Законы развития организмов. Законы и принципы экологии
Законы экологии — общие закономерности и принципы взаимодействия человеческого общества с природной средой.
Значение этих законов состоит в регламентации характера и направленности человеческой деятельности в пределах экосистем различного уровня. Среди законов экологии, сформулированных разными авторами, наибольшую известность получили четыре закона-афоризма американского ученого-эколога Барри Коммонера (1974):
- «все связано со всем» (закон всеобщей связи вещей и явлений в природе);
- «все должно куда-то деваться» (закон сохранения массы вещества);
- «ничто не дается даром» (о цене развития);
- «природа знает лучше» (о главном критерии эволюционного отбора).
Из закона всеобщей связи вещей и явлений в природе («все связано со всем») вытекает несколько следствий:
- закон больших чисел - совокупное действие большого числа случайных факторов приводит к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер. Так, мириады бактерий в почве, воде, телах живых организмов создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого. Или другой пример: случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обусловливает вполне определенные значения температуры и давления;
- принцип Ле Шателье (Брауна) - при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экосистем к саморегуляции;
- закон оптимальности — любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах;
- любые системные изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека — от состояния индивидуума до сложных общественных отношений.
Из закона сохранения массы вещества («все должно куда-то деваться») вытекают по меньшей мере два постулата, имеющих практическое значение:
Барри Коммонер писан «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка очень затянулась».
Принцип «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере. Все в природе — от простых молекул до человека — прошло жесточайший конкурс на право существования. В настоящее время планету населяет лишь 1/1000 испытанных эволюцией видов растений и животных. Главный критерий этого эволюционного отбора — вписанность в глобальный биотический круговорот , заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент, и все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно расставалась. Человеческая индустриальная цивилизация грубо нарушает замкнутость биотического круговорота в глобальном масштабе, что не может остаться безнаказанным. В этой критической ситуации должен быть найден компромисс, что под силу только человеку, обладающему разумом и стремлением к этому.
Помимо формулировок Барри Коммонера современные экологи вывели еще один закон экологии - «на всех не хватит» (закон ограниченности ресурсов). Очевидно, что масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Ее не хватает на всех появляющихся в биосфере представителей органического мира, поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других. На противоречие между скоростью размножения и ограниченностью ресурсов питания применительно к народонаселению планеты впервые обратил внимание английский экономист Т.Р. Мальтус (1798), который именно этим пытался обосновать неизбежность социальной конкуренции. В свою очередь, Ч. Дарвин заимствовал у Мальтуса понятие «борьба за существование» для объяснения механизма естественного отбора в живой природе.
Закон ограниченности ресурсов — источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и, к сожалению, в обществе. И сколько бы ни считали классовую борьбу, расизм, межнациональные конфликты чисто социальными явлениями — все они своими корнями уходят во внутривидовую конкуренцию, принимающую иногда гораздо более жестокие формы, чем у животных.
Существенное различие в том, что в природе в результате конкурентной борьбы выживают лучшие, а в человеческом обществе — это отнюдь не так.
Обобщенную классификацию экологических законов представил известный советский ученый Н.Ф. Реймерс. Им даны следующие формулировки:
- закон социально-экологического равновесия (необходимости сохранения равновесия между давлением на среду и восстановлением этой среды, как природным, так и искусственным);
- принцип культурного управления развитием (наложение ограничений на экстенсивное развитие, учет экологических ограничений);
- правило социально-экологического замещения (необходимость выявления путей замещения человеческих потребностей);
- закон социально-экологической необратимости (невозможность поворота эволюционного движения вспять, от сложных форм к более простым);
- закон ноосферы Вернадского (неизбежность трансформации биосферы под влиянием мысли и человеческого труда в ноосферу — геосферу, в которой разум становится доминирующим в развитии системы «человек-природа»).
Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы. Известно, что в процессе эволюции сохраняются только те виды, которые способны обеспечивать устойчивость жизни и окружающей среды. Только человек, используя силу своего разума, может направить дальнейшее развитие биосферы по пути сохранения дикой природы, сохранения цивилизации и человечества, создания более справедливой социальной системы, перехода от философии войны к философии мира и партнерства, любви и уважения к будущим поколениям. Все это составляющие нового биосферного мировоззрения, которое должно стать общечеловеческим.
Законы и принципы экологии
Закон минимума
В 1840 г. Ю. Либих установил, что урожай часто ограничивается не теми питательными веществами, которые требуются в больших количествах, а теми, которых нужно немного, но которых мало и в почве. Сформулированный им закон гласил: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай, определяется величина и устойчивость последнего во времени». Впоследствии к питательным веществам добавили ряд других факторов, например температуру. Действие данного закона ограничивают два принципа. Первый закон Либиха строго действует только в условиях стационарного состояния. Более точная формулировка: «при стационарном состоянии лимитирующим будет то вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму». Второй принцип касается взаимодействия факторов. Высокая концентрация или доступность некоторого вещества может изменять потребление минимального питательного вещества. Следующий закон сформулирован в самой экологии и обобщает закон минимума.
Закон толерантности
Этот закон формулируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложил В. Шелфорд в 1913 г. Можно сформулировать ряд дополняющих его предложений.
- Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.
- Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.
- Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться диапазон толерантности к другим экологическим факторам.
- В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному значению того или иного фактора, определенному в лаборатории.
- Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто оказываются лимитирующими.
Живые организмы изменяют условия среды, чтобы ослабить лимитирующее влияние физических факторов. Виды с широким географическим распространением образуют адаптированные к местным условиям популяции, которые называются экотипами. Их оптимумы и пределы толерантности соответствуют местным условиям.
Обобщающая концепция лимитирующих факторов
Наиболее важными факторами на суше являются свет, температура и вода (осадки), а в море — свет, температура и соленость. Эти физические условия существования могут быть лимитирующими и влияющими благоприятно. Все факторы среды зависят друг от друга и действуют согласованно. Из других лимитирующих факторов можно отметить атмосферные газы (углекислый газ, кислород) и биогенные соли. Формулируя «закон минимума», Либих и имел в виду лимитирующее воздействие жизненно важных химических элементов, присутствующих в среде в небольших и непостоянных количествах. Они называются микроэлементами и к ним относятся железо, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий, кобальт, йод, натрий. Многие микроэлементы подобно витаминам действуют как катализаторы. Фосфор, калий, кальций, сера, магний, требующиеся организмам в больших количествах, называются макроэлементами. Важным лимитирующим фактором в современных условиях является загрязнение природной среды. Главный лимитирующий фактор, по Ю. Одуму, - размеры и качество «ойкоса », или нашей «природной обители», а не просто число калорий, которые можно выжать из земли. Ландшафт не только склад запасов, но и дом, в котором мы живем. «Следует стремиться к тому, чтобы сохранить, по меньшей мере, треть всей суши в качестве охраняемого открытого пространства. Это означает, что треть всей нашей среды обитания должны составлять национальные или местные парки, заповедники, зеленые зоны, участки дикой природы и т.п.». Территория, необходимая одному человеку, по разным оценкам колеблется от 1 до 5 га. Вторая из этих цифр превосходит площадь, которая приходится ныне на одного жителя Земли.
Плотность населения приближается к одному человеку на 2 га суши. Пригодны же для сельского хозяйства только 24% суши. Хотя с площади всего лишь 0,12 га можно получить достаточно калорий, чтобы поддержать существование одного человека, для полноценного питания с большим количеством мяса, фруктов и зелени необходимо около 0,6 га на человека. Кроме того, требуется еще около 0,4 га для производства разного рода волокна (бумаги, древесины, хлопка) и еще 0,2 га для дорог, аэропортов, зданий и т.п. Отсюда концепция «золотого миллиарда», в соответствии с которой оптимальным количеством населения является 1 млрд человек, и стало быть, уже сейчас около 5 млрд «лишних людей». Человек впервые за свою историю столкнулся с предельными, а не локальными ограничениями. Преодоление лимитирующих факторов требует огромных затрат вещества и энергии. Для удвоения урожая необходимо десятикратное увеличение количества удобрений, ядохимикатов и мощности (животных или машин). К лимитирующим факторам относится и численность популяции.
Закон конкурентного исключения
Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго.
То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам.
Закон конкурентного исключения может работать и в человеческом обществе. Особенность его действия в настоящее время заключается в том, что цивилизации не могут разойтись. Им некуда уйти со своей территории, потому что в биосфере нет свободного места для расселения и нет избытка ресурсов, что приводит к обострению борьбы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Можно говорить об экологическом соперничестве между странами и даже экологических войнах или войнах, обусловленных экологическими причинами. В свое время Гитлер оправдывал агрессивную политику нацистской Германии борьбой за жизненное пространство. Ресурсы нефти, угля и т.п. и тогда были важны. Еще больший вес они имеют в XXI в. К тому же добавилась необходимость территорий для захоронения радиоактивных и прочих отходов. Войны — горячие и холодные — приобретают экологическую окраску. Многие события в современной истории, например распад СССР, воспринимаются по-новому, если на них посмотреть с экологических позиций. Одна цивилизация может не только завоевать другую, но использовать ее для корыстных с экологической точки зрения целей. Это и будет экологический колониализм. Так переплетаются политические, социальные и экологические проблемы.
Основной закон экологии
Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и . Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.
Высокая продуктивность дает низкую надежность — еще одна формулировка основного закона экологии, из которой вытекает следующее правило: «Оптимальная эффективность всегда меньше максимальной». Разнообразие в соответствии с основным законом экологии непосредственно связано с устойчивостью. Однако пока неизвестно, до какой степени эта связь является причинно-следственной.
Некоторые другие важные для экологии законы и принципы.
Закон эмерджентности : целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его части.
Закон необходимого разнообразия : система не может состоять из абсолютно идентичных элементов, но может иметь иерархическую организацию и интегративные уровни.
Закон необратимости эволюции : организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, осуществленному в ряду его предков.
Закон усложнения организации : историческое развитие живых организмов приводит к усложнению их организации путем дифференциации органов и функций.
Биогенетический закон (Э. Геккель): онтогенез организма есть краткое повторение филогенеза данного вида, т.е. индивид в своем развитии повторяет сокращенно историческое развитие своего вида.
Закон неравномерности развития частей системы : системы одного уровня иерархии развиваются не строго синхронно, в то время как одни достигают более высокой стадии развития, другие остаются в менее развитом состоянии. Этот закон непосредственно связан с законом необходимого разнообразия.
Закон сохранения жизни : жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока веществ, энергии, информации.
Принцип сохранения упорядоченности (Я. Пригожий): в открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается до тех пор, пока не достигается минимальная постоянная величина, всегда больше нуля.
Принцип Ле Шателье-Брауна : при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Принцип экономии энергии (Л. Онсагер): при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений, допускаемых началами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум рассеивания энергии.
Закон максимизации энергии и информации : наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации; максимальное поступление вещества не гарантирует системе успеха в конкурентной борьбе.
Закон развития системы за счет окружающей среды : любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.
Правило Шредингера «о питании» организма отрицательной энтропией: упорядоченность организма выше окружающей среды, и организм отдает в эту среду больше неупорядоченности, чем получает. Это правило соотносится с принципом сохранения упорядоченности Пригожина.
Правило ускорения эволюции : с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают. Средняя продолжительность существования вида птиц — 2 млн лет, вида млекопитающих — 800 тыс. лет. Число вымерших видов птиц и млекопитающих в сравнении со всем их числом велико.
Закон относительной независимости адаптации : высокая адаптивность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни (наоборот, она может ограничивать эти возможности в силу физиолого-морфологических особенностей организмов).
Принцип минимального размера популяций : существует минимальный размер популяции, ниже которого ее численность не может опускаться.
Правило представительства рода одним видом : в однородных условиях и на ограниченной территории таксономический род, как правило, представлен только одним видом. По-видимому, это связано с близостью экологических ниш видов одного рода.
Закон обеднения живого вещества в островных его сгущениях (Г.Ф. Хильми): «Индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде». Из этого следует важный вывод для человеческой природоохранной деятельности: искусственное сохранение экосистем малого размера (на ограниченной территории, например, заповедника) ведет к их постепенной деструкции и не обеспечивает сохранения видов и сообществ.
Закон пирамиды энергий (Р. Линдеман): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии. Обратный поток с более высоких на более низкие уровни намного слабее — не более 0,5-0,25%, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.
Правило обязательности заполнения экологических ниш : пустующая экологическая ниша всегда и обязательно бывает естественно заполнена («природа не терпит пустоты»).
Принцип формирования экосистемы : длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты и элементы дополняют друг друга и взаимно приспособлены. Из этих экологических законов и принципов следуют некоторые выводы, справедливые для системы «человек — природная среда». Они относятся к типу закона ограничения разнообразия, т.е. накладывают ограничения на деятельность человека по преобразованию природы.
Закон бумеранга : все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей.
Закон незаменимости биосферы : биосферу нельзя заменить искусственной средой, как, скажем, нельзя создать новые виды жизни. Человек не может построить вечный двигатель, в то время как биосфера и есть практически «вечный» двигатель.
Закон шагреневой кожи : глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается. Это следует из того, что никаких принципиально новых ресурсов, которые могли бы появиться, в настоящее время нет. Для жизни каждого человека в год необходимо 200 т твердых веществ, которые он с помощью 800 т воды и в среднем 1000 Вт энергии превращает в полезный для себя продукт. Все это человек берет из уже имеющегося в природе.
Принцип удаленности события : потомки что-нибудь придумают для предотвращения возможных отрицательных последствий. Вопрос о том, насколько законы экологии можно переносить на взаимоотношения человека с окружающей средой, остается открытым, так как человек отличается от всех других видов. Например, у большинства видов скорость роста популяции уменьшается с увеличением ее плотности; у человека, наоборот, рост населения в этом случае ускоряется. Некоторые регулирующие механизмы природы отсутствуют у человека, и это может служить дополнительным поводом для технологического оптимизма у одних, а для экологических пессимистов свидетельствовать об опасности такой катастрофы, которая невозможна ни для одного иного вида.
Т Е О Р И И
Теория возникновения жизни на Земле
| Жизнь на Земле возникла абиогенным путем.
|
Клеточная теория
| Все живые существа - растения, животные и одноклеточные организмы - состоят из клеток и их производных. Клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов. Для всех клеток характерно сходство в химическом составе и обмене веществ. Активность организма слагается из активности и взаимодействия составляющих его самостоятельных клеточных единиц. Все живые клетки возникают из живых клеток. |
Мембранная теория
|
Проистекает из клеточной теории. Объясняет свойства клетки (проницаемость, способность избирательно аккумулировать вещества, способность сохранять осмотическую стабильность, и способность генерировать электрические потенциалы) свойствами ее плазматической мембраны, представленной двойным слоем фосфолипидов, пронизанных частично или полностью белками, с "натриевыми", "калиевыми" и другими (около 30 разновидностей) каналами. В настоящее время постепенно признается несостоятельной. |
Фазовая теория
|
Проистекает из теории саркоды Дюжардена. Является альтернативой общепринятой мембранной теории. Представляет мембрану как границу из поляризованной ориентированной воды и на основании этого объясняет свойства клетки, рассматривая саму клетку как протоплазму - коллоидную систему, фазы которой образованы упорядоченной совокупностью молекул белка, воды и ионов, объединяемых в единое целое возможностью взаимопереходов. |
Теория эволюции
| Все существующие ныне многочисленные формы растений и животных произошли от существовавших ранее более простых организмов путем постепенных изменений, накапливавшихся в последовательных поколениях. |
Теория естественного отбора
| В борьбе за существование в естественных условиях выживают наиболее приспособленные. Естественным отбором сохраняются любые жизненно важные признаки, действующие на пользу организма и вида в целом, в результате чего образуются новые формы и виды. |
Хромосомная теория наследственности
| Хромосомы с локализованными в них генами - основные материальные носители наследственности.
|
З А К О Н Ы
Биогенетический закон (Ф. Мюллер, Э. Геккель, А. Н. Северцов). Онтогенез организма есть краткое повторение зародышевых стадий предков. В онтогенезе закладываются новые пути их исторического развития - филогенеза.
Закон зародышевого сходства (К. Бэр). На ранних стадиях зародыши всех позвоночных сходны между собой, и более развитые формы проходят этапы развития более примитивных форм.
Закон необратимости эволюции (Л. Долло). Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков.
Закон эволюционного развития (Ч. Дарвин). Естественный отбор на основе наследственной изменчивости является основной движущей силой эволюции органического мира.
Законы наследования (Г. Мендель, 1865 г.).
Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) |
При моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки - оно фенотипически единообразно. |
Закон расщепления (второй закон Менделя) |
При самоопылении гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 3:1, при этом образуются две фенотипические группы - доминантная и рецессивная. |
Закон независимого наследования (третий закон Менделя) |
При дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает с ними разные сочетания. Образуются четыре фенотипические группы, характеризующиеся отношением 9:3:3:1. |
Гипотеза частоты гамет (Г. Мендель, 1865 г.): находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются при образовании гамет и по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде.
Закон сцепленного наследования (Т. Морган, 1911 г.) Сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и не обнаруживают независимого распределения
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости (Н. И. Вавилов, 1920 г.) Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.
Закон генетического равновесия в популяциях (Г. Харди, В. Вайнберг). В неограниченно большой популяции при отсутствии факторов, изменяющих концентрацию генов, при свободном скрещивании особей, отсутствии отбора и мутирования данных генов и отсутствии миграции численные соотношения генотипов АА, аа, Аа из поколения в поколение остаются постоянными. Частоты членов пары аллельных генов в популяциях распределяются в соответствии с разложением бинома Ньютона (рА + qа) 2 .
Закон сохранения энергии (И. Р. Майер, Д. Джоуль, Г. Гельмгольц). Энергия не создается и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. При переходе материи из одной формы в другую изменение ее энергии строго соответствует возрастанию или убыванию энергии взаимодействующих с ней тел.
Закон минимума (Ю. Либих). Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т. е. фактором минимума.
Правило взаимодействия факторов: организм способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором.
Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадский). Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время составляет биосферу, так и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории.
З А К О Н О М Е Р Н О С Т И
Детерминированность | Предопределенность, обусловленная генотипом; закономерность, в результате которой из каждой клетки образуется определенная ткань, определенный орган, что происходит под влиянием генотипа и факторов внешней среды, в том числе и соседних клеток (индукция при формировании зародыша). |
Единство живого вещества | Неразрывная молекулярно-биохимическая совокупность живого вещества (биомассы), системное целое с характерными для каждой геологической эпохи чертами. Уничтожение видов нарушает природное равновесие, что приводит к резкому изменению молекулярно-биохимических свойств живого вещества и невозможности существования многих ныне процветающих видов, в том числе и человека. |
Закономерность географического распределения центров происхождения культурных растений (Н.И.Вавилов) | Сосредоточение очагов формообразования культурных растений в тех районах земного шара, где наблюдается наибольшее их генетическое разнообразие. |
Закономерность экологической пирамиды | |
Цикличность | Повторение определенных периодов жизни; сезонная цикличность, суточная цикличность, жизненная цикличность (период от рождения до смерти). Цикличность в чередовании ядерных фаз - диплоидной и гаплоидной. |
ПЕРВЫЙ ЗАКОН БИОЭНЕРГЕТИКИ Живая клетка избегает прямого использования энергии внешних ресурсов для совершения полезной работы. Она сначала превращает их в одну из трех конвертируемых форм энергии ("энергетических валют"), а именно: в АТФ, или, которые затем расходуются для осуществления различных энергоемких процессов.
ВТОРОЙ ЗАКОН БИОЭНЕРГЕТИКИ Любая живая клетка всегда располагает как минимум двумя "энергетическими валютами": водорастворимой (АТФ) и связанной с мембраной (либо).
ТРЕТИЙ ЗАКОН БИОЭНЕРГЕТИКИ "Энергетические валюты" клетки могут превращаться одна в другую. Поэтому получения хотя бы одной из них за счет внешних ресурсов достаточно для поддержания жизнедеятельности.
Понятие о формах энергии?????? АТФ, ΔμH+ и ΔμNa+ - конвертируемые формы энергии в клетке.
3. Аутотрофы: химические вещества и источники энергии для образования высокоэнергетических соединений; Гетеротрофы: преобразование энергии из полученных от аутотрофов органических веществ в форму, удобную для выполнения работ в организме.
Аутотрофы
обширная группа свободно-живущих микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших, водорослей), основным (.факультативные А.) или единственным (облигатные А.) источником углерода или (и) азота к-рых являются неорганические вещества. В качестве источника углерода А. используют главным образом углекислоту или ее соли, азота - нитраты, нитриты и др. Необходимую для синтеза органических молекул энергию А. получают аэробным или анаэробным окислением восстановленных неорганических соединений, напр., серы, железа, аммиака, водорода, метана (хемолитоаутотрофы), или в результате трансформации лучистой энергии в химическую (фотоаутотрофы). Широко распространены в почве и в воде открытых водоемов. Обеспечивают трансформацию веществ и поток энергии в природе и являются дополнительными (к фотосинтезу) накопителями органического вещества в биосфере. В лабораторных условиях облигатные А. культивируют только на минеральных средах. Присутствие в среде органических веществ ингибирует их рост. Факультативные А. могут расти в присутствии органических соединений и даже использовать их как вспомогательные питательные вещества.
Гетеротро́фы - организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются экзогенные органические вещества, то есть произведённые другими организмами. В процессе пищеварения пищеварительные ферменты расщепляют полимеры органических веществ на мономеры. В сообществах гетеротрофы - это консументы различных порядков и редуценты. Гетеротрофами являются почти все животные и некоторые растения. По способу получения пищи делятся на две противопоставляемых группы: голозойных (животные) и голофитных или осмотрофных (бактерии, многие протисты, грибы, растения). Растения-гетеротрофы полностью (заразиха, раффлезия) или почти полностью (повилика) лишены хлорофилла и питаются, прорастая в тело растения-хозяина.
4. Биологическое окисление как процесс преобразования энергии в организме. Виды биологического окисления. Важнейший макроэрг живого организма.
Биологическое окисление это процесс окисления биологических веществ с выделением энергии. Основным топливом при биологическом окислении является водород. Известно, что ре акция окисление водорода кислородом в газовой среде сопровождается выделением большо го количества энергии, сопровождаемым взрывом и пламенем. Эволюция живых организмов привела к тому, что реакция окисления водорода до воды оказалась разделенной на отдель ные этапы, что обеспечивает постепенное высвобождение энергии в процессе биологическо го окисления. При этом часть полученной энергии рассеивается в виде тепла (около 60%) а другая часть (около 40%) аккумулируется в молекулах АТФ.
Виды биологического окисления. Окислительное фосфорилирование. Тканевое дыхание, анаэробное окисление.
Другие виды биологического окисления, по-видимому, имеют более узкое значение, например энергообеспечение клеток. Такова стадия гликолиза, заключающаяся в окислении ряда фосфорных соединений с одновременным восстановлением НАД и образованием АТФ или реакции пентозного цикла (т. е. окислительного превращения глюкозо-6-фосфата), сопровождающихся образованием фосфопентоз и восстановленного НАДФ. Пентозный цикл играет важную роль в тканях, характеризующихся интенсивно протекающими синтезами - нуклеиновых, жирных кислот, холестерина
Важнейший макроэрг живого организма клетка в которой имеется 6 обязательных надмолекулярных образований органелл (мембрана, ядро, митохондрии, ап.Гольджи, рибосомы, лизосомы).
Экология как наука. Основные термины, определения и законы экологии.
Экология как наука.
Экология (грец. "ойкос" — дом, жилье и грец. "логос" — учение ) — наука (область знаний), которая изучает взаимодействие организмов и их группировок со средой существования. Как самостоятельная наука она сформировалась в конце XІX ст. Термин "экология" ввел немецкий биолог Ернст Геккель в 1866 г.
Как и любая другая наука, экология имеет научный и прикладной аспекты.
Научный аспект — это стремление к познанию ради самого познания, и в этом плане на первое место вытекает поиск закономерностей развития природы и их объяснение.
Прикладной аспект — это применение собранных знаний для решения проблем, связанных с окружающей средой.
Всевозрастающее значение современной экологии заключается в том, что ни одно из больших практических вопросов настоящего не может решаться без учета связей между живыми и безжизненными компонентами природы.
Задачи экологии.
Задачи современной экологии как самостоятельной научной дисциплины:
1. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом.
2. Создание научной основы эксплуатации биологических ресурсов, прогноз изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, сохранение среды обитания человека, пригодной для нормального его существования.
3. Разработка системы мероприятий, обеспечивающих минимум применения химических средств борьбы с вредными видами.
4. Регуляция численности живых организмов.
5. Экологическая индикация при определении свойств тех или иных элементов ландшафта, а том числе индикация состояния и степени загрязнения природных сред.
Основная задача прикладной экологии — познание законов и закономерностей взаимодействия человеческого общества с биосферой (с развитием космонавтки границы этой науки расширяются за границы биосферы, а именно — к границе Вселенной).
Цель выполнения основной задачи прикладной экологии — предотвращение нарушения экологического равновесия вследствие антропогенного действия на окружающую природную среду
Для достижения поставленной цели разрабатываются меры по обеспечению экологической и техногенной безопасности биосферы (Вселенной).
К областям антропогенной деятельности принадлежат промышленность, сельское хозяйство, военно-промышленный комплекс, жилищно-коммунальное хозяйство, транспорт, рекреационный комплекс, наука и культура и т.п..
Понятие биосферы
Согласно воззрениям основоположника современного учения о биосфере – выдающегося русского геохимика В.И.Вернадского (1868-1945), с момента возникновения жизни на нашей планете (ориентировочно 3,4-4,0 млрд. лет назад) происходил процесс длительного формирования определенного единства живой и неживой материи, т.е. биосферы.
Биосфера (грец . "біос" — жизнь, "сфера" – сфера) – это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живого.
Биосфера – область распространения жизни на Земле, состав, структура и энергетика которой определяется главным образом прошлой или современной деятельностью живых организмов, включает населённую организмами верхнюю часть литосферы, гидросферу и нижнюю часть атмосферы (тропосферу).
Понятие экосистемы
Основой (элементарной) функциональной единицей биосферы – есть экосистема – это единый природный комплекс, созданный за длительное время живыми организмами и окружающей средой их обитания и где все компоненты тесно связаны обменом веществ и энергии:
Пример:
Микроэкосистема – пень с грибами;
Пезоэкосистема – участок леса;
Макроэкосистема – континент, океан.
Экосистемы характеризуются:
А) видовым или популяционным составом;
Б) количественным взаимоотношениям видовых популяций;
В) пространственным распределением отдельных элементов;
Г) совокупностью всех связей.
Экосистема – это открытая термодинамическая функционально целостная система, существующая за счет поступления с окружающей среды энергии и частично вещества, которые само развиваются и саморегулируются.
Самое важное понятие – гомеостаз – это состояние внутреннего динамического равновесия природной системы (экосистемы), что поддерживается постоянным и регулярным обновлением ее основных элементов и вещественно-энергетического состава, а также постоянным функциональным саморегулированием компонентов.
Вид – это совокупность организмов с родственными морфологическими признаками, которые могут скрещиваться один с другим и имеют общий генофонд.
Вид подчиняется роду, но имеет подвид и популяцию. Популяция – это совокупность особей одного вида с одинаковым генофондом, живущих на общей территории на протяжении многих поколений.
5. Понятие природной среды
Природная среда – все тела, явления, среди которых существуют организмы и с которыми организмы имеют прямые или опосредованные взаимосвязи. Совокупность всех условий, которые действуют на организмы, вызывают ответную реакцию, обеспечивают их существование, обмен веществ и поток энергии. Природная среда состоит из живой, или биотической, и неживой, или абиотической, компоненты.
Абиотическая среда – это все тела и явления неживой природы, которые создают условия проживания растительных и животных организмов, оказывая на них прямое или косвенное влияние. К абиотической среде можно отнести материнскую породу грунтов, их химический состав и влажность, солнечный свет, воду, воздух, естественный радиоактивный фон и др.
Биотическая среда – совокупность живых организмов, которые своей жизнедеятельностью влияют на другие организмы и окружающую абиотическую составляющую. Одни из них могут быть источником питания для других или средой проживания.
Некоторые исследователи выделяют еще один вид среды — антропогенную среду.
Антропогенная среда – это природная среда, которая прямо или косвенно изменена вследствие антропогенной (человеческой) деятельности. К антропогенной среде относятся открытые месторождения полезных ископаемых, магистральные каналы, рекреационные зоны и зоны строительства больших сооружений.
Экофакторы
Экологические факторы — это все составные элементы природной среды, которые влияют на существование и развитие организмов и на которое живые организмы реагируют реакциями приспособления (за пределом реакции приспособления наступает — смерть).
Существует множество различных классификаций экофакторов.
В соответствии одной из них все экологические факторы можно сгруппировать в три крупных категории:
1. Абиотические (факторы неживой природы, такие как: состав воздуха, состав воды, состав грунтов, температура, освещенность влажность, радиация, давление).
Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие и на окружающую среду.
3. Антропогенные – формы деятельности человека.
На сегодняшний день существует более 10 групп экофакторов. Всего около 60 штук. Их объединяют в специальную классификацию:
А) по времени (эволюционный, исторический, действующий);
Б) по периодичности (периодический и нет);
В) по происхождению (космический, техногенный, биотический, антропогенный);
Г) по месту возникновения (атмосферные, водные);
Д) по характеру (информационные, физические, химические, климатические);
Е) по объекту влияния (индивидуальные, групповые, видовые, социальные);
Ж) по степени влияния (летальные, ограничивающие, волнующие, мутогенные);
З) по спектру (частные или общего действия, влияния).
Основные законы экологии и их особенности.
1. Закон биогенной миграции атомов : перемещение атомов в биосфере происходит в основном под действием живых организмов.
2. Закон внутреннего динамического равновесия : последствия пр. и изменении элементов природной среды обязательно развиваются побочные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения.
3. Закон генетического разнообразия : все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению генетического разнообразия.
4. Закон исторической необратимости : развитие биосферы и человечества в целом не может идти от последующих к начальным фазам, могут повторятся только отдельный элементы социальных отношений (рабство) или типы хозяйственной деятельности.
5. Закон константности (тесно связан со 2м законом): количество живого вещества биосферы остается неизменным за определенный геологический период.
6. Закон кореляции : в организме как целостной системе все его части отвечают одна одной как по строению так и по функциям. Изменение одной части вызывает изменение в других.
7. Закон максимизации энергии : в конкуренции с другими системами сохраняется та, которая наиболее содействует поступлению энергии и информации и использует максимальное их количество эффективнее.
8. Закон максимума биогенной энергии : любая биологическая система, находящаяся в состоянии «стойкого неравновесия», увеличивает развиваясь свое влияние на окружающую среду. Это один из основных законов разработки стратегии природопользования.
9. Закон минимума : стойкость организма определяется наиболее слабым звеном в цепи экологический потребностей. Если количество и качество экологических факторов близки к необходимому для организма минимума он выживет – меньше, погибнет, а экосистема разрушится.
ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:
С учетом накопленных знаний о природной среде современные ученые-экологи установили общие закономерности и принципы взаимодействия общества с природной средой, которые назвали законами экологии .
Остановимся на законах экологии Б.Коммонера и Н.Ф.Реймерса.
Б.Коммонер в 1974 г. сформулировал в виде афоризмов четыре основные закона экологии и назвал их «замыкающийся круг».
К этим законам относятся:
1) Все связано со всем(закон о всеобщей связи вещей и явлений в природе).
Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга, нарушение какого-либо звена влечет изменения в других звеньях. Таким образом, этот закон предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем.
2) Все должно куда-то деваться(закон сохранения).
В природе круговорот веществ замкнут, в хозяйственной деятельности человека такая замкнутость отсутствует, что приводит к образованию загрязняющих веществ. И хотя применяются различные технологии очистки загрязняющих веществ и нейтрализации отходов, но все, что остается в золе, шлаках, накапливается на очистных устройствах, в осадках, тоже должно куда-то деваться. То есть любая материя не исчезает, а переходит из одной формы существования в другую, оказывая влияние на состояние окружающей среды.
3) Природа «знает» лучше(закон о главном критерии эволюционного отбора).
Природа «знает» лучше, потому что ее практический опыт несравненно больше практического опыта человека. Значит, человечество должно тщательно изучать естественные экосистемы и сознательно относиться к преобразующей деятельности.
4) Ничто не дается даром(закон о цене развития).
Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно. Таким образом, все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.
Итак, в «законах» Б.Коммонера обращается внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе.
Кроме законов Б.Коммонера целесообразно изучить социоэкологические законы Н.Ф.Реймерса.
К законам Н.Ф.Реймерса относятся :
1) Закон социально-экологического равновесия, который означает необходимость сохранения равновесия между давлением на среду и восстановлением этой среды.
2) Принцип культурного управления развитием, предполагающий наложение ограничений на экстенсивное развитие, учет экологических ограничений.
3) Правило социально-экологических замещений, которое констатирует необходимость выявления путей замещения человеческих потребностей.
4) Закон социально-экологической необратимости. Этот закон отмечает, что экосистема, потерявшая часть своих элементов, не может вернуться в начальное состояние.
5) Закон ноосферы В.И.Вернадского предполагает неизбежность трансформации биосферы под влиянием мысли и человеческого труда в ноосферу.
Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы.
Вопросы для самопроверки знаний
1) Назовите цель и задачи изучения курса.
2) Дайте определение понятию природопользование.
3) Какие существуют основные этапы в истории возникновения и развития экологии?
4) Что такое экология?
5) Назовите виды экологических факторов.
6) Дайте определение понятию популяция.
7) В чем отличие и сходство биогеоценоза и экосистемы?
8) Поясните понятие и состав биосферы, согласно учению В.И.Вернадского.
9) Какие круговороты веществ имеют место в биосфере?
10) В чем суть концепции ноосферы?
11) Назовите основные законы экологии.
Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 3595 | Нарушение авторского права страницы
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…
Основные экологические законы
Рассмотрим главнейшие, экологические законы, они приведены в алфавитном порядке.
1) Закон биогенной миграции атомов (или закон Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов.
Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действия биогенных факторов, в частности - эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов.
2) Закон внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы - энергетические, информационные и динамические.
Закон внутреннего динамического равновесия - один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять, что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.
3) Закон константности (сформулированный В. Вернадским) : количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с законом внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемое приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным знаком.
Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш.
4) Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом): стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм гибнет, экосистема разрушается.
Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.
5) Закон ограниченности естественных ресурсов: все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.
6) Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдеманом): с одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии.
По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.
7) Закон равнозначности условий жизни: все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон — совокупного действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.
8) Закон развития окружающей среды: любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно - это вывод из законов термодинамики.
Очень важными являются следствия закона.
1. Абсолютно безотходное производство невозможное.
2. Любая более высокоорганизованная биотическая система в своем развитии есть потенциальной угрозой для менее организованных систем. Поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни - оно будет уничтожено уже существующими организмами
3. Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космических ресурсов.
9) Закон толерантности (закон Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем.
10) Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого Б.
Основные законы экологии
Коммонера:
1)все связанное со всем;
2)все должно куда-то деваться;
3)природа «знает» лучше;
4) ничто не проходится напрасно (за все надо платить).
Таким образом, круг задач современной экологии очень широкий и охватывает практически все вопросы, которые затрагивают взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений. Познание законов гармонизации, красоты и рациональност природы поможет человечеству найти верные пути выхода из экологического кризиса. Изменяя и в дальнейшем естественные условия (общество не может жить иначе), люди будут вынуждены делать это обдуманно, взвешенно, предусматривая далекую перспективу и опираясь на знание основных экологических законов.
Поиск Лекций
Закон единства «организм-среда»
Обитание жизни развивается в результате постоянного обмена веществ информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих её организмов.
40. Закон минимума (Либиха): Веществом, присутствующим в минимуме, управляет урожай, определяется его величина, и стабильность во времени.
41. Законы Коммонера:
- «Все связано со всем»;
- «Все должно куда-то деваться»;
- «Ничто не дается даром»;
- «Природа знает лучше».
42. Закон максимума (Шелфорда): Процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов; между ними располагается зона экологического оптимума, в пределах которого организм нормально реагирует на условия среды.
43. Деградация биосферы — это разрушение или существенное нарушение экологических связей в природе, сопровождающееся ухудшением условий жизни человека, вызванное стихийными бедствиями или хозяйственной деятельностью самого человека, производимой без учета знания законов развития природы.
44.Этапы деградации биосферы:
- использование огня (ранний палеолит);
- развитие сельского хозяйства;
- промышленная революция.
- экологический кризис.
45. Источники деградации биосферы могут быть естественными (природными) и искусственными (антропогенными). Естественные загрязнение ОС вызвано природными процессами (пыльные бури, вулканизм, лесные пожары и т.д.). Искусственные загрязнение связи с выбросами в ОС различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека (сельское хозяйство, транспорт, промышленность и т.д.)
46. Последствия деградации биосферы:
Заметное уменьшение биоразнообразия экосистемы, разрушение и уничтожение ещё сохранившихся участков дикорастущей растительности, варварское уничтожение лесов и болот, сокращение численности диких животных, исчезновение многих представителей флоры и фауны. В результате всех этих действий к середине ХХ столетия антропогенное воздействие на биосферу по своему значению вошло на один уровень с естественным, приняв планетарные масштабы. Таким образом, человечество превратилось в один из основных геоэкологических судьбоносных факторов эволюции планеты.
47. Загрязнение – любое внесения в ту или иную экологическую систему (биоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, любых изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии, следствием которых является снижения продуктивности или разрушения данной системы.
48.Основные загрязняющие вещества:
- диоксид углерода (СО2);
- оксид углерода (СО);
- диоксид серы (SO2);
- оксиды азота (NO, NO2, N2O);
- тяжелые металлы и в первую очередь ртуть, свинец и кадмий;
- канцерогенные вещества, в частности, бензапирен;
- пестициды;
- фосфаты;
- радионуклиды и другие радиоактивные вещества;
- диоксиды (хлоруглеводороды);
- твердые примеси (аэрозоли): пыль, сажа, дым;
- нефть и нефтепродукты.
49. По агрегатному состоянию различают 3 вида загрязнителей: твердые, жидкие и газообразные.
50. По происхождению природы, агрегатного состояния, масштабу распространения, вызванным последствиям, степени токсичности
51. По природе загрязняющие вещества классифицируют на такие группы: химические, физические, биологические,эстетические.
52. Основные загрязнители атмосферы:
— оксид углерода
— диоксид серы
— оксиды азота и др.
53. Источники загрязнения атмосферы:
— крупные промышленные предприятия и др.
54. Локальные последствия – последствия, которые проявляются на отдельно взятой небольшой территории, возникшие в результате загрязнения окружающей среды. Пример: случай в деревне Миномата в Японии.
55. Глобальные последствия – проявляются в глобальном изменении климата, возростанию количества природных катаклизмов и необратимых процессах, которые происходят в биосфере Земли.
Основные экологические законы
Основные загрязнители гидросферы: бензол, керосин, нитроэтан, изопропиланин и др.
57. Источники загрязнения гидросферы: ГЭС, коммунальные предприятия, промышленные заводы, порты, стоянки судов и др.
58. Последствиями загрязнения гидросферы есть сокращение количества организмов, обитающих в водной среде, постепенное становление водных ресурсов непридатными для людских потребностей, очень частыми стают случаи, когда вода есть переносчиком разных инфекций и заболеваний.
59. Основными загрязнителями литосферы есть химические вещества, попадающие туда от сбросов крупных промышленных предприятий, сельхоз удобрения, а также другие вещества.
60. Источники загрязнения литосферы: крупные промышленные центры, сельское хозяйство, АЭС.
61. Качество среды – соответствие природной среды людским потребностям.
62. Нормирование качества природной среды предусматривает собой установленные системы нормативов предельно допустимого воздействия на окружающую среду.
63. Экологическая безопасность представляет собой совокупность действий состояний и процессов, прямо или косвенно наносимым природной среде и человеку.
64. Основные экологические нормативы: ПДК, ПДВ (ПДС), ПДН.
ПДК – такое количество загрязнителя в почве, воздухе, воде, отнесенное к массе или обьему данного субстрата, которое при постоянном или временном воздействии на человека или на окружающую среду не вызывает неблагопариятных последствий ни у среды, ни у человека, ни у его потомства. ПДК бывает среднесуточное (такая концентрация вредного вещества, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом многолетнем воздействии) и максимальное разовое (такая концентрация вредного вещества, которая не должна вызывать при вдыхании в течении 30 минут рефлекторных реакций организма человека).
ПДК в воде – такая концентрация загрязнителей в воде, при которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования.
ПДК для почвы – такая концентрация загрязняющих веществ, которая не вызывает прямого или косвенного влияния и не нарушает самоочищающую способность почвы.
ПДУ – такое воздействие энергетического загрязнения, которое не оказывает воздействия ни на человека, ни на окружающую среду.
ПДВ(ПДС) – такое максимальное количество заграязняющих веществ, которое в единицу времени может быть выброшено(сброшено) в атмосферу(гидросферу), не вызывая при этом превышения в среде допустимых концентраций и неблагоприятных экологических последствий.
ПДН- нагрузка, учитывающая влияние вредных факторов не на отдельный организм или вид, а на биоценоз или экосистему в целом.
65. При наличии в среде нескольких веществ выполняется эффект суммации:
66. Ассимиляционная емкость экосистемы – максимальная динамическая вместимость такого количества загрязняющего вещества (в пересчете на всю систему или единицу ее обьема), которая может быть за единицу времени накоплена, разрушена, трансформирована путем биологических или химических превращений и выведена за счет процессов седиментации, диффузии или любого переноса за пределы экосистемы без нарушения ее норм функционирования.
67. Биоиндикация – использование особо чувствительных организмов для обнаружения загрязнителей или других реагентов у воде.
Биотестирование – использавание тест-обьектов для получения интегральных оценок загрязненности водной среды.
68. Мониторинг – система наблюдений, оценки и прогнозирование состояния окружающей природной среды, позволяющая выделить изменения состояния биосферы под воздействием деятельности человека..
69. Основными задачами мониторинга являются:
1) наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
2) наблюдения за факторами антропогенного воздействия;
3) наблюдения за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенных воздействия;
4) оценка физического состояния природной среды;
5) прогноз изменения состояния окружающей природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
70. Практические направления мониторинга:
— наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на неё;
— оценка фактического состояния окружающей среды и уровня её загрязнения;
— прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценка этого состояния.
71. Санитарно-гигиенический мониторинг – проводит наблюдение по состоянию среды с точки зрения его влияния на здоровье отдельного человека и населения в целом.
Геоэкологический мониторинг – наблюдения ведутся за геосистемами, за превращением природных систем в природнотехнические.
72. Биологический мониторинг – изучает состояние биотической части биосферы.
73. Биосферный мониторинг – обеспечивает наблюдение и контроль в глобальном масштабе.
74. Обьекты мониторинга: атмосферный, воздушный, почвенный, климатический, мониторинг растительности, животного мира, здоровье
75. Мониторинг по масштабам:
1) пространственный;
2) временный.
76. Мониторинг по характеру обобщения информации:
1) глобальный – слежение за общими мировыми процессами и явлениями биосферы земли, включая все ее экологические компоненты и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях;
2) базовый (фоновый) – слежение за общебиосферными, в основном природными явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний;
3) национальный – мониторинг масштаба страны;
4) региональный – слежение за процессами и явлениями в пределах региона, где эти процессы и явления могут отличаться по природному характеру и по антропогенному воздействию от базового фона характерного для всей биосферы;
5) локальный – мониторинг воздействия конкретного антропологического источника;
6) импактный – мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.
77 — 80. В зависимости от методов наблюдения мониторинг бывает:
— химический — система наблюдений за химическим составом биосферы;
— физический — система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду;
-биологический — мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов
— экобиохимический (анализ химсостояния с биологической точки зрения);
— дистанционный ;
— комплексно экологический – организация систем наблюдения за состоянием объектов ок.пр.ср. для оценки их фактического уровня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуации, вредных для здоровья людей и других живых организмов.
Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:
1) оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека (т. е. провести оценку соблюдения экологических нормативов);
2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются (т. е. провести диагностику состояния экосистем и среды обитания);
3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб, т. е. обеспечить заблаговременное предупреждение негативных ситуаций.
©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
С этой точки зрения два общих явления в ходе жизни на земной поверхности сразу захватывают наше внимание.
Во-первых, существование резкой границы между живым и косным веществом. Во-вторых, совершенно особый характер энергии, связанной с проявлением жизни. Эта энергия кажется
нам отличной от энергии почти всех других природных процессов. Оставаясь в области эмпирических фактов, мы констатируем, что нигде и ни в какой момент на нашей планете не создавалась новая жизнь материально не связанная со старой. В геохимических явлениях, изучаемых нами она всегда существовала как жизнь материально не связанная со старой. В геохимическихявлениях, изучаемых нами, она всегда существовала как таковая. Если были отдаленные космические периоды истории Земли, которые не оставили следа в геологической истории, «камнях» планеты, - они не подлежат научному изучению геологии и геохимии. Мы должны всегда различать положительныенаучные факты от неизбежно гипотетических, космогоническихпредположений, даже если эти последние излагаются в научной форме. Я не сомневаюсь в их полезности для успехов науки, но они по точности и по значению совершенно несоизмеримы с фактами наблюдения и опытов. Нельзя опираться на космогонические выводы, когда нет соответствующих точных атипических фактов, подтверждающих без всяких сомнении космогонические выводы или их вызывающих. Я не буду здесь касаться вопроса о вечности или начале жизни вообще, мне пришлось коснуться истории и положения этого вопроса в другом месте и я не имею оснований изменять мою точку зрения. Не буду касаться того, что я сделал в другом месте, и условий, необходимых для появления жизни на нашей планете. Но одну основную оговорку необходимо сделать: с геохимической и геологической точек зрения вопрос стоит не о синтезе отдельного организма, а о возникновении биосферы. Условия этой возможности должны быть для нас ясны. Проблема абиогенеза, создания homunculus’a не может интересовать геохимика, может интересовать и иметь значение только проблема создания комплекса жизни в биосфере, т. е. создание биосферы. Есть или нет абиогенез в окружающей природе? Был ли он в геологическое время? Для ответа на этот вопрос необходимо точно выявить формупередачи жизни из поколения в поколение, обеспечивающей ее существование в ходе геологического времени (явление, наблюдаемое только в биосфере).
Прошло уже больше 265 лет с той поры, как флорентийский учёный, врач, поэт и натуралист Ф. Реди (1626-1697) первым сказал в XVII в. совершенно новую в истории человечества идею. Несколько десятилетий после него она была обобщена XVIII в другим крупным итальянским натуралистом – А. Валлисньери.
Тема 3. Основные положения экологической теории социального развития
Окен в XIX в, следуя мыслям Валлисньери, высказал эту идею в форме афоризма: «Omnevivum e vivo» («Всё живое из живого»). Это было отрицание самопроизвольного зарождения и абиогенеза и провозглашение непрерывного единства живого вещества в окружающей нас среде - в биосфере - с самого его начала, если таковое было. После работ Л. Пастера было чрезвычайно трудно поколебать этот взгляд на природу, этот эмпирический принцип, который трудно отвергнуть в настоящее время и который опирается на огромное число точных научных фактов; и хотя до сих пор существование абиогенеза пытаются доказать, но тщетно.
Эти многовековые стремления вызываются не эмпирическими фактами, но привычками философской мысли, очень глубокими традициями, на которых основаны представления о мире, связанные с философскими, религиозными и поэтическими, чуждыми науке, воззрениями.
Изучая геохимическую историю углерода, мы не видели в ней следов абиогенеза; нигде не существует органических соединений, независимых от живого вещества, которые свидетельствовали бы о существовании такого процесса в течение геологического времени.
Геохимия доказывает тесную связь живого вещества с историей всех химических элементов, она нам являет его как часть организованности земной коры, совершенно отличную от косной материи. Нет в ее данных места для абиогенеза, для произвольного самозарождения и нет признаков его существования.
Мы должны сохранить эмпирический принцип Реди и признать за научный факт, до сих пор не поколебленный, что во все течение геологического времени все время существовала непроходимая граница между живым (другими словами, между совокупностью всех организмов) и косными веществами, что вся жизнь происходит из живого и что в течение всего этого времени имели место те же явления обмена химическими элементами между этими двумя проявлениями природы, как это и теперь наблюдается.
В рамках этих эмпирических фактов кажется совершенно законной идея вечности жизни, в столь высокой степени заполняющая религиозную и философскую жизнь Азии и в настоящее время начинающая проникать в научные представления и в философские искания Запада.
Живое вещество всегда, в течение всего геологического времени, было и остается неразрывной закономерной составной частью биосферы, источником энергии, ею захватываемой из солнечных излучений, веществом, находящимся в активном состоянии, имеющим основное влияние на ход и направление геохимических процессов химических элементов во всей земной коре.
Обычно косная материя Земли ничего подобного на всем протяжении биллионов лет не представляла и не представляет.
Предыдущая глава::: К содержанию::: Следующая глава
Закон необратимости эволюционных процессов
Закон необратимости эволюционных процессов (Луи Долло) - эволюционные процессы необратимы. Организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию.
Закон ускорения темпов эволюции
Закон ускорения темпов эволюции - в течение геологического времени происходит ускорение биологической эволюции. Наблюдается закономерное сокращение протяжённости геологических эр (так, палеозойская эра длилась 340 млн лет, мезозойская эра - 170 млн лет, кайнозойская эра - 60 млн лет), что отражает ускорение темпов эволюции. Между началом и концом каждой эры наступали кардинальные изменения в составе фауны и флоры .
Закон неравномерности эволюционного развити
Закон неравномерности эволюционного развития - эволюция отдельных групп организмов протекает с разной скоростью. Существуют консервативные группы, практически не изменившиеся в ходе геологического времени. Наиболее консервативными оказались некоторые бактерии , по существу не изменившиеся со времени раннего докембрия . К «живым ископаемым » (термин Ч.Дарвина) относятся древовидные папоротники , головоногий моллюск наутилус и другие. Консервативные формы составляют небольшую часть известных организмов.
Закон увеличения разнообразия организмов
Закон увеличения разнообразия организмов - в ходе эволюции биосферы количество видов организмов возрастало по экспоненте и достигло современного значения, которое оценивается разными специалистами от 5 до 10 млн видов.
Закон скачкообразного характера эволюции
Закон скачкообразного характера эволюции - на фоне общей тенденции ускорения эволюции наблюдались отдельные эпохи повышенного видообразования. Промежутки между этими эпохами характеризовались затуханием видообразования и вымиранием организмов.
Закон цефализации
Закон цефализации - в ходе геологического времени происходит необратимое развитие головного мозга. Цефализация особенно ярко наблюдается в ряду позвоночных животных - от рыб до человека.
Этот закон эмпирически вывел североамериканский геолог и биолог Д. Д. Дана (1813-1895). Его соотечественник, Д. Ле-Конт (1823-1901), назвал этот закон «психозойской эрой» .
Биохимические законы
Биогенетический закон
Биогенетический закон Геккеля-Мюллера: каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез).
Примечания
См. также
Ссылки
- Л.П.Татаринов Необратимость эволюции и её направленность
Источники информации
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Основные законы эволюции живого вещества в биосфере" в других словарях:
Вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это понятие не следует путать с понятием «биомасса», которое является частью биогенного вещества. Термин введён В. И. Вернадским.… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Биосфера (значения). Биосфера (от др. греч. βιος жизнь и σφαῖρα сфера, шар) оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их … Википедия
Геккеля Мюллера (также известен под названиями «закон Геккеля», «закон Мюллера Геккеля», «закон Дарвина Мюллера Геккеля», «основной биогенетический закон»): каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной… … Википедия
Система «хищник жертва» сложная экосистема, для которой реализованы долговременные отношения между видами хищника и жертвы, типичный пример коэволюции. Отношения между хищниками и их жертвами развиваются циклически, являясь иллюстрацией… … Википедия
I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… …
ЖИЗНЬ - ЖИЗНЬ. Содержание: Определение понятия «жизнь» ........292 Проблема возникновения жизни на земле. . 296 Жизнь с точки зрения диалектического материализма....................299 Жизнь, основное понятие, выработанное первобытным… … Большая медицинская энциклопедия
I Земля (от общеславянского зем пол, низ) третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак ⊕ или, ♀. I. Введение З. занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет т … Большая советская энциклопедия
Земля (от общеславянского зем пол, низ), третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак Å или, ♀. I. Введение З. занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет т. н. земной группы, в… … Большая советская энциклопедия
Земля - (Earth) Планета Земля Строение Земли, эволюция жизни на Земле, животный и растительный мир, Земля в солнечной системе Содержание Содержание Раздел 1. Общая о планете земля. Раздел 2. Земля как планета. Раздел 3. Строение Земли. Раздел 4.… … Энциклопедия инвестора
