Любой организм в окружающей среде подвергается воздействию огромного числа экологических факторов. Влияние экологических факторов сказывается на всех процессах жизнедеятельности организмов и, прежде всего, на их обмене вещества.
адаптаций
литейное выброс экологический абиотический
абиотические, биотические и антропогенные (
Рисунок 1 — Экологические факторы
Действие экологических факторов может приводить:
- к устранению видов с биотопов (смена биотопа, территории, сдвиг ареала популяции;
- пример: миграции птиц);
- к изменению плодовитости (плотности популяций, репродукционные пики) и смертности (смерть при быстрых и резких изменениях условий окружающей среды);
- к фенотипической изменчивости и адаптации: модификационная изменчивость — адаптивные модификации, зимняя и летняя спячка, фотопериодические реакции и т.п.
абиотические факторы
Среди них различают физические, химические и эдафические.
Физические факторы -, Химические факторы -, Эдафические факторы, т.е. почвенные, —
В разных условиях среды биологические процессы протекают с различной скоростью. Например, рост многих растений зависит от концентрации различных веществ (воды, углекислого газа, азота, ионов водорода).
На примере температуры видно, что этот фактор переносится организмом лишь в определенных пределах. Организм погибает, если температура среды слишком низка или слишком высока. В среде, где температура близка к этим крайним значениям, живые обитатели встречаются редко. Однако их число увеличивается по мере того, как температура приближается к среднему значению, которое является наилучшим (оптимальным) для данного вида.
Универсальные группы: климатические, эдафические, факторы водной среды. В природе существует общее взаимодействие факторов. Принцип обратной связи: выброс токсических веществ уничтожил лес — изменение микроклимата — изменение экосистемы.
Климатические факторы, Температура., Влажность.
Свет. Определяет существование автотрофных организмов (синтез хлорофилла), составляющих важнейший уровень в трофических цепях. Но есть растения и без хлорофилла (грибы, бактерии — сапрофиты, некоторые орхидеи).
Эдафические факторы, Факторы водной среды, Биотические факторы
Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эффективно при его толщине не менее 50-70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные — грызуны, т.к. температурные условия для них здесь благоприятны (от 0 до — 2°С).
Крым с экологической точки зрения
... крымской пищевой промышленности - розлив натуральной минеральной воды. В Крыму отмечается значительное ... Крыма, - повысить экологическую культуру производства. Им необходимы новейшие технологии переработки сырья или перевод предприятий на безотходные технологии. Перспективы дальнейшего развития химии в Крыму ... земледелия. Сумма температур воздуха на большей части территории Крыма превышает ...
Благодаря этому же эффекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков — ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные животные — олени, лоси, волки, лисицы, зайцы — ложась в снег для отдыха.
Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный и своеобразный характер и также могут быть прямыми и косвенными.
Выделяют два основных типа таких отношений:
- внутривидовые — популяционные и межпопуляционные (демографические, этологические);
- межвидовые (хищник-жертва, паразитизм, симбиоз, комменсализм и др.).
Внутривидовые взаимодействия, Межвидовые взаимоотношения
Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:
- нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;
- конкуренция — каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие;
- мутуализм — виды не могут существовать друг без друга;
- протокооперация (содружество) — оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;
- комменсализм — один вид, комменсал, извлекает пользу из сожительства, а другой вид — хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная терпимость);
- аменсализм — один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения;
- паразитизм — паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель;
- хищничество — хищный вид питается своей жертвой.
Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических сообществ (биоценозов).
Реакция организма, Толерантность (
Рисунок 2 — Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности, Эврибионт, Стенобионт
адаптацией или акклиматизацией
зоной оптимума
общего закона биологической стойкости
закона минимума Либиха
Положение о лимитирующих факторах существенно облегчает изучение сложных ситуаций. При всей сложности взаимоотношений организмов и среды их обитания не все факторы имеют одинаковое экологическое значение. Так, например, кислород является фактором физиологической необходимости для всех животных, но с экологической точки зрения он становится лимитирующим лишь в определенных местообитаниях. Если в реке гибнет рыба, то в первую очередь должна быть измерена концентрация кислорода в воде, так как она сильно изменчива, запасы кислорода легко истощаются, и его часто не хватает. Если в природе наблюдается гибель птиц, необходимо искать другую причину, так как содержание кислорода в воздухе относительно постоянно и достаточно с точки зрения требований наземных организмов.
Круговорот химических элементов в биосфере
... входит в состав органических соединений, круговороты этих элементов тесно связаны. Главный источник азота — атмосферный воздух. Благодаря фиксации живыми организмами азот поступает из воздуха в почву и воду. Ежегодно ... районах в связи с загрязнением возник дефицит чистой воды и воздуха. Для того, чтобы эти ресурсы оставались неисчерпаемыми, необходимо бережное отношение к природе. Исчерпаемые ...
лимитирующих экологических факторах
Экологический фактор играет роль лимитирующего в том случае, когда он отсутствует или находится ниже критического уровня, или превосходит максимально выносимый предел. Иными словами, этот фактор обусловливает возможности организма в попытке вторгнуться в ту или иную среду. Одни и те же факторы могут быть или лимитирующими или нет. Пример со светом: для большинства растений это необходимый фактор как поставщик энергии для фотосинтеза, тогда как для грибов или глубоководных и почвенных животных этот фактор не обязателен. Фосфаты в морской воде — лимитирующий фактор развития планктона. Кислород в почве не лимитирующий фактор, а в воде — лимитирующий. Следствие из закона Либиха: недостаток или чрезмерное обилие какого-либо лимитирующего фактора, может компенсироваться другим фактором, изменяющим отношение организма к лимитирующему фактору.
закону толерантности Шелфорда
большой (геологический) и малый (биотический) круговороты
большом круговороте
Большой круговорот длится сотни тысяч или миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные медленные геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь. Часть осадочных горных пород погружается на большие глубины и в области повышенных температур и давлений подвергается метаморфизму и ультраметаморфизму — переплавлению. При переплавлении возникает магма, которая в благоприятных условиях может снова поступить в верхние горизонты земной коры. Таким образом, в течение веков происходит глобальный круговорот вещества: магматическая порода — осадочная порода — метаморфическая порода — переплавление и новое образование магмы (рис.3).
И, уже много лет как в распределение химических элементов вмешался человек. Последствия воздействия человека на круговорот веществ становятся всё значительнее. Они стали сравнимы с результатами геологических процессов: в биосфере возникают новые пути миграции веществ, появляются новые химические соединения, которых не было прежде, меняется круговорот воды. Так, при добыче полезных ископаемых огромное количество веществ изымается из земной коры. Их промышленная переработка сопровождается выбросами химических элементов с отходами производства в атмосферу, воды, почвы. Это загрязняет среду обитания живых организмов. На земле появляются новые участки с высокой концентрацией химических элементов рукотворные геохимические аномалии. Они распространены вокруг рудников цветных металлов (меди, свинца).
Эти участки иногда напоминают лунные пейзажи, потому что практически лишены жизни из-за высоких содержании вредных элементов в почвах и водах.
Рисунок 3 — Схема геологического круговорота
круговорот углерода
Основным источником углерода для наращивания биомассы организмами-продуцентами является углекислый газ, находящийся в атмосфере либо в растворенном состоянии в воде. Захватываемый растениями, он вследствие фотосинтеза превращается в глюкозу, а в последующих процессах биосинтеза в протеины, липиды и т.д. Благодаря этим веществам существуют многочисленные консументы, в организме которых синтезируются разнообразные органические соединения. Поскольку все живые организмы дышат, то часть углерода в виде С0 2 еще в процессе дыхания возвращается в атмосферу.
Микроорганизмы в круговороте веществ в природе
... воздуха; применяют обработку помещений лампами ультрафиолетового излучения. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе С помощью микроорганизмов органические соединения растительного и животного происхождения минерализуются до углерода, ... развивается пищевая токсикоинфекция. Микрофлора воздуха Микрофлора воздуха взаимосвязана с микрофлорой почвы и воды. В воздух также попадают ...
В дальнейшем, после смерти организмов, при минерализации органических веществ происходит полный возврат С02 в окружающую природную среду и цикл таким образом замыкается. В некоторых условиях круговорот углерода замедляется. Это имеет место, например, при накапливании мертвых растительных и животных остатков в виде гумуса в почве либо в виде торфа в торфяных болотах.
В масштабах геологического времени результатом такого замедления круговорота углерода выступает образование залежей каменного угля и нефти, а в водной среде — известняков и кораллов. Лишь поднимаясь на поверхность планеты благодаря тектонической активности, эти запасы углерода снова могут включаться в круговорот. Таковы общая схема естественного движения углерода и процессы его биогенного и геологического круговоротов.
Хозяйственная деятельность приводит, прежде всего, к повышению интенсивности возвращения в круговорот запасов углерода, находящегося в природных залежах, следовательно, временно выключенных из круговорота. Одним из основных путей извлечения углерода из таких его биологических тупиков является сжигание ископаемого топлива. Этот вид хозяйственной деятельности служит источником поступления в атмосферу колоссальной массы СО и СО 2 .
Все более значительные масштабы приобретает и «вклад», вносимый металлургией и химической промышленностью, производством строительных материалов (обжиг извести, получение цемента и т.д.).
Возрос объем поступления С0 2 в окружающую природную среду, обусловленный выпадением с атмосферными осадками на карбонатные почвы и известняковые скалы больших количеств разбавленных растворов серной, азотной, соляной кислот. Масса таких растворов, выпадающих в виде кислотных дождей, может достигать миллиарда тонн в год. Увеличению поступления СО2 в атмосферу способствуют также сельскохозяйственные мероприятия по известкованию кислых почв.
Суммарный «вклад» всех антропогенных источников поступления С0 2 в атмосферу оценить довольно сложно. Ученые предполагают, что ежегодное поступление диоксида углерода в результате человеческой деятельности в 100-150 раз превышает поступление его вследствие естественных геологических процессов и составляет до 10% ежегодного биогенного притока С02 в атмосферу. Это свидетельствует об уже имеющемся нарушении круговорота углерода в биосфере. Чтобы оценить масштабы такого нарушения, необходимо учесть и противоположный процесс, представляющий собой один из элементов того сложного механизма, благодаря которому биосфера охраняет свою устойчивость. Речь идет о связывании С02 и выведении его из биогенного круговорота.
В число факторов, способствующих понижению содержания С0 2 в атмосфере, можно включить рост массы живого вещества на планете, усиление процессов выветривания минералов, ведущих к образованию карбонатов кальция, магния, натрия, а также увеличение образования гумуса в почвах.
Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете ...
... O. 2.3 Физические свойства углекислого газа Углекислый газ (оксид углерода (IV) или угольный ангидрид) – бесцветный газ, имеющий слабокислый запах и вкус, ... тепловых, лучей углекислый газ мало прозрачен. Поэтому, если бы атмосфера Земли состояла из углекислого газа, она выполняла бы ... средство, еще не достаточное для отличения углекислого газа, например, от азота, который тоже не поддерживает горения и ...
Особую функцию выполняет Мировой океан, который играет роль своего рода резервуара, обеспечивающего поглощение и хранение избыточной углекислоты. С повышением концентрации СО 2 в атмосфере возрастает содержание углекислоты в морской воде, что приводит к образованию бикарбонатов кальция. Разложение бикарбонатов сопровождается выпадением в осадок карбонатов и выделением части диоксида углерода, который может возвращаться в атмосферу:
Са (НСО з ) 2 →СаСОз ↓+Н2 0+С02
Если бы в атмосфере, наоборот, уменьшалась концентрация С0 2 , то началась бы дегазация вод океана, сопровождающаяся выделением С02 в атмосферу и опять-таки выпадением эквивалентной части углекислого кальция. Таким образом, Мировой океан играет роль буфера, который смягчает процессы, ведущие к нарушению глобального круговорота углерода.
Несмотря на наличие столь отлаженной системы саморегуляции, круговорот углерода на Земле уже заметно деформирован влиянием хозяйственной деятельности. По данным исследователей, содержание С02 в атмосфере непрерывно увеличивается. За последние 100 лет прирост С02 составил 10-15%. Причем если в более отдаленном прошлом интенсивность прироста была равна примерно 0,2% в год, то в течение последних десятилетий темпы прироста повысились по меньшей мере в 2 раза. Какими последствиями это грозит биосфере?
средняя температура на поверхности Земли возрастет на 3 o .
Если судить по темпам потребления ископаемого топлива, то приблизительно 70% запасов угля и почти вся нефть будут израсходованы к середине XXI в. Сжигание этого количества топлива как раз и должно привести к удвоению содержания С0 2 в атмосфере и повышению температуры на 3o . Поскольку климат определяется очень многими факторами, нельзя однозначно предсказать, к каким именно последствиям это приведет, то нет сомнений в том, что последствия будут иметь отрицательное влияние на развитие цивилизации.
Среди исследователей обсуждается, например, вопрос о связи между колебаниями содержания СО 2 в атмосфере и чередованием ледниковых периодов и периодов с необычайно высокой температурой на Земле. Таким образом, продолжающееся сжигание огромного количества ископаемого топлива грозит в будущем не только энергетическим кризисом человечеству, но и опасностью глобальных климатических изменений. Эти изменения могут поставить на карту само существование биосферы в том ее виде, какой является единственно приемлемым для человеческого общества.
Рассмотренный пример влияния хозяйственной деятельности на круговорот углерода в природе свидетельствует об опасности неконтролируемого вмешательства человека в динамические процессы биосферы. Следует учитывать также, что хозяйственная деятельность затрагивает не один какой-либо природный круговорот, а все без исключения циклы круговорота веществ в природе.
Высказываются серьезные опасения по поводу возможности снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере. Причиной «кислородного голодания» может стать увеличение расхода кислорода при сжигании топлива и кислорода, идущего на окисление соединений серы, азота, углеводородов и других веществ антропогенного происхождения. По ориентировочным расчетам ежегодный дополнительный расход кислорода, вызванный хозяйственной деятельностью, составляет не менее 10% от его биогенного образования.
Защита атмосферы от загрязнения веществами, содержащимися в вентиляционных ...
... -76. 3) Рассчитать показатель опасности выброса загрязняющих веществ в атмосферу. Введение Вредные вещества, содержащиеся в вентиляционных выбросах предприятий (организаций, например, научно-исследовательских ... концентрации изучаемого вещества. Содержание этих веществ в воздухе безопасно для человека. В качестве критерия предельно допустимого содержания загрязняющих веществ в атмосфере принимается, ...
Хозяйственная деятельность приводит и к нарушению баланса в азотном цикле природного круговорота веществ в сторону увеличения содержания азота в атмосфере. Источниками поступления азота в форме аммиака, оксидов или молекулярного азота являются прежде всего процессы сжигания ископаемого топлива.
Всевозрастающий «вклад» вносит и сельское хозяйство. В то же время уничтожение лесов, замена бобовых культур злаками, сокращение площади свободной земной поверхности, не занятой городами, дорогами и т.п., вызывают уменьшение биогенной фиксации азота в общем круговороте. В результате всех этих процессов и происходит деформация природного круговорота азота.
Вовлечение в сферу хозяйственной деятельности в возрастающем количестве соединений фосфора приводит к фосфатизации суши на территориях индустриально развитых стран, и общему увеличению содержания соединений фосфора в окружающей среде. Известно, например, что в 1 л биологически чистых вод содержатся лишь сотые и тысячные доли миллиграмма фосфора, а если его свыше 10 мг/л, бурно развивается фитопланктон, происходит эвтрофикация водоемов. Массовое развитие водорослей вызывает «цветение» воды, водоемы превращаются в зловонные болота, что означает уничтожение биогеоценозов и является шагом к разрушению фундамента биосферы.
Литейное производство
В литейном производстве применяется более 100 технологических процессов, более 40 видов связующих, более 200 противопригарных покрытий, это привело к тому, что в воздухе рабочей зоны встречается до 50 вредных веществ, регламентированных санитарными нормами. Так, при производстве 1т чугунных отливок выделяется: 10.30 кг — пыли; 200.300 кг — оксида углерода; 1.2 кг — оксида азота и серы; 0,5.1.5 г — фенола, формальдегида, цианидов и др.; 3 м3 — загрязненных сточных вод может поступить в водный бассейн; 0,7.1,2 т — отработанных смесей в отвал.
Вредные вещества литейного производства, попадая в окружающую среду, представляют угрозу окружающей природе, что сказывается на урожайности сельхозкультур и продуктивности животных. Жидкие стоки представляют опасность для питьевого водоснабжения. Твердые отходы образуют ограниченную номенклатуру (3 категории).
Наличие и количество того или иного вещества в воздухе рабочих зон определяется применяемыми технологическими процессами, исходным материалом и другими факторами.
