Биогенные элементы. Продуктивность экосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Контрольная работа по дисциплине:

Экология

Санкт-Петербург

2012 Год

Биогенные элементы. Природный круговорот серы

Биогенные элементы.

Биогенные элементы - химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего, это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, железо. Эти элементы входят в состав всех живых организмов, составляют их основную массу и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Успехи аналитической химии и спектрального анализа расширили перечень Б.э.: находят всё новые элементы, входящие в состав организмов в малых количествах (Микроэлементы), и открывают биологическую роль многих из них. В.И. Вернадский считал, что все химические элементы, постоянно присутствующие в клетках и тканях организмов в естественных условиях, вероятно, играют определенную физиологическую роль. Многие элементы имеют большое значение только для определённых групп живых существ (например, бор необходим для растений, ванадий - для асцидий и т.п.). Содержание тех или иных элементов в организмах зависит не только от их видовых особенностей, но и от состава среды, пищи (в частности, для растений - от концентрации и растворимости тех или иных почвенных солей), экологических особенностей организма и других факторов. При нарушении поступления в организм того или иного Б.э. возникают заболевания - биогеохимические эндемии, например зоб у человека при недостатке иода в воде и пище или чёрная пятнистость свёклы при нехватке бора. Элементы, постоянно содержащиеся в организмах млекопитающих, по их изученности и значению можно разделить на 3 группы: элементы, входящие в состав биологически активных соединений (ферменты, гормоны, витамины, пигменты), они являются незаменимыми; элементы, физиологическая и биохимическая роль которых мало выяснена или неизвестна.

Природный круговорот серы.

Сера относится к группе циклических химических элементов, образует 369 минералов. Это - важный биофильный элемент, который встречается в биосфере в основном в животных тканях и не только участвует в процессах, протекающих в живых метках, или с участием различных органических веществ, но и существенно влияет на ход метаболизма множества групп и большого количества организмов. Биофильностъ характеризует кларк концентрации элемента в живом веществе (КК) - отношение содержания данного элемента в конкретном природном объекте к кларку литосферы. В круговороте серы велика роль микроорганизмов. Несмотря на то, что в круговороте серы протекают как окислительные, так и восстановительные процессы, часть серы выводится из кругооборота, восстановление не компенсирует окисление. Это усугубляется и сознательной деятельностью человека, который переводит природные сульфиды в сульфаты, например при производстве серной кислоты, выплавке металлов ив сернистых руд.

Соединения серы, поступившие техногенным путем в атмосферу с суши, почти целиком возвращаются на земную поверхность и пагубно воздействуют на природные комплексы.

сера биогенный экологический пирамида

Продуктивность экосистемы. Пирамиды биомассы, численности и энергии

Продуктивность экосистемы.

Каждая экосистема обладает определенной продуктивностью.

Продуктивность экологической системы - это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию солнца в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество.

Различают разные уровни продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется первичной продукцией, а прирост за единицу времени массы консументов - вторичной продукцией.

Все живые компоненты экосистемы - продуценты, консументы, редуценты составляют общую биомассу (живой вес). Биомассу обычно выражают через сухой или живой вес, но можно выражать и в энергетических единицах - калориях, джоулях.

Трофические структуры можно выразить графически в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.

Известны три основных типа экологических пирамид:

1) пирамиды биомассы, характеризующие массу живого вещества на каждом уровне;

2) пирамиды энергии, показывающие, изменение энергии на последующих трофических уровнях;

3) пирамиды чисел, отражающие численность организмов на каждом уровне.

В наземных экосистемах суммарная масса растений превышает массу всех растительноядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Для экосистемы океана пирамида биомассы имеет перевернутый вид, т. е характерна тенденция накапливания биомассы на более высоких уровнях.

Пирамиду чисел рекомендуют приводить в табличной форме. Более совершенной является пирамида энергии, она отражает расходование энергии в трофических цепях.

Знание энергетики экосистемы и количественных ее показателей позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомассы без подрыва ее эффективности.

Пирамиды биомассы, численности и энергии.

Чем выше трофический уровень, тем меньше скорость потока энергии через него. Объясняется это несколькими причинами. Поскольку эффективность переноса энергии никогда не бывает равной 100%, не вся энергия, содержащаяся в любом данном пищевом объекте, доступна хищнику. Часть ее теряется во время превращения тканей жертвы в ткани хищника, а часть вообще не ассимилируется и проходит через кишечный тракт хищника в неизменном виде, а затем разлагается редуцентами. Эффективность переноса вещества и энергии от жертвы к хищнику нередко бывает ослаблена выработанной жертвой тактикой избегания хищника, например химической защитой растений. Помимо этого, каждая организменная единица (и трофический уровень) тратит часть поступающей энергии на собственные нужды, еще более уменьшая количество энергии, доступной для более высоких трофических уровней. Наконец, при равновесии вся энергия, усвоенная первичными продуцентами, должна быть истрачена и рассеяна в пространстве в виде тепла, т.е. количество энергии, поступившей в систему, должно быть уравновешено количеством, покинувшим систему.

Падение скорости потока энергии при переходе с одного трофического уровня на другой определяет многие свойства сообщества, в том числе общее количество этих уровней и соотношение хищников и жертв. После приведения данных к общим единицам площади и времени экологи подсчитали, что на любой данный трофический уровень поступает примерно 10-20% энергии предыдущего уровня. Следовательно, из 1000 кал, получаемых первичными продуцентами, вторичным хищникам, отделенным тремя трофическими уровнями, достанется лишь небольшая часть. Последствием такого быстрого уменьшения количества энергии является тот факт, что численность животных высоких трофических уровней обычно гораздо меньше, чем животных низких уровней. Кроме того, уменьшение количества энергии ставит верхний предел возможному числу трофических уровней, которое обычно равно 5-6.

Удобным способом выражения энергетической структуры сообщества является пирамида энергии, которая строится на основе данных по скоростям потока энергии между разными трофическими уровнями. Из законов термодинамики и упомянутых выше соображений следует, что пирамида энергии никогда не может быть перевернутой, т.е. с увеличением номера трофического уровня поток энергии через уровень всегда должен уменьшаться.

Пирамида численностей и пирамида биомассы дают нам еще два типа экологических «пирамид». Они строятся на основе мгновенных измерений, а не скоростей и не содержат размерности времени (единицы пирамиды энергии - это кал/м в год, единицы пирамиды численностей - это число особей/м а единицы пирамиды биомассы - это г/м). Пирамида численности отражает плотность особей на каждом трофическом уровне, пирамида биомассы - биомассу (обычно измеренную в граммах сухого веса) на 1 м или на 1 м. Пирамиды численности и биомассы характеризуют только урожай на корню на данном трофическом уровне (количество в определенный момент), но не скорость оборота. Из-за отсутствия размерности времени эти пирамиды могут быть перевернутыми, т.е. низкие трофические уровни могут иметь меньшую плотность и (или) биомассу, чем высокие. Например, на одном дереве может жить множество насекомых (перевернутая пирамида численности); точно так же высокая скорость оборота дает возможность жертвам, имеющим низкую биомассу, снабжать пищей хищников, имеющих высокую биомассу, но низкую скорость оборота. Подобная перевернутая пирамида биомассы свойственна многим водным экосистемам, в которых первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) невелики по размерам и быстро делятся, а потребляющие их зоопланктеры крупнее и живут дольше.

«Повестка на XXI век». Принципы обеспечения устойчивого развития

Устойчивое развитие (УР) - это такое развитие, при котором удовлетворение нужд нынешнего поколения происходит без ущемления возможностей будущих поколений удовлетворять свои потребности. Эта формулировка из доклада «Наше общее будущее», подготовленного Международной комиссией по окружающей среде и развитию ООН в 1987 году, стала сутью новой парадигмы развития человечества. В принятой на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году представителями 179 стран «Повестке на XXI век» концепция устойчивого развития приобрела статус важнейшего принципа существования земной цивилизации.

Особенно активно идеи устойчивого развития распространялись в мире в последние 10-15 лет. Большое количество стран сделало реальные шаги по переходу к устойчивому развитию. В них созданы государственные органы, ответственные за устойчивое развитие (советы, комиссии, комитеты при правительствах или главах государств), разработаны или разрабатываются документы национального уровня, ориентирующие развитие на путь устойчивости (концепции и стратегии устойчивого развития, законы, другие нормативные и методические документы). Все большее распространение получают модели устойчивого производства и потребления. Расширяется участие общественности, ученых, бизнеса в решении проблем устойчивого развития.

В Республике Беларусь работу в области устойчивого развития курирует Национальная комиссия по устойчивому развитию при Совете Министров.

Первая Национальная стратегия устойчивого развития (НСУР) Республики Беларусь была разработана в 1996 году и одобрена Правительством Республики Беларусь в начале 1997 года, став важным шагом в реализации обязательств Беларуси в части выполнения «Повестки на 21-й век» и заложив основы новых подходов к государственному прогнозированию и планированию.

Принципиальным моментом при разработке и реализации Национальных стратегий устойчивого развития является то, что эти стратегии - не просто документы. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) определяет Стратегию устойчивого развития как «согласованный набор демократичных и непрерывно улучшающихся процессов анализа, дебатов, усиления потенциала, планирования и инвестиций, который сочетает экономические, экологические и социальные цели общества, достигая компромисса там, где такое сочетание невозможно» (ОЭСР, 2001). Важным принципом НСУР является партнерство, которое означает вовлечение в данные процессы представителей различных слоев общества, государственных и общественных организаций, ученых, а также деловых кругов.

В настоящее время в соответствии с законодательством Республики Беларусь Национальная стратегия устойчивого развития разрабатывается раз в пять лет на 15-летний период. В 2004 году Президиум Совета Министров Республики Беларусь одобрил Национальную стратегию устойчивого развития Беларуси на период до 2020 года.

Содействие реализации Национальной стратегии устойчивого развития Республики Беларусь на период до 2020 года является одной из центральных составляющих третьего этапа Программы поддержки Беларуси Федеративного правительства Германии.

Компонентами данной работы в рамках Программы поддержки являются:

Оказание экспертной поддержки разработке местных стратегий устойчивого развития (Местных повесток-21),

Информационная работа в области устойчивого развития,

Содействие интродукции принципов устойчивого развития в государственные и местные программы, нормативные и законодательные документы,

Развитие взаимодействия и партнерства государственных и общественных структур на основе совместной работы в области устойчивого развития.

Размещено на Allbest.ru