68 ответов по экологии

Под круговоротом в биосфере понимают повторяющиеся процессы превращений и пространственных перемещений веществ, имеющие определенное поступательное движение, выражающееся в качественных и количественных различиях отдельных циклов. Выделяют 2 круговорота – большой (геологический) и малый (биотический). Большой (геологический) круговорот веществ протекает от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет, включая в себя такие процессы, как круговорот воды и денудация суши. ДУНУДАЦИЯ суши складывается из общего изъятия вещества суши (52990 млн. т/год), общего привноса вещества на сушу (4043 млн. т/год) и составляет 48947 млн. т/год. Антропогенное вмешательство ведет к ускорению денудации, приводя, например, к землятрясениям в зонах водохранилищ, построенных в сейсмоактивных районах. МАЛЫЙ (биотический) круговорот веществ происходит на уровне биогеоциноза или биогеохимического цикла.

Энергетический баланс биосферы - соотношение между поглощаемой и излучаемой энергией. Определяется приходом энергии Солнца и космических лучей, которая усваивается растениями в ходе фотосинтеза, часть преобразуется в другие виды энергии и еще часть рассеивается в космическом пространстве.

Круговорот в биосфере - повторяющиеся процессы превращений и пространственных перемещений веществ, имеющие определенное поступательное движение, выражающееся в качественных и количественных различиях отдельных циклов.

Круговорот воды на Земле, называемый также гидрологическим циклом, включает поступление воды в атмосферу при испарении и возвращение ее назад в результате конденсации и выпадения осадков.

В общих чертах круговорот воды всегда состоит из испарения, конденсации и осадков. Но он включает три основные "петли":

Поверхностного стока: вода становится частью поверхностных вод;

Испарения - транспирации: вода впитывается почвой, удерживается в качестве капиллярной воды, а затем возвращается в атмосферу, испаряясь с поверхности земли, или же поглощается растениями и выделяется в виде паров при транспирации;

Грунтовых вод: вода попадает под землю и движется сквозь нее, питая колодцы и родники и таким образом вновь попадая в систему поверхностных вод.

Согласно схеме круговорота воды, фонд воды в атмосфере невелик; скорость оборота выше, а время пребывания меньше, чем для углекислого газа. На круговороте воды начинают сказываться глобальные последствия деятельности человека. Учет осадков и речного стока во всем мире сейчас хорошо поставлен; необходимо, однако, как можно быстрее наладить более полный контроль всех основных путей движения воды в круговороте. Следует подчеркнуть два других аспекта круговорота воды.

1. Отметим, что море теряет из-за испарения больше воды, чем получает с осадками; на суше положение обратное. Другими словами, та часть осадков, которая поддерживает наземные экосистемы, включая и поставляющие пищу человеку, приходит благодаря испарению с моря. Установлено, что во многих областях 90% осадков приносится с моря

2. Согласно оценкам, вес воды пресных озер и рек - 0,25 геограмма (1геограмм=1020 г), а годовой сток - 0,2 геограмма; следовательно, время оборота составляет около года. Разность между количеством осадков за год (1,0 геограмм) и стоком (0,2 геограмма) составляет 0,8; это и есть величина годового поступления воды в подпочвенные водоносные горизонты. Как уже указывалось, увеличение стока в результате деятельности человека может уменьшить очень важный для круговорота фонд грунтовых вод. Нам следовало бы возвращать больше воды в водоносные слои, не пытаясь хранить ее всю в озерах, откуда она быстрее испаряется

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА.

Углерод находится в природе как в свободном состоянии, так и в виде

Многочисленных соединений. Свободный углерод встречается в виде алмаза и

Графита.

Соединения углерода очень распространены. Кроме ископаемого угля, в недрах

Земли находятся большие скопления нефти, представляющей сложную смесь

Различных углеродсодержащих соединений, преимущественно углеводородов.

Кроме того растительные и животные организмы состоят из веществ, в

Образовании которых главное участие принимает углерод.

Углекислый газ поглощается растениями-продуцентами и в процессе

Фотосинтеза преобразуется в углеводы, белки, липиды и другие органические

Соединения. Эти вещества с пищей используют животные-консументы.

Одновременно с этим в природе происходит обратный процесс. Все живые

Организмы дышат, выделяя углекислый газ, который поступает в атмосферу.

Мертвые растительные и животные остатки и экскременты животных разлагаются

(минерализуются) микроорганизмами-редуцентами. Конечный продукт

Минерализации - углекислый газ - выделяется из почвы или водоемов в

Атмосферу. Часть углерода накапливается в почве в виде органических

Соединений.

Углерод поступает в атмосферу также с

Выхлопными газами автомашин, с дымовыми выбросами заводов и фабрик.

В процессе круговорота углерода в биосфере образуются энергетические

Ресурсы - нефть, каменный уголь, горючие газы, торф, древесина, которые

Широко используются человеком. Все эти вещества произведены

Фотосинтезирующими растениями за разное время. Возраст лесов - десятки и

Сотни лет; торфяников - тысячи лет; угля, нефти, газов - сотни миллионов

Лет. Следует учитывать, что древесина и торф - восполнимые ресурсы, т. е.

Воспроизводящиеся за относительно короткие промежутки времени, а нефть,

Горючий газ и уголь - ресурсы невосполнимые.

КРУГОВОРОТ АЗОТА.

Большая часть азота находится в природе в свободном состоянии. Неорганические соединения азота не встречаются в природе в больших

Количествах, если не считать натриевую селитру NaNO3, образующую мощные

Пласты на побережье Тихого океана в Чили. Почва содержит незначительные

Количества азота, преимущественно в виде солей азотной кислоты. Но в виде

Сложных органических соединений - белков - азот входит в состав всех живых

Организмов.

Азот - незаменимый элемент. Он входит в состав белков, и нуклеиновых

Кислот. Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Частично

Азот поступает из атмосферы благодаря образованию оксида азота (IV) из

Азота и кислорода под действием электрических разрядов во время гроз.

Однако основная масса азота поступает в воду и почву благодаря фиксации

Азота воздуха живыми организмами.

Самые эффективные фиксаторы азота - клубеньковые бактерии, живущие в корнях бобовых растений. Азот из разнообразных источников поступает к корням растений, поглощается ими и транспортируется в стебли и листья, где в процессе биосинтеза строятся белки.

Белки растений служат основой азотного питания животных. После отмирания

Организмов белки под действием бактерий и грибов разлагаются с выделением

Аммиака. Аммиак частично потребляется растениями, а частично используется

Бактериями-редуцентами. В результате процессов жизнедеятельности некоторых

Бактерий аммиак превращается в нитраты. Нитраты, как и аммонийные ионы,

Потребляются растениями и микроорганизмами. Часть нитратов под действием

Особой группы бактерий восстанавливается до элементарного азота, который

Выделяется в атмосферу. Так замыкается круговорот азота в природе.

КРУГОВОРОТ ФОСФОРА

Вследствие

Легкой окисляемости фосфор в свободном состоянии в природе не

Встречается. Из природных соединений фосфора самым важным является

Ортофосфат кальция, который в виде минерала фосфорита иногда образует

Большие залежи. Богатейшие месторождения фосфоритов находятся в Южном

Казахстане в горах Каратау. Фосфор, как и азот, необходим для всех живых

существ, так как он входит в состав некоторых белков как растительного,

Так и животного происхождения. В растениях фосфор содержится главным

Образом в белках семян, в животных организмах - в белках молока, крови,

Мозговой и нервной тканей. В виде кислотного остатка фосфорной кислоты

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот - сложных органических

Полимерных соединений, принимающих непосредственное участие в процессах

передачи наследственных свойств живой клетки. Сырьем для получения

Фосфора и его соединений служат фосфориты и апатиты. Природный фосфорит

Или апатит измельчают, смешивают с песком и углем и накаливают в печах с

Помощью электрического тока без доступа воздуха всех живых организмах.

Основной источник его - горные породы (главным образом изверже-

ные). Представлен он в основном апатитом и фторапатитом. В осадочных породах это обычно вивианит, вавелит, фосфорит. С образованием биосферы высвобождение фосфора из горных пород усилилось, в результате произошло значительное перераспределение его. В превращениях фосфора

Большую роль играет живое вещество. Организмы усваивают фосфор из почв,

Водных растворов. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, и

Других органически соединений.

Особенно много фосфора в костях животных. С гибелью

Организмов фосфор возвращается в почву он концентрируется в виде

Морских фосфатных конкреций, отложений костей рыб, что создает условия для

Образования богатых фосфором пород, которые в свою очередь служат

Источником фосфора в биогенном цикле.

КРУГОВОРОТ СЕРЫ.

Сера встречается в природе как в свободном состоянии (самородная сера), так

И в различных соединениях. Очень распространены соединения серы с

Различными металлами. Из соединений серы в природе распространены также

Сульфаты, главным образом, кальция и магния. Наконец, соединения серы

Содержаться в организмах растений и животных.

Сера широко используется в народном хозяйстве. В виде серного цвета серу

Используют для уничтожения некоторых вредителей растений. Она применяется

Также для приготовления спичек, ультрамарина (синяя краска), сероуглерода и

Ряда других веществ.

Круговорот серы происходит в атмосфере и литосфере. Поступление серы в

Атмосферу происходит в виде сульфатов, серного ангидрида и серы из

Литосферы при вулканических извержениях, в виде сероводорода за счет

Распада пирита (FeS2 ) и органических соединений. Антропогенным источником

Поступления серы в атмосферу являются тепловые электростанции и другие

Объекты, где происходит сжигание угля, нефти и других углеводородов, а

Поступление серы в литосферу, в частности в почву, происходит с удобрениями

И органическими соединениями. Перенос соединений серы в атмосфере

Осуществляется воздушными потоками, а выпадение на земную поверхность либо

В виде пыли, либо с атмосферными осадками в виде дождя (кислотные дожди) и

Снега. На поверхности Земли в почве и водоемах происходит связывание

Сульфатных и сульфитных соединений серы кальцием с образованием гипса

(CaSO4). Помимо этого происходит захоронение серы в осадочных породах с

Органическими остатками растительного и животного происхождения, из которых

В дальнейшем происходит образование угля и нефти. В почве изменение

Соединений серы происходит с участием сульфобактерий использующих

Сульфатные соединения и выделяющих сероводород, который поступая в

Атмосферу и окисляясь снова переходит в сульфаты. Кроме этого сероводород в

Почве может восстанавливаться до серы, которая денитрифицирующими

Бактериями окисляется до сульфатов.

Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

Этот принцип гармонирует с законом сохранения массы. Поскольку атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных соединениях и запас их практически неограничен. Именно это и происходит в природных экосистемах.

Очень важно подчеркнуть, однако, что биологический круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он - результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые Солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, в отличие от химических элементов, не может использоваться организмами бесконечно. Данное заключение вытекает из второго закона термодинамики: энергия при превращении из одной формы в другую, то есть при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.

Следовательно, каждый цикл круговорота, зависящий от активности организмов и сопровождаемый потерями энергии из них, требует все новых поступлений энергии.

Итак, существование экосистем любого ранга и вообще жизни на Земле обусловлено постоянным круговоротом веществ, который, в свою очередь, поддерживается постоянным притоком солнечной энергии. В этом состоит второй основной принцип функционирования экосистем:

Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Качество окружающей среды-состояние естественных и преобразованных человеком экологических систем, сохраняющее их способность к постоянному обмену веществ и энэргии, воспроизводству жизни.

Предельно допустимая концентрация (ПДК)— утвержденный в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив содержания вредного вещества в окружающей (или производственной) среде, практически не влияющего на здоровье человека и не вызывающего неблагоприятных последствий.

Многие токсичные вещества обладают эффектом суммации т. е их смеси оказывают более токсичное воздействие на живые организмы, чем отдельные компоненты. В этом случае необходимо учитывать совместное воздействие примесей на человека и окружающую среду.

ПДКр. з.-предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Эта концентрация не должна вызывать у работающих, при ежедневном вдыхании в течении 8 часов, за всё время рабочего стажа каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья, которые могли бы быть обнаружены современными методами исследования непосредственно во время работыили в отдаленные сроки.

ПДКс. с-среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещесвтва в воздухе населённых мест. Это концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного, вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания.

Мониторинг — систематический сбор и обработка информации, которая может быть использована для улучшения процесса принятия решения, а также косвенно для информирования общественности или прямо как инструмент обратной связи в целях осуществления проектов, оценки программ или выработки политики. Он несёт одну или более из трёх организационных функций:

Выявляет состояние критических или находящихся в состоянии изменения явлений окружающей среды, в отношении которых будет выработан курс действий на будущее;

Может помочь установить отношения со своим окружением, обеспечивая обратную связь, в отношении предыдущих удач и неудач определенной политики или программ;

Может быть полезен для установления соответствия правилам и контрактным обязательствам.

Классификация

(мониторинг источников воздействия)Источники воздействия->

(Монитринг факторов воздействия)Факторы воздействия:Физические, Биологические, Химические->

(Мониторинг состояния биосферы):Природные среды:Атмосфера, Океан, Поверхность суши с реками и озерами, Биота

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли.

Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% — подземные воды, около 2% — льды и снега, около 0,02% — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Эта геосфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой.

Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу.

Основные виды загрязнения гидросферы.

1.Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

2.Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

3.Загрязнение ионами тяжелых металлов нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека.

4.Кислотные дожди приводят к закислению водоемов и к гибели экосистем.

5.Радиоактивное загрязнение связано со сбросом в водоемы радиоактивных отходов.

6.Тепловое загрязнение вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, что приводит к массовому развитию синезеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов.

7.Механическое загрязнение повышает содержание механических примесей.

8.Бактериальное и биологическое загрязнение связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

ХПК-это кол-во кислорода в милиграммах на 1л воды, необходимое для окисления углесодержащих веществ до CO2 и H2O, азотосодержащих-до нитратов, серусодержащих-до сульфатов, фосфоросодержащих-до фосфатов.

БПК-показатель используемый для характеристики степени загрязнения сточных вод органическими примесями, способными разлагаться микроорганизмами с потреблением кислорода.

Процесс самоочищения в гидросфере связан с круговоротом воды в природе. В водоемах этот процесс обеспечивается совокупной деятельностью организмов, которые их населяют. В идеальных условиях процесс самоочищения протекает достаточно быстро, и вода восстанавливает свое первоначальное состояние. Факторы, обуславливающие самоочищение водоемов, можно разделить на три группы: физические, химические, биологические.

Среди физических факторов основными являются разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Например, интенсивное течение реки обеспечивает хорошее перемешивание, в результате чего снижается концентрация взвешенных частиц. Оседание в воде нерастворимых частиц в процессе отстаивания загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Под действием силы тяжести микроорганизмы осаждаются на органических и неорганических частицах и постепенно опускаются на дно, подвергаясь при этом действию других факторов. Увеличение интенсивности действия физических факторов способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. При воздействии ультрафиолетового излучения происходит обеззараживание воды, основанное на прямом губительном воздействии этих лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефтегрузов в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падает на нефть и ее производные. Ежегодно около 6000 танкеров международных флотилий транспортируют 3 млрд. т нефти. По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.

Очищение воды в океане происходит за счет фильтрационных способностей планктона. За 40 дней поверхностный слой воды толщиной в сотни метров проходит через фильтрационный аппарат планктона.