Шпаргалка по "Экологии"

     Вопросы к экзамену экология. 

     1.История  развития экологии.

       Человек появился на Земле около 4,6 млн лет назад. Сначала это был че-ловек-собиратель. Около 1,6 млн лет назад человек научился пользоваться ог-нем. Это позволило ему заселить территории с умеренным климатом и заняться охотой. Использование огня и изобретение оружия привело к массовому унич-тожению (перепромыслу) крупных млекопитающих средних широт. Это по-служило причиной первого экологического кризиса (кризиса консументов). Этот кризис заставил человека перейти от присваивающего типа хозяйства (охота и собирательство) к производящему (скотоводство и земледелие).

     Первые  земледельческие цивилизации возникли в районах недостаточно-го увлажнения, что потребовало создание оросительных систем. В результате эрозии и засоления почв произошли локальные экологические катастрофы в бассейнах рек Тигр и Евфрат, а сведение лесов привело к появлению пустыни Сахара на месте плодородных земель. Так проявил себя кризис примитивного земледелия.

     Позднее земледелие продвинулось на территории достаточного увлажне-ния, в районы лесостепи и леса, в результате чего началась интенсивная выруб-ка лесов. Развитие земледелия и нужда в древесине для строительства домов и кораблей привели к катастрофическому уничтожению лесов в Западной Европе. Сведение лесов вызывает изменение газового состава атмосферы, климатиче-ских условий, водного режима, состояния почв. Массовое уничтожение расти-тельных ресурсов Земли характеризуется как кризис продуцентов.

     С XVIII века в результате промышленной, а затем научно-технической революций  на смену доиндустриальной эпохе  приходит индустриальная. За по-следние 100 лет потребление возросло в 100 раз. В настоящее время на одного жителя Земли каждый год добывается и выращивается примерно 20 т сырья, которое перерабатывается в конечные продукты массой 2 т, т.е. 90 % сырья превращается в отходы. Из 2 т конечного продукта в течение того же года вы-брасывается не менее 1 т. Появление огромного количества отходов, причем часто в виде несвойственных природе веществ, привело к возникновению еще одного кризиса — кризиса редуцентов. Редуценты не успевают очищать био-сферу от загрязнения, часто они на это просто не способны. Это приводит к на-рушению круговорота веществ в биосфере. Помимо загрязнения биосферы различными веществами, происходит ее тепловое загрязнение — добавление тепловой энергии в приземный слой тропосферы в результате сжигания огромного количества горючих полезных ископаемых, а также использования атомной и термоядерной энергии. Следст-вием этого может стать глобальное потепление климата. Этот кризис получил название термодинамического кризиса.

     Еще одним экологическим кризисом является снижение надежности экологических систем, в частности в результате снижения их видового разно-образия, разрушения озонового слоя и т.д.

Усиливающееся воздействие  человека на природу в результате роста на-селения и научно-технического прогресса имеет не только экологические по-следствия. Нарастание экологической напряженности проявляется и в социаль-ных последствиях. К негативным социальным последствиям относятся: нарас-тающая нехватка продовольствия в мире, рост заболеваемости населения в го-родах, возникновение новых болезней, экологическая миграция населения, воз-никновение локальных экологических конфликтов из-за создания экологически опасных в глазах населения предприятий, экологическая агрессия — вывоз ток-сичных технологических процессов и отходов в другие страны и т.д. 

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его  органической и неорганической среде», возник¬ла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384— 322 до н. э.), Плиния Старшего (23—79 н. э.), Р. Бойля (1627— 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным ме¬стообитаниям, чтобы убедиться в этом. 
В истории развития экологии можно выделить три основных этапа. 

Первый  этап

- зарождение и  становление экологии как науки  (до 60-х гг. XIX в.). На этом этапе  накапливались данные о взаимосвязи  живых организмов со средой  их обитания, делались первые  научные обобщения. 
В XVII—XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Реомюр, 1734; А. Трамбле, 1744, и др.). Элементы экологического подхода содержались в исследованиях русских ученых И. И. Лепехина, А. Ф. Миддендорфа, С. П. Крашенинникова, французского учёного Ж. Бюффона, шведского естествоиспы¬тателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера и др. 
В этот же период Ж:-Б. Ламарк (1744—1829) и Т. Маль¬тус (1766—1834) впервые предупреждают человечество о воз¬можных негативных последствиях воздействия человека на природу. 

Второй  этап

— оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа  ознаме¬новалось выходом работ русских ученых К. Ф. Рулье (1814— 1858), Н. А. Северцова (1827—1885), В. В. Докучаева (1846— 1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий эко¬логии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Не случайно поэтому американский эколог Ю. Одум (1975) считает В. В. Докучаева одним из основоположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог К. Мёбиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о за¬кономерном сочетании организмов в определенных условиях среды. 
Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дар¬вин (1809—1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней абиотической сре¬дой и между собой, т. е. с биотической средой. 
Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование». 
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.). Крупнейший русский ученый XX в. В. И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере. 

В 30-е и 40-е  гг. экология поднялась на более  высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных  систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В. Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых высоких в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академики В. И. Вернадский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Станчинский, Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Формозов, Д. Н. Кашка-ров и др. 
Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу экология приобретает особое значение. 
Начинается

третий  этап

(50-е гг. XX в. —  до настоящего времени) — превращение  экологии в комплексную науку,  включающую в себя науки об  охране природной и окружающей  человека среды. Из строгой  биологической науки экология  превращается в «значительный  цикл знания, вобрав в себя  разделы географии, геологии, химии,  физики, социологии, теории культуры, экономики...» (Реймерс, 1994). 
Современный период равития экологии в мире связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Цж. М. Андерсен, Э. Пианка, Р. Риклефс, М. Бигон, А. Швей-дер, Дж. Харпер, Р. Уиттекер, Н. Борлауг, Т. Миллер, Б. Не-5ел и др. Среди отечественных ученых следует навать И. П. Герасимова, А, М. Гилярова, В. Г. Горшкова, Ю. А. Израэля, Ю. Н. Куражсковского, К. С. Лосева, Н. Н. Моисеева, Я. П. Наумова, Н. Ф. Реймерса, В. В. Розанова, Ю. М. Свири-кева, В. Е. Соколова, В. Д. Федорова, С. С. Шварца, А. В. Яб-гокова, А. Л. Яншина и др. 
Первые природоохранные акты на Руси известны с IX— <И вв. (например, свод законов Ярослава Мудрого «Русская Правда», в которых были установлены правила охраны охотшчьих и бортничьих угодий). 8 XIV—XVII вв. на южных гра-шцах Русского государства существовали «засечные леса», своеобразные охраняемые территории, на которых были запрещены хозяйственные рубки. История сохранила более 60 природоохранных указов Петра I. При нем же началось изучение богатейших природных ресурсов России. В 1805 г. в Москве было основано общество испытателей природы. В конце XIX — начале XX в. возникло движение за охрану редких объектов природы. Трудами выдающихся ученых В. В. Докучаева, К. М. Бэра, Г. А. Кожевникова, И. П. Бородина, Д. Н. Ану-чина, СВ. Завадского и других были заложены научные основы охраны природы. 
Начало природоохранной деятельности Советского государства совпало с рядом первых декретов, начиная с «Декрета о земле» от 26 октября 1917 г., который заложил основы природопользования в стране. 
Именно в этот период зарождается и получает законодательное выражение основной вид природоохранной деятельности — охрана природы. 
В период 30—40-х гг., в связи с эксплуатацией природных богатств, вызванной главным образом ростом масштабов индустриализации в СССР, охрана природы стала рассматриваться как «единая система мероприятий, направленная на защиту, развитие, качественное обогащение и рациональное использог вание природных фондов страны» (из резолюции Первого Всероссийского съезда по охране природы, 1929 г.). 
Таким образом, в России появился новый вид природоохранной деятельности — рациональное использование природных ресурсов. 
В 50-е г. дальнейшее развитие производительных сил в стране, усиление негативного влияния человека на природу обусловили необходимость создания еще одной формы, регулирующей взаимодействие общества и природы, — охраны среды обитания человека. В этот период принимаются республиканские законы об охране природы, которые провозглашают комплексный подход к природе не только как к источнику природных ресурсов, но и как к среде обитания человека. К сожалению, еще торжествовала лысенковская псевдонаука, канонизировались слова И. В. Мичурина о необходимости не ждать милости от природы.

В 60—80-е  гг. в СССР практически ежегодно принимались правительственные  постановления об усилении охраны природы (об охране бассейна Волги и Урала, Азовского и Черного морей, Ладожского озера, Байкала, промышленных городов Кузбасса и Донбасса, Арктического побережья). Продолжался процесс создания природоохранного законодательства, издавались земельные, водные, лесные и иные кодексы. 
Эти постановления и принятые законы, как показала практика их применения, не дали необходимых результатов — губительное антропогенное воздействие на природу продолжалось. В 1986 г. на Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за всю историю развития человечества экологическая катастрофа. Сегодня Россия продолжает находиться в сложной экологической ситуации. 

2.глобальные круговороты  веществ в биосфере. Значение  биологического круговорота.

Круговорот веществ  и превращение энергии как  основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды  больших количеств минеральных  веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества не переваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы -- в живые организмы, а из них в окружающую среду, пополняя, таким образом, неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ -- за 200--300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым  путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического  элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны  между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе  процессы, требует постоянного притока  энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование  жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах  энергия по ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая  ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

Круговорот воды. Вода -- самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды -- пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды -- 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага--0,001%.

Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей  и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая -- на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.

Как видим, основу глобального  круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с  участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте  воды. Так, в различных лесных зонах  основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу  благодаря суммарному испарению, и  в результате такие зоны живут  как бы на собственном замкнутом  водном балансе. Масса воды, транспирируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20--50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др.

Круговорот углерода. Углерод -- обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса -- фотосинтез и дыхание -- обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.