2.Объект исследования в экологии.

Основной объект изучения экологии – экосистемы планеты всех уровней и их элементы. «Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом».

Однако не каждый комплекс живых организмов и окружающей среды является экосистемой. Ею является такое взаимодействие организмов со средой, которое характеризуется стабильностью, устойчивостью во времени. Как правило, природные экосистемы складываются в процессе длительной эволюции. Различают:

I. микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро и др.), макроэкосистемы (континент, океан) и глобальную экосистему (биосфера Земли).

II. Экосистемы естественные (лес,озеро, океан и др.) и искусственные (аквариум, пшеничное поле и др.).

III. Наземные и водные экосистемы.

Понятию «экосистема» близок термин «биогеоценоз» - исторически сформированный взаимообусловленный комплекс живых (биоценоз) и неживых (биотоп, экотоп) компонентов определенного участка земной поверхности, связанный между собой обменом вещества и энергии. Различают два основных типа биоценозов: естественный и антропогенный. Первый тип – это биотическое сообщество, в функционировании которого отсутствует влияние деятельности человека. Второй тип (или агробиоценоз) – это неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема культурных полей (поля, искусственные пастбища, сады, виноградники и т. п.).

Жизнедеятельность биогеоценоза определяется растительностью (фитоценозом). В ней аккумулируется солнечная энергия, под воздействием которой протекают все химические и физиологические процессы. Энергия солнца накапливается только на первом энергетическом уровне – в земных растениях. Остальные уровни служат лишь для дальнейшей передачи и использования этой энергии. Поэтому именно земные растения называют продуцентами.

* Продуценты – это автотрофные (самопитающиеся) организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, используя солнечную энергию, т.е. синтезирующие органические вещества из неорганической среды (это земные растения, микроскопические водоросли и др.).

* Консументы – это гетеротрофные организмы, которые потребляют первичную продукцию и накопленную в ней энергию, т.е. для них продуценты представляют собой единственный источник питания. Они бывают 1 порядка (растительноядные), 2 порядка (плотоядные), 3 порядка (хищники) и т.д.

* Редуценты (деструкторы) – это гетеротрофные организмы, разлагающие органические остатки в процессе деструкции до неорганических соединений (бактерии, грибы, микроорганизмы)

14.Важнейшими проявлениями кризисной экологической ситуации в мире являются возникновения таких глобальных экологических проблем, как: озоновая «дыра», «парниковый эффект», «кислотные дожди».

Озоновая «дыра» - значительное пространство в озоносфере планеты (на высотах от 20 до 25 км –в стратосфере) с пониженным (до 50 %) содержанием озона.

Впервые проблема озоновой «дыры» поставлена в 80 – х годах XX в. (по отношению к Антарктиде и в меньшей степени – к Арктике, Северной Африке). Причины возникновения озоновой «дыры» пока не совсем ясны. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение. Последнее более вероятно. От выбросов фреонов (хлорфторуглеродов – ХФУ), применяющихся в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки сжигания ракетного топлива и др.), происходит разрушение молекул озона вследствие химических реакций с атомами хлора и фтора, освобождаемых при распаде молекул химических веществ (ХФУ).

Среди естественных причин происхождения озоновой «дыры» рассматриваются: сведение лесов как продуцентов кислорода; естественная изменчивость озоносферы; циклическая активность Солнца; рифтогенез и дегазация Земли, т. е. прорыв глубинных газов - водорода, метана, азота через рифтовые разломы земной коры.

Истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Многие из ХФУ могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Последствия снижения концентрации озона:

* ослабление способности атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения;

* увеличение солнечных ожогов, заболеваний людей раком кожи, глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т.д.;

* потеря способностей растений к фотосинтезу, снижение урожайности культур;

* гибель фитопланктона в океане (совокупности живущих в океане микроскопических водорослей), разрыв трофических цепей биоты водных экосистем и т. д.

По данным международной экологической организации «Гринпис» основными поставщиками ХФУ являются США, Япония, Великобритания и Россия. Согласно международным протоколам предусматривается значительное снижение выбросов ХФУ. Монреальский протокол (1985 г) «Об охране озонового слоя» позволил снизить использование озоноразрушающих веществ с 1,1 млн. т в 1986 г.до 156 тыс.т в 1998 г.

«Парниковый эффект» (возможное потепление климата)

* постепенное потепление климата на планете в результате накопления в атмосфере антропогенного углекислого и др. газов (метана, фреонов, оксида азота и др.), которые аналогично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли.

Источники основных парниковых газов в атмосфере Земли

Виды парн. газов				Источники
диоксид углерода – CO2			- сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ и др.
метан	- болота,- сжигание биомассы, рисовые поля, крупный рогатый скот, овцы,- горное произ-во
фреон		- пром-ное произ-во,- быт. применение
оксид азота		- производство и применение азотных удобрений в с/х

Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (концом IX столетия) повышение средней глобальной температуры воздуха к 2025 году может достигнуть 2,2-2,5ºС (Будыко и др.,1989). В докладе Международной группы ООН по проблемам климатических изменений прогнозируется рост температуры на Земле на 2-4º к 2100 году.

В случае удвоения концентрации СО2 в атмосфере изменение средних температур на 3-4º ученые предсказывают уже к середине XXI века.

Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением на Земле после ледникового периода, и значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. Это связано, прежде всего, с повышением уровня Мирового океана (вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д.). Повышение уровня океана всего лишь на 0,5-2,0 м к концу XXI века приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, заболачиванию обширных территорий и т.п.

По линии ЮНЕСКО осуществляется Международная программа «Глобальная система наблюдений за уровнем моря» (ГЛОСС), которая поможет в будущем уменьшить негативные последствия значительного повышения уровня Мирового океана на прибрежные экосистемы.

В 1977 г. принят Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны к 2008-2012 годам должны сократить выбросы в атмосферу парниковых газов по меньшей мере на 5 % по сравнению с уровнем 1990 года. Протокол также определяет механизмы, позволяющие осуществить это решение. Конкретные детали этих механизмов были оговорены на конференции в Гааге в ноябре 2000 года, где было решено, что в каждой индустриальной стране должна проводиться национальная политика по сокращению выбросов. В частности, отмечалось, что сокращение выбросов не должно подменяться использованием естественных поглотителей СО2 - лесами. Многие страны заявляют о сокращении выбросов, засчитывая естественное поглощение углерода зрелыми лесами и почвами как результат их собственных усилий.

16.02.2005 г. Киотский протокол вступил в действие, несмотря на нератификацию его Индией, Австралией, Китаем, США (население США – это 1 % численности населения мира, но при этом страна выбрасывает в атмосферу 25 % планетарного объема парниковых газов). Основной объем работы по сокращению выбросов парниковых газов к 2012 году будет зависеть от 39 стран.

Окисление природной среды – это еще одна из важнейших экологических проблем. «Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число pH ниже 5,6).

Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе – pH = 2,3, в Китае - pH = 2,25. Фактически атмосферная влага с таким значением pH является кислотой.

«Кислотные дожди»: 1) негативно отражаются на состоянии экосистем; 2) значительно снижают урожайность сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) – в среднем на 20-30 %. При pH = 3,0 почвы становятся практически бесплодными;

3) особенно активно ускоряют в Канаде, Швеции, Норвегии и Финляндии закисление озер (значительная часть выбросов серы в США, ФРГ и Великобритании выпадает на их территории). Озера становятся практически безжизненными; 4) ускоряют коррозию металлических конструкций, зданий и т. д.,а также наносят серьезный ущерб памятникам мировой культуры (Колизею в Риме и др.).

Таким образом, проведенный анализ современной экологической ситуации указывает на основного виновника ее кризисного состояния – антропогенные воздействия на окружающую среду (АВОС), что требует выяснения данного понятия.