Воздействие человека на гидросферу

Содержание

Введение 3

1. Среда обитания 4

1.1. Экологические факторы 5

1.2. Способы адаптации организмов к условиям существования. 7

2. Понятие о биосфере  9

2.1. Границы биосферы 10

2.2. Состав и свойства биосферы 12

2.3. Живое вещество биосферы 15

2.4. Функции живого вещества 18

3. Воздействие человека на гидросферу 19

3.1. Показатели качества вод  21

3.2. Контроль качества воды 22

Заключение 25

 Литература 26

 

Введение

 

  С возникновением  человеческой цивилизации появился  новый фактор, влияющий

на судьбу живой природы  и окружающей среды. Он достиг огромной силы в

текущем столетии и особенно в последнее время.

  С появлением и  развитием человечества процесс  эволюции заметно изменился.

На ранних стадиях цивилизации  вырубка и выжигание лесов  для земледелия,

выпас скота, промысел и охота  на диких животных, войны опустошали целые

регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению

отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного

после промышленной революции  конца средних веков, человечество овладевало

все большей мощью, все  большей способностью вовлекать  и использовать для

удовлетворения своих  растущих потребностей огромные массы  вещества – как

органического, живого, так  и минерального, косного.

  Рост населения и  расширяющееся развитие сельского  хозяйства,

промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение

лесов в Европе, Северной Америке.

  Строительство и эксплуатация  промышленных предприятий, добыча  полезных

ископаемых привели к  серьезным нарушениям природных  ландшафтов, загрязнению

почвы, воды, воздуха различными отходами.

  Предупреждая о возможных  последствиях расширяющегося вторжения  человека в

природу, еще полвека назад  академик В. И. Вернадский писал: «Человек

становится геологической  силой, способной изменить лик Земли». Это

предупреждение пророчески сбылось.

1.Среда обитания

Это та часть природы, которая  окружает живой организм и с которой  он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды  многообразны и изменчивы. Любое  живое существо живет в сложном  и меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность  в соответствии с его изменениями. На нашей планете живые организмы  освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике  условий. Водная, наземно-воздушная, почва  и живые организмы, как среда  обитания. Приспособление организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность  ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптация  проявляется на разных уровнях: от биохимии клеток поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ  и экологических систем. Адаптации  возникают и изменяются в ходе эволюции видов. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимые или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические  факторы делятся на абиотические и биотические, антропогенные. Абиотические факторы - температура , свет, радиоактивное  излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности - это все свойство неживой природы, которые прямо  или косвенно влияют на живые организмы. Биотические факторы - это формы  воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно  испытывает на себе прямое или косвенное  влияние других существ, вступает в  связь с представителями своего вида и других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них  и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органически мир - составная  часть среды каждого живого существа. Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций, рассмотрение их относится к области синэкологии. Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые проводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйство, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать. Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например , сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т. п. Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы. Большинство экологических факторов - температура, влажность, ветер, осадки, наличие укрытий , пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. - очень изменчиво в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для свободноживущих хищников ее запасы все время меняются вслед за изменением численности жертв.

1.1.Экологические факторы 

Элементы окружающей среды, которые вызывают у живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами.

По происхождению и  характеру действия экологические  факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) иантропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).

Абиотические  факторы делят на физические, или климатические (свет, температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер), эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их химические и физические свойства), топографические, или орографические (особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).

Биотические факторы — разнообразные формы влияния одних организмов на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить пищей для других (например, растения —для животных, жертва — для хищника), быть средой обитания (например, хозяин —для паразита), способствовать размножению и расселению (например, птицы и насекомые-опылители — для цветковых растений), оказывать механические, химические и другие воздействия.

Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Большинство экологических  факторов температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура  сильно варьирует на поверхности  суши, но почти постоянна на дне  океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т.д

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в  жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы  играет первостепенную роль при минеральном  питании растений, но безразличен  для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны  в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает  заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют  на организмы по-разному. Они могут  выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.

1.2. Способы адаптации организмов к условиям существования. Типы и уровни адаптации, её генетические пределы. 

Адаптация – фундаментальное  свойство живой природы приспосабливаться  к среде обитания.

Признаки, способствующие выживанию  организма, постепенно усиливаются  под действием естественного  отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям. Приспособление происходит на уровне клетки, тканей, организма, затрагивая форму, размеры, особенности поведения, жизненный цикл и т.д.

Выделяют следующие типы адаптации:

• генетическая – на основе изменчивости, случайных мутаций;

• морфологическая – изменение формы тела  и строения под влиянием внешних факторов;

• физиологическая – изменение обмена веществ;

• этологическая – изменение поведения организма, взаимоотношений в группе.

Среда обитания может изменяться медленно, на протяжении всей жизни, и  в то же время ряд факторов изменяется быстро, в короткие отрезки времени.

Соответственно  можно выделить  уровни адаптации:

• генотипическая (или эволюционная адаптация, адаптивная радиация) – любые практически необратимые, генетически закрепленные формы приспособлений, обусловленные естественным отбором, устойчивые во времени и пространстве обитания;

• фенотипическая (или аккомодация) любой обратимый процесс приспособления на уровне особи, популяции, вида или биоценоза.

Экологический принцип адаптации:

выживание вида обеспечивается его генетическим полиморфизмом  и слабыми колебаниями экологических  факторов.

Закон относительной независимости  адаптации:

высокая адаптированность  к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни.

Правило экологической индивидуальности:

каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации, двух идентичных видов не существует.

Правило соответствия:

вид может существовать до тех пор и постольку, поскольку  окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к её колебаниям и изменениям. 

2. Понятие о биосфере

Впервые понятие биосфера, как «область жизни», было введено в науку Ж.Б. Ламарном в начале 19 века, а в геологию Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под этим термином совокупность всех организмов. Это определение близко к современному понятию биота.                                                                                                     

Вернадский  пошел значительно дальше. Его  «биосфера не есть только так называемая область жизни». Это единство живого и косного вещества планеты. Но не только. Это еще и связь с  космосом, с космическими излучениями, принимаемыми нашей планетой, строящими  ее биосферу.

Биосфера  составляет верхнюю оболочку или  геосферу, одной из больших концентрических  областей нашей планеты Земли.

Если  с понятием «биосферы» по Зюссу связывалось  только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой, газообразной) живых организмов, то по В.И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической  силы.

В таком случае под понятием биосферы понимается все пространство, где  существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, где встречаются живые  организмы или продукты их жизнедеятельности.

Биосфера  охватывает часть атмосферы, верхнюю  часть литосферы и гидросферу. Верхняя граница биосферы проходит на высоте примерно 20 км над поверхностью Земли, а нижняя на 6-7-километровой глубине. Биосфера принципиально отличается от прочих земных оболочек поскольку  является «комплексной». Она не только «покров» из живого вещества, но и среда  обитания миллионов видов живых  существ, в том числе и человека.

Вернадский  не только сконкретизировал и очертил  границы жизни в биосфере, роль живых организмов в процессах  планетарного масштаба. Он показал, что  в природе нет более мощной геологической средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются  в настоящее время обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к  палеобиосферам, или к белым биосферам.

2.1. Границы биосферы

Биосфера  в атмосфере простирается примерно озонового экрана (у полюсов - 8-10 км, у экватора - 17-18 км, над остальными территориями - 20-25 км).

Гидросфера  практически вся, в том числе  и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11022 м) занята жизнью. К необиосфере следует относить также и донные отложения, где  возможно существование живых организмов.

В литосферу жизнь проникает на несколько километров, но в основном ограничивается почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пещерам  она распространяется на сотни метров.

Границы палеобиосферы в атмосфере примерно совпадают с необиосферой, под  водами к палеобиосфере следует  относить и осадочные породы, которые  практически полностью претерпели переработку живыми организмами. Это  толща от сотен метров до десятков километров. Это применимо и к литосфере, пережившей водную стадию функционирования.

Таким образом, границы биосферы определяются наличием живых организмов или «следами»  их жизнедеятельности.

Живое вещество образовало ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер  Земли. Его масса составляет 2420 млрд. тонн, что более чем в 2 тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли - атмосферы. Но эта ничтожная  масса живого вещества встречается  практически повсюду - в настоящее  время живые существа отсутствуют  лишь в областях обширного оледенения и в кратерах действующих вулканов.

«Всюдность  жизни» в биосфере обязана потенциальным  возможностям и масштабу приспособляемости организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В.И. Вернадский считал, что этот захват продолжается.

Наглядно показаны границы биосферы от высот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, где давление достигает 12 тысяч атмосфер. Это стало возможным, потому что пределы толерантности температур у различных организмов - от абсолютного 0 до +180°С, а некоторые бактерии могут существовать в вакууме. Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов - от жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов). Более того, выносливость некоторых живых существ по отношению к отдельным факторам выходит даже за пределы биосферы, то есть у них есть еще определенный «запас прочности» и потенциальные возможности к распространению. Однако все организмы выживают еще и потому, что везде, где бы ни было их место обитания, существует биогенный ток атомов. Этот ток не смог бы иметь места, во всяком случае, в наземных условиях, если- бы не было почвы.

В целом экологический диапазон распространения  живого вещества очень велик.

В 1977 г. в океане на глубине нескольких километров были обнаружены горячие вулканические зоны, в которых при температуре 350°С существуют многочисленные термофильные бактерии.

В экспериментах американского  исследователя Камерона сине-зеленые  водоросли на протяжении нескольких месяцев не теряли жизнеспособности в условиях, которые соответствовали  марианским.

Живое вещество не гибнет в  жидком азоте.

Некоторые виды, например, те же сине-зеленые водоросли, не гибнут под действием мощного ионизирующего излучения и поселяются в эпицентре ядерного взрыва уже после нескольких дней его действия.