредителями. Использование бобовых растений приводит к обогащению почвы азотом.
Кроме того, создаются новые сорта, устойчивые к заболеваниям и приспособленные
к различным климатическим зонам. Ведется большая работа по созданию новых
препаратов для борьбы с насекомыми-вредителями (инсектициды), с
грибами-паразитами (фунгициды), с сорняками (гербициды).

Агроценоз

Биогеоценоз

1.     Искусственный отбор 2.     Источник энергии  — Солнце и энергия, которую вносит человек (удобрения) 3.     Регулируется человеком 4.     Часть питательных веществ выносится урожаем и поэтому человек постоянно вносит в почву удобрения 5.     Пищевые цепи короткие 6.     Органические вещества удаляются человеком 7.     Внутри агроценоза факторы среды действуют ослаблено 8.     Видовой состав малочисленный 9.     Преобразование почвы осуществляется человеком

1.     Естественный отбор 2.     Источник энергии – солнце 3.     Саморегулирующаяся экосистема 4.     Все элементы потребленные растениями, со временем возвращаются в почву 5.     Видовой состав разнообразный 6.     Пищевые цепи длинные 7.     Численность видов сбалансирована 8.     Преобразование почвы осуществляется естественным путем 9.     Органические вещества остаются внутри системы

Вопросы:

1.    
Чем
определяется устойчивость естественных экосистем?

Пояснение.

1)
Количеством видов,

2)
количеством звеньев в пищевых цепях и их сложным переплетением,

3)
саморегуляцией и самовозобновлением.

2. Почему
видовой состав кукурузного поля значительно беднее, чем леса?

Пояснение.

1) В агроэкосистеме
(кукурузное поле) небольшое биоразнообразие, т.к. продуцент представлен
монокультурой и ограниченным числом сорных растений.

2)
Несбалансированный круговорот веществ.

3)
Непродолжительные сроки существования .

3. Почему
в агроэкосистеме короткие цепи питания?

Пояснение.

1) В
агроэкосистеменебольшое биоразнообразие (чаще всего продуцент представлен
монокультурой).

2)
Несбалансированный круговорот веществ (или, изымается человеком продукция,
истощается почва).

3)
Непродолжительные сроки существования.

Биосфера и ее
границы

 

Термин «биосфера» (от
греч. bios — жизнь, sphaira — пленка) был предложен австралийским ученым
Э.Зюссом (1831 — 1914), который понимал под биосферой совокупность живых
организмов Земли. Учение о биосфере разработано российским ученым, академиком
В.И.Вернадским (1863 — 1945). В.И.Вернадский распространил понятие биосферы не
только на живые организмы, но и на геологические оболочки, заселенные ими.

В 1926 году вышла его книга
«Биосфера», в которой он показал, что деятельность живых организмов
изменяет геологические оболочки Земли и создает биосферу. Биосфера — открытая
система, источником энергии для ее существования является солнечный свет.
Используя эту энергию, живые организмы извлекают из неживой природы различные
химические элементы и вовлекают их в круговорот веществ.

В.И.Вернадский, подчеркивая роль живого вещества, писал: «Жизнь
захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности.
Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них
все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится
без перерыва десятки миллионов лет. На земной поверхности нет химической силы,
более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным
последствиям, чем живые организмы, взятые в целом«.

Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию
химических связей образованного органического вещества растений, которое во
время дыхания частично используется самими растениями. Другая часть
образованной органики является строительным материалом и источником энергии для
многочисленных гетеротрофов. При разрушении неживой органики остатки энергии
теряются в виде теплового излучения. Таким образом, для существования
биосферы необходим постоянный приток энергии солнечного света, который
обеспечивает все жизненные функции биосферы и в конечном итоге рассеивается в
виде тепла.

Биосфера представляет собой сложную систему, включающую компоненты
неживой и живой природы. К неживой природе относятся верхняя часть литосферы,
гидросфера, нижняя часть атмосферы. Эти геологические оболочки связаны
круговоротом веществ и потоками энергии, которые протекают в различных
биогеоценозах. Биогеоценоз является элементарной структурной единицей
биосферы, а сама биосфера представляет собой глобальную экологическую систему —
экосферу.

Все вещества биосферы подразделяются на четыре группы:

живое вещество	совокупность живых организмов Земли	Живые организмы
косное вещество	вещество неживой природы	песок, глина, гранит, базальт);
биокосное вещество	результат взаимодействия живых организмов с неживой природой	вода, почва, ил, некоторые молодые глины
биогенное вещество	вещества, создаваемые в результате жизнедеятельности организмов	осадочные породы, каменный уголь, нефть, известняки, торф, газы атмосферы, кислород, углекислый газ, азот

В неживой природе биосферы (косное вещество биосферы) В.И.Вернадский
различал три геологические оболочки: литосферу, тропосферу и гидросферу,
которые в результате воздействия живых организмов стали биокосным веществом.

Геосферы	Составляющие	Границы, характеристика, ограничения жизни	Биомасса
Литосфера	Осадочные породы, гранит базальт	Жизнь сконценрирована на поверхности (8-10м), бактерии на глубине до 2-4 км); ограничения жизни: высокая температура и давление, отсутствие света, снижение содержания кислорода и повышения углекислого газа	Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий — температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры — низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна. В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы — животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы — редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. «Великие могильщики природы» — так назвал бактерии Л.Пастер.
Гидросфера	Вода	Жизнь сконцентрирована на поверхности воды и в прибрежных районах, встречается на всей глубине (свыше 11 км). Ограничения жизни: высокое давление, отсутствие света, снижение содержания кислорода и повышение углекислого газа	Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном. Бентосные организмы (от греч. benthos — глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями — зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже — красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными — моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км. Планктонные организмы (от греч. planktos — блуждающий) — обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ — у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон — это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных — рыб, усатых китов. Нектонные организмы (от греч. nektos — плавающий) — обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.
Атмосфера	Тропосфера (8-21 км) стратосфера до 1000 км, внизу ее – озоновый слой.В атмосфере, на высоте 15-35 км свободный кислород (О2) превращается в озон (О3), который отражает жесткий ультрафиолет (свет с длиной волны менее 290 нм), вызывающий мутации в клетках живых организмов.	Жизнь сконцентрирована в нижней части тропосферы, вверху лишь бактерии и споры. Ограничения жизни: интенсивное излучение, низкая температура, дефицит кислорода и воды

Круговорот веществ и поток энергии в биосфере

Вещества	Круговорот
Вода	Запасы воды сосредоточены в океанах, морях, реках, озерах, ледниках. С их поверхности она испаряется, переносится воздушными течениями, выпадает на поверхность суши в виде осадков и возвращается в реки, моря и океаны. Растения извлекают воду из почвы и испаряют ее в атмосферу. Часть воды в процессе фотосинтеза расщепляется на водород и кислород. Водород используется для синтеза органических соединений, а кислород выделяется в атмосферу. При окислении органических соединений вновь образуется вода. Вода полностью разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн лет
Углерод	Его круговорот начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Углеводы используются растениями и животными для получения энергии, при этом образуется диоксид углерода, который возвращается в атмосферу. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод из тканей окисляется до диоксида углерода и также возвращается в атмосферу. Диоксид углерода атмосферы проходит через организмы за 300 лет
Азот	Основные запасы азота сосредоточены в атмосфере. Растения могут использовать азот только в виде химических соединений. Связывание атмосферного азота производят азотфиксирующие бактерии,  клубеньковые бактерии и цианобактерии. Часть азота фиксируется из атмосферы в виде оксидов во время грозовых разрядов. После гибели микроорганизмов соединения азота используются продуцентами, затем консументами. Связанный азот усваивается зелеными растениями, идет на построение белков и других соединений, которые поступают в организмы животных и человека. В процессе жизнедеятельности белковые молекулы расщепляются до аммиака, мочевой кислоты, мочевины и др., поступающих в окружающую среду. При гниении погибших организмов также образуется аммиак. Аммиак превращается бактериями либо в усвояемые растениями формы, либо а свободный азот, поступающий в атмосферу. При разложении органических веществ аммонифицирующие бактерии образуют аммиак (NH3). Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Растения способны усваивать нитраты, используя азот для синтеза белков. Возвращают азот в атмосферу денитрифицирующие бактерии, которые в процессе гниения остатков растений и животных превращают нитраты в свободный азот.
Кислород	Свободный кислород атмосферы имеет биогенное происхождение. Пополнение его содержания происходит благодаря разложению воды при фотосинтезе. Кислород при дыхании используется для окисления органических соединений. Одним из конечных продуктов окисления является диоксид углерода, поступающий в атмосферу. Диоксид углерода восстанавливается в процессе фотосинтеза до углеводов
Поток энергии	В процессе фотосинтеза солнечная энергия превращается в химическую. Часть ее выделяется при разрушении органических веществ в процессе дыхания, брожения, гниения. Растения и животные расходуют энергию на процессы жизнедеятельности, которая восполняется за счет световой энергии Солнца

ЕГЭ.
Почему сильное «цветение» воды часто приводит к замору рыбы и гибели других
обитателей водоема?

Пояснение.

1) После
быстрого размножения растения отмирают, и при гниении используется кислород
водоема.

2) Это
приводит к кислородному голоданию и гибели его обитателей.

3)
Некоторые сине-зеленые водоросли выделяют ядовитые вещества при бескислородном
разложении органических веществ: выделяются метан, аммиак, сероводород, которые
губительны для всех обитателей.

Какие
процессы обеспечивают постоянство газового состава атмосферы (кислорода,
углекислого газа, азота)? Приведите не менее трёх процессов и поясните их.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) при
фотосинтезе регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: выделяется
кислород и поглощается углекислый газ;

2) при
дыхании и брожении регулируется концентрация кислорода и углекислого газа:
поглощается кислород и выделяется углекислый газ;

3) в
результате азото-фиксации бактериями поглощается молекулярный азот из
атмосферы, при денитрификации азот выделяется

Живое вещество и его функции

Биомасса биосферы. Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы
земной коры, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений,
на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают
растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет
почти 99,9%. Это объясняется большей массой продуцентов на поверхности Земли,
где использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане
— только 0,04%.

Биогенная миграция. В биосфере совершается постоянный круговорот активных
элементов с помощью живых организмов, биогенная миграция. Различают биогенную
миграцию первого рода, которая совершается микроорганизмами,

Миграция второго рода осуществляется многоклеточными организмами.
Миграция первого рода превышает миграцию второго рода, т.к у микроорганизмов
очень высокая интенсивность жизнедеятельности и скорость размножения.

Добыча и транспорт полезных ископаемых, газа, нефти, сжигание топлива –
это биогенная миграция третьего рода, осуществляемая человеком.

Функции живого вещества. Различают пять основных функций живого вещества:

Функция	Характеристика, примеры
1.   Энергетическая	Усвоение живым веществом (преимущественно растениями) солнечной энергии и передача ее по трофическим цепям
2.   Газовая	Поддержание постоянства газового состава атмосферы (поглощение СО2 и выделение О2 при фотосинтезе; поглощение О2 и выделение СО2 при дыхании) ü Фотосинтез, дыхание, деятельность азотфиксирующих и денитрифицирующих бактерий создали атмосферу Земли, содержащую 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, около 80% азота. Метан, сероводород — эти газы также биогенного происхождения.
3.   Концентрационная	Способность живых организмов поглощать и накапливать биогенные химические элементы: углерод, азот, кислород, водород, фосфор, серу, калий, натрий, йод, железо и др.
4.   Окислительно-восстановительная	Функция связана с химическими превращениями веществ. Эти реакции лежат в основе метаболизма, в основе реакций пластического и энергетического обменов. Пример восстановление диоксида углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до диоксида углерода при дыхании
5.   Деструкционная	Заключается в минерализации отмерших организмов и возвращении химических элементов в биогеохимический круговорот. Результатом является образование биогенного и биокосного веществ биосферы
6.   Средообразующая	Преобразование физико-химических параметров среды – заболачивание почвы после поселения сфагнума

Человек и биосфера

Причины
загрязнения биосферы

Геосферы	Источники загрязнения
Атмосфера	Транспорт и промышленные предприятия (оксид и диоксид углерода, сернистый газ, оксиды азота, фреоны)
Гидросфера	Сброс неочищенных вод промышленными предприятиями, смыв минеральных удобрений и ядохимикатов; нефтепродукты и синтетические моющие средства
Литосфера	Ненормированное применение минеральных удобрений и ядохимикатов, отходы производства (пустые породы) и бытовой мусор.

Виды загрязнений биосферы и их предупреждение

Вид	Характеристика, примеры
Физическое	Тепловое, шумовое, радиоактивное (авария на ЧАЭС), электромагнитное
Химическое	Соли тяжелых металлов, инсектициды и пестициды, нефтепродукты, пластмассы
Биологическое	Привнесение человеком в экосистемы, нехарактерных для них живых организмов; особенно опасно загрязнение среды возбудителями инфекций ( чума, холера, дизентерия, СПИД). В связи с развитием генной инженерии не исключено попадание во внешнюю среду генетически измененных микроорганизмов, растений и животных

Нефть
нерастворима в воде и слаботоксична. Почему же загрязнение вод нефтепродуктами
считается одним из самых опасных?

Пояснение.

1) Тонкая
нефтяная пленка препятствует газообмену между водой и атмосферой,

2) из-за
кислородного голодания страдают все обитатели водоема, особенно обитающие на
поверхности

(или, вызывает гибель планктона, и других
организмов, обитающих в толще воды;

или, перестаёт размножаться планктон –
основной продукт питания морских обитателей;

3)
Покрывая перья водоплавающих птиц, она препятствует полету, птицы погибают.

 оседая на дно водоёма приводит к гибели
бентосных организмов

Сплав
деревьев по рекам экономически очень выгоден (не надо строить дороги, тратить
топливо на транспортировку). Объясните, почему экологи против такой
транспортировки, особенно, если деревья не связаны в плоты, а сплавляются
поодиночке?

Пояснение.

1) При
такой транспортировке часть деревьев тонет, загромождает берега, оседает на
излучинах рек, на дно реки попадает большое количество коры и частей бревен.

2)
Затонувшие деревья гниют с потреблением большого количества кислорода и
выделением разных ядовитых веществ.

3) Это
приводит к массовой гибели рыб и других обитателей (особенно в летнее время).

Почему в
нижних слоях атмосферы в настоящее время сокращается концентрация кислорода

Пояснение.

1) Это происходит
потому, что сокращается площадь растительного покрова Земли из-за вырубки
лесов,

2)
происходит гибель фитопланктона Мирового океана вследствие его загрязнения,

3)
увеличивается потребление кислорода при сгорании топлива (автотранспорта,
промышленности и др. ).

Природоохранные мероприятия

1	Мониторинг – проведение постоянного длительного наблюдения за состоянием параметров окружающей среды, степенью их ухудшения, источниками загрязнения. Биологический мониторинг позволяет оценивать состояние среды путем наблюдения за видами-индикаторами
2	Создание охранных территорий  (заповедников, заказников, национальных парков)
3	Разработка методов разведения редких и исчезающих видов животных и растений
4	Принятие законов, регулирующих природоохранные мероприятия
5	Научно-просветительская деятельность

ЕГЭ. Какие
преимущества и недостатки имеют альтернативные источники энергии —
солнечная, ветровая, энергия приливов и отливов, электрическая?

Пояснение.

1)
Преимущества: они бесплатные, нескончаемые, не наносят вреда окружающей
природе.

2)
Недостатки: не могут удовлетворить все энергетические потребности,

3) не на
всех территориях их можно использовать, так как зависят от климата и местности.

Почему
сбор металлолома и макулатуры считается важным природоохранным мероприятием?

Пояснение.

1)
Вторичное использование сырья уменьшает изъятие его из природы,

2) в
результате снижается отрицательное влияние на природу, связанное с добычей
сырья, экономится само сырье, энергия, человеческий труд,

3)
уменьшается загрязнение окружающей среды отходами.

Почему
необходимо поддерживать биоразнообразие для сохранения биосферы?

Пояснение.

1)
Биоразнообразие — это основа разнообразных цепей и сетей питания в
экосистемах биосферы.

2) Разнообразие
цепей и сетей питания — это основа сбалансированного круговорота веществ,
сохранения целостности биосферы.

3)
Сбалансированный круговорот веществ является основой устойчивости,
саморегуляции и сохранения биосферы.

Международная Красная книга

Нулевая	Виды, скорее всего исчезнувшие, не обнаруженные в течение ряда лет, но, возможно, уцелевшие в некоторых недоступных местах или в неволе (культуре)
Первая	Виды, находящиеся под угрозой исчезновения, которым грозит непосредственная опасность вымирания; дальнейшее существование их невозможно без осуществления специальных мер охраны
Вторая	Редкие виды, не находящиеся под непосредственной угрозой исчезновения, но встречающиеся в таком небольшом количестве, что могут быстро исчезнуть
Третья	Сокращающиеся виды, численность и ареал которых уменьшается в течение определенного времени либо по естественным, либо по антропогенным причинам
Четвертая	Не определенные 9в плане систематики) виды, явно находящиеся под угрозой исчезновения, но недостаточно изученные

Появление человечества (около 40 тыс. лет назад) привело к появлению
еще одного фактора, антропогенного. Каменный век (палеолит), продолжавшийся
около 30 тыс. лет проходил в период последнего оледенения третичного периода,
основой существования человека была охота. 10 — 12 тыс. лет назад наступило
резкое потепление климата, были уничтожены или вымерли крупные животные. Наряду
с собирательством и охотой все большее значение приобретает одомашнивание
животных, на освободившихся от ледника территориях развивается земледелие. Уже
на ранних этапах своего развития человек оказывал серьезное воздействие на
окружающую его природу — по его вине исчезли многие виды животных, на больших
территориях были вырублены леса, появились пустыни.

В настоящее время в связи с развитием промышленности, автотранспорта,
ростом населения антропогенное влияние на биосферу стало направляющей силой в
эволюции биосферы.

Докажите,
что влияние человека на природные экосистемы при переходе от собирательства к
земледелию и скотоводству увеличилось (приведите не менее ТРЕХ примеров).

Пояснение.

Когда
человек вел собирательскую деятельность, он оказывал небольшое влияние на среду
вокруг себя.

1) При
переходе от собирательства к земледелию человеку нужно больше ресурсов, и он
начал активно изменять окружающий мир в своих целях, вырубая леса для полей,
распахивая земли. При неумелом пользовании землей это приводило к эрозии почв,
уменьшению их плодородности. Для ведения животноводства также необходимы
пастбища, которые часто вытаптываются скотом, и растительность там скуднеет.
Создавая агроценозы, человек вмешивается в природу и подрывает стабильность
природных экосистем, нарушает естественный круговорот веществ.

2) Для
увеличения продуктивности животных и растений человек начал вести одомашивание
диких животных и искуственный отбор. А для защиты своих животных человек убивал
хищников, нападавших на его скот. Тем самым разрушая пищевые цепи в экосистемах
и ставил некоторые виды на грани вымирания или полностью их уничтожал.

3) При
переходе происходило увеличение численности людей и их расселение по Земле.
Переселенцы вели такую же деятельность и влияние человека на природные
экосистемы только росло.

Парниковый эффект и глобальное потепление.Некоторые газы, подобно стеклу в теплице не
пропускают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью, и тем самым
способствуют сохранению тепла в атмосфере. Этот эффект и называют парниковым, а газы, молекулы которых способствуют
накоплению тепла — парниковыми газами. К ним относят диоксид углерода
(за последние 100 лет концентрация углекислоты повысилась на 12%), метан,
оксиды азота и фреоны (хлорфторуглероды, ХФУ), которые в XX в.
начали широко применять для распыления лаков, красителей и в качестве
хладагентов в холодильниках и кондиционерах.

ü
Концентрация СН₄
с начала XIX в. почти удвоилась. Добавочное поступление СО₂ связано
в основном со сжиганием топлива, а также со сведением лесов и минерализацией гумуса
пахотных почв.

ü Возрастание концентрации метана в атмосфере объясняют
увеличением поголовья скота (СН₄ — один из продуктов метаболизма
жвачных животных), переувлажнением земель при культивации риса и возрастанием
добычи угля, в залежах которого этот газ накапливается.

ü
Глобальный нагрев
атмосферы, по мнению ученых, на 50% связан с СО₂, на 18% — с СН₄,
на 14% — с фреонами и на 18% — с другими газами, включая N₂O. Пары
воды и озон также усиливают парниковый эффект.

Разрушение озонового слоя. Максимальных величин концентрация О₃
достигает на высоте 20—25 км над поверхностью Земли. Роль озонового слоя для
биосферы исключительная: он поглощает, не пропуская к поверхности Земли,
ультрафиолетовое излучение, смертоносное для живых организмов.

Уже ряд лет отмечается ослабление озонового слоя, что, вероятно,
связано с попаданием в верхние слои атмосферы фреонов (хлорфторуглеродов,
ХФУ). В 80-е гг. появился новый тревожный феномен — образование озоновых
дыр (в 1982 г. такая дыра была обнаружена над Антарктидой, а в 1987 г. — над
Северным полюсом). В 1987 г. 50 стран подписали в Монреале соглашение,
предусматривающее снижение производства фреонов на 50%.

Загрязнение атмосферы, кислотные дожди. Главные источники выбросов в атмосферу — это
потребители энергии, сжигающие ископаемое топливо: промышленность, коммунальное
хозяйство и транспорт. Основные загрязнители воздуха — оксиды серы, азота,
твердые частицы и оксиды углерода.

ü
Особую тревогу вызывает
загрязнение воздуха сернистым газом, порождающее кислотные дожди. Последствия кислотных дождей для биосферы
исключительно тяжелые. Они превращают озера, реки и пруды в безжизненные
водоемы, уничтожая сообщества животных и растений. В США около 200 озер
лишились рыбы, в Швеции приблизительно 20% озер уже мертвы или умирают.

ü
В атмосферу попадают
вещества, являющиеся канцерогенами или сильными мутагенами. Особенно опасны
радиоактивные загрязнения, которые происходят при авариях АЭС, испытании
ядерного оружия.

Население Земли в настоящее время составляет свыше 6 млрд человек, к
2020 году превысит 7 млрд, а количество производимого белка достаточно только
удовлетворения потребностей половины мирового населения.

ü
Расширение пахотных земель
сопровождается вырубкой лесов, интенсивно вырубаются и тропические леса —
основные поставщики кислорода в атмосферу.

ü
Смог

Каковы при­чи­ны
появления влаж­но­го смога в круп­ных городах?

Пояснение.

1) Влаж­ный
смог — это сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.

2) Причина
влажная безветренная погода.

ИЛИ, смог
наблюдается обычно слабом ветре или штиле. ИЛИ, чаще всего образуются в
безветренные ночи зимой иногда и днём.

3) В
результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, приводит к
охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха содержащего большой
процент загрязняющих веществ, пыли и дыма.

Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновляемым ресурсам с точки
зрения человека. Большая часть природных экосистем используется для
хозяйственных нужд, но это использование часто приводит к серьезным нарушениям
в биогеоценозах.

ü
Применение различных
ядохимикатов для борьбы с
вредителями сельского хозяйства приводят к загрязнению окружающей среды, многие
из них не разлагаются длительное время и обладают способностью накапливаться в
живом организме и вызывать различные нарушения в обмене веществ, сказываются на
воспроизведении.

ü
Неправильная агротехника
при обработке земель приводит к их эрозии, засолению и выведению из
хозяйственной деятельности.

ЕГЭ. Ученые считают, что перевыпас
скота, частые пожары в степных и полупустынных районах Земли служат основной
причиной опустынивания этих территорий. Объясните, почему?

Пояснение.

1) Частые пожары уничтожают растительный
покров, а органические и минеральные вещества почвы переходят в газообразное
состояние и уносятся с ветром, а это обедняет почву.

2) При перевыпасе скота растения не
успевают возобновляться и оголяется почва. Эти территории расширяются,
усиливается водная и ветровая эрозия.

3) Открытые территории быстрее
нагреваются, усиливается испарение, что истощает подземные воды и увеличивает
засоление почвы. На открытых территориях изменяется направление воздушных масс,
уменьшаются осадки, ускоряется процесс опустынивания.

Почему со
временем повышается устойчивость насекомых-вредителей к ядохимикатам?

Пояснение.

1) В
популяции насекомых–вредителей из-за появления мутаций со временем появляются
особи, устойчивые к ядохимикатам.

2) Эти
особи сохраняются естественным отбором и их количество в последующих поколениях
увеличивается.

3) Поэтому
прежние дозы или виды ядохимикатов уже перестают действовать на вредителей.

Объясните
ме­ха­низм по­яв­ле­ния по­пу­ля­ций насекомых-вредителей, устой­чи­вых к
ядохимикатам.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) в ис­ход­ной
по­пу­ля­ции име­ют­ся еди­нич­ные особи с мутациями, обу­слов­ли­ва­ю­щи­ми
устой­чи­вость к ядохимикатам;

2) устой­чи­вые
му­тант­ные особи со­хра­ня­ют­ся есте­ствен­ным от­бо­ром и дают потомство,
уве­ли­чи­ва­ет­ся их численность;

3) через
не­сколь­ко по­ко­ле­ний об­ра­зу­ет­ся новая популяция, устой­чи­вая к
ядохимикатам.

Укажите
примеры губительного влияние человека на флору, поясните в чём выражается вред
влияния. Укажите не менее 4 х пунктов.

Пояснение.

1)
Чрезмерное внесение удобрений вызывает засаливание почв — затрудняет всасывание
воды растениями.

2) Чрезмерный
выпас скота — вытаптывание растений.

3) Вырубка
лесов — гибель тенелюбивых растений, гибель лесных грибов.

4)
Деятельность заводов, фабрик — вредные выбросы и тяжёлые металлы накапливаются
в почве и растениях

5)
Строительство городов и дорог — уничтожение растений и их мест обитания.

Опишите,
как формируется приспособленность насекомых к ядохимикатам.

Пояснение.

В
популяции насекомых-вредителей возникает мутация.

Если эта
мутация положительная, то есть полезная, и обеспечивает устойчивость особи к
новому ядохимикату, то данная мутация закрепляется естественным отбором, то
есть преимущественно выживают особи, устойчивые к условиям среды, а особи, у
которых мутантного гена нет, погибают.

В
результате эта мутация распространяется по всей популяции (насекомые очень
быстро размножаются), и почти у каждой особи имеется мутантный ген,
обеспечивающий ее устойчивость к ядохимикатам.

Таким
образом, под действием естественного отбора формируется популяция, устойчивая к
данному ядохимикату.

Какие
экологические проблемы можно считать глобальными для человечества?

Пояснение.

1)
Увеличение численности населения Земли,

2)
загрязнение Мирового океана,

3) аварии
на АЭС,

4)
«озоновые дыры»,

5) загрязнение
атмосферы, парниковый эффект (изменение климата планеты),

6)
сведение лесов (особенно тропических),

7)
опустынивание,

сокращение энергетических ресурсов.

К каким
отрицательным последствиям приводит применение в сельском хозяйстве гербицидов
– химических веществ для борьбы с сорняками? Укажите не менее трёх последствий.

Пояснение.

1.
Уничтожаются насекомые, консументы первого порядка.

2.
Уменьшается количество птиц, консументов второго порядка.

3. Все это
приведет к уменьшению растительности.

4.
Уменьшение видов приводит к уменьшению устойчивости экосистемы.

Для борьбы
с насекомыми — вредителями человек применяет химические вещества.
Объясните, как может измениться жизнь дубравы в случае, если в ней химическим
методом будут уничтожены все растительноядные насекомые.

Пояснение.

1)
Растительноядные насекомые в большинстве являются опылителями, их уничтожение
приведет к резкому сокращению численности насекомоопыляемых растений.

2) Это
может привести к сокращению численности или исчезновению консументов 2-го
порядка (насекомоядных).

3)
Химические вещества, попавшие в почву могут привести к нарушению
жизнедеятельности растений, гибели почвенной микрофлоры и фауны. Все это может
привести к серьезным нарушениям экологического равновесия и даже к гибели
дубравы.

Как можно
защитить урожай культурных растений от вредителей без использования
ядохимикатов?

Пояснение.

1) С
помощью биологических методов борьбы: использование паразитов и хищников
вредителей (наездников, бактерий и вирусов, птиц, стрекоз, муравьев, божьих
коровок).

2) Выпуск
на природу стерильных (т. е. бесплодных) самцов вредителей (самки после
спаривания не дают потомство.

3)
Выведение устойчивых к вредителям сортов растений.

4)
Отпугивание зерноядных птиц, распашка нор грызунов.

В
результате длительного применения ядохимикатов на полях иногда наблюдается
резкий рост численности вредителей. Укажите не менее трёх причин,
способствующих увеличению их численности.

Пояснение.

1)
Длительное применение ядохимикатов приводит к тому, что погибают хищники,
питающиеся этими насекомыми, поскольку в конце пищевой цепи накапливается
высокая концентрация ядохимикатов.

2)
Воздействие ядохимикатов приводит к выживанию особей на которых яд не
действует, следовательно выживут и дадут потомство, у которых мутация они не
восприимчивы к яду.

3)
Насекомые, приобретшие устойчивость к ядохимикату, находятся в очень хороших
условиях (обилие пищи, отсутствие конкурентов и хищников), поэтому происходит
резкий рост их численности.

Зимой на
дорогах используют соль, чтобы не было гололеда. К каким изменениям в водоемах
и почве это приводит?

Пояснение.

1) Соль
смывается с дорог в водоемы и в почву,

2) из-за
увеличения их засоления растения и почвенные организмы обезвоживаются, что
приводит к их гибели.

3) Почвы и
водоемы становятся безжизненными.

Луга,
произрастающие в лесной зоне и предоставленные сами себе, быстро зарастают
лесом. Однако в местах постоянного ведения сельского хозяйства этого не
происходит. Почему?

Пояснение.

1) В
местах ведения сельского хозяйства почва вытаптывается,

2)
уплотняется,

3) подрост
деревьев уничтожается.

ЕГЭ
Какие действия человека приводят к снижению биологического разнообразия
растений?

Пояснение.

1)
Истребление многих видов (растений, занесенных в красную книгу) способствует
снижению биологического разнообразия.

2)
Осушение болот; вследствие чего гибнут многие растения, обитающие в данном
биогеоценозе.

3)
Использование гербицидов приводит к уничтожению сорняков, что в свою очередь
ведет к заболеваниям других растений (так как нет конкуренции)

4)
Массовая вырубка лесов приводит к уничтожению естественного биогеоценоза, то
есть вместе с растительностью погибают другие организмы (животные, грибы,
обитающие на данной территории.

или,

Главные
угрозы биологическому разнообразию, вытекающие из деятельности человека,
заключаются в

—разрушении
мест обитания, их фрагментации и деградации (включая загрязнение),

— в
глобальном изменении климата,

—
чрезмерной эксплуатации видов человеком,

—
вторжении экзотических видов и увеличивающемся распространении болезней.

Природные ресурсы. Среди природных богатств планеты различают исчерпаемые
и неисчерпаемые ресурсы. Неисчерпаемые ресурсы подразделяются на
космические, климатические и водные. Это энергия солнечной радиации, морских
волн, ветра. Выделение это относительно. Например, пресную воду уже можно
рассматривать как ресурс исчерпаемый, поскольку во многих регионах земного шара
возник острый дефицит воды. Можно говорить и о неравномерности ее
распределения, и невозможности ее использования из-за загрязнения.

Исчерпаемые ресурсы делятся на возобновимые и невозобновимые.
Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновимым
ресурсам с точки зрения человека. Использование огромного количества газа,
нефти, угля, минерального сырья, которые относятся к невозобновимым ресурсам,
приведет к их исчерпанию в обозримом будущем и человечеству придется искать
другие источники энергии. Причем несовершенная технология приводит к
образованию большого количества отходов, к серьезному загрязнению атмосферы,
почвы, воды.

 

Развитие промышленности —
закономерный процесс, который нельзя остановить, экологические проблемы
необходимо решать. В.И.Вернадский назвал человечество ноосферой, сферой
разума. Для сохранения биосферы необходимы согласованные усилия всех стран,
развитие человечества не должно сопровождаться разрушением природы. Усиливается
экологический контроль за деятельностью предприятий, создаются очистные
сооружения и малоотходные предприятия.

Разрабатываются законы и правила
природопользования, создаются заповедники, заказники, позволяющие сохранить
растительный и животный мир Земли. В сельском хозяйстве применяются научно
обоснованные методы землепользования, использования ядохимикатов и удобрений.

Проблема рационального и разумного использования природных ресурсов на
основе экологических законов является одной из важнейших задач человечества.

ЕГЭ. Какие
ресурсы относятся к исчерпаемым и невозобновимым?

Пояснение.

1) Нефть,

2)
природный газ,

3) уголь,

4) разные
виды руд (железные, медные, полиметаллические и другое).

Примечание.

Не­воз­об­но­ви­мы­ми
чис­лят­ся ре­сур­сы зем­ных недр. Стро­го го­во­ря, мно­гие из них могут воз­об­нов­лять­ся
в ходе гео­ло­ги­че­ских цик­лов, но дли­тель­ность этих цик­лов, опре­де­ля­е­мая
сот­ня­ми мил­ли­о­нов лет, не­со­из­ме­ри­ма с эта­па­ми раз­ви­тия об­ще­ства
и ско­ро­стью рас­хо­до­ва­ния ми­не­раль­ных ре­сур­сов. К не­воз­об­но­ви­мым
ре­сур­сам от­но­сит­ся: по­лез­ные ис­ко­па­е­мые, топ­ли­во, ме­тал­ли­че­ское
ми­не­раль­ное сырье, не­ме­тал­ли­че­ское ми­не­раль­ное сырье.

Не­воз­об­но­ви­мые
энер­го­ре­сур­сы: Нефть, При­род­ный газ, Уголь, Ре­ак­ция ядер­но­го де­ле­ния
и т. д.

В чем
проявляются особенности биосферы как оболочки Земли?

Пояснение.

1) В биосфере
протекают биогеохимические процессы, проявляется геологическая деятельность
организмов;

2)
происходит непрерывный процесс круговорота веществ, регулируемый деятельностью
организмов;

3)
биосфера преобразует энергию Солнца в энергию органических веществ.

В. И.
Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно
действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям,
чем живые организмы, взятые в целом». Объясните, какие изменения произошли в
литосфере благодаря жизнедеятельности живых организмов?

Пояснение.

1)
Образование почвы,

2)
разрушение горных пород (например, лишайниками, которые выделяют органические
кислоты),

3)
формирование ряда полезных ископаемых (например, каменного и бурого угля,
железосодержащих руд, торфа, известняка и др. ).

Чем
характеризуется биологическое разнообразие?

Пояснение.

1)
Генетической неоднородностью особей в популяциях.

2)
Разнообразием популяций, входящих в состав вида.

3)
Разнообразием видов в экосистемах и экосистем в биосфере.

Почему
антропогенное влияние на биосферу вызывает серьёзные опасения у учёных и
общественных деятелей? Приведите не менее трёх аргументов.

Пояснение.

1.
Промышленные отходы загрязняют воздушную и водную среды.

2.
Неэффективное земледелие разрушает почвенный покров, увеличивает посевные
площади.

3.
Хозяйственная деятельность, браконьерство ведут к уменьшению биологического
разнообразия растительного и животного мира

Задание 25 № 11078

По данным
статистики, курящие люди значительно чаще страдают хроническими
сердечно-сосудистыми заболеваниями, чем некурящие. Объясните, какое влияние
оказывают ядовитые вещества (например, угарный газ, никотин), содержащиеся в
табачном дыме, на эритроциты крови и кровеносные сосуды курильщика?

Пояснение.

1)
Происходит резкое сужение кровеносных сосудов, повышается давление

2)
Снижается эластичность кровеносных сосудов, что может привести к инфаркту при
повышении давления.

3) На
стенках сосудов могут откладываться вредные и ядовитые вещества.

4)
Происходит взаимодействие угарного газа с гемоглобином эритроцитов, в
результате резко снижается их способность переносить кислород, наступает
кислородное голодание всего организма, нарушается обмен веществ.

Что представляют собой витамины, какова их
роль в жизнедеятельности организма человека?

Пояснение.

1) витамины — биологически активные
органические вещества, необходимые в небольших количествах;

2) они входят в состав ферментов, участвуя
в обмене веществ;

3) повышают сопротивляемость организма к
неблагоприятным воздействиям внешней среды, стимулируют рост, развитие
организма, восстановление тканей и клеток.

характеризуйте роль витаминов в жизнедеятельности
организма человека. Какой витамин образуется в коже и при каких условиях?
Укажите его значение.

Пояснение.

1) Витамины — биологически активные
вещества, являются компонентами ферментов, тем самым оказывают влияние на
процессы обмена веществ.

2) В коже образуется витамин Д,
условие — воздействие ультрафиолетового излучения (УФ) — загар.

3) Значение витамина Д — обеспечивает
формирование костной ткани (усвоение солей Ca), обмен кальция и фосфора.

В тол­стом ки­шеч­ни­ке че­ло­ве­ка оби­та­ет
боль­шое ко­ли­че­ство бактерий, со­став­ля­ю­щих нор­маль­ную микрофлору. Ука­жи­те
не менее трёх зна­че­ний этих бак­те­рий для нор­маль­ной жиз­не­де­я­тель­но­сти
организма.

Пояснение.

Бактерии кишечника:

1) способствуют расщеплению клетчатки

2) синтезируют витамины (например, группы
В, К, Н)

3) Подавляют деятельность патогенных
микроорганизмов.

Какие меры предо­сто­рож­но­сти не­об­хо­ди­мо
соблюдать, чтобы из­бе­жать пи­ще­вых отравлений? При­ве­ди­те че­ты­ре
аргумента.

Пояснение.

1) Не­об­хо­ди­мо упо­треб­лять толь­ко
доб­ро­ка­че­ствен­ную пищу.

2) Об­ра­щать вни­ма­ние на срок год­но­сти
продуктов.

3) Не упо­треб­лять кон­сер­вы со вздув­ши­ми­ся
крышками.

4) Тща­тель­но мыть руки перед едой.

или такие критерии, как тща­тель­но мыть овощи и фрук­ты и
не пить сырой воды из водоёмов и др.

Ваш при­я­тель заболел, у него насморк, ка­шель
и температура. Мама при­я­те­ля со­бра­лась ку­пить в ап­те­ке антибиотики. Как
Вы считаете, пра­виль­но ли она поступает? Ответ поясните.

Пояснение.

1) Мама при­я­те­ля по­сту­па­ет
неправильно.

2) Пе­ре­чис­лен­ные симп­то­мы под­хо­дят
не толь­ко болезням, вы­зван­ным бактериями, но также могут под­хо­дить и к
гриппу, ко­то­рый вы­зы­ва­ет­ся вирусом, а ан­ти­био­ти­ка­ми ви­рус­ную ин­фек­цию
вы­ле­чить нельзя.

3) При­я­те­лю стоит сна­ча­ла об­ра­тить­ся
к врачу, чтобы более точно по­ста­вить диагноз

У Ва­ше­го род­ствен­ни­ка по­яви­лись
стран­ные вы­сы­па­ния на коже. Ваша ба­буш­ка утверждает, что это про­сто вос­па­ле­ние
от грязи и со­ве­ту­ет по­ма­зать кожу мазью, со­дер­жа­щем антибиотик. Как Вы
считаете, пра­виль­ный ли совет она дала? Ответ поясните.

Пояснение.

1) Ба­буш­ка дала не­пра­виль­ный совет.

2) Вы­сы­па­ния на коже могут иметь много
раз­лич­ных причин, вовсе не обя­за­тель­но это бак­те­ри­аль­ная инфекция, и
ан­ти­био­ти­ки могут не помочь.

3) Род­ствен­ни­ку стоит сна­ча­ла об­ра­тить­ся
к врачу, чтобы точно по­ста­вить диагноз

Какова роль сим­био­ти­че­ских бак­те­рий
в ор­га­низ­ме человека?

Пояснение.

1) сим­био­ти­че­ские бактерии, оби­та­ю­щие
в пи­ще­ва­ри­тель­ном тракте, снаб­жа­ют ор­га­низм че­ло­ве­ка витаминами, не­за­ме­ни­мы­ми
аминокислотами;

2) бак­те­рии обес­пе­чи­ва­ют бро­же­ние
клетчатки, ко­то­рая в пи­ще­ва­ри­тель­ном трак­те не переваривается;

3) сим­био­ти­че­ские бак­те­рии кон­ку­ри­ру­ют
с бо­лез­не­твор­ны­ми бак­те­ри­я­ми за ме­сто­оби­та­ние и пищу, тем самым за­щи­щая
ор­га­низм от паразитов

Николай Иванович Лунин исследовал влияние
химического состава пищи на мышей. Он кормил их искусственными смесями белков,
жиров и углеводов. Мыши гибли на 11 день. Он добавил в пищу поваренную соль и
воду. Мыши гибли на 30 день. Когда Н.И. Лунин добавил в их искусственную пищу
все необходимые соли, все мыши тоже погибли. Другая группа мышей питалась
коровьим молоком и была здорова. Какие выводы сделал Н.И. Лунин из первого
опыта? Какие выводы он сделал после кормления мышей пищей, содержащей все
необходимые соли? Почему выжили мыши, питавшиеся коровьим молоком?

Пояснение.

Элементы ответа.

1) Первый вывод: мышам кроме органических соединений
необходимы неорганические – минеральные соли.

2) Второй вывод: полного набора
минеральных солей для жизни мышей недостаточно, необходимы ещё какие-то
вещества.

3) Мыши, питавшиеся коровьим молоком,
выжили потому, что в нём содержатся все питательные вещества и витамины, на
необходимость которых и указал Н.И. Лунин.

Роберт Кох, изучая причины заболевания
овец сибирской язвой, выделил чистую культуру микроорганизмов, взятых у больной
овцы. Он ввёл эту культуру 70 другим здоровым овцам, из которых 50 заболели
сибирской язвой и погибли. Ответьте на следующие вопросы: какова причина гибели
50 овец; почему выжили 20 овец, является ли культура, выделенная Кохом,
вакциной? Ответ объясните.

Пояснение.

Элементы ответа.

1) Овцы погибли, так как они были заражены
возбудителем сибирской язвы.

2) У 20 овец был естественный иммунитет
против этого заболевания (либо: они переболели раньше и приобрели иммунитет к
этой болезни).

3) Культура, выделенная Кохом, вакциной не
является, так как она не ослаблена, и выжившим овцам предварительно не
вводилась

Литература:

1.                    
Пименов А.В., Гончаров
О.В. Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы

2.                    
Материалы для подготовки к
ЕГЭ по биологии, задания ФИПИ

Дезинфекция (уничтожение микробов) —
совокупность действий, направленных на уничтожение патогенных микроорганизмов
во внешней среде. Дезинфицируют территорию, производственные, бытовые
помещения, ветеринарные объекты, санбойни, спецодежду, инвентарь, предметы
ухода, навоз, сточные воды, транспорт. Профилактическая дезинфекция помещений
проводится 2 раза в год — весной после перевода животных на пастбищное
содержание и осенью перед их постановкой на стойловое содержание. При
поточно-цеховой системе содержания животных, когда применяется принцип
«все свободно — все занято», технологические отсеки (цеха)
дезинфицируют в периоды между их заполнением животными. При использовании
глубокой несменяемой подстилки помещение дезинфицируют дважды — после очистки
от старой подстилки и перед закладкой новой.

Дезинсекция (истребление насекомых)
направлена в первую очередь против мух. Большое скопление мух на ферме — это
показатель антисанитарного состояния. В помещении преобладают комнатные мухи, а
на территории синяя и зеленая падальные мухи. Мухи являются переносчиками
многих инфекционных и инвазионных заболеваний, часто служат промежуточными
хозяевами для их возбудителей.

Меры борьбы делятся на
профилактические (сетки на окнах от мух и птиц, соблюдение чистоты,
проветривание, своевременное навозоудаление) и истребительные (дезинсекция
навоза, инсектицидные клеи, ленты с липкой массой «Mухолов»,
опрыскивание стен, потолков растворами инсектицидов).

Дератизация (борьба с грызунами). Из грызунов
на фермах наиболее распространены серая, черная крыса и домовая мышь. Грызуны
причиняют большой вред, повреждая корма, помещения, тару, кроме того, они
нападают на сельскохозяйственную птицу. Одна крыса съедает за год 20 кг зерна,
мышь — 1,8 кг. Грызуны переносят инфекционные заболевания.

Дезодорация — это искусственное удаление
неприятных запахов, которые образуются на фермах в основном из-за гнилостного
разложения органических субстратов. Для дезодорации бытовых помещений
используют таблетки » Таволга» и ультрафиолетовые лампы различных марок,
в производственных помещениях — аэрозоли или растворы различных дезодорантов.

Биосфера — глобальная экосистема. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Живое вещество,
его функции. Особенности распределения биомассы на Земле. Биологический круговорот
и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств.
Эволюция биосферы

Биосфера — глобальная экосистема

Биосфера — область существования и жизнедеятельности ныне живущих организмов, которая пронизывает нижние слои атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Помимо среды обитания, в понятие биосферы включается и вся совокупность живых организмов, населяющих ее и обеспечивающих ее функционирование. Биосферу можно рассматривать и как многоуровневую систему элементарных экосистем — биогеоценозов.

Распространение жизни в географических оболочках Земли зависит от ряда факторов. Так, в атмосфере нарастание силы земного тяготения по мере приближения к Земле и ослабление космического излучения озоновым экраном обусловливает наличие условий, пригодных для жизни, в пределах 20 км над уровнем моря. В гидросфере живые существа обнаружены до глубин 11 км и более (Марианская впадина). В литосфере же они проникают на глубину 5–6 км (в среднем до 2–3 км).

Способность биосферы как открытой системы, зависящей от поступления энергии извне, обеспечивать улавливание и прохождение потока энергии, а также круговорот веществ на планете делает ее глобальной экосистемой.

Большие круговороты веществ на уровне биосферы, являющиеся совокупностью малых круговоротов и представляющие собой совокупность путей перемещения веществ через живые организмы и среду их обитания, называются биогеохимическими циклами. Биогеохимические циклы гораздо более замкнуты, нежели малые круговороты на уровне биогеоценозов. Неполная замкнутость биогеохимических циклов (95–98 %) сыграла огромную роль в накоплении биогенных элементов в земной коре.

Стадии различных биогеохимических циклов протекают с неодинаковой скоростью, да и полного повторения каждого цикла добиться невозможно, поскольку вся природа постоянно находится в процессе изменения. Тем не менее все биогеохимические циклы в природе взаимосвязаны и обеспечивают существование жизни.

Биогеохимические циклы напоминают колеса водяной мельницы, которые под действием потока энергии Солнца обеспечивают перемещение, видоизменение и перераспределение энергии и веществ в биосфере. Сам термин «биогеохимический цикл» был введен в начале ХХ века В. И. Вернадским.

«Лопатками» на «колесах» биогеохимических циклов служат различные экологические группы организмов — продуценты, консументы и редуценты, от соотношения которых в биосфере зависит как улавливание солнечной энергии, так и полнота оборота веществ. Для обеспечения устойчивого потока энергии и круговорота веществ в биосфере необходимы не только видовое разнообразие организмов, но и саморегуляция этой глобальной экосистемы благодаря существованию многочисленных прямых и обратных связей.

Термин «биосфера» в значении «зоны жизни» и внешней оболочки Земли впервые был употреблен Ж. Б. Ламарком в 1802 году, однако его трактовку, близкую к современной, предложил в 1875 году австрийский ученый Э. Зюсс.

Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере

Разработка учения о биосфере как сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой значительных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле, — заслуга великого русского ученого В. И. Вернадского (1864–1945). В отличие от других сфер Земли, в пределах биосферы мощнейшим геологическим фактором, преобразующим глобальную экосистему, выступают живые организмы, обеспечивающие направленный поток энергии и функционирование биогеохимических циклов.

Согласно теории В. И. Вернадского, биосфера состоит из четырех компонентов: живого, биогенного, биокосного и косного веществ.

Живое вещество является совокупностью ныне живущих организмов.

Биогенное вещество представляет собой разнообразные органические остатки, в том числе и не полностью разложившиеся (детрит, торф, уголь, нефть и газ биогенного происхождения).

Биокосное вещество — это уже разнообразные смеси биогенных веществ с минеральными породами абиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битуминозные пески, часть осадочных карбонатов).

Косное вещество представлено различными абиотическими компонентами, не затронутыми прямым биогеохимическим воздействием организмов (горные породы, минералы, осадки и др.).

Несмотря на то, что человечество является частью биосферы, в последние два века оно стало не менее мощным геологическим фактором, нежели все остальное живое вещество. В связи с этим французский философ Э. Леруа в 1927 году ввел термин «ноосфера» в значении уже существующего «мыслящего пласта». Однако, согласно учению о ноосфере, также разработанному В. И. Вернадским, ноосфера — это высший этап развития земной природы, результата совместной эволюции природы и общества, направляемой человеком; будущее биосферы, когда она, благодаря разумной деятельности и могуществу человека, приобретет новую функцию — функцию гармоничной стабилизации условий жизни на планете. Согласно В. И. Вернадскому, главная цель в построении ноосферы заключается в неизменности того типа биосферы, в которой возник и может существовать человек как вид, сохраняя свое здоровье и образ жизни.

Эпохе ноосферы должна предшествовать глубокая социально-экономическая реорганизация общества, изменение его ценностной ориентации. К идее ноосферы примыкают соображения В. И. Вернадского о возможности в будущем достижения человеком состояния автотрофности как средства независимости от органических ресурсов.

Несмотря на то, что многие авторы не относят ноосферу в будущее, а считают ее совсем близкой или уже формирующейся, если принять во внимание все еще продолжающуюся разрушительную хозяйственную деятельность человека, то ноосфера является гипотетической стадией развития биосферы, когда в будущем разумная деятельность людей станет главным определяющим фактором ее устойчивого развития.

Гармония антропогенной деятельности человека и природы возможна только при осуществлении контроля численности человечества, ограничении чрезмерных потребностей людей, рационализации использования природных ресурсов, использовании только экологически целесообразных промышленных технологий с максимальной переработкой и применением вторичных материальных и технологических ресурсов, осуществлении глобального экологического мониторинга окружающей природной среды и др.

Живое вещество, его функции

Совокупность всех живых организмов планеты образует биомассу, или живое вещество Земли. Его сухая масса оценивается приблизительно в 1,8–2,5$·$10¹² т. Это кажущееся невероятным количество на самом деле составляет всего лишь 0,01 % массы земной коры, однако еще В. И. Вернадский отмечал, что на земной поверхности нет иной химической силы, которая бы действовала более постоянно, а поэтому и более могущественной по своим конечным результатам, чем живое вещество.

И действительно, роль живых организмов в процессах, происходящих на планете, огромна. Хорошо известно, что весь кислород в атмосфере имеет биогенное происхождение, панцири отмерших морских и пресноводных одноклеточных образовали в течение миллионов лет такие осадочные породы, как известняки и диатомит, а без бактерий, грибов, водорослей и почвенных одноклеточных невозможно формирование плодородного слоя почвы. Живое вещество ежегодно воспроизводит около 10 % биомассы, а это 232,5 $×$ 10⁹ т сухого органического вещества, при этом в фотосинтез вовлекается 46 $×$ 10⁹ т углерода, для чего они пропускают через себя 170 $×$ 10⁹ т диоксида углерода и 68 $×$ 10⁹ т воды. Кроме того, в процесс вовлекается 6 $×$ 10⁹ т азота, 2 $×$ 10⁹ т фосфора в год, а также тысячи тонн калия, кальция, магния, серы, железа и других химических элементов.

Изучение деятельности живого вещества позволило В. И. Вернадскому выделить девять выполняемых им биогеохимических функций, в настоящее время к ним относят энергетическую, газовую, окислительно-восстановительную, концентрационную, деструктивную, средообразующую и др.

Энергетическая — связана с обеспечением поглощения солнечной энергии, ее аккумуляции в химических связях органических соединений и передаче по цепям питания и разложения, что, в конечном итоге, позволяет живому веществу выступать движущей силой геологических процессов.

Газовая — заключается в изменении газового состава атмосферы в процессе фотосинтеза и дыхания. Ее осуществляют растения и некоторые бактерии, которые в процессе фотосинтеза выделяют в атмосферу кислород и поглощают углекислый газ, тогда как все без исключения организмы поглощают кислород и выделяют углекислый газ в процессе дыхания. Часть бактерий способна также в процессе жизнедеятельности выделять азот, его оксиды, сероводород и др. Благодаря деятельности живых организмов не только сформировался, но и поддерживается постоянный состав атмосферы.

Окислительно-восстановительная — обусловлена окислением и восстановлением различных элементов в почве и гидросфере живыми организмами, что сопровождается образованием солей, оксидов и свободных соединений, а в конечном итоге известняков, бокситов и различных руд.

Концентрационная — связана с избирательным извлечением и накоплением в живом веществе химических элементов (углерода, водорода, азота и др.). Некоторые из них являются специфическими концентраторами определенных элементов: многие морские водоросли — йода, лютики — лития, ряска — радия, диатомовые водоросли и злаки — кремния, которые затем переходят в залежи полезных ископаемых.

Деструктивная — проявляется в завершении биологического круговорота веществ, поскольку в процессе жизнедеятельности организмов-редуцентов происходит разрушение (деструкция) отмерших остатков и продуктов жизнедеятельности до неорганических веществ, которые могут быть вновь вовлечены в биогенную миграцию атомов.

Средообразующая — обусловлена преобразованием состава окружающей среды в процессе жизнедеятельности биомассы, например, формированием состава атмосферы, накоплением солей в гидросфере, почвообразованием и регуляцией климатических изменений.

Особенности распределения биомассы на Земле

Несмотря на то, что живые организмы встречаются в биосфере повсеместно, как уже упоминалось выше, их распределение в пространстве является отнюдь не равномерным: подавляющая часть жизни сосредоточена в основном на суше, тогда как биомасса океана составляет около 0,13 %, не говоря уже об атмосфере.

Более 99 % биомассы организмов суши составляют продуценты (в основном растения), тогда как на долю консументов и редуцентов приходится менее 1 % (животные и микроорганизмы соответственно). Продуценты суши, как по систематической принадлежности, так и по биомассе, в большинстве своем относятся к высшим растениям, тогда как в океане это в основном мелкие одноклеточные водоросли. Однако и на суше они встречаются не равномерно: наибольшие видовое разнообразие, биомасса и продуктивность характерны для тропических влажных лесов и болот, тогда как пустыни практически безжизненны.

В океане наблюдается иная картина: на долю растений приходится около 6 %, а животные, бактерии и грибы составляют свыше 93 %. Такая пропорция продуцентов, консументов и редуцентов обусловливает и низкую продуктивность открытого океана, просторы которого можно считать полупустынными. Тем не менее, именно океан является основным поставщиком первичной продукции на планете благодаря его огромной протяженности и тому, что значительная часть энергии, запасенной продуцентами в виде химических связей органических веществ, не расходуется на процессы жизнедеятельности, а оседает на дно.

Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств

Энергия и вещества, поступающие извне в экосистемы в процессе их существования, подвергаются многочисленным изменениям и переходят из одной формы в другую. Поток энергии через экосистему не может быть замкнутым, поскольку солнечная энергия, хотя и переходит в энергию химических связей благодаря деятельности продуцентов, однако большая ее часть рассеивается в процессе жизнедеятельности отдельных компонентов биогеоценозов, и лишь незначительная доля депонируется в виде залежей полезных ископаемых (нефть, газ, торф). Энергия (солнечная и высвобождаемая в геологических процессах) является движущей силой круговорота веществ в отдельных биогеоценозах и биосфере в целом.

В течение коротких промежутков времени — от одного до нескольких лет — можно наблюдать почти циклические процессы превращений веществ и отдельных химических элементов при получении ресурсов и переработке отходов в экосистемах, тогда как в более длительной перспективе обнаруживается, что данные процессы замкнуты не полностью, поскольку они и депонируются в геосферах Земли, и выносятся в другие биогеоценозы ветрами, ливнями и т. д. Однако эти малые круговороты веществ (на уровне биогеоценоза) являются составляющими больших круговоротов веществ в экосистемах более высокого уровня, или биогеохимических циклов.

В круговороте веществ и энергии в биогеоценозах ведущую роль играют живые организмы, поскольку одни из них (продуценты) улавливают энергию Солнца и фиксируют углерод, а также азот, серу и фосфор в виде органических соединений, а другие, наоборот, используют их (консументы) и постепенно минерализуют (редуценты).

В экосистемах постоянно осуществляются круговороты углерода, азота, водорода, кислорода, серы, фосфора и других химических элементов, а также круговороты веществ, например, воды.

Круговорот углерода. Углерод является одним из важнейших биогенных элементов, который фиксируется растениями в процессе фотосинтеза в виде органических соединений, используемых консументами. В процессе дыхания большая часть органических соединений расщепляется с образованием углекислого газа, а органические остатки разлагаются и минерализуются организмами- редуцентами. В результате этих двух процессов большая часть углекислого газа возвращается обратно в атмосферу.

Часть углерода в настоящее время депонируется в виде неразложившихся органических остатков, формирующих плодородный слой почвы, а запасенный растениями, жившими миллионы лет назад, образовал залежи таких полезных ископаемых, как каменный и бурый уголь, нефть, природный газ, торф и др.

В водных экосистемах углекислый газ связывается в виде карбонат- и гидрокарбонатанионов, и может образовывать нерастворимый карбонат кальция, который входит в состав скелетов многих простейших животных и кишечнополостных. Скелеты отмерших животных образуют осадочные породы (мел, известняки) и надолго исключаются из круговорота, однако в процессе горообразования они выносятся на поверхность, и, разрушаясь под действием биотических факторов и в результате деятельности живых организмов, вновь вовлекаются в него.

Хозяйственная деятельность человека в значительной степени влияет на круговорот углерода в биогеоценозах, в основном вследствие использования невозобновляемых энергетических ресурсов — нефти и газа.

Круговорот азота. Как и углерод, азот является биогенным элементом, который входит в состав белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хитина, ряда витаминов и др. В атмосфере азот находится в молекулярной форме (79 % атмосферы), однако он химически инертен и не может быть усвоен непосредственно растениями. Большая часть азота фиксируется свободноживущими и симбиотическими азотфиксирующими бактериями (в том числе цианобактериями), преобразующими его в нитраты. Некоторая часть азота поступает из атмосферы в виде оксида азота (IV), образующегося во время грозы.

Нитраты поглощаются растениями и включаются ими в состав органических соединений. Белки растений служат основой азотного питания животных, однако азотистые соединения постоянно выделяются последними в процессе жизнедеятельности, а также в процессе разложения растительных и животных остатков бактериями и грибами. Образующийся аммиак частично используется редуцентами на построение собственного тела, другая же его часть преобразуется нитрифицирующими бактериями в нитраты, вновь используемые растениями или денитрифицирующими бактериями, возвращающими его в атмосферу. Часть азота, как и углерода, на длительное время исключается из оборота, оседая в глубоководных отложениях.

Круговорот азота претерпел значительные изменения в связи с использованием человеком азотных удобрений, а также других азотистых соединений в различных отраслях промышленности, вследствие чего значительные количества азота попадают не только на поля, но и в воздух, и в водные экосистемы.

Круговорот серы. Сера как биогенный элемент входит в состав некоторых аминокислот и целого ряда других важнейших органических соединений. Большая часть серы депонирована в почве и морских осадочных породах в виде сульфидов и сульфатов. Микроорганизмы переводят сульфиды в доступную для растений форму — сульфаты. Остатки растений и животных перерабатываются редуцентами и обеспечивают возврат серы в круговорот.

На современном этапе выброс соединений серы существенно возрос в результате хозяйственной деятельности человека (сжигание каменного угля и газа на тепловых электростанциях, выхлопные газы автомобилей), что приводит к образованию серной кислоты и кислотным дождям, вызывающим гибель растительности.

Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геологические эпохи, поскольку многие фосфаты нерастворимы. Постепенно фосфор все же вымывается из них и попадает в экосистемы. Растения используют только часть этого фосфора, тогда как большая его часть уносится в водоемы и вновь откладывается в виде осадочных пород.

Деятельность человека внесла существенные коррективы в круговорот этого химического элемента в связи с добычей морепродуктов и использованием огромного количества фосфорных удобре ний, значительная часть которых ежегодно смывается с полей.

Нерациональная эксплуатация природных запасов фосфора ведет, например, и к географическим изменениям. Так, маленькое островное государство Науру в юго-западной части Тихого океана, существующее в основном за счет добычи фосфоритов, вскоре исчезнет с лица Земли, поскольку запасы этих полезных ископаемых, накапливавшихся в течение сотен тысяч лет благодаря экскрементам перелетных птиц, почти истощены.

Круговорот воды (гидрологический цикл). Совокупные запасы воды на планете составляют около 1,5 млрд м³, причем большая их часть находится в водоемах (особенно соленых), тогда как атмосфера достаточно бедна ею. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на значительные расстояния. На поверхность суши вода выпадает в виде осадков, при этом она используется не только живыми существами, но и способствует разрушению горных пород, делает их пригодными для жизни растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и возвращается вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в водоемы. Гидрологический цикл занимает около 1 года. Круговорот воды между океаном и сушей является важнейшим звеном в поддержании жизни на Земле, поскольку не только обеспечивает потребность организмов в воде, но и привносит в водные экосистемы минеральные и органические вещества, захватываемые на суше в процессе разрушения литосферы.

В настоящее время человек является мощным геологическим фактором, использующим в своей деятельности почти все элементы, даже те, которые необходимы лишь для техногенной деятельности (уран, плутоний и др.). Это способствует тому, что природные круговороты веществ трансформируются в природно-антропогенные, так как человек не только изымает из оборота определенные элементы, но и ускоряет использование некоторых из них.

Эволюция биосферы

Биосфера, как и любая другая экосистема, не является застывшей, так, в девонском периоде в атмосфере имелось до 30 % кислорода, а в настоящее время — до 21 %, кроме того, за последние 50 лет содержание углекислого газа в ней под влиянием хозяйственной деятельности человека возросло на 10 %. Само формирование и историческое развитие биосферы тесно связаны с возникновением и эволюцией жизни на планете.

На первом этапе эволюции биосферы ведущую роль в ней играли физико-химические процессы, связанные с образованием Земли из протопланетного облака, ее разогревом, миграцией атомов и разделением литосферы на мантию и ядро, возникновением гидросферы, а также формированием вторичной атмосферы из метана, углекислого газа, водяных паров и аммиака, что создавало предпосылки для абиогенного возникновения жизни.

В дальнейшем именно живое вещество оказало огромное влияние на эволюцию биосферы, которое заключалось в изменении состава атмосферы и его поддержании (возникновении кислорода, снижении концентрации углекислого газа, метана и др.), в регуляции состава морских и пресных вод, во влиянии на климат и плодородие почв, а также на процессы формирования осадочных и разрушения горных пород. Это было обусловлено возникновением уже на первых этапах развития жизни автотрофных и гетеротрофных организмов, обеспечивших круговорот веществ и поток энергии на планете. Несмотря на то, что естественные геологические и климатические изменения на планете также продолжают играть немаловажную роль в процессах, происходящих на планете, именно живое вещество выступает ведущим геохимическим фактором.

Эволюция органического мира неизбежно сопровождалась возникновением одних, более приспособленных к среде обитания систематических групп организмов, и вымиранием других, однако при этом в биосфере в целом поддерживается приблизительно одинаковое соотношение продуцентов, консументов и редуцентов, обеспечивающих устойчивое развитие биосферы.

На современном этапе эволюции биосферы огромную роль, сравнимую с деятельностью живого вещества, играет третий фактор — человеческое общество, хозяйственная деятельность которого уже привела к нарушению экологического равновесия и грозит полным разрушением биосферы.

Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека (нарушение
озонового экрана, кислотные дожди, парниковый эффект и др.). Проблемы устойчивого
развития биосферы. Правила поведения в природной среде

Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека (нарушение озонового экрана,
кислотные дожди, парниковый эффект и др.)

Эволюция человека и развитие человеческого общества достаточно длительное время не оказывали существенного влияния на биосферу, однако уже 20–30 тыс. лет назад началось интенсивное истребление крупных травоядных животных, а 10–12 тыс. лет назад — сведение лесов, обусловленное подсечной системой земледелия. Впоследствии в некоторых районах планеты вместе с изменениями климата это привело к эрозии почв и опустыниванию. Тем не менее только в последние два столетия резкий рост населения и качественный скачок в развитии науки и производства привели к сильнейшей нагрузке на природу, возникновению антропоценозов.

Хозяйственная деятельность человека, ставившая перед собой благую цель удовлетворить его самые основные потребности в пище и более или менее комфортной среде обитания, первоначально затрагивала лишь поверхность суши (вырубка лесов, распашка земель, прокладка дорог), а затем распространилась и вглубь литосферы (добыча полезных ископаемых), затронула атмосферу (сжигание топлива, выбросы промышленных предприятий и автомобилей) и гидросферу (бытовые и промышленные стоки, осушение болот, сооружение плотин). Негативные последствия этой деятельности длительное время нивелировались благодаря буферным свойствам биосферы, однако возрастающая антропогенная нагрузка, связанная с загрязнением воздуха, воды и земли вызвала, возможно, уже необратимые изменения в соответствующих оболочках планеты. Несмотря на то, что загрязнение происходит во многих местах по всему земному шару, их последствия не остаются локальными, а суммируются и приобретают глобальные масштабы.

Парниковый эффект. Ускорение минерализации гумуса почв на распаханных территориях, выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива, в особенности углекислого газа и метана, а также широко применяемого в холодильниках, кондиционерах и распылителях фреона привели не только к их накоплению, но и к задержке ими инфракрасного излучения земной поверхности, ведущей к разогреву биосферы. Считается, что наблюдаемый при этом парниковый эффект является основной причиной глобального потепления, которое сопровождается увеличением числа жарких дней в году, снижением количества осадков и засухами в основных сельскохозяйственных районах, таянием ледников и подъемом вод Мирового океана, а также различными катаклизмами, в частности ураганами, штормами и т. д. Ряд ученых объясняет глобальное потепление в большей степени цикличностью процессов изменения температуры на планете, т. е. тем, что мы живем в настоящее время в межледниковый период.

Нарушение озонового экрана. Фреон и оксид азота (II) считают также основными факторами ослабления озонового слоя и возникновения «озоновых дыр» над Антарктидой, Арктикой и Скандинавией. Несмотря на то, что озон образуется в атмосфере постоянно под действием электрических разрядов высокой мощности, и мы ощущаем его запах после грозы, озоновый экран формировался в течение миллионов лет, и только завершение этого процесса серьезно уменьшило поступление губительного для всего живого ультрафиолетового излучения на планету и позволило организмам выйти на сушу. Нарушение озонового слоя в настоящее время считается главной причиной тревожной статистики заболеваемости раком кожи во многих странах мира, и поэтому повсеместно ставится вопрос о вреде длительного воздействия солнечных лучей и соляриев.

Решить две вышеупомянутые насущные проблемы человечества призван ряд международных договоров, в том числе Монреальский (1987) и Киотский (1997) протоколы, предусматривающие ограничение использования фреонов, а также выбросов парниковых газов в атмосферу.

Кислотные дожди. К середине 70-х годов ХХ века в Скандинавии, Великобритании, а также в ряде районов Северной Америки было обнаружено, что дождевая вода вместо нейтральной реакции имеет кислую (рН < 7,0). В первую очередь выпадение кислотных дождей стало причиной нарушений в пресноводных экосистемах, где начала исчезать не только рыба, но и лягушки, тритоны и другие животные. Несмотря на то, что последствия таких осадков для растительности установить трудно, считается, что они являются причиной деградации лесов, а также разъедания строительных конструкций, эрозии почв и т. д. Причиной выпадения кислотных дождей является загрязнение воздушной среды оксидами серы и азота, которые реагируют с атмосферной влагой с образованием серной и азотной кислот. Оксиды серы и азота попадают в атмосферу в результате сгорания топлива, содержащего даже небольшие количества этих химических элементов.

Смог. Выброс различных газов и твердых частичек в атмосферу приводит также к образованию смога, характерного в настоящее время для промышленных районов государств (например, Китая), переживающих экономический бум. Смог является причиной роста числа заболеваний дыхательной системы.

Загрязнение водоемов. Интенсивная эксплуатация водных ресурсов связана не только с выловом рыбы, добычей морепродуктов и культивированием жемчуга, поскольку человечество нуждается в питьевой и технической воде. Изменение водного баланса на планете вследствие вырубки лесов, строительства плотин и осушения болот, а также загрязнение вод в первую очередь коснулось континентальных пресных водоемов, однако последствия этой деятельности ощущаются и в морях, как, например, в случае с пестицидом ДДТ, который применялся на полях, но был обнаружен и в тканях рыб и млекопитающих Северного Ледовитого океана. Загрязнение рек и стоячих водоемов бытовыми и промышленными стоками, в том числе радиоактивными отходами, привело к серьезному нарушению видового разнообразия данных экосистем, однако вовремя принятые в ряде стран меры способствовали их очистке и восстановлению природных популяций. Нерациональное использование подземных вод вызвало в некоторых регионах истощение природных ресурсов и проседание почв на огромных территориях. В настоящее время считается, что в мире более 1 млрд человек не имеет доступа к качественной питьевой воде, и такое положение продолжает усугубляться, поэтому водные ресурсы нуждаются в особой охране.

Сведение лесов. Леса издавна считаются легкими планеты, поскольку в процессе фотосинтеза в них образуется значительная часть атмосферного кислорода. Кроме того, они принимают активное участие в поддержании водного баланса планеты, сохранении почв, видового разнообразия и т. д. Несмотря на это, леса по всей планете продолжают вырубаться с ужасающей скоростью, особенно в тропических регионах, для нужд строительной, мебельной, химической, целлюлознобумажной и других отраслей промышленности. Последствиями такой хищнической эксплуатации природных ресурсов, которые становятся все более заметными в последнее время, являются обмеление рек, наводнения, исчезновение многих видов растений и животных, деградация почв, рост концентрации углекислого газа в атмосфере и изменение климата в целом.

Эрозия почв и опустынивание. Почвенное плодородие, которое интересует человечество в первую очередь, зависит от толщины слоя гумуса, накапливаемого в течение тысячелетий благодаря деятельности миллионов организмов. Наиболее плодородными почвами считаются черноземы, их во время Великой Отечественной войны даже вывозили в Германию с территории нашей страны немецко-фашистские захватчики. Однако в послевоенный период почвенное плодородие начало неуклонно снижаться вследствие эрозии. Эрозией называется разрушение верхнего плодородного слоя почвы вследствие его смывания водами и сноса ветрами. Эрозия, уплотнение почв сельскохозяйственной техникой, засоление, загрязнение, вырубка лесов, интенсивный выпас на пастбищах и другие воздействия ведут к деградации почв, и, в конечном итоге, к опустыниванию, как это произошло в колыбели человеческой цивилизации — Месопотамии и Северной Африке.

Не менее значительными последствиями хозяйственной деятельности человека являются истощение энергетических ресурсов, вымирание видов растений и животных и т. д.

Человек долгое время усиливал власть над природой, развивал технический потенциал, увеличивал эксплуатацию природных ресурсов, однако в дальнейшем этот процесс может привести лишь к катастрофическому разрушению природной среды с последующим снижением качества жизни. Единственно возможным шагом в направлении перехода биосферы в ноосферу является осознание и провозглашение необходимости перехода мирового сообщества на позиции устойчивого развития.

Проблемы устойчивого развития биосферы

В послевоенное время последствия хозяйственной деятельности человечества приобрели настолько угрожающие масштабы, что было доказано: устранение возникших противоречий между антропогенной нагрузкой и буферными возможностями биосферы, а также дальнейшее улучшение качества жизни людей возможны только в рамках стабильного социально-экономического развития, не разрушающего естественный механизм саморегуляции биосферы. Для решения этих проблем был создан целый ряд международных организаций по защите окружающей природной среды, таких как Международный союз по охране природы и природной среды (МСОП), Всемирный фонд охраны дикой природы (WWF), Римский клуб, Международный экологический суд (МЭС), Гринпис, а также было проведено немало представительных конференций. Наиболее значимыми форумами по данной проблематике считаются Конференция ООН по окружающей среде (Стокгольм, 1972) и Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992). Результатом работы первой из них явилось создание Программы ООН по окружающей среде и развитию (ЮНЕП), а вторая приняла Декларацию РИО по окружающей среде и развитию, Рамочную конвенцию «Об изменении климата», Конвенцию «О биологическом разнообразии» и Программу действий ООН «Повестка дня на ХХІ век». Именно в документах последней встречи выдвинутая ранее в докладе ЮНЕП «Наше общее будущее» (1987) теория устойчивого развития составила концептуальную основу принятых решений.

Устойчивое развитие подразумевает такой тип развития, который позволяет обеспечить стабильный экономический рост на долговременной основе, не приводя при этом к дальнейшей деградации окружающей природной среды.

В узком смысле под устойчивым развитием понимается исключительно оптимизация хозяйственной деятельности человека в биосфере, которая, с одной стороны, удовлетворяла бы потребности человечества, а с другой, не усугубляла бы состояния природной среды.

Более широкая трактовка данного термина связывает устойчивое развитие с коренным пересмотром самих принципов функционирования человеческой цивилизации, в том числе решение продовольственной, экономической и других проблем, и переходу биосферы в качественно новое состояние — ноосферу.

Для решения данных проблем необходимо решить четыре основные задачи современности: сохранение уцелевших и восстановление до уровня естественной продуктивности ряда деградировавших экосистем, рационализация потребления, повсеместное внедрение «экологических» технологий и нормализация численности населения.

Поскольку биосфера, являясь регулятором состояния окружающей среды, представляет собой единую систему, то полноценный переход к устойчивому развитию возможен только в масштабах мирового сообщества при эффективном международном сотрудничестве. Большую роль в этом сыграли, помимо упоминавшихся Конференций ООН, Монреальская встреча (Монреаль, 1987; подписан Монреальский протокол об ограничении выбросов фреона в атмосферу), Общеевропейская конференция министров окружающей среды (София, 1995), Конференция Сторон Рамочной Конвенции ООН по изменению климата (Киото, 1997; подписан Киотский протокол об ограничении тепловых выбросов в атмосферу) и Международный конгресс по устойчивому развитию (Йоханнесбург, 2002). Тем не менее особую роль в данном процессе играет ряд стран, одной из которых является Россия, обладающая большими территориями, фактически не затронутыми хозяйственной деятельностью и являющимися резервом устойчивости биосферы в целом.

Российская Федерация активно подключилась к решению глобальных экологических проблем, что выразилось в принятии ряда основополагающих документов, в том числе Концепции перехода РФ к устойчивому развитию, Государственной стратегии устойчивого развития РФ, Экологической доктрины РФ, Федерального закона «Об охране окружающей среды», которые предусматри вают стабилизацию и коренное улучшение состояния окружающей природной среды за счет внедрения экологически оправданных технологий и методов управления, изменения самой структуры экономики, а также личного и общественного потребления. Большое внимание в этих документах уделяется формированию нового, экологического мышления как у подрастающего поколения, так и у экономически активного населения.

Отдельные успехи в деле защиты окружающей среды уже намечаются. В основном они связаны с природоохранной политикой государств и усилиями международного сообщества, устанавливающими стандарты качества окружающей природной среды и предельно допустимые уровни ее загрязнения, такие как «Евро-2», «Евро-4» и др. Большинство рычагов экологической политики лежит все-таки в экономической плоскости и предусматривает недопущение на рынок товаров и услуг, не отвечающих стандартам, введение штрафных санкций, экологических налогов, повышение цен на энергоносители и т. д. Введение же безвредных для состояния окружающей среды технологий, напротив, сопровождается налоговыми льготами. Поэтому в большинстве стран мира промышленные предприятия устанавливают специальные фильтры для снижения вредных выбросов в атмосферу, очищают сточные воды и пытаются сделать производственные циклы замкнутыми и безотходными. Особое значение в настоящее время уделяется получению энергии из возобновляемых источников путем строительства приливных, ветро- и гелиоэлектростанций, а также внедрению энергосберегающих технологий.

Однако эти усилия не могут быть плодотворными без участия каждого человека в отдельности. Поэтому в развитых странах бережное отношение к природе, которое заключается в сортировке бытового мусора, применении упаковки многоразового использования, передвижении на велосипеде и т. д., является элементом общей культуры.

Оценка глобальных экологических проблем и возможных путей их решения

Деятельность человека к концу ХХ века привела к разрушению более 60 % естественных экосистем суши (при том, что распахано только 10 % территорий), гибнут водные экосистемы, в том числе и морские, что обусловлено нерациональным использованием ресурсов, техногенным загрязнением и глобальным изменением климата. Однако первопричинами такого плачевного состояния биосферы являются демографический взрыв в ряде развивающихся стран и формирование общества потребления в экономически развитых странах.

Дальнейшее промедление в решении экологических проблем уже через 20 лет приведет к повышению температуры на планете на 1–2 􀁱С, вызовет жесткие засухи и затопление на огромных территориях, обречет миллионы людей на смерть от голода и болезней, вызванных в том числе неполноценным питанием, отсутствием качественной питьевой воды и загрязнением природной среды. В конечном итоге, уже в ближайшей перспективе возможно полное исчезновение человека как биологического вида вследствие разрушения его среды обитания.

Искусственно поддерживать функционирование биосферы на необходимом уровне человечеству не удастся, поскольку только живое вещество планеты в состоянии обеспечивать и регулировать этот процесс. Главным условием для восстановления нормальной природной среды обитания является восстановление самого живого вещества, прежде всего за счет сохранения видового разнообразия растений, животных, грибов и бактерий. Однако восстановить ее полностью не удастся, во всяком случае в настоящее время, поскольку на это пришлось бы направить все имеющиеся в распоряжении человечества ресурсы. Поэтому экономически и экологически оправданным уровнем является выделение в качестве заповедных территорий около 1/6 части суши. Если для большинства промышленно развитых стран мира эта задача представляется непосильной, то Россия имеет еще огромный запас в виде 65 % почти не тронутых деятельностью человека территорий.

Правила поведения в природной среде

Учитывая реалии сегодняшнего дня, отдыхая на природе, следует стараться не наносить еще большего вреда экосистемам. Для этого во время движения не стоит съезжать и сходить с уже проложенных маршрутов, чтобы не утрамбовывать почву. Нельзя ломать и срывать бесцельно растения, собирать их семена и плоды, так как это может нарушить процесс воспроизведения растительных сообществ. Разведение костров на природе также возможно только на специально оборудованных площадках во избежание пожаров, которые могут возникнуть даже от брошенной спички или окурка. Ловля и умерщвление насекомых и других животных только из-за того, что они красивы или из спортивного интереса являются недопустимыми, ибо также могут не только влиять на численность популяций, но и оказывать влияние на целостность цепей питания и трофических сетей биогеоценозов. Следует помнить и о том, что даже при гербаризации растений и сборе животных для коллекций учитывается степень редкости этих организмов. В природной среде нельзя также оставлять мусор, мыть машины и сливать машинное масло и горючее, так как это также наносит пусть не мгновенный, но все же большой вред экосистемам.

Только рациональное природопользование может обеспечить сохранность природной среды еще на долгие годы.

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.5. Воздействие человека на биосферу.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

 8.5. Воздействие человека на биосферу

8.5.1. Важнейшие экологические проблемы современности

Загрязнение окружающей среды. Загрязнение — привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых (обычно не характерных для неё) вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение может возникать в результате естественных причин (природных) или под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение).

Загрязнение окружающей среды может быть физическим (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.), химическим (тяжёлые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества — СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др.) и биологическим (патогенные микроорганизмы и др.).

Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения, начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата. Парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект — разогрев нижних слоёв атмосферы вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности (рис. 8.23). Водяной пар задерживает около 60 % теплового излучения Земли, углекислый газ — до 18 %. При отсутствии атмосферы средняя температура земной поверхности была бы -23 °С, а в действительности она составляет +15 °С.

Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей (диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др.). За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0,027 до 0,036 %. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0,6 °С. Существуют модели изменения климата, согласно которым, если температура приземного слоя атмосферы поднимется ещё на 0,6 — 0,7 °С, произойдёт интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведёт к повышению уровня воды в океанах и затоплению до 5 млн км² низменных, наиболее густо заселённых равнин.

Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана и т. п. Это приведёт к затоплению приморских равнин, усилению абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов, деградации мангровой растительности и т. п. Увеличение сезонного протаивания грунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу дорогам, строениям, коммуникациям, активизирует процессы заболачивания, термокарста и т.д.

Положительные для человечества последствия парникового эффекта связаны с улучшением состояния лесных экосистем и сельского хозяйства. Повышение температуры приведёт к увеличению испарения с поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата, что особенно важно для аридных (сухих) зон. Повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит, продуктивность диких и культурных растений.

Разрушение озонового слоя. Озоновый слой (озоносфера) — слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (О₃) на высоте 20 — 25 (22 — 24) км. Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20 °С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения (рис. 8.24).

«Озоновая дыра» — значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50 % и более) содержанием озона. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды) — высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладоагентов (в холодильниках, кондиционерах, рефрижераторах), пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки). Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина D и т.д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать раковые заболевания и мутации.

Кислотные дожди. Кислотный дождь — дождь или снег, подкисленные до pH < 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлороводород, сероводород и др.). Отрицательное воздействие кислотных дождей па растительность проявляется как в прямом биоцидном воздействии на растительность, так и в косвенном через снижение pH почв. Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состояния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. Кроме того, отрицательное воздействие кислотных дождей проявляется в закислении пресноводных водоёмов. Снижение pH воды вызывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоёма. Негативные последствия кислотных дождей зафиксированы в Канаде, США, Европе, России, Украине, Беларуси и других странах.

Эвтрофикация вод. Эвтрофикация (эвтрофирование) вод — повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Негативным последствием эвтрофикации является ухудшение физико-химических условий среды обитания рыб и других гидробионтов за счёт массового развития фитопланктона, снижения содержания кислорода в воде, разложения отмерших организмов и токсичности продуктов их распада. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоёмы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озёра (Великие Американские озёра, Балатон, Ладожское, Женевское и др.), водохранилища, речные экосистемы, в первую очередь малые реки.

Смог. Смог — ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Различают два типа смога: лондонский и лос-анджелесский. Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300-400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу. Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители — фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т. д. Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т. д. вплоть до летального исхода. В 1952 г. в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек, ещё 8000 человек погибло в последующие несколько месяцев. Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путём сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

Деградация почв. Деградация почвы — ухудшение качества почвы в результате снижения плодородия. К явлениям деградации почв относятся дегумификация почв (потеря почвами гумуса); промышленная эрозия почв (отчуждение почв городами, посёлками, дорогами, линиями электропередач и связи, трубопроводами, карьерами, водохранилищами, свалками и т.д.); водная и воздушная эрозия (дефляция) почв (разрушение верхних слоёв почвы под действием воды и ветра); вторичное засоление почв (результат неправильного орошения минерализованными или пресными водами); затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ (затопление пойменных и надпойменных террас; подъём уровня грунтовых вод и подтопление почв; абразия берегов и засоление дельт); промышленное, сельскохозяйственное, радиоактивное загрязнение почв и др.

Деградация растительного покрова. К деградации растительного покрова ведут следующие антропогенные факторы: прямое уничтожение в ходе использования (рубка лесов, выкашивание, сбор с различными целями, стравливание домашними животными), при создании водохранилищ, в ходе открытых разработок ископаемых, при пожарах, в процессе распашки новых угодий; ухудшение условий жизни растений при орошении, осушении, засолении почв, изменении гидрологии водоёмов, загрязнении среды токсичными химическими веществами и элементами, заносе вредных организмов (возбудителей болезней, конкурентов) и др. Среди редких высших растений России — водяной орех, альдрованда, железное дерево, шёлковая акация, дуб каштанолистный, самшит гирканский, туранга, фисташка, тис, падуб и др.

Деградация животного мира. К сокращению или уничтожению видов животных ведут следующие антропогенные факторы: прямое уничтожение в результате промысла животных, добываемых ради меха, мяса, жира и пр., при применении химических веществ для борьбы с вредителями сельского хозяйства (при этом часто гибнут не только вредители, но и полезные для человека животные); ухудшение условий жизни животных в результате вырубки лесов, распашки степей, осушения болот, сооружения плотин, строительства городов, загрязнения атмосферы, воды, почвы и т. д. К числу вымерших животных относятся тур, тарпан, морская (стеллерова) корова, бескрылая гагарка, очковый (стеллеров) баклан, голубая лошадиная антилопа, зебра кваггу, нелетающий голубь дронт и др.

8.5.2. Охрана природы и рациональное природопользование

Ухудшение состояния окружающей природной среды в процессе взаимодействия человеческого общества и природы вызывает необходимость рационализации природопользования и охраны природы.

Рациональное природопользование — хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учётом не только настоящих, но и будущих интересов общества.

Охрана природы (окружающей природной среды) — система мероприятий по оптимизации взаимоотношений человеческого общества п природы. В природоохранной деятельности различают охрану атмосферы, вод, недр, почв, растительности, животного мира.

Экологический кризис и экологическая катастрофа. Несбалансированные взаимоотношения общества и природы, то есть нерациональное природопользование, часто приводят к экологическому кризису и даже экологической катастрофе. При этом кризис — обратимое явление, в котором человек выступает активно действующей стороной, катастрофа — необратимое явление, здесь человек уже лишь пассивная, страдающая сторона. Экологический кризис и экологическая катастрофа в зависимости от масштаба могут быть локальными, региональными и глобальными.

Коэволюция общества и природы. Для предотвращения глобальной экологической катастрофы взаимоотношения человеческого общества и природы должны перестроиться в направлении их коэволюции. Коэволюция общества и природы подразумевает их совместную, взаимосвязанную эволюцию. Однако эволюция в природе идёт более медленно, чем социальная и научно-техническая эволюция общества, поэтому природа не успевает приспосабливаться к антропогенным изменениям. Общество должно сознательно ограничить своё воздействие на природу, чтобы сохранить возможность дальнейшей коэволюции. Такое совместное развитие общества и природы, обеспечивающее коэволюцию, называется устойчивым.

Особо охраняемые природные территории (ООПТ) — территории или акватории, в пределах которых запрещено их хозяйственное использование, и естественное состояние которых поддерживается в целях сохранения экологического равновесия, а также в научных, учебно-просветительных, культурно-эстетических целях.

В зависимости от строгости охраны различают: государственные природные заповедники (в том числе биосферные), национальные парки, природные парки, государственные природные заказники, памятники природы, дендрологические парки и ботанические сады.

Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) — система наблюдения, оценки и прогнозирования состояния окружающей человека природной среды. Конечная цель экологического мониторинга — оптимизация отношений человека с природой, экологическая ориентация хозяйственной деятельности. Выделяют разные виды экологического мониторинга (табл. 8.25).

Таблица 8.25. Виды экологического мониторинга

Экологизация сознания. На рубеже II и III тысячелетий н. э. в мышлении человека и его практической деятельности происходит смена парадигмы — экономические приоритеты заменяются экологическими. Господствовавший вплоть до конца XX столетия экономический императив всё чаще заменяется экологическим. Именно оттого, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее.

Тип экологического сознания отражает существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и природы и определяет поведение людей при их взаимодействии с природой. Можно выделить два основных типа экологического сознания: антропоцентризм и экоцентризм (табл. 8.26).

Таблица 8.26. Типы экологического сознания

В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу— это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к эксцентрическому.

---

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.5. Воздействие человека на биосферу

Просмотров:
5 586

Что сегодня понимают под экологическими проблемами планеты?

Определение экологических проблем

К глобальным экологическим проблемам относят сегодня те проблемы, которые возникают в результате взаимоотношений и взаимодействий природы и общества. Как правило, такие проблемы напрямую связаны с хозяйственной деятельностью человека.

Влияние НТР (научно-технической революции) стало причиной обострения взаимодействия человека и природы в 21 веке и причиной мировых экологических проблем. Это время уже ознаменовалось как время существенного расширения использования природных ресурсов и последних технологий в разнообразных областях деятельности человека. Как результат — состояние окружающей среды заметно ухудшилось.

Это произошло потому, что способности экосистемы к самоочищению и воспроизводству уменьшились — в следствие изменения круговорота веществ в географической оболочке. Все это угрожает жизни и здоровью нынешнего и будущих поколений человечества. В отдельных регионах планеты ситуация отличается чрезвычайной напряженностью и достигла уровня, на котором можно говорить об экологическом кризисе: общее состояние окружающей среды планеты стало хуже.

Экологический кризис — критическое состояние окружающей среды, указывающее на непростое взаимоотношение человека с природой, и при определенных условиях имеющее возможность перерасти в экологическую катастрофу.

Кризис — процесс обратимый, а катастрофа — нет. В последнем случае прогнозы для человечества неутешительные.

Основные экологические проблемы нашей планеты

Опустынивание и уничтожение лесов

Такая экологическая проблема Земли как опустынивание затрагивает в большинстве случаев только страны Африки: в результате сухого климата растительный покров там бедный. Каждый год пустыней становится примерно 6 млн гектаров земли. Однако проблема опустынивания затрагивает и территории с умеренным климатом.

К примеру, районы Центральной и Средней Азии, южные районы Украины. Это происходит не только из-за человеческой деятельности, но и в результате перераспределения влаги в атмосфере, а также в связи с тем, что общая континентальность климата Земли растет.

Что касается исчезновения лесов, то эта проблема затрагивает в основном тропические широты: происходит активная вырубка лесов Амазонии и Юго-Восточной Азии. Каждый год в мире человек уничтожает свыше 15 млн гектаров леса.

Результат такой глобальной экологической проблемы — это уменьшение генофонда тропических лесов в общем, нарушение круговорота воды в природе, сокращение роли лесов как «легких» планеты.

Загрязнение воды

Загрязнение воды напрямую связано с дефицитом пресных водных ресурсов. Очистительные сооружения, которые не отличаются качеством и совершенством, становятся причиной того, что воды загрязняются соединениями азота, калия, фосфора, минеральными солями, а также высокотоксичными тяжелыми металлами.

Каждый год в водоемы поступает большое количество различных бытовых и промышленных отходов. Статистика ООН говорит о том, что самые загрязненные реки сегодня это:

• Волга;
• Днепр;
• Дунай;
• Миссисипи;
• Рейн;
• Сена;
• Эско.

Миллионы жителей Африки пользуются водой, непригодной для использования по различных медицинским показателям.

Загрязнение воздуха и большие города

Когда отвечают на вопрос что относится к глобальным экологическим проблемам, то почти всегда называют загрязнение воздуха. Отходы производства — различные химические вещества и соединения — постоянно выбрасываются в атмосферу предприятиями металлургии, топливной и химической промышленности, а также транспортом. Самые опасные из таких веществ — оксиды серы и азота. Когда они попадают в воздух, то вызывают кислотные дожди. Скопление в атмосфере углекислого газа способствует появлению парникового эффекта.

Загрязнение атмосферы приводит к разрушению озонового слоя и образованию «озоновых дыр». В таких случаях под угрозой вообще все живое на планете.

В результате глобализации возникли следующие проблемы:

• утилизация и переработка мусора;
• обеспечение людей пресной водой;
• загрязнение воды и атмосферы бытовыми отходами и отходами вредных производств.

Исчезновение отдельных видов растений и животных

Многие виды растений и животных полностью исчезли с лица земли в результате нерационального природопользования. Международный союз охраны природы приводит данные, что с 1600 года на Земле вымерли:

• 94 вида птиц;
• 63 вида млекопитающих;
• 30 тысяч видов растений находится под угрозой исчезновения.

Исчезновение видов становится причиной обеднения генофонда планеты.

Проблема Мирового океана

Акватория Мирового океана серьезно страдает в результате загрязнений рек отходами предприятий, сточных вод городов, смывов с полей удобрений и ядохимикатов, а также аварий танкеров и добывающих нефть установок. Все это приводит к нарушению экологического баланса, уничтожению флоры и фауны акваторий и морских побережий.

Даже в учебниках 4 класса экологической проблемой планеты Земля значится проблема бесконтрольного вылова рыбы и промысла морских водорослей.

Глобальные проблемы — безграничны, поэтому чтобы их решить мировому сообществу нужно объединиться.