Тема «Научные основы охраны окружающей среды. Биосфера и человек»

В современной экологии, науке об окружающей среде, сталкиваются два разных подхода, или точки зрения, на проблему взаимоотношений человека и природы. Первый подход – эти взаимоотношения строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Этот подход называют антропоцентрическим, или технологическим. При втором подходе человек рассматривается как биологический вид, который остается под контролем главных экологических законов. Это биоцентрический, или экоцентрический подход.

С понятием природа тесно связано понятие природной среды, которая рассматривается как совокупность природных и незначительно измененных деятельностью людей абиотических и биотических факторов, оказывающих влияние на человека. В природной среде выделяют: собственно природную среду (дикая природа), квазиприродную среду (вторая природа) – преобразованные человеком (культурные) природные ландшафты, или природно-антропогенную среду, и артеприродную среду (третья природа) – искусственное окружение людей, состоящее из технологической и природных компонент.

Термин биосфера был введён австрийским геологом Зюссе в 1875 году («биос» - жизнь, «сфера» - шар). Учение о биосфере в развёрнутом виде создал В.И. Вернадский (1863 – 1945), его главная работа вышла в 1926 году. В.И. Вернадский показал, что биосфера - очень сложная по составу, строению и организованности оболочка, которая включает все живые организмы, биогенные (уголь, нефть, известняки и др.), косное, биокосное и вещество космического происхождения. Биосфера, по В.И. Вернадскому – это глобальная саморегулирующаяся система, важнейшая ее черта – постоянный материально-энергетический обмен с космосом и существование исключительно в ее пределах живого вещества. Ученый раскрыл структуру биосферы и ее границы, показал роль живого вещества в круговороте элементов. Ноосфера, по В.И. Вернадскому – сфера разума, высшая стадия развития биосферы. "Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой."

В настоящее время под биосферой понимают тонкую оболочку, в которой зародилась жизнь, и развитие которой связано с развитием биоты (совокупность живых организмов).

Биосфера включает в себя:

- верхние слои литосферы;

-нижние слои атмосферы;

-всю гидросферу, в которых главным действующим компонентом является совокупность живых организмов, в том числе и человеческое общество.

Границы биосферы определяются совокупностью абиотических факторов (температура, наличие кислорода, воздействие космического излучения). В литосфере примерно 3,5 - 4 тыс. м. В атмосфере озоновый слой поднимается на 22 км над поверхностью планеты. Толщина биосферы 20 - 25км (в аквоториальной зоне больше, чем в остальных).

Вещественные свойства биосферы:

-живая органика (вещества), которая составляет биосферу живых организмов;

-биокосное (неживое) – почва;

-органическое вещество на ранних стадиях разложения (мёртвая органика, в том числе захоронённая);

-костное (не живое вещество) - газы.

Основные понятия экологии

В 1935 году британский эколог Тенсли впервые ввёл понятие экосистема. Экосистема – это совокупность организмов во взаимодействии со средой обитания. Выделяют следующие экосистемы:

-микроэкосистемы (капля воды, ствол упавшего дерева);

-мезоэкосистемы (лес, луг, озеро);

- макроэкосистемы (степь, тундра, пустыня).

Сообщества или ценозы называют биоценозом. Сообщества разделяются на биоценозы (животные) и фитоценозы (растения). Биоценоз представляет собой совокупность организмов вместе с абиотическими компонентами: почвой, водой, солнечным светом и др. В биогеоценозе образуется цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной передачи энергии от одних организмов к другим, так называемая трофическая цепь. Пищевые цепи переплетаются друг с другом, образуя, тропическую сеть. Каждая экосистема имеет свою, присущую только ей трофическую сеть.

Зеленые растения строят свой организм самостоятельно, без посредников, их называют автотрофами, или первичными продуцентами. Автотрофные организмы берут нужные для жизни химические элементы из окружающей косной материи. Они занимают первый трофический уровень. Организмы, которые не могут строить собственные вещества из минеральных компонентов, вынуждены использовать вещество, созданное автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют гетеротрофами, или консументами. Растительноядные животные (фитофаги) – консументы первого порядка. Плотоядные животные (хищники) не могут удовлетворять свои физиологические потребности белками, содержащимися в растительной пище. Они используют только животные белки со специфическим набором аминокислот. Эти животные также являются консументами, но, в отличие от растительноядных – консументами второго порядка. Вторичный консумент может служить пищей для консументов третьего порядка. Особое звено пищевой цепи – редуценты, которые перерабатывают органические остатки продуцентов и консументов до минеральных веществ, возвращающихся к продуцентам. Редуценты занимают третий уровень. Пищевые цепи делятся на два вида: пастбищные и детритные.

Экологические факторы и их действие

На жизнь и развитие живых организмов оказывают влияние экологические факторы. Они делятся на три вида: факторы неживой природы (биотические) и антропогенные факторы. Они делятся на три вида: факторы неживой природы (абиотические), факторы живой природы (биотические) и антропогенные факторы. Количественный диапазон любого экологического фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности, называется экологическим оптимизмом; факторы, лежащие в зоне угнетения, называются экологическим пессимизмом. Экологическая пластичность – свойство организмов адаптироваться к существованию в широком диапазоне экологического фактора. Экологическая ниша – положение вида в пространстве, его функциональная роль в сообществе и положение относительно абиотических условий существования.

Экологические законы

В 1840г. Ю. Либих сформулировал "закон минимума", согласно которому в почве необходимо увеличить содержание питательного вещества, находящегося в минимальном количестве. В 1913г. В. Шелфорд открыл закон толерантности: рост и развитие организмов зависит от факторов среды, значение которых приближается к экологическому минимуму или экологическому максимуму. Важное значение для функционирования экосистем имеют законы внутреннего динамического равновесия, физико-химического единства живого вещества и др.