Раскрыть роль живых организмов в биосфере. · диоксидную - формирование биогенных угольных кислот в результате дыхания представителей животного мира. – потребность в значительных площадях внутри городской застройки

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: дать понятие о круговороте веществ, взаимосвязи веществ в биосфере, соответствие единым законам природы.

Задачи урока:

1. Расширить знания о круговороте веществ.
2. Показать перемещение веществ в биосфере.
3. Показать роль круговорота веществ в биосфере.

Оборудование: таблицы “Границы биосферы и плотность жизни в ней”, схема круговорота веществ, ПК, проектор, презентация.

План урока.

I. Постановка проблемного вопроса.

II. Проверка знаний.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос.

3.2. Определение биосферы по В.И. Вернадскому.

3.3. Характеристика биосферы.

3.4. Слайд 4. Роль живых организмов в биосфере.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме.

IV. Слайд 8. Работа со схемой участвуют в круговороте.

V.Слайд 9. Работа со схемой круговорот воды.

VI. Слайд 10. Работа со схемой круговорот кислорода.

VII. Слайд 12. Работа со схемой круговорот углерода.

VIII. Слайд 13. Круговорот азота.

IX. Слайд 14. Круговорот серы.

Х.Слайд15. Круговорот фосфора.

XI. Запись вывода по теме урока.

Ход урока

I. Организационный момент. Настрой класса на работу.

II. Проверка знаний.

Выполнение теста по вариантам. Тесты распечатаны.

Вариант 1

1. Наиболее постоянным фактором, влияющим на атмосферу, является:

а) давление б) прозрачность в) газовый состав г) еемпература

2. К функциям биосферы, обусловленным процессами фотосинтеза, можно отнести:

а) газовую б) окислительно-восстановительную в) концентрационную

г) все перечисленные функции д) газовую и окислительно-восстановительную

3. Весь кислород атмосферы образован благодаря деятельности:

а) цианобактерий сине-зелёных водорослей б) гетеротрофных организмов в) колониальных простейших в) автотрофных организмов

4. В преобразовании биосферы главную роль играют:

а) живые организмы б) биоритмы

в) круговорот минеральных веществ в) процессы саморегуляции.

Вариант 2

1. Жизнь можно обнаружить:

а) любой точке биосферы

б) Любой точке Земли

в) любой точке биосферы

г) любой точке биосферы, кроме Антарктиды и Арктики

д) в биосфере происходит только геологическая эволюция

2. Приток энергии в биосферу извне необходим потому, что:

а) углеводы, образовавшиеся в растении, служат источником энергии для других организмов

б) в организмах происходят окислительные процессы

в) организмы разрушают остатки биомассы

г) ни один вид организмов не создаёт запасов энергии

3. Выберите основные факторы среды, от которых зависит процветание организмов в океане:

а) доступность воды б) количество осадков

в) прозрачность среды г) рH среды

д) солёность воды е) скорость испарения воды

ж) концентрация углекислого газа

4. Биосфера – глобальная экосистема, структурными компонентами которой являются:

а) классы и отделы растений б) популяции

в) биогеоценозы г) классы и типы.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос

Вспомните из химии закон сохранения веществ. Как этот закон может быть связан с биосферой?

3.2. Определение биосферы

Биосфера, по В.И. Вернадскому, – это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.

В. И. Вернадский
(1863-1945)

Выдающийся русский ученый
Академик, основоположник науки геохимии
Создал учение о биосфере Земли.

3.3. Характеристика биосферы

Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким слоем газа озона на высоте 16–20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10–11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже.

Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты.

Всю массу организмов всех видов В.И. Вернадский назвал живым веществом Земли.

В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом, меняется химизм биосферы.

В.И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы (рис. 1) связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ – нефти, торфа и др.

Рис. 1. Первые растения суши (400 млн. лет назад)

Слайд 4.

3.4. Роль живых организмов в биосфере

Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов , которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов – атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором – горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде.

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они – главные разрушители мертвого органического вещества.

В. В. Докучаев
(1846 - 1903)
Основоположник современного почвоведения,
основанного на идее глубокой взаимосвязи живой и неживой природы

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме

IV. Работа со схемой участвуют в круговороте

В каждой экосистеме происходит круговорот вещества как результат экофизиологической взаимосвязи автотрофов и гетеротрофов.

Углерод, водород, азот, сера, фосфор и ещё около 30 простых веществ, необходимых для создания жизни клетки, непрерывно превращаются в органические вещества (глициды, липиды, аминокислоты…) или поглощаются в виде неорганических ионов автотрофными организмами, впоследствии используются гетеротрофными, а затем – микроорганизмами-деструкторами. Последние разлагают выделения, животные и растительные остатки на растворимые минеральные элементы или газообразные соединения, которые возвращаются в почву, воду и атмосферу.

V. Работа со схемой круговорот воды

Рис. 6. Круговорот воды в биосфере

VI. Работа со схемой круговорот кислорода

Слайд 10

Цикл кислорода.

Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды – около 2 млн лет (рис. 6). Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.

Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло (см. рис. 2).

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни

VII. Работа со схемой круговорот углерода

Вопросы учащимся:

1. Вспомните, какую роль в природе играет фотосинтез?

2. Какие условия необходимы для фотосинтеза?

Круговорот углерода (рис. 4). Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает, затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т.п.). Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.

Рис. 4. Круговорот углерода в биосфере

VIII. Работа со схемой Круговорот азота.

Вспомните, какую роль играют в накоплении азота?

Круговорот азота (рис. 5). Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую растениями форму. Другой источник – свободный азот атмосферы – растениям непосредственно недоступен. Но его связывают, т.е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.

Рис. 5. Круговорот азота в биосфере

IX. Круговорот серы

Слайд 14

Круговорот фосфора и серы. (рис. 6, 7). Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов - редуцентов снова возвращает их в почву. Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда – в моря и океаны и используется водорослями. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

X. Круговорот фосфора

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни.

XI. Запись вывода в тетради

1. Биосфера – энергетически открытая система

2. Накопление веществ в биосфере идёт за счёт растений, способных преобразовывать энергию солнечного света.

3. Круговорот веществ - необходимое условие существования жизни на Земле.

4. В процессе эволюции в биосфере установилось равновесие между организмами.

Вопросы для повторения:

1. Какие организмы биосферы участвуют в круговороте веществ?

2. От чего зависит количество биомассы в биосфере?

3. Какова роль фотосинтеза в круговороте веществ?

4. Какова роль круговорота углерода в биосфере?

5. Какие организмы принимают участие в круговороте азота?

Домашнее задание: выучить параграф 76, 77.

Опережающее изучение: подобрать материал об основных экологических проблемах современности.

1. Г.И. Лернер Общая биология: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы – М.: Эксмо, 2007. – 240 с.
2. Е.А. Резчиков Экология: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.: МГИУ, 2000 – 96 с.
3. Библиотека интернета: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Сайт Экологии: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Электронный журнал "Экология и жизнь".: http://www.ecolife.ru/index.shtml

Основное внимание в учении о биосфере В. И. Вернадский уделял роли живого вещества. Учёный писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её определяющей». Благодаря способности к росту, размножению и расселению, в результате обмена веществ и преобразования энергии живые организмы способствуют миграции химических элементов в биосфере. В. И. Вернадский сравнивал массовые миграции животных, например стаи саранчи, по масштабам переноса химических элементов с перемещением целого горного массива.

В живой природе обнаружено около 90 химических элементов, т. е. большая часть всех известных на сегодняшний день. Нет никаких специальных элементов, характерных только для живых организмов, поэтому за всю историю существования биосферы атомы большинства элементов, входящих в её состав, неоднократно прошли через тела живых организмов. Между органическим и неорганическим веществом на планете существует неразрывная связь, совершаются постоянный круговорот веществ и превращение энергии.

Около 2 млрд лет назад благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли началось накопление свободного кислорода, затем сформировался озоновый экран, защищающий всё живое от космической и солнечной радиации. На протяжении всей биологической истории Земли деятельность организмов определяла состав атмосферы (фотосинтез, дыхание), состав и структуру почв (деятельность редуцентов), содержание различных веществ в водной среде. Продукты метаболизма одних организмов, попадая в окружающую среду, использовались и перерабатывались другими организмами. Благодаря редуцентам в круговорот веществ включались растительные и животные остатки.

Многие организмы способны избирательно поглощать и накапливать различные химические элементы в виде органических и неорганических соединений. Например, хвощи аккумулируют из окружающей среды кремний, губки и некоторые водоросли – иод. В результате деятельности разных бактерий образованы многие месторождения серы, железных и марганцевых руд. Из тел ископаемых растений и планктонных организмов сформировались залежи каменного угля и запасы нефти. Скелеты мелких планктонных водорослей и раковинок морских простейших сложились в гигантские толщи известняковых пород (рис. 83).

Особую роль в биосфере играют микроорганизмы. Не будь их, круговорот веществ и энергии не смог бы осуществляться и поверхность планеты была бы покрыта толстым слоем растительных остатков и трупов животных.

Лишайники, грибы и бактерии активно участвуют в разрушении горных пород. Их работу поддерживают растения, чьи корневые системы прорастают в мельчайшие трещины. Завершают этот процесс вода и ветер.

Рис. 83. Раковины одноклеточных организмов под сканирующим электронным микроскопом (увеличено в 2000 раз)

Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют и другие процессы. Во время вулканических извержений в атмосферу выбрасывается огромное количество различных газов, частички вулканического пепла, изливаются потоки расплавленных магматических пород. В результате тектонических процессов образуются новые острова, меняют облик горные районы, океан наступает на сушу.

Круговорот воды. Особое значение для существования биосферы имеет круговорот воды (рис. 84). С поверхности океанов испаряется огромная масса воды, которая частично переносится ветрами в виде пара и выпадает в виде осадков над сушей. Обратно в океан вода возвращается через реки и грунтовые воды. Однако важнейшим участником циркуляции воды является живое вещество.

В процессе жизнедеятельности растения поглощают из почвы и испаряют в атмосферу огромное количество воды. Так, участок поля, который за сезон даёт урожай массой в 2 т, потребляет около 200 т воды. В экваториальных районах земного шара леса, задерживая и испаряя воду, значительно смягчают климат. Сокращение площади этих лесов может привести к изменению климата и засухам в прилегающих районах.

Круговорот углерода. Углерод входит в состав всех органических веществ, поэтому его круговорот полностью зависит от жизнедеятельности организмов (рис. 85). В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (СО 2) и включают углерод в состав синтезируемых органических соединений. В процессе дыхания животные, растения и микроорганизмы выделяют углекислый газ, и углерод, ранее входящий в состав органических веществ, вновь возвращается в атмосферу.

Рис. 84. Круговорот воды в биосфере

Рис. 85. Круговорот углерода в биосфере

Углерод, растворённый в морях и океанах в виде угольной кислоты (Н 2 СО 3) и её ионов, используется организмами для формирования скелета, состоящего из карбонатов кальция (губки, моллюски, кишечнополостные). Причём ежегодно громадное количество углерода осаждается в виде карбонатов на дно океанов.

На суше около 1 % углерода изымается из круговорота, откладываясь в виде торфа. В атмосферу углерод поступает также в результате хозяйственной деятельности человека. В настоящее время ежегодно выбрасывается в воздух около 5 млрд т углерода при сжигании ископаемого топлива (газ, нефть, уголь) и 1–2 млрд т – при переработке древесины. Каждый год количество углерода в атмосфере увеличивается примерно на 3 млрд т, что может привести к нарушению устойчивого состояния биосферы.

Огромное количество углерода содержится в горных осадочных породах. Его возвращение в круговорот зависит от вулканической деятельности и геохимических процессов.

Ноосфера. Совместная деятельность живых организмов в течение миллиардов лет создавала, а в дальнейшем поддерживала определённые условия, необходимые для существования жизни, т. е. обеспечивала гомеостаз биосферы. В. И. Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Однако с появлением человека в развитии биосферы всё большее значение постепенно приобретал новый фактор – антропогенный.

В 1927 г. французские учёные Эдуард Леруа и Пьер Тейяр де Шарден ввели понятие «ноосфера». Ноосфера – это новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором её развития. В дальнейшем В. И. Вернадский развил представление о ноосфере как сфере разума.

Ещё в 1922 г. В. И. Вернадский предвидел, что человечество овладеет атомной энергией. Он писал: «Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить её на добро, а не на самоуничтожение?»

Вопросы для повторения и задания

1. В чём заключается влияние живых организмов на биосферу?

2. Расскажите о круговороте воды в природе.

3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?

4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.

5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?

6. Кто впервые ввёл в науку термин «ноосфера»?

Подумайте! Выполните!

1. Каково участие живых организмов в глобальных круговоротах веществ в природе?

2. Проведите картирование зелёных насаждений в районе расположения школы (групповой проект).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Круговорот азота. В газовом составе атмосферы азот составляет около 80 %. Однако напрямую в виде газа живые организмы не могут его использовать. Фиксация азота и перевод его в соединения, которые поглощаются растениями, осуществляется благодаря деятельности почвенных азотфиксирующих бактерий, синтезирующих нитраты. Часть азота фиксируется в результате образования оксидов во время электрических грозовых разрядов в атмосфере. При разложении органических остатков под действием микроорганизмов (гнилостных бактерий) выделяется аммиак. Хемосинтезирующие (нитрифицирующие) бактерии превращают аммиак в азотистую, а затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота, благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, поступает в воздух. Часть соединений оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок выключается из круговорота.

Круговорот серы. Сера входит в состав белков и тоже является жизненно важным элементом. Находящиеся глубоко в почве и в морских осадочных породах соединения серы с металлами (сульфиды) переводятся хемосинтезирующими микроорганизмами в доступную растворимую форму – сульфаты, которые и используются растениями. Глубоко залегающие сульфаты вовлекаются в круговорот другой группой микроорганизмов, восстанавливающих сульфаты до сероводорода (H 2 S). При разложении трупов животных или остатков растений сера возвращается в круговорот. Часть серы в виде сероводорода, сернистого газа и газообразной серы поступает в атмосферу вместе с вулканическими газами.

В результате деятельности человека круговорот многих элементов резко ускоряется, при этом в одних местах возникает их недостаток, а в других – избыток. Оксид серы (SО 2) попадает в атмосферу при сжигании угля и нефти с высоким содержанием серы. Рядом с медеплавильными заводами избыток SО 2 в воздухе вызывает гибель растительности вследствие нарушения процесса фотосинтеза.

Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. Он постепенно вымывается и попадает в экосистемы. Растения используют только часть этого фосфора; много его уносится реками в моря и снова оседает в глубоководных отложениях. Вместе с выловом рыбы на сушу возвращается примерно 60 тыс. т элементарного фосфора в год. Кроме того, ежегодно добывается от 1 до 2 млн т фосфорсодержащих пород. Хотя запасы фосфорсодержащих пород велики, в будущем потребуются специальные меры для возвращения фосфора в круговорот веществ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

• ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
• Агрономический факультет
• КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
• Содержание

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

1.1 Биохимические принципы

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

1.3 Функции живого вещества в биосфере

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

3.2 Охрана редких видов растений

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Литература

1. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы

Земная поверхность не содержит более могущественной, постоянно действующей, динамичной силы, чем живые организмы. Согласно учению о живом веществе, за данной оболочкой закрепляется космическая функция, выступающая связующим звеном между Землей и космическим пространством. Участвуя в процессе фотосинтеза, обмена и преобразования естественных веществ, живое вещество осуществляет невообразимую химическую работу.

Понятие о живом веществе разработано прославленным ученым В. И. Вернадским, который отдельно рассмотрел биологическую массу среди совокупности других типов органических веществ, формирующих биосферу земного шара. По мнению исследователя, живые организмы составляют ничтожную долю биосферы. Однако именно их жизнедеятельность наиболее ощутимо отражается на формировании окружающего мира.

Согласно концепции ученого, живое вещество биосферы состоит как из органических, так и неорганических веществ . Главной специфической особенностью живого вещества выступает наличие огромного энергетического потенциала. В плане высвобождения свободной энергии в неорганической среде планеты с живым веществом могут сравниться лишь вулканические лавовые потоки. Основным различием между неживым и живым веществом выступает скорость течения химических реакций, которые в последнем случае происходят в миллионы раз быстрее. Исходя из учения профессора Вернадского, присутствие живого вещества в земной биосфере может проявляться в нескольких формах:

· биохимической (участие в обмене химических веществ, формирование геологических оболочек);

· механической (непосредственное воздействие биомассы на преобразование материального мира).

Биохимическая форма «деятельности» биомассы планеты проявляется в непрерывном обмене веществ между окружающей средой и организмами в ходе переваривания пищи, построения тела.

Механическое воздействие живого вещества на окружающий мир заключается в циклическом перемещении веществ в ходе жизнедеятельности организмов.

1.1 Биохимические принципы

Получить полное представление о том «объеме работы», которую осуществляет живое вещество в процессе жизнедеятельности, позволяют несколько научных положений, известных под названием биохимические принципы:

· движение атомов химических веществ при биогенной миграции всегда тяготеет к достижению максимально возможных проявлений;

· эволюционное преобразование видов движется в направлении, способствующем усилению миграции атомов элементов;

· существование биомассы обусловлено наличием солнечной энергии;

· живое вещество планеты заключено в непрерывный круговорот обмена химическими веществами с космической средой.

1.2 Отражение жизнедеятельности живого вещества на функционировании биосферы

Жизнь возникла в форме биосферы благодаря способности органической массы к размножению, росту и эволюции форм. Изначально живая оболочка планеты представляла собой комплекс органических веществ, образующих круговорот элементов. В ходе развития и преобразования живых организмов живое вещество получило способность функционировать не только в виде непрерывного потока энергии, но и эволюционировать как комплексная система. Новые виды органической оболочки Земного шара не просто находят свои корни в предшествующих формах. Их возникновение обусловлено течением специфических биогенных процессов в естественной среде, что, в свою очередь, влияет на все живое вещество, клетки живых организмов. Каждая стадия эволюции биосферы характеризуется заметными изменениями в ее материально-энергетической структуре. Таким образом, возникают новые системы косного и живого вещества планеты. Рост воздействия биомассы на изменение косных систем планеты заметен при исследовании всех без исключения эпох. Обусловлено это, в первую очередь, повышением аккумуляции солнечной энергии, а также ростом интенсивности и емкости биологического круговорота элементов. Изменение среды всегда предопределяет возникновение новых сложноорганизованных форм жизни.

1.3 Функции живого вещества в биосфере

Впервые функции биомассы были рассмотрены все тем же Вернадским при написании знаменитого труда под названием «Биосфера». Здесь ученый выделяет девять функций живого вещества: кислородную, кальциевую, газовую, окислительную, восстановительную, разрушающую, концентрационную, восстановительную, метаболическую, дыхательную .

Разработка современных концепций о живом веществе биосферы привела к существенному сокращению количества функций живого вещества и их объединению в новые группы.

Энергетические функции живого вещества . Если говорить об энергетических функциях живого вещества, то положены они, прежде всего, на растения, которые обладают способностью к фотосинтезу и преобразованию солнечной энергии в разнообразные органические соединения. Энергетические потоки, исходящие от Солнца, являются для растений настоящим даром электромагнитной природы. Более 90% энергии, поступающей в биосферу планеты, поглощается литосферой, атмосферой и гидросферой, а также принимает непосредственное участие в течении химических процессов. Функции живого вещества, направленные на преобразование энергии зелеными растениями, являются основным механизмом живого вещества. Без наличия процессов передачи и накопления солнечной энергии развитие жизни на планете оказалось бы под вопросом.

Деструктивные функции живых организмов . Способность к минерализации органических соединений, химическое разложение пород, отмершей органики, вовлечение минералов в круговорот движения биомассы - все это деструктивные функции живого вещества в биосфере. Главной движущей силой деструктивных функций биосферы являются бактерии, грибы и прочие микроорганизмы. Омертвелые органические соединения разлагаются до состояния веществ неорганического характера (воды, аммиака, углекислого газа, метана, сероводорода), возвращаясь в изначальный круговорот материи. Отдельное внимание заслуживает деструктивное воздействие организмов на горные породы. Благодаря круговороту веществ, земная кора пополняется минеральными составляющими, высвобождаемыми из литосферы. Участвуя в разложении минералов, живые организмы тем самым включают в круговорот биосферы целый комплекс важнейших химических элементов.

Концентрационные функции. Избирательное накопление веществ в природе, их распределение, круговорот живого вещества - все это формирует концентрационные функции биосферы. Среди наиболее активных концентраторов химических элементов особая роль отводится микроорганизмам. Построение скелетов отдельных представителей животного мира обусловлено использованием рассеянных минеральных веществ. Яркими примерами применения концентрированных естественных элементов выступают моллюски, диатомовые и известковые водоросли, кораллы, радиолярии, кремневые губки.

Газовые функции . Основой газового свойства живого вещества выступает распределение живыми организмами газообразных веществ. Отталкиваясь от типа преобразуемых газов, выделяют целый ряд отдельных газовых функций:

· кислородообразующую - восстановление кислородного запаса планеты в свободном виде;

· диоксидную - формирование биогенных угольных кислот в результате дыхания представителей животного мира;

· озонную - образование озона, что способствует предохранению биомассы от деструктивного воздействия солнечной радиации;

· азотную - создание свободного азота при разложении веществ органического происхождения.

Средообразующие функции . Биомасса обладает способностью к преобразованию физических и химических параметров окружающей среды для создания условий, соответствующих потребностям живых организмов. В качестве примера можно выделить растительную среду, жизнедеятельность которой способствует повышению влажности воздуха, регуляции поверхностных стоков, обогащению атмосферы кислородом. В определенной степени средообразующие функции являются результатом всех вышеупомянутых свойств живого вещества.

Роль человека в формировании биосферы . Появление человека в качестве отдельного вида отразилось на возникновении революционного фактора эволюции биологической массы - осознанном преобразовании окружающего мира. Технический и научный прогресс является не просто явлением социальной жизни человеческого существа, но в некотором роде относится к естественным процессам эволюции всего живого. Человечество испокон веков преобразовывало живое вещество биосферы, что отразилось на повышении скорости миграции атомов химической среды, трансформации отдельных геосфер, накоплении энергетических потоков в биосфере, изменении облика Земного шара. В настоящее время человек рассматривается не просто как вид, но также сила, способная изменять оболочки планеты, что в свою очередь является специфическим фактором эволюции. Естественное стремление к росту численности вида привело человеческий вид к активному использованию возобновимых и невозобновимых ресурсов биосферы, источников энергии, веществ, захороненных в оболочках планеты. Вытеснение отдельных представителей животного мира из естественных ареалов обитания, уничтожение видов с потребительской целью, техногенное преобразование параметров окружающей среды - все это влечет за собой исчезновение важнейших элементов биосферы.

2. Загрязнение окружающей среды, его виды, объекты и масштабы. Основные источники загрязнения окружающей природной среды

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Развернутое определение этого понятия приводит известный французский ученый Ф. Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)» .

Различают природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими, причинами, например, извержение вулкана, и антропогенные, возникающие в результате деятельности человека.

Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола, шлаки и др.) и физические, или энергетические (тепловая энергия, электрические и электромагнитные поля, шум, вибрация и т. д.).

Материальные загрязнители подразделяются на механические, химические и биологические. К механическим загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве.

Химическими (ингредиентами) загрязнителями являются различные газообразные, жидкие и твердые химические соединения, и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой - кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и другие.

2.1 Виды загрязнения окружающей среды

Загрязнение окружающей среды классифицируется по большому числу признаков.

Классификация загрязнений окружающей среды приведена на Рисунке 1.

Рисунок 1. Основные типы загрязнения окружающей среды (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Естественные загрязнения возникают в результате природных, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, землетрясение, селевой поток и т. п.) вне всякого влияния человека на эти процессы, хотя антропогенная деятельность человека иногда способствует возникновению этих процессов.

Биотические (биогенные) (биогенами, т. е. продуктами жизнедеятельности ряда микроскопических грибов (обычно называемых плесенями), являются микотоксины. Эти агенты могут оказывать серьезное неблагоприятное воздействие на здоровье человека и животных) загрязнения связаны с распространением определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории (или акватории), где они ранее не наблюдались.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека (например, вследствие загрязнения сточными или канализационными водами распространяются такие опасные инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит).

Антропогенные загрязнения являются результатом хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и, в первую очередь, с развитием крупных промышленных центров.

Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом.

Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством.

Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Отрицательные воздействия испытаний ядерного оружия имеют место до сих пор, а массовое применение этого оружия может привести к «ядерной зиме».

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на:

– механические;

– физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные);

– химические;

– радиационные;

– биологические (биотические, микробиологические).

Загрязнению подвергаются все оболочки Земного шара.

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразовательного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызывают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

В настоящее время имеет место и загрязнения космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космическими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормальное функционирование радиотехнических и астрономических приборов.

2.2 Масштабы загрязнения окружающей природной среды

По масштабу загрязнения делятся на:

· Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг предприятия, населенного пункта и т. п.

· Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств.

· Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты и далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов.

2.3 Источники загрязнения окружающей природной среды

Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений:

– теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;

– металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы.

Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Увеличивается доля сельского хозяйства в загрязнении окружающей среды. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое - увеличение строительства крупных животноводческих комплексов при отсутствии какой-либо очистки образующихся отходов и их утилизации, и второе - увеличение применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности. биосфера растительный кормовой угодие

Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов. Основными объектами загрязнения являются атмосферный воздух, водоемы, включая Мировой океан, почвы. Ежедневно в атмосферу выбрасываются тысячи и тысячи тонн угарного газа, окислов азота, серы и других вредных веществ. И только 10 % этого количества поглощается растениями. Окись серы (сернистый газ) - основной загрязнитель, источником которого являются тепловые электростанции, котельные, металлургические заводы.

Концентрация двуокиси серы в окислах азота, порождает кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, вредно сказываются на состоянии рыбных запасов. Наряду с сернистым газом отрицательное воздействие на состояние атмосферы оказывает углекислый газ, который образуется в результате горения. Его источники - тепловые электростанции, металлургические заводы, транспорт. За все предшествующие годы доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 20 % и продолжает увеличиваться на 0,2 % в год. При сохранении таких темпов прироста к 2000 году в атмосфере доля углекислоты возрастет на 30-40 %.

Во всех экономически развитых странах мира автомобильный транспорт по объему перевозок занимает ведущее место, в большинстве стран он также лидирует и по транспортной работе. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается и превысил 400 млн. ед. Однако при таком значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями, которые сопровождают этот процесс.

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду сопровождается не только потреблением природных ресурсов, но и загрязнением окружающей среды. С экологических позиций загрязнение среды обитания представляет комплекс помех в экологических системах. Если уровень помех превышает возможность организма к адаптации, то это приводит к его гибели или угнетению. Возникновение помех в экологических системах может быть связано с внесением различных отходов (ингредиентное загрязнение), непроизводительными потерями энергии (параметрическое загрязнение), необратимыми изменениями естественных экологических систем (экологическое загрязнение).

Объектами ингредиентного загрязнения являются атмосфера, гидросфера и литосфера, т. е. важнейшие компоненты, составляющие среду обитания человека. Человек разомкнул круговорот веществ в природе и создал искусственные линейные цепи событий.

Одну из таких цепей легко проследить на примере использования топлива на автомобильном транспорте. Нефть добывают из недр земли, перерабатывают в топливо, которое сжигают в цилиндрах двигателя. При этом образуются отходы (отработавшие газы), загрязняющие атмосферный воздух, воду и почву. Таких цепей при эксплуатации автомобилей множество. Среди ингредиентов загрязнения присутствуют сотни веществ и химических соединений, нередко очень опасных для живых организмов, в твердом, жидком и газообразном состоянии. Наиболее массовые из них - токсичные и нетоксичные компоненты отработавших газов (ОГ), нефтепродукты, пыль, содержащая органические и неорганические вещества, хлориды, отходы при производстве и эксплуатации автомобилей. При этом вредное воздействие увеличивается с ростом объема движения, вредные компоненты постоянно накапливаются в окружающей среде.

При сгорании топлива в цилиндрах двигателя только часть химической энергии переходит в полезную механическую работу. Остальная энергия теряется. У лучших образцов автомобильных двигателей эти потери составляют более 55%. Часть передаваемой от двигателя к ведущим колесам энергии затрачивается на преодоление потерь в трансмиссии и сопротивления движению. Основная доля неиспользованной энергии переходит в тепло, остальная - в другие виды параметрического загрязнения.

Развитие автомобилизации ведет к значительному преобразованию естественных экологических систем. При широком использовании автомобилей все возрастающее число людей получают доступ к ранее закрытым для них природным комплексам, нагрузка на которые нередко превышает их рекреационные способности. В результате нарушаются привычные связи в экологических системах, сокращается количество мест, пригодных для обитания животных, снижается продуктивность системы. Опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду различны для городов и загородных территорий.

В городах это воздействие в наибольшей степени проявляется в следующем :

– повышенный расход топлива автомобилями;

– потребность в значительных площадях внутри городской застройки;

– загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами ОГ;

– загрязнение городских водоемов; все виды параметрического загрязнения.

На загородных территориях это:

– потребность в значительных площадях для строительства автомобильных дорог и других сооружений;

– загрязнение поверхностных слоев почвы; загрязнение водоемов и грунтовых вод;

– нарушение экологического равновесия в зоне строительства и эксплуатации автомобильных дорог.

Как в городских, так и в загородных условиях обществу наносится ущерб, связанный с негативными социально-экономическими последствиями развитой автомобилизации.

В целом современные города характеризуются более высоким воздействием автомобильного транспорта на окружающую среду, соответственно и большей опасностью для населения.

Неблагоприятное положение усугубляется также тем, что загрязнение окружающей среды автомобильным транспортом практически невозможно локализовать, его воздействию население города подвергается даже в зоне жилой застройки.

Таблица 1 - Основные загрязнители окружающей среды

3. Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика. Охрана редких видов растений. Охрана лесов и естественных кормовых угодий

3.1 Растительные ресурсы, количественная и качественная характеристика

Растительные ресурсы - это все растительные организмы (высшие растения, грибы, мхи, лишайники, водоросли), которые растут на территориях и акваториях и используются или могут быть использованы для различных нужд бы общества. Среди них особое хозяйственное значение имеют лесные ресурсы.

Леса занимают около трети поверхности земного шара. Общая площадь лесов составляла 2438 млн га, из них леса тропических поясов 1233 млн га (50,5%), леса умеренных поясов 1205 млн га (49,5%). Мировые запасы древесины оценивались в 5412,5 млн т. Из европейских государств самое «лесное» -- Финляндия, где леса занимают 70% ее территории. Великобритания бедна лесами -- они занимают менее 6% площади страны. Общая площадь лесного фонда Российской Федерации в 1991 г. составляла 1182,6 млн га, покрытых лесом земель -- 771,1 млн га, общий запас древесины в лесах -- 81,6 млрд м3. Древесина является универсальной сырьем, из которого может быть изготовлен более 15-20 тыс. различных изделий.

Лесными ресурсами являются древесные, технические, лекарственные и другие продукты леса, которые используются для удовлетворения потребностей населения и производства и воспроизводятся в процессе формирования лесных природных комплексов. К лесным ресурсам также относятся полезные свойства лесов (способность уменьшать негативные последствия природных явлений, защищать почву от эрозии, предотвращать загрязнение окружающей природной среды и очищать его, способствовать регулированию стока воды, оздоровлению населения и его эстетическому воспитанию и т.п.), которые используются для удовлетворения общественных потребностей.

Лесные ресурсы - это совокупность материальных благ леса, которые можно использовать без ущерба окружающей среде с наибольшей хозяйственной эффективностью. Все разнообразие лесных ресурсов в зависимости от д их назначения и особенностей использования объединены в следующие группы:

- сырьевые ресурсы древесного происхождения - древесина, древесная зелень, кора;

- ресурсы недревесных происхождения - грибы, ягоды, плоды, орехи, лекарственные ресурсы, кормовые и технические ресурсы недревесной растительности и т.п.;

- ресурсы животного происхождения - полезная и вредная лесная фауна, яйца, мед, рога диких копытных и др.;

- многосторонние полезные функции леса и его положительное влияние на природную среду.

Не только лесные ресурсы выполняют разнообразные хозяйственные функции в обществе. Травянистые растительные ресурсы играют не менее важную роль. По значению для человека их делят на следующие группы:

- ценные кормовые растения;

- лекарственные растения;

- технические растения;

- остальные - декоративные и другие растения

Следует отметить, что растительность ни природной зоны не подлежала таком катастрофическом воздействия человека, как растительность степей, особенно за последние 150-200 лет, когда внешний вид этой ландшафтной зоны корне изменился. Основные направления воздействия хозяйственной деятельности человека на степной травостой связаны с такими факторами, как выпас скота, полное уничтожение целинной растительности при пахоте, сенокос, строительство городов, промышленных объектов, транспортных магистралей и др. Последствиями исчезновения естественного растительного покрова степи стали высушивания почв и уменьшение поверхностного слоя.

3.2 Охрана редких видов растений

На территории России встречается множество растений, обладающих разнообразными полезными свойствами. Использование их в практических целях еще далеко не полно. Достаточно отметить, что из 300 тыс. видов мировой флоры высших растений используются человеком в хозяйственной деятельности систематически только около 2500 видов, а периодически - до 20 тысяч видов. В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов. Многие растения обладают ценными свойствами и применяются в медицине, технике, кулинарии, цветоводстве и озеленении.

Не изучен в достаточной мере мир лекарственных растений. В настоящее время проводится его интенсивная разведка. Комплексные исследования, проводимые фармакологами, химиками, ботаниками и растениеводами, позволили выявить новые ценные в лечебном отношении растения, которые можно использовать в медицинской практике не только в форме препаратов, но и в виде индивидуальных веществ. Мало изучены и пищевые свойства растений. В конце XX столетия начались интенсивные поиски новых растений, которые могли бы дать больше белка, чем те, которые уже известны в растениеводстве. Таким примером является хлорелла, которая привлекает ученых своей наибольшей фотосинтетической способностью. Она использует в искусственных условиях до 20% солнечной энергии (цветовые растения - 2%), а ее урожайность в 25 раз выше, чем пшеницы. Изучение многих растений, исчезающих с лица Земли, помогает раскрыть новые страницы в истории, лучше познать законы становления растительного мира. До нашего времени сохранились древние формы растений, значение которых для науки трудно переоценить. В России встречаются эльдарская сосна и другие растения флоры третичного периода. Они являются редкими, а частично и вымирающими видами, подлежащими охране, например, в бассейне реки Уссури - лимонник, амурская сирень и др.

Некоторые растения становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Примером этого служит женьшень, или «корень жизни», почти исчезнувший в лесах Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации занесено 533 вида растений, подлежащих охране. Среди них следует назвать: женьшень, аралию материковую, лотос, водяной орех, заманиху, венерин башмачок и др.

Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться разными путями:

– первый путь - запрещение каких-либо действий: выкашивание, обламывание, порча;

– второй путь - охрана редких видов в заповедниках, национальных парках, заказниках, объявление памятниками природы;

– третий путь - создание коллекционных участков и резерватов в сети ботанических садов и других научных учреждений.

Перенесенные на коллекционные участки растения могут поддерживаться в культуре неопределенно длительный срок и являться необходимым резервом для разнообразных целей. Наряду с редкими и исчезающими видами растений охране подлежат и хозяйственно-ценные растения, произрастающие в природе. В этом случае главное - это рациональное их использование и борьба с браконьерскими формами неорганизованного сбора.

3.3 Охрана лесов и естественных кормовых угодий

Виды растений существуют не изолированно. Они связаны множеством нитей с другими растительными, животными компонентами и абиотическими факторами природных комплексов. Поэтому охрана растительности -- задача комплексная, должна проводиться через охрану всей природной среды, включая растительные сообщества, в состав которых входят данные виды растений. Охране подлежит вся флора и ее группировки -- фитоценозы.

Основными задачами охраны леса являются иррациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса малолесистых районов в связи с их водоохранной, почвозащитной, санитарно-оздоровительной ролью. Особое внимание должно уделяться охране горных лесов, так как они выполняют важные водорегулирующие почвозащитные функции. При правильном ведении лесного хозяйства повторно рубки на том или ином участке должны проводиться не ранее чем через 80--100 лет, при достижении полной спелости. В 60--80-х гг. XX в. в ряде областей европейской части России к повторным рубкам возвращались значительно раньше приведшее к потере их климатообразующего и водорегулирующего значения, возросло количество мелколиственных лесов. Важная мера по рациональному использованию лесов -- это борьба с потерями древесины. Нередко при заготовке древесины происходят значительные потери. В местах рубок остаются ветви, хвоя, которые являются ценным материалом для приготовления хвойной муки -- витаминного корма для скота. Отходы от рубки леса перспективны для получения эфирных масел.

Своевременное лесовозобновление -- важнейшее условие для сохранения лесных ресурсов. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. На 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, а на остальной -- необходимы посев и посадка деревьев. Положительно сказывается на восстановлении лесов проведение их очистки от остающихся после вырубки ветвей, коры, хвои и т. д.

В воспроизводстве лесов большую роль играют мелиоративные мероприятия: осушение переувлажненных почв, посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это благоприятно сказывается на росте деревьев и качестве древесины. Там, где естественного возобновления леса на вырубках не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или саженцев, выращенных в питомниках. Таким же способом восстанавливают леса на гарях, полянах, высаживая высоко продуктивные сорта деревьев. Наряду с лесовосстановительными работами и повышением продуктивности леса, наряду с правильным подбором и широким внедрением быстрорастущих пород, разумным осушением заболоченных земель требуются своевременные меры ухода за лесом. Прореживание, прочистка, осветление, санитарная рубка, защита от пожаров, вредителей и болезней, потравы скотом и т. д. -- все это улучшает состояние леса, повышает его продуктивность. Эти мероприятия при правильном их осуществлении способствуют охране леса как природного комплекса.

В последние годы центр лесозаготовок в России переносится в Сибирь. Осуществляется лесовосстановление, ликвидируются последствия необдуманных рубок леса, ведутся санитарные рубки и другие работы по уходу за лесом. Лесопосадки проводят на свободных площадях и необлесенных пустырях. Лес стараются использовать шире и комплекснее. Так, в 1991 г. расчетная лесосека (норма лесопользования) в целом по России составляла более 550 млн м3, в том числе хвойных пород -- 340 млн м3. Фактически же использование расчетной лесосеки -- 46% по общему объему и 52% по хвойным породам. Рубки ухода за лесом проведены на площади более 2 млн га, лесовосстановительные работы -- на площади 1,6 млн га. На современном этапе развития лесного хозяйства достигнутые объемы по лесовосстановлению обеспечивают сохранение и даже некоторое увеличение покрытых лесом земель.

Охрана лесов от пожаров осуществляется на 65% площади лесного фонда Российской Федерации. Борьба с вредителями и болезнями проведена в 1991 г. на общей площади 565 тыс. га, в том числе на 483 тыс. га с применением биологических методов и средств.

Литература

1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. - М., 2011.

2. Константинов В. М. Экологические основы природопользования. - М., 2010.

3. Олейник Я. Б. Основы экологии: учебник. М., 2008.

4. Путилов А. В. Охрана окружающей среды. - М., 2008.

5. Степановских А.С. Экология. Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

6. Хатунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность. - М., 2002.

7. Экокультура. В поисках выхода из экологического кризиса. / Под ред. Н. Н. Марфенина. - М.: МНЭПУ, 1998.

8. Экологическая безопасность транспортных потоков. / Под. ред. А. Б. Дьякова. - М.: Транспорт, 1989.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие биосферы, ее главные компоненты. Совокупные водные ресурсы России. Задачи и направления развития управления природопользованием. Классификация отходов и комплексные системы их переработки. Экономический механизм охраны окружающей природной среды.

контрольная работа , добавлен 07.02.2011


Понятие, состав биосферы. Биологический круговорот веществ. Классификация живых организмов по типу питания. Механизмы адаптации к температурному фактору организмов наземно-воздушной среды. Экология как научная основа рационального природопользования.

реферат , добавлен 25.02.2009


Общая характеристика загрязнения природной среды. Экологические проблемы биосферы. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Влияние человека на растительный и животный мир. Пути решения проблем экологии. Рациональное природопользование.

реферат , добавлен 24.01.2007


Живое вещество как основа биосферы. Свойства и функции экосистемы. Системы взглядов на существование биосферы: антропоцентрическая и биоцентрическая. Виды загрязнения окружающей среды. Способы защиты окружающей среды. Внебюджетные экологические фонды.

лекция , добавлен 20.07.2010


Понятие биосферы, принципы ее естественного устройства. Сущность живого вещества и экологического равновесия. Особенности перехода из биосферы в ноосферу. Анализ современного состояния почвы, растений и животных. Зоны экологических бедствий в Казахстане.

реферат , добавлен 02.10.2013


Виды загрязнения окружающей природной среды и направления ее охраны. Принципы работы очистного оборудования и сооружений. Объекты и принципы охраны окружающей природной среды. Нормативно-правовые основы ее охраны. Природоохранная деятельность предприятий.

реферат , добавлен 26.04.2010


Основные причины и источники загрязнения почв. Состав загрязнителей, наиболее опасных для человека и биосферы в целом. Возможные негативные последствия загрязнения литосферы. Принципы рационального использования и охраны недр Земли (полезных ископаемых).

контрольная работа , добавлен 15.12.2013


Проблемы биосферы и их связь с нынешним состоянием окружающей среды. Химическое загрязнение атмосферы, природных вод и почвы. Основные источники загрязнения: промышленность, бытовые котельные, транспорт, тепловые электростанции, химические вещества.

реферат , добавлен 22.06.2010


Промышленные предприятия, транспорт и энергетика как источники загрязнения атмосферы. Сущность тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы, экзосферы. Анализ продуктивности живых организмов. Влияние хозяйственной деятельности человека на биосферу.

контрольная работа , добавлен 08.09.2014


Последствия загрязнения окружающей среды, которые отражаются на растениях. Характеристика биоиндикации и биотестирования. Принципы организации биологического мониторинга. Основные формы отклика живых организмов, области применения биоиндикаторов.

Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович

29. Роль живых организмов в биосфере

Вспомните!

Какое вещество В. И. Вернадский называл живым; косным?

Что называют круговоротом веществ в природе?

Роль живого вещества в биосфере. Основное внимание в учении о биосфере В. И. Вернадский уделял роли живого вещества. Учёный писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её определяющей». Благодаря способности к росту, размножению и расселению, в результате обмена веществ и преобразования энергии живые организмы способствуют миграции химических элементов в биосфере. В. И. Вернадский сравнивал массовые миграции животных, например стаи саранчи, по масштабам переноса химических элементов с перемещением целого горного массива.

В живой природе обнаружено около 90 химических элементов, т. е. большая часть всех известных на сегодняшний день. Нет никаких специальных элементов, характерных только для живых организмов, поэтому за всю историю существования биосферы атомы большинства элементов, входящих в её состав, неоднократно прошли через тела живых организмов. Между органическим и неорганическим веществом на планете существует неразрывная связь, совершаются постоянный круговорот веществ и превращение энергии.

Около 2 млрд лет назад благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли началось накопление свободного кислорода, затем сформировался озоновый экран, защищающий всё живое от космической и солнечной радиации. На протяжении всей биологической истории Земли деятельность организмов определяла состав атмосферы (фотосинтез, дыхание), состав и структуру почв (деятельность редуцентов), содержание различных веществ в водной среде. Продукты метаболизма одних организмов, попадая в окружающую среду, использовались и перерабатывались другими организмами. Благодаря редуцентам в круговорот веществ включались растительные и животные остатки.

Многие организмы способны избирательно поглощать и накапливать различные химические элементы в виде органических и неорганических соединений. Например, хвощи аккумулируют из окружающей среды кремний, губки и некоторые водоросли – иод. В результате деятельности разных бактерий образованы многие месторождения серы, железных и марганцевых руд. Из тел ископаемых растений и планктонных организмов сформировались залежи каменного угля и запасы нефти. Скелеты мелких планктонных водорослей и раковинок морских простейших сложились в гигантские толщи известняковых пород (рис. 83).

Особую роль в биосфере играют микроорганизмы. Не будь их, круговорот веществ и энергии не смог бы осуществляться и поверхность планеты была бы покрыта толстым слоем растительных остатков и трупов животных.

Лишайники, грибы и бактерии активно участвуют в разрушении горных пород. Их работу поддерживают растения, чьи корневые системы прорастают в мельчайшие трещины. Завершают этот процесс вода и ветер.

Рис. 83. Раковины одноклеточных организмов под сканирующим электронным микроскопом (увеличено в 2000 раз)

Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют и другие процессы. Во время вулканических извержений в атмосферу выбрасывается огромное количество различных газов, частички вулканического пепла, изливаются потоки расплавленных магматических пород. В результате тектонических процессов образуются новые острова, меняют облик горные районы, океан наступает на сушу.

Круговорот воды. Особое значение для существования биосферы имеет круговорот воды (рис. 84). С поверхности океанов испаряется огромная масса воды, которая частично переносится ветрами в виде пара и выпадает в виде осадков над сушей. Обратно в океан вода возвращается через реки и грунтовые воды. Однако важнейшим участником циркуляции воды является живое вещество.

В процессе жизнедеятельности растения поглощают из почвы и испаряют в атмосферу огромное количество воды. Так, участок поля, который за сезон даёт урожай массой в 2 т, потребляет около 200 т воды. В экваториальных районах земного шара леса, задерживая и испаряя воду, значительно смягчают климат. Сокращение площади этих лесов может привести к изменению климата и засухам в прилегающих районах.

Круговорот углерода. Углерод входит в состав всех органических веществ, поэтому его круговорот полностью зависит от жизнедеятельности организмов (рис. 85). В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (СО 2) и включают углерод в состав синтезируемых органических соединений. В процессе дыхания животные, растения и микроорганизмы выделяют углекислый газ, и углерод, ранее входящий в состав органических веществ, вновь возвращается в атмосферу.

Рис. 84. Круговорот воды в биосфере

Рис. 85. Круговорот углерода в биосфере

Углерод, растворённый в морях и океанах в виде угольной кислоты (Н 2 СО 3) и её ионов, используется организмами для формирования скелета, состоящего из карбонатов кальция (губки, моллюски, кишечнополостные). Причём ежегодно громадное количество углерода осаждается в виде карбонатов на дно океанов.

На суше около 1 % углерода изымается из круговорота, откладываясь в виде торфа. В атмосферу углерод поступает также в результате хозяйственной деятельности человека. В настоящее время ежегодно выбрасывается в воздух около 5 млрд т углерода при сжигании ископаемого топлива (газ, нефть, уголь) и 1–2 млрд т – при переработке древесины. Каждый год количество углерода в атмосфере увеличивается примерно на 3 млрд т, что может привести к нарушению устойчивого состояния биосферы.

Огромное количество углерода содержится в горных осадочных породах. Его возвращение в круговорот зависит от вулканической деятельности и геохимических процессов.

Ноосфера. Совместная деятельность живых организмов в течение миллиардов лет создавала, а в дальнейшем поддерживала определённые условия, необходимые для существования жизни, т. е. обеспечивала гомеостаз биосферы. В. И. Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Однако с появлением человека в развитии биосферы всё большее значение постепенно приобретал новый фактор – антропогенный.

В 1927 г. французские учёные Эдуард Леруа и Пьер Тейяр де Шарден ввели понятие «ноосфера». Ноосфера – это новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором её развития. В дальнейшем В. И. Вернадский развил представление о ноосфере как сфере разума.

Ещё в 1922 г. В. И. Вернадский предвидел, что человечество овладеет атомной энергией. Он писал: «Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить её на добро, а не на самоуничтожение?»

Вопросы для повторения и задания

1. В чём заключается влияние живых организмов на биосферу?

2. Расскажите о круговороте воды в природе.

3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?

4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.

5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?

6. Кто впервые ввёл в науку термин «ноосфера»?

Подумайте! Выполните!

1. Каково участие живых организмов в глобальных круговоротах веществ в природе?

2. Проведите картирование зелёных насаждений в районе расположения школы (групповой проект).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

Круговорот азота. В газовом составе атмосферы азот составляет около 80 %. Однако напрямую в виде газа живые организмы не могут его использовать. Фиксация азота и перевод его в соединения, которые поглощаются растениями, осуществляется благодаря деятельности почвенных азотфиксирующих бактерий, синтезирующих нитраты. Часть азота фиксируется в результате образования оксидов во время электрических грозовых разрядов в атмосфере. При разложении органических остатков под действием микроорганизмов (гнилостных бактерий) выделяется аммиак. Хемосинтезирующие (нитрифицирующие) бактерии превращают аммиак в азотистую, а затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота, благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, поступает в воздух. Часть соединений оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок выключается из круговорота.

Круговорот серы. Сера входит в состав белков и тоже является жизненно важным элементом. Находящиеся глубоко в почве и в морских осадочных породах соединения серы с металлами (сульфиды) переводятся хемосинтезирующими микроорганизмами в доступную растворимую форму – сульфаты, которые и используются растениями. Глубоко залегающие сульфаты вовлекаются в круговорот другой группой микроорганизмов, восстанавливающих сульфаты до сероводорода (H 2 S). При разложении трупов животных или остатков растений сера возвращается в круговорот. Часть серы в виде сероводорода, сернистого газа и газообразной серы поступает в атмосферу вместе с вулканическими газами.

В результате деятельности человека круговорот многих элементов резко ускоряется, при этом в одних местах возникает их недостаток, а в других – избыток. Оксид серы (SО 2) попадает в атмосферу при сжигании угля и нефти с высоким содержанием серы. Рядом с медеплавильными заводами избыток SО 2 в воздухе вызывает гибель растительности вследствие нарушения процесса фотосинтеза.

Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. Он постепенно вымывается и попадает в экосистемы. Растения используют только часть этого фосфора; много его уносится реками в моря и снова оседает в глубоководных отложениях. Вместе с выловом рыбы на сушу возвращается примерно 60 тыс. т элементарного фосфора в год. Кроме того, ежегодно добывается от 1 до 2 млн т фосфорсодержащих пород. Хотя запасы фосфорсодержащих пород велики, в будущем потребуются специальные меры для возвращения фосфора в круговорот веществ.