Раздел 2. Экология окружающей среды

Лекция №2

Тема 2.1. Понятие и содержание экологии окружающей среды.

1. Экология окружающей среды.

2. Абиотические и биотические факторы среды

3. Факторы влияний среды

1.Экология окружающей среды.

Экология - междисциплинарная область знаний о строении и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе и их взаимосвязях. В настоящее время экология оформилась в принципиально новую интегральную дисциплину, которая связывает физические и биологические явления и образует мост между естественными и общественными науками» (ТО. Одум, 1980, 1986).

«Современная экология - новая область знаний, наука о выживании в окружающей среде, фундаментальная основа для природоохранного и средоохранного знания.... Для нее характерен широкий, системный межотраслевой взгляд, она из сугубо биологической науки преобразовалась в значительный цикл знаний, вобрав в себя разделы многих наук» (Н. Реймерс, 1992).

«Экология - в недалеком прошлом одна из биологических наук - стала междисциплинарной наукой, проблемы которой приобрели глобальный характер» (К. Сытник, 1997).

Следовательно, современная экология окружающей среды - это комплекс наук о строении, функционировании, взаимосвязях поликомпонентных и многоуровневых систем (природа - общество) и средствах корреляции взаимного влияния техносферы и биосферы с целью сохранения жизни на Земле.

Объектом исследования науки об окружающей среде являются экосистемы всех уровней и их элементы. Основы концепции об экосистемах разработал английский ботаник А. Тенсли в 1935 г., а учение о них оформилось в 50-х годах XX в.

Предметом исследования науки об окружающей среде являются взаимосвязи между живыми организмами, их группами разных рангов, живой и неживой природой, а также особенности влияния природных и антропогенных факторов на функционирование экосистем биосферы.

Среди основных задач современной науки об окружающей среде следует назвать следующие:

1. Изучение общего состояния современной биосферы, условий и факторов его формирования, причин и объемов изменений под воздействием различных природных и антропогенных факторов.

2. Прогнозирование динамики состояния экосистем и биосферы в целом во времени и пространстве.

3. Разработка путей гармонизации взаимоотношений общества и природы, сохранения способности биосферы к саморегуляции и самовосстановлению в результате оптимизации антропогенных нагрузок на природные системы.

2. Абиотические и биотические факторы среды

Экологические факторы — это комплекс окружающих условий, воздействующих на живые организмы. Различают факторы неживой природы — абиотические (климатические, эдафические, орографические, гидрографические, химические, пирогенные), факторы живой природы — биотические (фитогенные и зоогенные) и факторы антропогенные (воздействие человеческой деятельности). К лимитирующим относятся любые факторы, ограничивающие рост и развитие организмов. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Внешний облик организма, отражающий его приспособленность к условиям среды, называется жизненной формой.

Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, на которые они реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются факторами среды, или экологическими факторами. Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды.

Все экологические факторы делят на группы:

• Абиотические факторы включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.

• климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.);

• эдафические (механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.);

• орографические (рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря);

• гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);

• химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды);

• пирогенные (воздействие огня).

• Биотические факторы — совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.). К биотическим факторам относятся:

фитогенные (влияние растений друг на друга и на окружающую среду);

зоогенные (влияние животных друг на друга и на окружающую среду).

3. Факторы влияний среды

Среди множества абиотических факторов главную роль играют:

• Солнечная радиация

Солнечная радиация. Поступающая от солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью 300 тыс. км в сек. Солнечная энергия, дошедшая до поверхности Земли в виде прямых лучей называется прямой солнечной радиацией ( Q).

Солнечная энергия, которая поглощается и рассеивается молекулами воздуха и отражается облаками называется рассеянной радиацией (q)

Прямая и рассеянная радиация образует суммарную радиацию R, которая подразделяется на рассеянное отражение А.

• Свет и световой режим

Биологическое действие солнечного излучения обусловлено: спектральным составом солнечного излучения, его интенсивностью, количеством, а также температурой воздуха и суточной и сезонной периодичностью;

Спектральный состав: ультрафиолетовые волны (длина волны менее 0.3 мкм) губительны для всего живого. Они задерживаются озоновым экраном на высоте 15-20 км (оздоравливают в небольших дозах).

Световые (видимые) волн – длина волны 0.38 – 0.76 мкм – доходят до земли и приводят к возникновению у растений и животных важных жизненных приспособлений - образование хлорофила и превращение органических веществ из неорганических и наоборот (освещают).

Инфракрасные волны – длина волны менее 0.76 мкм - не воспринимаются глазом человека, но являются важным источником тепловой энергии. (согревают).

Интенсивность (сила) света измеряется количеством джоулей, приходящейся на 1см² горизонтальной поверхности в 1 мин. Самым интенсивным является прямой свет, однако более полно растения используют рассеянный свет. (Почему на склонах южной экспозиции быстрее тает снег?)

Количество света определяется суммарной радиацией. Мы знаем, что от полюса к экватору количество света, падающего на поверхность Земли, увеличивается.

• Температура

Температура воздуха - важный экологический фактор, определяющий предпочтительность места обитания, степень активности и жизнедеятельности организма, длительность их развития, число поколений в году.

Она оказывает существенное влияние на биоту. Температура воздуха на Земле занимает диапазон от - 88,3 градусов С (станция «Восток», Антарктида) до + 58,7 градусов С (Ливия). Среднегодовая температура приземного слоя воздуха над континентами и океаном (исключая Антарктику) +15.7 град. С. Стабильна средняя температура гидросферы: 3.3 град. С. Температурный диапазон активной жизни для большинства многоклеточных организмов – от 0 до 50 град. С. Теплокровные птицы и млекопитающие могут поддерживать постоянную температуру тела (около 37 град.) при значительных изменениях температуры окружающей среды. Их называют эндотермами. Например: песец, белый гусь и т.д.

• Влажность

связана с насыщением его водяными парами. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (1.5-2.0) км, где концентрируется 50% всей влаги. Чем выше температура воздуха, тем больше влаги содержит воздух. Однако есть предел. При определенной температуре воздуха существует предел насыщения его парами воды, который называется максимальным. Обычно насыщение воздуха парами воды не достигает максимума. Разность между максимальным и данным насыщением (абсолютная влажность) равна дефициту влажности. Дефицит влажности - это выраженная в процентах относительная влажность. Это важный экологический параметр, так как характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее и наоборот.

На анализе динамики дефицита влажности основаны способы прогнозирования различных явлений в мире живых организмов. Например, замечено, если в середине июня – влажная погода и дефицит влажности меньше средней многолетней, то на следующий год деревья ели имеют слабый урожай шишек.

• Атмосферные осадки

С влажностью воздуха тесно связаны ОСАДКИ. Это результат конденсации водяных паров. В результате конденсации паров в приземном слое – росы и туманы, в высоких слоях атмосферы - облака и атмосферные осадки. Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в биосфере, а также одно из звеньев в круговороте воды на Земле.

• Ветер

Причина возникновения ветра? Неодинаковый нагрев поверхности, связанный с перепадом давления. Куда направлен ветровой поток? В сторону меньшего давления, туда, где воздух более прогрет. Ветер также является важнейшим фактором переноса и перераспределения примесей в атмосферном воздухе. Куда дует ветер на море? Ночью с суши на море, днем с моря на сушу. Почему? Вода, имея большую удельную теплоемкость, медленно нагревается и медленно отдает тепло.

• Атмосферное давление

Нормальным считается давление 760 мм рт.ст. В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого давления. Периодически возникающие области пониженного давления характеризуются мощными потоками воздуха, стремящегося по спирали к перемещающему в пространстве центру называются циклонами. Они характеризуются неустойчивой погодой и большим количеством осадков.

Контрольные вопросы

1. Классификация экологических факторов среды по природе источников и характеру действия на биоту.

2. Что такое альбедо? Ее величина для разных поверхностей Земли?

3. Биологическое действие спектрального состава солнечного излучения?

4. Значение температуры воздуха для развития жизни на Земле?

5. Что такое дефицит влажности?

http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/ekologicheskie-faktory.html

http://studyspace.ru/osnovyi-ekologii/klassifikatsiya-ekologicheskih-faktorov-3.html

http://www.ecology-portal.ru/publ/4-1-0-20

Лекция №3