Гетеротрофні організми. Гетеротрофи. Гетеротрофне харчування Гетеротрофи використовують для харчування

Гетеротрофні організми (heteras – інший), тобто. харчовані іншими, - використовують як їжу готові органічні речовини, тобто. вони харчуються іншими тваринами, рослинами або їх плодами. До них відносяться травоїдні, хижаки, людина.

Ними є тварини, і навіть мікроорганізми. Гетеротрофні організми одержують енергію шляхом окислення органічних сполук (див. § 24).

Гетеротрофні організми-це організми, які одержують готові органічні речовини від автотрофних. Джерелом енергії для них є хімічні реакції розпаду та окислення органічних речовин у процесі дисиміляції. До таких організмів відносять всіх тварин, переважна більшість мікроорганізмів і наприклад гриби.

Зоофаги - гетеротрофні організми, які використовують як їжу живих тварин.

Редуценти гетеротрофні організми (бактерії та гриби), кінцеві деструктори, що завершують розпад органічних сполук до простих неорганічних речовин - води, діоксиду вуглецю, сірководню та солей.

Гриби – це гетеротрофні організми. Тип харчування грибів -сапрофітний (поглинання поживних речовин через поверхню тіла). Тіло грибів складається з переплетення тонких ниток. Грибні нитки називають гіфами, які сукупність - міцелієм. Окремий гриб може утворити за 24 години міцелій завдовжки понад кілометр. Роль грибів у природі надзвичайно велика. Гриби найчастіше є симбіонтами (партнерами) рослин. Взаємовигідний зв'язок грибів з кореневою системою рослин - мікориза - відіграє ключову роль у харчуванні та поширенні рослин, у ґрунтоутворенні. Симбіонти грибів з водоростями - лишайники - заселяють непридатні для інших організмів житла.

Тварини - гетеротрофні організми, які харчуються готовою органічною (живою або мертвою) речовиною. Ця різноманітна група організмів грає в екосистемах роль консументів. Висока рухливість тварин робить їх «транспортними засобами» для переміщення органічної речовини (включаючи перенесення насіння та пилку рослин), а різноманітність їх раціону (рослини та різні тварини, мікроорганізми, гриби) – головними регуляторами екологічної рівноваги в екосистемах.

Консументи гетеротрофні організми (в основному тварини), які споживають органічну речовину інших організмів - рослин (рослинноїдні - фітофаги) і тварин (грецькі - зоофаги).

Автотрофні організми служать їжею (джерелом енергії) та первісним матеріалом, що забезпечують існування гетеротрофних організмів. Для консументів єдиним джерелом харчування є автотрофи (для рослиноїдних тварин) або інші організми (для м'ясоїдних тварин). У процесі життєдіяльності консументи споживають також кисень та виділяють вуглекислий газ. Сапрофаги харчуються мортмасою – мертвою органічною речовиною, органічними залишками (гієни, грифи, деякі ракоподібні, личинки мух тощо). Сапрофіти (більшість грибів та мікроорганізмів) харчуються органічними речовинами (екскременти, слиз тощо), що виділяються іншими організмами. В цілому редуценти сприяють мінералізації органічної речовини, її переходу в стан, що засвоюється продуцентами, і є завершальною ланкою біологічного кругообігу.

Редуценти - гетеротрофні організми (бактерії, гриби), які одержують енергію шляхом розкладання мертвих тканин або шляхом поглинання розчиненої органічної речовини, що виділяється мимовільно, або витягнутого сапрофітами з рослин та інших організмів.

Більшість гетеротрофних організмів отримує енергію внаслідок біологічного окислення органічних речовин – дихання. Водень від речовини, що окислюється (див. § 24) передається в дихальний ланцюг. Якщо роль кінцевого акцептора водню виконує тільки кисень, процес носить назву аеробного дихання, а мікроорганізми є суворими (облігатними) аеробами, які мають повний ланцюг ферментів переносу (див. рис. 14) і здатні жити тільки при достатній кількості кисню. До аеробних мікроорганізмів відносяться багато видів бактерій, гри-6, водорості, більшість найпростіших. Аеробні сап-рофіти відіграють основну роль у процесах біохімічного очищення стічних вод та самоочищення водойми.

Хфао - фосфат-акумулюючі організми, розмірність - маса (ГПК)/м3. Ці гетеротрофні організми представляють усі види поліфосфат-акумулюючих організмів. Концентрація Хфдо не включає концентрацію внутрішньоклітинних запасних речовин Хпф і Хпнсь н0 лише «справжню» біомасу клітин. У біологічних процесах Хв і Хфдо можуть оборотно переходити один до одного. Це означає, що в певних умовах (наприклад, в анаеробних зонах) Хв стає Хфдо, і навпаки.

Консументи (consume – споживати), або гетеротрофні організми (heteros – інший, trophe – їжа), здійснюють процес розкладання органічних речовин. Ці організми використовують органічні речовини як живильний матеріал і джерело енергії. Гетеротрофні організми ділять на фаготрофи (phaqos - пожирає) і сапротрофи (sapros - гнилий).

За особливостями споживаної їжі гетеротрофні організми поділяють на рослиноїдні (фітофаги), м'ясоїдні (зоофаги) та мертвоїдні (детритофаги). У багатьох видів гетеротрофів змішаний тип харчування. За характером комбінацій типів харчування гетеротрофні організми бувають плотоядно-растительноядные, мертвоядно-растительноядные тощо. буд. кози, кури, індички, качки, гуси), м'ясоїднорослиноїдних (свині, собаки), м'ясоїдних (лисиці, соболі, норки).

У функціонуванні агробіоценозу велику роль грають гетеротрофні організми. Деякі з них, наприклад бджоли та джмелі, служать запилювачами культурних рослин (гречки, соняшнику та ін.). Інші види гетеротрофів, навпаки, можуть надавати негативну, іноді згубну дію на сільськогосподарські культури. Чисельність популяцій гетеротрофних організмів (наприклад, сарани, мишоподібних гризунів) може різко зростати, і вони спричиняють знищення посівів сільськогосподарських культур. Особливе місце в агробіоценозі відводять організмам-патогенам (хвороботворним бактеріям, вірусам та ін.). Патогени можуть викликати масові хвороби культурних рослин (епіфітотії).

Головними виробниками біомаси є аутотрофні організми - рослини. Їх називають продуцентами. Внаслідок фотосинтезу сонячна енергія перетворюється на енергію зв'язків і накопичується в рослинній біомасі. Потім енергія, накопичена рослинами, перетворюється на енергію гетеротрофних організмів (консументів) першого (рослинноядные тварини) і наступних порядків (жорстокі тварини).

Процес асиміляції забезпечує зростання, розвиток, оновлення організму та накопичення запасів, що використовуються як джерело енергії. Гетеротрофні організми (за винятком деяких мікроорганізмів, здатних добувати енергію за рахунок хімічних реакцій) асимілюють готові органічні речовини, використовуючи їх як джерело енергії або пластичного матеріалу для побудови свого тіла. Так, при асиміляції білків їжі гетеротрофами (до яких належать тварини) відбувається спочатку розпад білків до амінокислот, тобто втрата біологічної індивідуальності, а потім - знову синтез білків, властивих тільки даному організму. У живих організмах безперервно відбувається процес оновлення його складових частин завдяки руйнуванню (дисиміляції чи катоболізму) та створенню органічних речовин, тобто асиміляції. Так, наприклад, повне оновлення білків тіла дорослої людини відбувається приблизно за 2,5 роки.

Кількість живої речовини всіх груп рослинних і тваринних організмів називають біомасою. Швидкість продукування біомаси характеризується продуктивністю біоценозу. Розрізняють первинну продуктивність - біомасу рослин, що утворилася в одиницю часу при фотосинтезі, і вторинну - біомасу, що продукується тваринами (консументами), що споживають первинну продукцію. Вторинна продукція утворюється внаслідок використання гетеротрофними організмами енергії, запасеної автотрофами.

Вплив температури води. В активному мулі не зустрічаються автотрофні організми, які дуже чутливі до зміни температури води та інтенсивності сонячного освітлення. Гетеротрофні організми також мало чутливі до зміни температури води. З 17 видів інфузорії, виявлених Лібманом в різних активних мулах, стенотермним не є жоден; всі вони перебували у воді за різних температур протягом усього року. Оскільки активним мул не замерзає, розмноження мікроорганізмів продовжується безперервно, але з різною інтенсивністю.

Гетеротрофи споживають або живі, або відмерлі тканини інших організмів. Ця органіка забезпечує хімічною енергією гетеротрофні організми для здійснення реакцій вторинного фотосинтезу.

Консорція - структурна одиниця біоценозу, що поєднує автотрофні та гетеротрофні організми на основі просторових (топічних) та харчових (трофічних) зв'язків навколо центрального члена (ядра). Наприклад, окреме дерево або група дерев (рослина-едифікатор) і пов'язані з ним організми.

Основне джерело азоту - атмосферне повітря, а фосфору - лише гірські породи та відмерлі організми. Азот фіксується більшістю рослинних і гетеротрофних організмів і включається до біологічного кругообігу. Фосфору в організмі міститься у відсотковому відношенні більше, ніж у вихідних природних джерелах, і саме тому така велика його лімітуюча роль. Ю. Одум (1975) наводить приклад із жовтком яйця качки, в одному грамі якого фосфору міститься більше в 9-106 разів, ніж в одній грамі води річки Колумбії, з якої птах отримує їжу.

Аналіз органічної речовини показує, що вона складається на 45% ШЗ вуглецю. Саме тому питання джерела харчування організмів вуглецем надзвичайно важливий. Всі організми можна розділити на автотрофні та гетеротрофні. Автотрофні організми характеризуються здатністю синтезувати органічну речовину з неорганічних сполук. Гетеротрофні організми будують органічну речовину свого тіла з готових органічних сполук, що вже є, тільки перебудовуючи їх. Інакше кажучи, гетеротрофні організми живуть на рахунок автотрофних. Для того, щоб здійснити синтез органічної речовини, необхідна енергія. Залежно від використовуваної сполуки, а також від джерел енергії розрізняють такі основні тіни живлення вуглецем I побудови органічних речовин.

Комплексна модель змішаного порядку є гнучкою та загальною. Ця модель використовується для аеробних та анаеробних систем, автотрофних та гетеротрофних організмів. Мікробна система повністю описується залежністю зростання організмів (рівняння (10.1)) та залежністю витрати живильного середовища (рівняння (10.4)).

С. Н. Виноградський порушив спільне питання, яке не отримало свого завершення і яке представляє майже незачеплену з цієї точки зору область великих проявів живої речовини. Людина, як відомо, є гетеротрофним організмом і не може зараз існувати без рослинної та тваринної їжі. Зараз, з ХІХ ст., поставлене питання, яке рано чи пізно, але буде вирішено - про синтез їжі для людини незалежно від навколишньої живої природи. І коли людина цю задачу дозволить розумовим процесом, у чому навряд чи можна сумніватися, вона перетвориться на автотрофний організм із соціальною працею [151. М. Вертело в останні роки життя працював над цією проблемою і, ймовірно, є і зараз лабораторії, де йде ця робота (А. Бекетов).

У кількох роботах було показано, що структура харчового ланцюга може впливати на її еластичність (швидкість повернення до рівноважного стану) в умовах коливань припливу енергії та біогенних елементів. О'Ніл (O'Neill, 1976) розглядав співтовариство як трикомпонентну систему, що складається з активної рослинної тканини (Р), гетеротрофних організмів (Я) та неактивної мертвої органічної речовини (D) (рис. 21.10). Швидкість зміни біомаси кожного із цих блоків залежить від перенесення енергії між ними. Так, у Р вона поповнюється від одного джерела (чиста первинна продукція) і втрачається двома шляхами (споживання гетеротрофами та перехід до D у вигляді підстилки). Зміни Н визначаються двома способами як надходження (поглинання біомаси живих рослин та мертвої органічної речовини), так і втрат (дефекація та витрати на дихання). Нарешті, біомаса блоку D також двома шляхами поповнюється (рослинний спад і дефекація) і витрачається (споживання гетеротрофами та фізичний винос за межі системи). Підставляючи в розрахунки реальні дані по шести спільнотах, що характеризують тундру, тропічний ліс, листопадний ліс помірного пояса, солоний марш, прісноводний струмок і ставок, О'Ніл вивчав на моделях цих співтовариств стандартні порушення (скорочення вихідної біомаси на корені активної рослинної тканини. %). Він стежив за швидкостями відновлення систем до рівноважного стану, зіставляючи їх із припливом енергії на одиницю біомаси живої тканини (рис. 21.11).

Найбільш різнобічному та інтенсивному пресу з боку господарської діяльності людини піддаються екосистеми урбанізованих територій. Біотичний компонент є унікальним індикатором різноманіття антропогенного впливу, у зв'язку його вивчення грає велику роль як в оцінці стану середовища, так і у складанні прогнозів збереження біологічного розмаїття. Серед гетеротрофних організмів земноводні вважаються одними з найперспективніших об'єктів для проведення досліджень на урбанізованих територіях. Найбільш важливим моментом для подальшого прогнозу перспектив існування земноводних в умовах урбанізації середовища є дослідження специфіки популяцій.

Комбіноване застосування мінеральних добрив. Досвід використання мінеральних добрив у рибництві показує, що найбільш ефективним є комплексне їх внесення. Найбільш широко застосовують у рибництві добриво ставків азотно-фосфорними сполуками у комплексі з вапном. У таких ставках вміст розчиненого у воді кисню більший у 1,2...1,6 раза. Підвищення вмісту у воді азоту та фосфору до оптимуму (2,0 мг ГЧ/л та 0,5 мг Р/л) позитивно позначається на розвитку автотрофних та гетеротрофних організмів і добре впливає на зростання риб та рибопродуктивність.

З іншого боку, біогенні елементи як компоненти біомаси просто змінюють молекули, до складу яких входять, наприклад, нітратний І-білковий І-іштратний N. Вони можуть використовуватися неодноразово, і кругообіг - їх характерна риса. На відміну від енергії сонячної радіації, запаси біогенних елементів непостійні. Процес зв'язування деякої їх частини в живій біомасі знижує кількість, що залишається спільноті. Якби рослини та фітофаги в кінцевому рахунку не розкладалися, запас біогенів вичерпався б і життя на Землі припинилося. Активність гетеротрофних організмів - вирішальний чинник збереження кругообігів біогенних елементів та утворення продукції. На рис. 17.24 показано, що вивільнення цих елементів у формі простих неорганічних сполук походить тільки із системи редуцентів. Насправді ж деяку частку цих простих молекул (особливо СОг) дає і система консументів, проте таким шляхом у кругообіг повертається дуже незначна частина біогенних елементів. Вирішальна роль належить тут системі редуцентів.

Кожен біогеоценоз характеризується видовим розмаїттям, чисельністю та щільністю популяції кожного виду, біомасою та продуктивністю. Чисельність визначається поголів'ям тварин або кількістю рослин на даній території (басейн річки, акваторія моря та ін.). Ця міра розмаїття популяції. Щільність характеризується числом особин, що припадають на одиницю площі. Наприклад, 800 дерев на 1.га лісу чи кількість осіб, що припадають на 1 км2. Первинною продуктивністю називається приріст біомаси рослин за одиницю часу на одиниці площі. Вторинною продуктивністю є біомаса, утворена гетеротрофними організмами за одиницю часу на одиниці площі. Біомасою називається загальна сукупність рослинних та тваринних організмів, що присутня в біогеоценозі в момент спостереження.

Автотрофне та гетеротрофне харчування рослинних організмів

За характером їжі, що використовується в процесі життєдіяльності, всі живі організми поділяються на автотрофні та гетеротрофні. Неорганічні складові - CO 2 , H 2 O та ін - служать основною їжею для автотрофних організмів (більшість рослин), які синтезують з них шляхом фотосинтезу або хемосинтезу органічні речовини: білки, жири, вуглеводи, - складові їжу гетеротрофних організмів (ряд рослин, всі Гриби, тварини та людина). Крім білків жирів та вуглеводів гетеротрофним організмам необхідні вітаміни, нуклеїнові кислоти та мікроелементи.

Гетеротрофи – організми, які не здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних. Для синтезу необхідних своєї життєдіяльності органічних речовин їм потрібні органічні речовини, вироблені іншими організмами. У процесі травлення травні ферменти розщеплюють полімери органічних речовин мономери. У спільнотах гетеротрофи – це консументи різних порядків та редуценти.

Деякі організми (наприклад, хижі рослини) поєднують у собі ознаки як автотрофів, і гетеротрофів. Такі організми називаються міксотрофами.

При симбіотичному харчуванні один організм харчується відходами іншого, не завдаючи йому шкоди. Наприклад, нітрифікуючі бактерії, що живуть на бобових рослинах, забезпечують їх азотом. У кишечнику ссавців знаходяться бактерії, які допомагають розщеплювати поживні речовини, наприклад, кишкова паличка E.coli. Завдяки нешкідливості даної бактерії в людини вона широко використовується під час створення БСС.

При сапрофітному харчуванні організми виділяють ферменти на мертвий або органічний матеріал, що розкладається. До них відносяться гриби, ряд бактерій та комах. Деякі сапрофіти виділяють ферменти протеази, здатні розкладати білки, розчиняти оболонки інших клітин, зокрема хвороботворних. Тому протеази широко застосовують як об'єкти біотехнології в миючих засобах, а також у БСС для виявлення за допомогою ферментативних реакцій різних специфічних для них білків-субстратів.

Охарактеризувати функції та будову кореневих волосків

Різні частини кореня виконують різні функції і характеризуються певними морфологічними особливостями. Надходження ґрунтового розчину в корінь відбувається переважно через зону всмоктування, тому чим більша поверхня цієї ділянки кореня, тим краще він виконує свою основну всмоктувальну функцію. Саме у зв'язку з цією функцією частина клітин шкірки витягнута в кореневі волоски довжиною 0,1-8 мм. Кореневі волоски з'являються у вигляді невеликих сосочків – виростів клітин епіблеми. Зростання волоска здійснюється біля його верхівки. Оболонка кореневої волоски розтягується швидко. Після певного часу кореневий волосок відмирає. Тривалість його життя вбирається у 10-20 днів.

Майже всю клітину кореневої волосинки займає вакуоля, оточена тонким шаром цитоплазми. Ядро розташовується у цитоплазмі біля верхівки волоска. Кореневі волоски здатні охоплювати частинки ґрунту, начебто зростаються з ними, що полегшує поглинання із ґрунту води та мінеральних речовин. Поглинанню сприяє також виділення кореневими волосками різних кислот (вугільної, яблучної, лимонної, щавлевої), які розчиняють частинки ґрунту.

Формуються кореневі волоски дуже швидко (у молодих сіянців яблуні за 30-40 год). на 1 кв. мм кореня за сприятливих умов утворюється до 300-400 кореневих волосків, які створюють величезну поглинаючу поверхню. В однієї особини чотиримісячної рослини жита приблизно 14 млрд. кореневих волосків із площею поглинання близько 400 м 2 та сумарною довжиною понад 10 тис. км; поверхню всієї кореневої системи, включаючи кореневі волоски, становить приблизно 640 м 2 тобто. у 130 разів більше, ніж у втечі. Функціонують кореневі волоски недовго – зазвичай 10-20 днів. Середня повільність життя волоска у винограду – від 10 до 40 діб. Змінюють відмерлі кореневі волоски в нижній частині кореня нові. Таким чином, найбільш діяльна зона коренів, що всмоктує, весь час переміщається вглиб і в сторони слідом за зростаючими кінчиками розгалужень кореневої системи. При цьому загальна всмоктувальна поверхня коренів постійно збільшується.

Кожна волосинка являє собою витягнуту клітинку. У зв'язку із зростанням кореня, переміщенням та оновленням поглинаючої зони відбувається константа зміна волосків, що забезпечує безперервну активну роботу кореневої системи (Андросов, 2006).

Гетеротрофи (від гетеро..: і...троф), організми, що використовують як джерело вуглецю екзогенні органіч. речовини. Як правило, ці ж речовини є для них одночасно і джерелом енергії (органотрофія). До Р. о., що протиставляється… … Біологічний енциклопедичний словник

АЛОТРОФНІ або ГЕТЕРОТРОФНІ ОРГАНІЗМИ (грец.). У ботаніці так називаються організми, не здатні користуватися вуглекислотою як джерелом вуглецю для побудови органічних речовин, чому потребують готових органічних речовин, … Словник іноземних слів російської мови

ГЕТЕРОТРОФНІ ОРГАНІЗМИ- гетеротрофи, (від грец. heteros інший, інший і trophe їжа), організми, що використовують для свого харчування готові органіч. речовини (пор. автотрофні організми). До Р. о. відносяться все ж таки, гриби, більшість бактерій, а також безхлорофільні. Сільсько-господарський енциклопедичний словник

Суть такі, які не здатні будувати собі їжу самостійно з мінеральних речовин (див. Аллотрофні організми). Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

ГЕТЕРОТРОФНІ ОРГАНІЗМИ- гетеротрофні організми, гетеротрофи (від грец. héteros ¦ інший, інший і trophē їжа), організми, що використовують для свого харчування органічні речовини (на відміну від автотрофних організмів). До Р. о. відносяться людина, всі тварини, а… … Ветеринарний енциклопедичний словник- (від Гетеро... і грецьк. trophe їжа) бактерії, які використовують як джерело енергії та вуглецю органічні, тобто вуглецевмісні сполуки. Цим вони відрізняються від хемоавтотрофних (див. Хемосинтез) і фотоавтотрофних тобто. Велика Радянська Енциклопедія

Всі живі організми, що мешкають на Землі, є відкритими системами, що залежать від надходження речовини та енергії ззовні. Процес споживання речовини та енергії був названий харчуванням.

У 80-х роках. ХІХ ст. німецький біолог Вільгельм Пфеффер розділив усі живі організми за способом харчування. Цей поділ зберігся до нашого часу.

Пфеффер виходив з того, що зелена рослина в природі не потребує припливу органічної речовини ззовні, а сама здатна синтезувати її в процесі фотосинтезу. Рослини, використовуючи енергію сонячного світла та поглинаючи мінеральні речовини з ґрунту та води, синтезують органічні речовини. Ці сполуки служать рослинам матеріалом, з якого вони утворюють свої тканини, і джерелом енергії, необхідної для підтримки своїх функцій. Для вивільнення запасеної хімічної енергії рослини розкладають вироблені органічні сполуки вихідні неорганічні компоненти - діоксид вуглецю, воду, нітрати, фосфати та інші, завершуючи цим кругообіг поживних речовин.

Тільки зеленим рослинам природою дано мистецтво створювати органічні речовини з води та повітря, використовуючи сонячну енергію. Пфеффер назвав їх автотрофами, що означає «саможивлячі, самогодувальні» (від грец. «Авто» - сам, «трофе» - годуватися, харчуватися). Автотрофні рослини як годуються самі, а й годують й інші живі організми.

Залежно від джерела енергії автотрофи були поділені на фотоавтотрофи та хемоавтотрофи. Перші використовують для біосинтезу світлову енергію (рослини, ціанобактерії), другі використовують для біосинтезу енергію хімічних реакцій окиснення неорганічних сполук (хемотрофні бактерії: водневі, нітрифікуючі, серобактерії та ін.).

За способом отримання їжі гетеротрофи поділяють на фаготрофів та оглядофів. Фаготрофи живляться шляхом заковтування твердих шматків їжі (тварини), обзорофи поглинають органічні речовини у розчиненому вигляді безпосередньо через клітинні стінки (гриби, більшість бактерій).

Деякі живі організми здатні як до автотрофного, так і до гетеротрофного харчування. Такі організми називають міксотроф. Вони здатні синтезувати органічні речовини та харчуватися готовими органічними сполуками. Наприклад, комахоїдні рослини, евгленові водорості та ін.

Середовища життя планети Земля

Нежива і жива природа, що оточує рослини, тварин і людини, носить назву довкілля (життєве середовище, зовнішнє середовище). За визначенням Н. П. Наумова (1963), середовище – «все, що оточує організми і безпосередньо чи опосередковано впливає їх стан, розвиток, виживання і розмноження». З довкілля організми отримують все необхідне життя й у неї виділяють продукти свого обміну речовин.

Організми можуть вести своє існування в одному або кількох середовищах життя. Наприклад, людина, більшість птахів, ссавців, насіннєвих рослин, лишайників є мешканцями лише наземно-повітряного середовища; більшість риб мешкають лише у водному середовищі; бабки одну фазу проводять у водному, а іншу - у повітряному середовищі.

Водне середовище життя

Водне середовище характеризується великою своєрідністю фізико-хімічних властивостей сприятливих життя організмів. Серед них: прозорість, висока теплопровідність, висока щільність (приблизно у 800 разів перевищує щільність повітря) та в'язкість, розширення при замерзанні, здатність розчиняти багато мінеральних та органічних сполук, велика рухливість (плинність), відсутність різких коливань температур (як добової, так і сезонної), здатність однаково легко підтримувати організми, що значно відрізняються за масою.

Несприятливими властивостями водного середовища є: сильні перепади тиску, слабка аерація (зміст кисню у водному середовищі мінімум у 20 разів нижче, ніж в атмосфері), нестача світла (особливо мало його в глибині водойм), нестача нітратів та фосфатів (необхідні для синтезу живої речовини ).

Розрізняють прісну та морську води, які відрізняються як за складом, так і за кількістю розчинених мінеральних речовин. Морська вода багата натрієм, магнієм, хлорид-і сульфат-іонами, тоді як у прісній воді переважають кальцій та карбонат-іони.

Організми, що мешкають у водному середовищі життя, становлять одну біологічну групу – гідробіонтів.

У водоймах зазвичай розрізняють два екологічно особливих місцеперебування (біотопу): товща води (пелагіаль) і дно (бенталь). Організми, що мешкають там, отримали назви пелагос та бентос.

Серед пелагосу розрізняють такі форми організмів: планктон – пасивно плаваючі дрібні представники (фітопланктон та зоопланктон); нектон – активно плаваючі великі форми (риби, черепахи, головоногі молюски); нейстон - мікроскопічні та дрібні жителі поверхневої плівки води. У прісних водоймах (озера, ставки, річки, болота тощо) подібна екологічна зональність не дуже чітко виражена. Нижня межа життя в пелагіалі визначається глибиною проникнення сонячних променів, достатніх для фотосинтезу і рідко сягає глибини понад 2000 м-коду.

У бенталі також виділяють спеціальні екологічні зони життя: зона плавного зниження суші (до глибини 200-2200 м); зона крутого схилу, океанічне ложе (із середньою глибиною 2800-6000 м); западини океанічного ложа (до 10 000 м); край берега, що заливається припливами (літораль). Мешканці літоралі живуть в умовах рясного сонячного освітлення при низькому тиску, з частими і значними коливаннями температурного режиму. Мешканці зони океанічного ложа навпроти існують у темряві, при постійно низькій температурі, дефіциті кисню і при величезному тиску, що досягає майже тисячі атмосфер.

Наземно-повітряне середовище життя

Наземно-повітряне середовище життя є найскладнішим за екологічними умовами і має велику різноманітність областей проживання. Це зумовило найбільше різноманіття сухопутних організмів. Абсолютна більшість тварин у цьому середовищі пересуваються по твердій поверхні - ґрунті, а рослини вкорінюються і ним. Організми цього середовища життя називають аеробіонтами (терабіонтами, від латів. terra – земля).

Характерною особливістю розглянутого середовища є те, що живуть тут організми істотно впливають на середовище життя і багато в чому самі створюють його.

Сприятливим для організмів характеристиками даного середовища є - велика кількість повітря з високим вмістом кисню та сонячного освітлення. До несприятливих рис можна віднести: різкі коливання температури, вологості та освітлення (залежно від сезону, часу доби та географічного положення), постійний дефіцит вологи та наявність її у вигляді пари або крапель, снігу чи льоду, вітер, зміна пір року, особливості рельєфу місцевості та ін.

Для всіх організмів наземно-повітряного середовища життя характерні системи економного витрачання води, різноманітні механізми терморегуляції, висока ефективність окисних процесів, особливі органи засвоєння атмосферного кисню, сильні скелетні утворення, що дозволяють підтримувати тіло в умовах низької щільності середовища, різні пристрої для захисту від різких коливань .

Наземно-повітряне середовище за своїми фізико-хімічними характеристиками вважається досить суворим по відношенню до всього живого. Але, незважаючи на це життя на суші досягла дуже високого рівня, як за загальною масою органічної речовини, так і різноманітністю форм живої матерії.

Грунт

Ґрунтове середовище займає проміжне положення між водним та наземно-повітряним середовищами. Температурний режим, знижений вміст кисню, насиченість вологою, присутність значної кількості солей та органічних речовин зближують ґрунт із водним середовищем. А різкі зміни температурного режиму, сушіння, насичення повітрям, у тому числі киснем, зближують ґрунт із наземно-повітряним середовищем життя.

Грунт - це пухкий поверхневий шар суші, який є сумішшю мінеральних речовин, отриманих при розпаді гірських порід під впливом фізичних і хімічних агентів, і особливих органічних речовин, що виникли в результаті розкладання рослинних і тваринних залишків біологічними агентами. У поверхневих шарах грунту, куди надходить найсвіжіша мертва органічна речовина, мешкає безліч організмів-руйнівників - бактерій, грибів, черв'яків, дрібних членистоногих та ін. Їх активність забезпечує розвиток грунту зверху, тоді як фізичне та хімічне руйнування корінної породи сприяє утворенню грунту.

Як середовище життя ґрунт відрізняє ряд особливостей: велика щільність, відсутність світла, знижена амплітуда коливань температур, недостатність кисню, порівняно високий вміст вуглекислого газу. Крім того, ґрунт характеризується пухкою (пористою) структурою субстрату. Наявні порожнини заповнені сумішшю газів та водними розчинами, що визначає надзвичайно велику різноманітність умов для життя безлічі організмів. У середньому на 1м2 грунтового шару припадає понад 100 млрд. клітин найпростіших, мільйони коловраток і тихоходок, десятки мільйонів нематод, сотні тисяч членистоногих, десятки та сотні дощових черв'яків, молюсків та інших безхребетних, сотні мільйонів бактерій, мікроскопічних грибів (актиноміце) інших мікроорганізмів. Все населення ґрунту – едафобіонти (едафобіус, від грец. edaphos – ґрунт, bios - життя) взаємодіє між собою, утворюючи своєрідний біоценотичний комплекс, що бере активну участь у створенні самого ґрунтового середовища життя і забезпечує його родючість. Види, що населяють ґрунтове середовище життя, називають також педобіонтами (від грец. paidos - дитя, тобто у своєму розвитку проходять стадію личинок).

У представників эдафобиуса у процесі еволюції виробилися своєрідні анатомо-морфологічні особливості. Наприклад, у тварин - валькувата форма тіла, малі розміри, порівняно міцні покриви, шкірне дихання, редукція очей, безбарвність покривів, сапрофагія (здатність харчуватися залишками інших організмів). Крім того, поряд з аеробністю широко представлена ​​анаеробність (здатність існувати за відсутності вільного кисню).

Організм як середовище життя

Як середовище життя організм для його мешканців характеризується такими позитивними особливостями як: їжа, що легко засвоюється; сталість температурного, сольового та осмотичного режимів; відсутність загрози висихання; захищеність від ворогів. Проблеми для мешканців організмів створюють такі фактори як: нестача кисню та світла; обмеженість життєвого простору; необхідність подолання захисних реакцій господаря; поширення від однієї особи господарів до інших осіб. Крім того, це середовище завжди обмежене у часі життям господаря.

Таким чином, те саме середовище може бути дуже різноманітним. У життєвих середовищах є різні місцеперебування (біотопи). Своєрідність умов тієї чи іншої середовища життя зумовило різноманіття живих організмів. При цьому всі середовища життя і самі постійно зазнають суттєвих змін від життєдіяльності організмів.

Деякі загальні закономірності дії екологічних факторів

1. Екологічні чинники здатні надавати як пряме, і непрямий вплив життя окремих організмів і екосистем загалом.

Причому той самий екологічний чинник може у ролі як прямодіючого, і непрямодействующего. Наприклад, вплив температури на рослини найчастіше відноситься до прямодіючих факторів. Однак те, що відбувається попутно нагрівання ґрунту активізує діяльність ґрунтових мікроорганізмів, що, у свою чергу, створює сприятливі умови для ґрунтового харчування рослин.

2. Екологічні чинники зазвичай діють не поодинці, а цілим комплексом (закон сукупної дії факторів Бауле-Тінемана).

При цьому дія одного фактора залежить від рівня дії інших факторів. Поєднання з різними факторами позначається на прояві оптимуму у властивостях організмів та в межах їх існування.

3. Дія одного будь-якого фактора залежить від дії інших, але ніколи дія одного фактора не може бути повністю замінена дією іншого (закон незамінності фундаментальних факторів, за Вільямсом, 1949).

Неможливо виростити зелену рослину у повній темряві навіть на дуже родючому ґрунті. Але при комплексному впливі середовища нерідко можна бачити ефект заміщення (правило заміщення екологічних умов), коли будь-яка умова довкілля лише певною мірою може заміщатися іншим. Наприклад, світло не може бути замінене надлишком тепла або великою кількістю вуглекислого газу, але, діючи змінами температури, можна призупинити фотосинтезування рослин і тим самим створити ефект короткого дня, а подовживши активний період - створити ефект довгого дня. Це явище широко використовується сьогодні в рослинницькій та тваринницькій практиці.

4. Усі зміни факторів середовища викликають в організмів специфічні адаптації, які проявляються у вигляді пристосованості (еволюційна властивість) та пристосовуваності (миттєва властивість).

Кожен вид живих організмів адаптується по-своєму. Двох ідентичних видів у природі немає (правило екологічної индивидуальности).

5. У комплексній дії середовища фактори за своїм впливом нерівноцінні для організмів. Одні можуть виступати провідними (головними), інші - фоновими (супутніми, другорядними).

Провідні чинники різні для різних організмів (навіть якщо вони мешкають в одному місці). У ролі провідного чинника

на різних етапах життя організму можуть виступати то одні, інші елементи середовища. Наприклад, для ранньовесняних рослин у період цвітіння провідним фактором є світло, а за відцвітанням - волога та достаток поживних речовин. Крім того, провідний фактор може бути неоднаковим у одних і тих же видів, що живуть у різних фізико-географічних умовах. Наприклад, активність комарів у теплих районах визначається світловим режимом, тоді як на Півночі - змінами температури.

6. Звичайні, регулярно повторювані, хай і дуже сильні, коливання в дії фактора не виявляються згубними, тоді як випадкові, в тому числі короткочасні, дії викликають серйозні зміни, що призводять організм до пригнічення і навіть загибелі.

Наприклад, заморозки, що раптово настали, серед теплого періоду (вже при температурі -3°С) здатні призвести до загибелі брусниці, яка в зимовий час здатна витримати морози до 22°С, а влітку може загинути.

7. Екологічні чинники самі перебувають під постійним впливом організмів, які вони впливають.

Наприклад, у зв'язку з діяльністю середовищ у лісі завжди спостерігається інший температурний, світловий, вологий режим (влітку в лісі завжди прохолодніше, ніж на відкритому місці, немає вітру, крони дерев затримують краплі дощу).

Концепція природокористування. Природні ресурси.

Під природокористуванням, з одного боку, розуміють використання природних ресурсів для задоволення матеріальних і культурних потреб суспільства, з іншого боку, це область знань, яка розробляє принципи раціонального природокористування.

По Н. Ф. Реймерсу (1992) природокористування включає: охорону, відновлення і відтворення природних ресурсів, і їх переробку; використання та охорону природних умов середовища життя людини; збереження, відновлення та раціональна зміна екологічної рівноваги природних систем; регуляцію відтворення людини та чисельності людей.

Основними цілями природокористування як науки є:

· Раціональне розміщення галузей виробництва Землі.

· Визначення доцільних напрямів користування природними ресурсами залежно від своїх властивостей.

· Раціональна організація взаємовідносин між галузями виробництва при спільному користуванні угіддями: виключення шкідливих впливів на природні ресурси; забезпечення виробництва для зростаючих виробництв - розширення відтворення використовуваних ресурсів; комплексність користування природними ресурсами

· Створення здорового довкілля для людей і корисних їм організмів (попередження її забруднення; ліквідація природно існуючих у ній шкідливих компонентів).

· Раціональне перетворення природи.

Розрізняють загальне та спеціальне природокористування. Загальне природокористування не потребує спеціального дозволу. Воно здійснюється громадянами на основі належних їм природних прав, що існують і виникають як результат народження та існування (наприклад, користування повітрям, водою тощо). Спеціальне природокористування здійснюється фізичними та юридичними особами на підставі дозволу уповноважених державних органів. Воно носить цільовий характер і за видами об'єктів, що використовуються, підрозділяється на землекористування, лісокористування, користування надрами та ін. Цей вид природокористування регулюється екологічним законодавством.

Залежно від різноманітної діяльності розрізняють галузеве, ресурсне і територіальне природокористування.

Галузеве природокористування – використання природних ресурсів у межах окремої галузі господарства.

Ресурсне природокористування - використання якогось окремо взятого ресурсу.

Територіальне природокористування - використання природних ресурсів у межах будь-якої території.

Залежно від наслідків господарську діяльність людини природокористування може бути раціональним і нераціональним. Раціональне природокористування забезпечує економне використання природних ресурсів та умов, їх охорону та відтворення з урахуванням реальних та майбутніх інтересів суспільства. Результатом нераціонального природокористування стає - виснаження та забруднення навколишнього середовища, порушення екологічної рівноваги природних систем, екологічна криза.

Невід'ємною частиною раціонального природокористування є охорона природи, під якою розуміють систему заходів щодо оптимізації взаємин людського нашого суспільства та природи.

У процесі взаємодії з природою людське суспільство виробило низку принципів (правил), спрямованих на раціоналізацію природокористування, що дозволяють запобігти чи пом'якшити негативні наслідки на природу.

Правило прогнозування: використання та охорона природних ресурсів повинні здійснюватися на основі передбачення та максимально можливого запобігання негативним наслідкам природокористування.

Правило підвищення інтенсивності освоєння природних ресурсів: використання природних ресурсів повинно проводитися на основі підвищення інтенсивності освоєння природних ресурсів (наприклад, зі зменшенням або усуненням втрат корисних копалин під час їх видобутку, транспортування, збагачення та переробки).

Правило множинного значення об'єктів та явищ природи: використання та охорона природних ресурсів мають здійснюватися з урахуванням інтересів різних галузей господарства.

Правило комплексності: використання природних ресурсів має реалізовуватись комплексно, різними галузями народного господарства.

Правило регіональності: використання та охорона природних ресурсів мають здійснюватися з урахуванням місцевих умов.

Правило непрямого використання та охорони: використання чи охорона одного об'єкта природи може призводити до непрямої охорони іншого, а може завдавати йому шкоди.

Правило єдності використання та охорони природи: охорона природи має здійснюватися у процесі її використання. Охорона природи має бути самоціллю.

Правило пріоритету охорони навколишнього середовища над її використанням: при використанні природних ресурсів повинен дотримуватися пріоритет екологічної безпеки над економічною вигідністю.

Вироблені принципи раціонального природокористування та охорони довкілля закріплені законодавчо. Так було у Федеральному законі від 10 січня 2002 р. № 7-ФЗ «Про охорону довкілля» юридично закріплені такі принципи:

Пріоритет охорони життя та здоров'я людини, забезпечення сприятливих екологічних умов для життя, праці та відпочинку населення;

Науково-обґрунтоване поєднання екологічних та економічних інтересів суспільства, що забезпечують реальні гарантії прав людини на здорове та сприятливе для життя навколишнє природне середовище;

Раціональне використання природних ресурсів з урахуванням законів природи, потенційних можливостей навколишнього природного середовища, необхідності відтворення природних ресурсів та недопущення незворотних наслідків для навколишнього природного середовища та здоров'я людини;

Дотримання вимог природоохоронного законодавства, невідворотність настання відповідальності за порушення;

Гласність у роботі та тісний зв'язок із громадськими організаціями та населенням у вирішенні природоохоронних завдань;

Міжнародне співробітництво у галузі охорони навколишнього природного середовища.

Кінцева мета раціонального природокористування та охорони природи - забезпечення сприятливих умов життя людини, розвитку господарства, науки, культури тощо., задоволення матеріальних і культурних потреб всього людського суспільства.

Кадастр - це систематизований зведення відомостей (економічних, екологічних, організаційних і технічних) що включає якісний і кількісний опис об'єктів та явищ, у ряді випадків із соціально-економічною оцінкою та рекомендаціями щодо їх використання.

На основі кадастрів природних ресурсів розробляються заходи щодо відновлення та оздоровлення навколишнього середовища, і дається грошова оцінка природного ресурсу.

Єдиного кадастру природних ресурсів немає.

По-перше, кадастри ділять на територіальні та галузеві. Перші ведуться на певній території та охоплюють всі елементи навколишнього середовища в даній території. Другі ведуться вже з окремих елементів.

По-друге, кадастри ділять за видами природних ресурсів (табл.1).

Таблиця 1.

Коротка характеристика деяких кадастрів

Лісовий кадастр містить відомості про правовий режим лісового фонду, про кількісну та якісну оцінку стану лісів, про груповий підрозділ та категорію лісів за їх захищеністю, дається економічна оцінка лісу. Відомості лісового кадастру використовуються визначення економічної та екологічної значимості лісів, під час виборів сировинних баз заготівлі деревини, щодо проведення лісовідновлювальних робіт, заміни малопродуктивних лісів високопродуктивними лісовими угіддями.

Мисливсько-промисловий кадастр (реєстр мисливських тварин) використовується для кількісного та якісного обліку тварин мисливського фонду, встановлення обмеження полювання на ті види, що виявляють стійкі тенденції до скорочення популяцій.

З аналогічною метою формується Реєстр рибних запасів.

Своєрідним кадастром рідкісних тварин та рослин служать Червоні книги (Міжнародна червона Книга, Червона Книга Російської Федерації, Червоні книги республік, країв та областей).

Функції кадастру виконує і Реєстр природно-заповідних територій та об'єктів (заповідників, національних парків, пам'яток природи та ін.).

Водний кадастр містить характеристику водних об'єктів та виконує такі завдання: поточна та перспективна оцінка стану водних об'єктів з метою планування використання водних ресурсів, запобігання виснаженню вододжерел, відновлення якості води до нормативного рівня. На основі матеріалів водного кадастру визначається цільове використання вод, проводиться паспортизація та вилучення з господарського обороту найбільш цінних водних об'єктів, запроваджуються обмежувальні заходи з водокористування з метою охорони вододжерел.

Земельний кадастр містить відомості про якісний склад грунтів, розподіл земель з використання, власників землі (власників, орендарів, користувачів). Дані кадастрової оцінки земель враховують при плануванні використання земель, розподіл за цільовим призначенням, їх надання або вилучення, при визначенні платежів за землю, для оцінки ступеня раціонального використання земель.

Кадастр корисних копалин включає відомості про цінність кожного родовища корисних копалин, гірничотехнічні, економічні, екологічні умови їх розробки.

Крім того, існує Реєстр забруднювачів, у якому ведеться облік забруднювачів навколишнього природного середовища, викидів, скидів, поховань, їх кількісна та якісна оцінка.

Перелік обов'язкових кадастрових показників за характеристиками кожного виду природного ресурсу розробляє та затверджує Мінприроди Росії спільно з іншими федеральними органами виконавчої влади в галузі охорони навколишнього природного середовища. Перелік додаткових кадастрових показників, необхідні територіального управління, встановлюють органи управління суб'єктів РФ залежно від природно-ресурсної і господарської специфіки конкретної території.

Крім того, в Російській Федерації для забезпечення органів виконавчої влади та органів місцевого самоврядування достовірною інформацією про стан природно-ресурсного потенціалу формується система комплексних територіальних кадастрів природних ресурсів та об'єктів. Ця система є державним зведенням системно-організованих даних про природні ресурси та природні об'єкти в межах адміністративної території (суб'єкт РФ, округ, район), призначених для забезпечення процесу прийняття управлінських рішень з питань охорони навколишнього середовища, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки.

Інформація комплексних територіальних кадастрів природних ресурсів та об'єктів створюється на основі сучасних геоінформаційних та телекомунікаційних технологій та використовується органами виконавчої влади та органами місцевого самоврядування, юридичними та фізичними особами, громадськими об'єднаннями з метою:

· Розробки стратегії сталого соціально-економічного розвитку територій та забезпечення екологічних пріоритетів цього розвитку;

· гармонізації природно-ресурсних відносин між міськими та сільськими територіями;

· Вирівнювання рівня соціально-економічного розвитку районів в межах території суб'єкта Російської Федерації;

· Визначення стратегічних напрямів для державних і приватних інвестицій на територію суб'єкта РФ, що гарантують використання його природно-ресурсного потенціалу, що не виснажується;

· спрямованих на збереження навколишнього середовища та природних ресурсів.

Інформація комплексних кадастрів адаптована для користування особами, які приймають рішення у сфері: забезпечення управлінських рішень в еколого-ресурсній сфері; проведення функціонального зонування території; організації та реорганізації розміщення продуктивних сил; реалізації інвестиційних цільових програм розвитку окремих територій; зміни структури та бази оподаткування в регіонах; ресурсозбереження, раціонального використання природних ресурсів та охорони навколишнього середовища; забезпечення санітарної та екологічної безпеки; розмежування компетенції щодо розпорядження природними об'єктами між РФ, її суб'єктами та органами місцевого самоврядування; приватизації природних об'єктів.

Екологічні проблеми ресурсного природокористування

Антропогенні впливи на атмосферу та її захист

Поняття атмосфери

Атмосфера (від грец. Atmos - повітря, sfera - куля) - газова оболонка, що оточує Землю.

Основними складовими газами атмосфери є – азот та кисень. Сучасний газовий склад атмосфери знаходиться в динамічній рівновазі, яка підтримується спільною діяльністю автотрофних та гетеротрофних організмів та різноманітними глобальними геохімічними явищами.

Компоненти, що входять до складу атмосфери, можна поділити на такі групи:

· Постійні (кисень-21%, азот до 78% та інертні гази – близько 1%),

· Змінні (діоксид вуглецю - 0,02-0,04% і водяна пара - до 3%)

· Випадкові - забруднювачі.

Зазвичай у складі атмосфери виділяють 5 шарів.

1 шар - Тропосфера - присадкуватий шар заввишки 8-18 км. Висота тропосфери змінюється від 8-10 км у полярних широтах, до 12 км - у помірних, 16-18 км - у екватора. У ній міститься до 80% повітря Землі, а також основна кількість атмосферних домішок. Тропосфера має безладне бурхливе переміщення шарів повітря, тут зосереджено водяну пару, природний і антропогенний пил. В результаті конденсації водяної пари на ядрах пилу формуються хмари та різноманітні опади (у вигляді дощу, граду та снігу).

2 шар - Стратосфера обмежується висотою 50-60 км. над рівнем моря. Для неї характерні слабкі повітряні потоки, мала кількість хмар та відносна сталість температури (-56°С). Але цей температурний режим зберігається - до 25 км, далі температура підвищується і на рівні 46-56 км досягає 0 ◦ С. У верхній частині стратосфери, на висоті 20-25 км, спостерігається максимальна концентрація озону (О3), що поглинає більшу частину ультрафіолетової радіації сонця і оберігає живу природу від її шкідливої ​​дії. Озон є похідною молекулярного кисню. Утворення озону відбувається за допомогою сонячної радіації та електричних розрядів. Товщина озонового шару в залежності від широти та пори року коливається в межах 23-52 см. Озоновий шар рухливий. Влітку його більше і він знаходиться вище, взимку - навпаки. Найбільша кількість озону знаходиться у зоні тропічних лісів, найменша – у широтах Арктики та Антарктиди.

3 шар - Мезосфера лежить над стратосферою на висотах від 50 до 80-85 км. Характеризується зниженням середньої температури з висотою (від 0 ◦ С на нижній межі до -90 0 ◦ С у верхньої межі).

4 шар - Термосфера простягається в середньому від 80 до 300 – 800 км. У цьому шарі відбувається підвищення температури до 1500 С, пов'язаний головним чином з поглинанням сонячної короткохвильової радіації.

5 шар - Екзосфера. Це зовнішній, найбільш розріджений шар атмосфери, що розташовується вище 800 км і тягнеться до 2000-3000 км. Екзосфера характеризується сталістю температури з висотою (до 2000 С). Швидкість руху газів наближається до критичної величини (11,2 км/с). У цій сфері панують атоми водню та гелію, що утворюють навколо Землі «корону».

З іншого боку, вище 80-90 км сонячне випромінювання викликає як хімічні реакції, а й іонізацію газів. У результаті утворюється іоносфера, що захоплює кілька атмосферних шарів і досягає висоти 1000 км. Цей шар оберігає біосферу від шкідливого впливу космічної радіації, впливає на відображення та поглинання радіохвиль. У ньому з'являється полярне сяйво.

Атмосфера виконує ряд важливих екологічних функцій:

· за рахунок наявності кисню та озону забезпечує можливість життя на землі (в середньому на добу людина споживає 12 кг повітря; без озонового екрану існування людини триватиме лише 7 секунд);

· Регулює тепловий режим Землі (без атмосфери добові коливання перебували б у межі 200 ◦ С);

· Формує клімат і погоду;

· захищає від падаючих метеоритів;

· розподіляє потоки світла (повітря розбиває сонячні промені на мільйони дрібних промінчиків, розсіює їх та створює рівномірне освітлення);

· Є провідником звуків (без атмосфери панувала б тиша);

· Впливає на режим річок і ґрунтово-рослинний покрив;

· Бере участь у формуванні ландшафтів.

Антропогенний вплив на атмосферу проявляється насамперед у забрудненні атмосферного повітря.

Джерела, склад та масштаби забруднення атмосфери

Забруднення - привнесення у довкілля чи виникнення у ній нових, зазвичай нехарактерних фізико-хімічних і біологічних речовин, агентів, які надають шкідливі на природні екосистеми і людини.

За агрегатним станом всі забруднюючі речовини поділяються на тверді (наприклад, важкі метали, органічний та неорганічний пил, сажа, смолисті речовини), рідкі (наприклад, кислоти, луги, розчини солей) та газоподібні (наприклад, діоксид сірки, оксиди азоту, оксид вуглецю , Вуглеводні) (таб. 1.). Газоподібні забруднювачі становлять близько 90% від загальної маси речовин, що викидаються в атмосферу.

Таблиця 1.

Викиди в атмосферу основних забруднювачів

Розрізняють природні (природні) та штучні (антропогенні) забруднення атмосфери.

Природні забруднення атмосфери відбуваються при виверженні вулканів, вивітрюванні гірських порід, при запорошених бурях, лісових пожежах (виникають від удару блискавки), випарах боліт, виносі морських солей та ін. Крім того, в атмосфері постійно присутні бактерії (у тому числі і хвороб) суперечки грибів, пилок рослин та ін.

Природні джерела забруднення розподілені досить рівномірно на поверхні планети, і вони врівноважені обміном речовин.

Штучні забруднення виникають у атмосфері завдяки господарську діяльність людини і становлять найбільшу небезпеку. Ці забруднювачі можна поділити на кілька груп:

Біологічні (відходи виробництв, пов'язані з органічними речовинами);

Мікробіологічні (вакцина, сироватка, антибіотики);

Хімічні (хімічні елементи, кислоти, луги та ін.);

Механічні (пил, сажа, аерозолі та ін.);

Фізичні (тепло, шум, світло, електромагнітні хвилі, радіоактивні випромінювання).

Джерела забруднення атмосферного повітря

Нині найбільшими джерелами штучних забруднень атмосфери є транспорт і промисловість. «Основний внесок» у забруднення атмосферного повітря в Росії вносять такі галузі як: теплоенергетика (теплові та атомні електростанції, котельні та ін), чорна та кольорова металургія, нафтовидобувне та нафтопереробне виробництво, виробництво будматеріалів та ін.

Енергетика. При спалюванні твердого палива (кам'яного вугілля) в атмосферне повітря надходять оксиди сірки, оксиди азоту, тверді частинки (пил, сажа, зола). Об'єм викидів великий. Так, сучасна теплоелектростанція потужністю 2,4 млн. кВт витрачає до 20 тис. т вугілля на добу та викидає при цьому в атмосферу 680 т оксидів сірки, 200 т оксидів азоту та близько 150 т золи, пилу та сажі разом узятих.

При використанні мазуту (рідкого палива) знижується викид золи. А газове паливо забруднює атмосферне повітря у 3 рази менше, ніж мазут, та у 5 разів менше, ніж вугілля. Атомна енергетика (за умови безаварійної роботи) є ще більш екологічною, але найбільш небезпечною щодо аварій і відходів ядерного палива.

Автотранспорт. В даний час у світі експлуатується кілька сотень мільйонів автомобілів. Вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння містять безліч токсичних сполук. Наприклад, тисяча автомобілів з карбюраторним двигуном викидають за день близько 3 т чадного газу, 100 кг оксидів азоту, 500 кг сполук неповного згоряння бензину. Загалом відпрацьовані гази автомобільного транспорту містять понад 200 токсичних речовин.

Нині у містах Росії викиди від автотранспорту перевищують викиди від стаціонарних джерел (підприємств промисловості).

Чорна та кольорова металургія. При виплавці тонни сталі в атмосферу викидається 0,04 т твердих частинок, 0,03 т оксиду сірки, 0,05 т оксиду вуглецю, а також свинець, фосфор, марганець, миш'як, пара ртуті, фенол, формальдегід, бензол, інші токсичні . У викидах підприємств кольорової металургії містяться: свинець, цинк, мідь, алюміній, ртуть, кадмій, молібден, нікель, хром та ін.

Хімічна промисловість. Викиди хімічних підприємств характеризуються значною різноманітністю, високою концентрованістю та токсичністю. Вони містять оксиди сірки, сполуки фтору, аміак, суміші оксидів азоту, хлористі сполуки, сірководень, неорганічний пил тощо.

Вплив деяких забруднювачів атмосфери на організм людини та рослини

Сірчистий ангідрид (сірчистий газ, діоксид сірки) подразнює дихальні шляхи, спричинює спазм бронхів. Внаслідок утворення сірчаної та сірчистої кислоти порушуються вуглеводний та білковий обміни, окислювальні процеси в головному мозку, печінці, селезінці та м'язах, знижується вміст вітамінів В та С та ін.

Сірководень - безбарвний отруйний газ, який дратує дихальні шляхи та очі. Хронічне отруєння цим газом викликає головний біль, бронхіти, розлад травлення, недокрів'я, вегетосудинні порушення.

Окиси азоту - вражають легеневу тканину, у крові утворюються нітрати та нітрити, які викликають порушення судин та гіпотонію, а також ведуть до кисневої недостатності.

Аміак - викликає рясну сльозотечу та біль в очах, ядуху, сильні напади кашлю, розлад дихання та кровообігу.

Азот - при високому атмосферному тиску азот має наркотичний вплив на організм, що проявляється у вигляді запаморочення, провалів пам'яті; при нормальному атмосферному тиску підвищений вміст азоту спричиняє явище кисневої недостатності, перші ознаки якої наступають при підвищенні азоту в повітрі до 83% (93% азоту в повітрі призводить до загибелі).

Вуглекислий газ - за своєю фізіологічною дією є збудником дихального центру; у великих концентраціях надає наркотичний вплив, а також подразнює шкіру та слизові оболонки; при великих концентраціях 10-15% вуглекислота викликає смерть від ядухи (летальний кінець може бути миттєвим при великій концентрації вуглекислого газу, яка зустрічається в покинутих колодязях, шахтах, підвалах).

Чадний газ - з'єднується з гемоглобіном у 200-300 разів швидше, ніж кисень; викликає ядуху, при важких формах настає смерть.

Вінілхлорид - має канцерогенну властивість уповільненої дії; виділяється при нагріванні та спалюванні поліетилену та пластику.

Асбестовий пил – сприяє виникненню онкологічних захворювань.

Свинець - є отрутою сповільненої дії, потрапляючи до організму людини, руйнує нервові клітини, викликає паралічі.

Ртуть - отруйна речовина, що руйнує печінку та нирки.

У рослини токсичні речовини надходять у різний спосіб. Встановлено, що викиди шкідливих речовин діють як безпосередньо на зелені частини рослин, потрапляючи через продихи у тканини, руйнуючи хлорофіл і структуру клітин, так і через грунт на кореневу систему. Забруднюючі газоподібні речовини (окис вуглецю, етилен та ін) пошкоджують листя та пагони. Внаслідок впливу високотоксичних забруднювачів (діоксид сірки, хлор, ртуть, аміак та ін.) відзначається уповільнення росту рослин, утворення некрозу на листі, вихід з ладу органів асиміляції тощо. (Таб. 2).

Таблиця 2.

Токсичність забруднювачів повітря для рослин

(Бондаренко, 1985)

Специфічні забруднювачі атмосфери

Аерозолі. Це тверді або рідкі частинки, що знаходяться у зваженому стані (значна їх частина утворюється при взаємодії рідких і твердих частинок між собою або водяною парою). В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. У своєму складі аерозолі можуть містити залізо, цинк, свинець, ароматичні вуглеводні, солі кислот та низку інших речовин. Основними джерелами аерозольних забруднень в Омську є ТЕЦ, цементні заводи, сажевий завод, нафтопереробні та нафтохімічні підприємства.

Шум. Підвищений та тривалий шум збільшує артеріальний тиск, спричиняє зростання серцево-судинних захворювань, знижує працездатність, призводить до безсоння. Гранично-допустима норма, це 30-60 децибелів. Для порівняння: шелест листя – 10 децибел, рев літака – 120 децибел, а больовий поріг – 130 децибел.

Понад 300 тисяч мешканців міста проживають у зоні шумового дискомфорту.

У Середньовіччі існувала «дзвони», яка належала до розряду жорстоких і болісних. При цьому злочинця садили під дзвін, яким постійно вдаряли. Грім міді повільно, але вірно вбивав засудженого.

Радіоактивне забруднення. Радіоактивні речовини є найбільш небезпечними забруднювачами і надходять в атмосферу в результаті ядерних випробувань, аварій на АЕС, при використанні радіоактивного будівельного матеріалу та ін.

Радіаційний фон в Омську на відкритій місцевості в середньому знаходиться в межах 10-12 мікрорентгенів на годину. У закритих приміщеннях до 30 мікрорентгенів на годину, що відповідає ГДК по Росії. Однак у 1990-1992 роках під час проведення моніторингу в Омську було виявлено понад 200 аномальних ділянок, на яких радіаційний фон перевищував допустиму норму у 1000 разів. Причинами радіаційного забруднення на території Омська є втрачені джерела гамма-випромінювань (прилади), завезений для будівництва гранітний щебінь із Казахстану із вмістом у ньому ураново-рудного матеріалу, склади з мінеральними добривами, які містять радіонукліди. В даний час підприємства та об'єкти, що експлуатують радіоактивні речовини та вироби на їх основі взяті на облік.

Електрозміг – це забруднення атмосфери електромагнітними випромінюваннями. Найбільш небезпечними джерелами електромагнітного випромінювання можуть бути антени локаційних установок, лінії електропередач високої напруги, екрани комп'ютерів і телевізорів та інші побутові електроприлади. Високочастотні випромінювання можуть порушувати біохімічні процеси у клітинах.

За масштабами забруднення повітря може бути місцевим – підвищення вмісту забруднюючих речовин на невеликих територіях (місто, район та ін.), регіональним – забруднення атмосферного повітря значних територій (областей, регіонів та ін.), глобальним – зміни, що зачіпають усю атмосферу Землі (таб . 3).

Таблиця 3.

Масштаби забруднення атмосфери екологічні Наслідки забруднення атмосфери

Парниковий ефект

Ще в 1827 р. французький вчений Ж. Фур'є висловив припущення, що атмосфера, в якій присутні парникові гази (особливо діоксид вуглецю) і водяна пара не дає вийти в космос частини довгохвильової теплової радіації, що відбивається від земної поверхні.

Середня температура Землі нині становить +15°С. При цій температурі поверхня Землі і атмосфера знаходяться в тепловій рівновазі (поверхня планети повертає в атмосферу в середньому еквівалентну кількість одержуваної енергії). Але в останні десятиліття антропогенна діяльність привносить дисбаланс у співвідношення поглинається та виділяється енергії.

В атмосферу в результаті виробничої діяльності в значних концентраціях надходять парникові гази - вуглекислий газ (створює 50% парникового ефекту), метан (створює 18% парникового ефекту), оксиди азоту, фреони, озон. Всі ці гази, з одного боку, пропускають сонячні промені, що надходять на землю, а з іншого боку, перешкоджають зворотному поверненню антропогенного тепла із земної поверхні до космосу, створюючи таким чином парниковий (тепличний) ефект. Тобто. парниковий ефект – розігрів нижніх шарів атмосфери, внаслідок здатності атмосфери пропускати короткохвильову сонячну радіацію, але затримувати довгохвильове теплове випромінювання земної поверхні.

За останні 200 років вміст оксиду вуглецю в атмосфері збільшився на 25%. Пов'язано це з інтенсивним спалюванням нафти, газу, вугілля та ін., та щорічним зменшенням площі лісів, які є основними поглиначами вуглекислого газу.

Парниковий ефект спричиняє потепління клімату. За даними Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО), у 2001 році середня температура у світі зросла на 0,42° С порівняно з 1961-1990 pp. Тепліє вже 23 роки поспіль. ХХ століття стало найтеплішим століттям.

Потепління клімату викликає танення льодовиків та підвищення рівня води в океані. За останні 100 років на 1 метр зменшилася товщина льодів, що тануть в Арктиці, а кордон вічної мерзлоти відступає до Півночі щороку на 10 кілометрів. Підйом рівня Світового океану навіть на 1 метр спричинить затоплення понад 20 відсотків прибережної суші. Крім того, відбуватиметься посилення абразійних процесів, погіршення водопостачання приморських міст тощо. Зміни екологічних умов, особливо, в екосистемах тундри та тайги призведуть до заболочування ґрунтів, погіршення стану лісових масивів, у зоні вічної мерзлоти збільшиться сезонне протаювання ґрунтів (що створить загрозу дорогам, будовам, комунікаціям).

Крім вище сказаного, парниковий ефект може мати і позитивні наслідки – підвищення вологості клімату та збільшення інтенсивності фотосинтезу. Перше відбувається за рахунок підвищення температури та збільшення інтенсивності випаровування з поверхні Світового океану, що особливо важливо для аридних (сухих) зон. Друге відбувається за рахунок підвищення концентрації вуглекислого газу та сприяє збільшенню продуктивності рослин.

Руйнування озонового екрану (озонові дірки)

Озоновий екран (озоносфера) захищає землю від ультрафіолетового випромінювання. Ультрафіолетові промені у великих дозах є згубними для живих організмів.

Виснаження цього шару спостерігається з другої половини минулого століття і викликано дією озоноруйнівних речовин, що потрапляють в атмосферу. До них відносять: хлор, оксиди азоту, метан, сполуки алюмінію і, перш за все, хлорфторвуглеці у вигляді фреонів. Останні широко застосовуються у виробництві та побуті як холодоагенти (у холодильниках, кондиціонерах, теплових насосах), піноутворювачі та розпилювачі (аерозольні упаковки).

Фреони - гази не відомі в природі, а синтезовані в 30-х роках минулого століття і широко застосовувані з 50-х років. Ці гази, потрапивши в атмосферу, переносяться потоками повітря на висоту 15-25 км, де зазнають впливу ультрафіолетових променів і розпадаються з утворенням атомарного хлору. Останній вступає у реакцію з озоном і перетворює його на звичайний кисень. Атоми хлору, що вивільняються, знову реагують з озоном, дедалі більше руйнуючи озоновий шар.

За даними космічних спостережень із супутника «Метіор-3» (1993 рік) над Омською областю товщина озонового шару зменшилася на 5% порівняно з 20-річним періодом досліджень.

Шар озону над Антарктикою, за даними Метеорологічного управління Японії, зменшився на 45-75%.

В даний час освіта «озонових дірок» спостерігається і над Європою, Азіатським континентом, на півдні Південної Америки.

Кислотні дощі

Багато газоподібних речовин, що потрапляють в атмосферне повітря, взаємодіють з вологою, утворюючи кислоти. Найбільше джерело кислот - сірчистий газ, який утворюється при експлуатації енергетичних установок, що використовують органічне паливо, а також металургійні підприємства. Кислотний дощ - дощ або сніг, підкислений до рН<5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлорводород, сероводород и т.д.). Реакции с участием указанных соединений, происходят только через несколько суток. Благодаря чему кислотные облака могут быть унесены на значительные расстояния от источника выбросов.

Кислотні дощі викликають тяжкі наслідки, серед яких загибель тварин та рослин, руйнування ґрунтового покриву, закислення прісноводних водойм. Крім цього, руйнуються будівлі, піддаються корозії металеві вироби. Негативні наслідки кислотних дощів зафіксовано у Канаді, США, Європі, Росії, Україні, Білорусії та інших країнах.

Смог (туман) являє собою багатокомпонентну суміш газів та аерозольних частинок.

Розрізняють два типи смогу: лондонський (зимовий) та лос-анджелеський (літній). Виникнення смогу обумовлено високою концентрацією в атмосфері оксидів азоту, вуглеводнів та ін. Такі умови в місті часто створюються влітку, і рідше взимку. За своїм фізіологічним впливом на організм людини зміг вкрай небезпечний для дихальної та кровоносної системи. Також можлива загибель свійських тварин, пошкодження рослин та низка інших негативних наслідків.

У 1952 р. у Лондоні від смогу за два тижні загинуло понад 4000 людей. В Омську зміг спостерігався влітку 1991 року, коли була дуже спекотна безвітряна погода.

Також необхідно зазначити, що міські екосистеми сприяють забруднення повітря та підвищення його температури, зменшення сонячної радіації, збільшення вологості та кількості опадів.

Охорона атмосфери

Заходи, спрямовані на підтримку частоти повітря та боротьби із забрудненням атмосфери, складаються з комплексу заходів.

1. Планувальні заходи:

· Винесення об'єктів промислового призначення за межі житлового масиву на відстані 2-3 км від житлових кварталів;

· правильне розміщення промислових підприємств у районі забудови з урахуванням напрямку панівних вітрів у цій місцевості;

· Використання зелених насаджень.

2. Технічні заходи:

· правильне використання технологічного обладнання, що бере участь у виробничому процесі;

· Використання маловідходних та безвідходних технологій, що виключають потрапляння в атмосферу забруднюючих речовин;

· Попереднє очищення палива або заміна його більш екологічними видами та переведення різних агрегатів на електроенергію та ін.

Крім того, актуальним завданням сучасності є зниження забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів. В даний час розробляються електродвигуни, а також двигуни, що працюють на спирті, водні та ін.

3. Санітарно-гігієнічні заходи:

· тунелі для машин та підземні переходи для пішоходів;

· спорудження раціональних транспортних розв'язок (що запобігають «пробки»);

· Організація служби моніторингу, яка повинна здійснювати контроль за станом атмосферного повітря.

4. Законодавчі заходи:

· Законодавче закріплення правових заходів, які передбачають у разі порушення, адміністративні, дисциплінарні, кримінальні та матеріальні заходи відповідальності.

В Омську розроблено програму з оздоровлення екологічної обстановки, в якій, зокрема, передбачено перекладати теплоенергетичні установки (ТЕЦ, котельні), у тому числі й транспорт, екологічно чистіше паливо - природний газ, електрику. У рамках вирішення проблеми щодо зменшення шкідливих наслідків автотранспорту природоохоронна служба та Державна інспекція безпеки дорожнього руху (ДІБДР) проводять щорічні місячники контролю за токсичністю автомобілів. Відповідно до закону РФ «Про охорону навколишнього природного середовища», на території Омської області введено нормативні плати за викиди шкідливих речовин, що забруднюють, в атмосферне повітря від стаціонарних джерел.

22. Характеристика агроекосистем. Навести приклади. Агросистема-Біотичне співтовариство, створене людиною і регулярно їм підтримується отримання продукції однієї чи кількох обраних видів (сортів, порід) рослин чи тварин. Головна мета створення агросистеми – раціональне використання тих біологічних ресурсів, які залучаються до сфери діяльності людини – джерела харчових продуктів, технологічної сировини, лікарських препаратів. Сюди ж відносяться види, що спеціально культивуються людиною, які є об'єктами сільськогосподарського виробництва: звірівництва, спеціального вирощування лісових культур, а також види, що використовуються для промислових технологій.

23. Біосфера. Вчення В. І. Вернандського. Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами.
Найбільший російський вчений ХХ ст. Володимир Іванович Вернадський (1863-1945) створював вчення про біосферу. У цьому навчанні він показав, яку величезну роль грають живі організми в геохімічних процесах нашій планеті.
Наприкінці життя Вернадський дійшов висновку, що біосфера тісно пов'язані з діяльністю людини; від цієї діяльності залежить збереження рівноваги складу біосфери. Він запроваджує нове поняття – ноосфера, що означає «мисляча оболонка», тобто сфера розуму. Вернадський писав: «Людство, взяте загалом, стає сильної геологічної силою. Перед ним, перед його думкою та працею ставати питання про перебудову біосфери на користь вільного мислячого людства як єдиного цілого. Це нове стан біосфери, якого ми, не помічаючи цього, наближаємося, і є ноосфера».