Размещено на http://www.allbest.ru/

План

• 1.Биогенные элементы. Природный круговорот фосфора
• 2. Особенности формирования и изменений в изолированных островных экосистемах
• 3. Монреальский протокол: цели, механизм действия, достоинства и недостатки
• Список источников
• 1. Биогенные элементы. Природный круговорот фосфора
• В.И. Вернадский писал: «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия огромна. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени». Данное высказывание является постулатом о важнейшей роли живых организмов в формировании и поддержании основных физико-химических свойств оболочек Земли.
• В составе живого вещества найдено более 70 элементов. Элементы необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют биогенными элементами.

В состав живого вещества входят все известные химические элементы и их изотопы. Но основную массу любого организма составляет ограниченное число известных химических элементов, которые в условиях биосферы образуют легкоподвижные и легкорастворимые соединения, например газы CO2 или NH3, H2O, ионы Н+, OH-, NO3-, Na+, К+, Са2+, Mg2+, а также тяжёлые металлы, образующие высокоокисленные комплексные ионы.

Химические элементы, не образующие, подобно, например, Ti, Zr, Th, в биосфере растворимых и легкоподвижных соединений, несмотря на их заметное количество в породах земной коры, в организмах содержатся лишь в очень малых количествах. Организмы не повторяют полностью химические состава среды, а активно выбирают те или иные соединения. Нередко тот или иной вид организмов накапливает определённый химический элемент, т. е. химический состав организмов является характерным признаком для определённого вида. Т. о., организмы выполняют геохимическую функцию, участвуя в биогенной миграции того или иного химического элемента. Например, кальций издавна использовался организмами для образования скелета в виде CaCO3. Эта очень древняя геохимическая функция была характерна для многих низших организмов. Позже, наряду со скелетом из CaCO3, появились организмы со скелетом из фосфата кальция, который утвердился и у всех высших организмов. У многих древних низших организмов (включительно до морских губок) встречается также скелет из кремнекислоты. Это указывает на направление эволюции организмов.

Участие живого вещества в биогеохимических процессах проявляется прямо либо косвенно. Так, после гибели организмов живое вещество непосредственно участвует в образовании диатомита, известняков, углей, нефтей и др. Зелёные растения в результате фотосинтетической деятельности создают всю массу кислорода современной атмосферы Земли. Морские водоросли концентрируют значительные количества йода; после их гибели в морских илах происходят захоронение и процесс превращения органического детрита в вещество нефтей. В результате выпрессовывания из захороненных илов жидкой нефти в пористые породы (пески и другие коллекторы) выдавливаются иловые воды, содержащие большое количество йода.

Ещё более разнообразно косвенное влияние организмов и продуктов их жизнедеятельности на геохимические процессы. Микроорганизмы участвуют, например, в окислении соединений железа, марганца и других элементов, что ведёт к выпадению их из природных растворов и отложению в осадках. Микроорганизмы восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы и т.д. Под влиянием живого вещества изменяются во времени геохимические процессы.

Круговорот фосфора. Фосфор один из достаточно широко распространенных химических элементов, входящих в состав различных, в том числе и породообразующих минералов, формирующих ряд горных пород. В процессе выветривания этих пород в значительных количествах фосфор поступает в биогеоценозы, а также за счет выщелачивания атмосферными осадками и в конечном счете накапливается в гидросфере. Во всех случаях фосфор оказывается в пищевых системах, но его подготовка не является простой. Фосфор же необходим организмам для построения генов и молекул соединений, переносящих энергию внутри клеток (рис. 1).

Геохимический цикл фосфора в большой мере отличается от циклов углерода и азота. Кларк этого элемента в земной коре равен 0,093%. Это в несколько десятков раз больше кларка азота, но в отличие от последнего фосфор не играет роли одного из главных элементов оболочек Земли. Тем не менее его геохимический цикл включает в себя разнообразные пути миграции в земной коре, интенсивный биологический круговорот и миграцию в гидросфере.

Фосфор является одним из главных органогенных элементов. Органические соединения фосфора играют важную роль в процессах жизнедеятельности всех растений и животных, входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков, фосфолипидов мембран, являются основой биоэнергетических процессов. Фосфор концентрируется живым веществом, где его содержание примерно в 10 раз больше, чем в земной коре.

В минералах фосфор содержится в форме неорганического фосфата-иона (РО³₄). Фосфаты обладают растворимостью, но не образуют газообразных форм, т. е. нелетучи. Растения способны к поглощению фосфата из водного раствора для включения их в состав различных органических соединений. В растениях фосфор выступает уже в форме так называемого органического фосфата. В этой форме он уже способен к движению по пищевым цепям и к его передаче организмам экосистем. При каждом переходе от одного трофического уровня к другому достаточное количество фосфоросодержащего соединения для получения организмом энергии подвергается окислению при клеточном дыхании.

В этом случае фосфор может оказаться только в составе мочи или ее аналогов и быть выведенным за пределы организма в окружающую среду, где собственно может начать дальнейший цикл через поглощение растениями.

Рис. 1. Круговорот фосфора в биосфере.

Круговорот фосфора происходит и в системе суша > Мировой океан, основой которого является вынос фосфатов с речным стоком, взаимодействие их с кальцием, образование фосфоритов, залежи которых со временем выходят на поверхность и снова включаются в миграционные процессы.

2. Особенности формирования и изменений в изолированных островных экосистемах

Острова в силу их изолированного положения представляют собой как бы автономные экосистемы.

Формирование островов под действием волн и течений происходит во многих местах скалистых побережий обоих полушарий там, где отвесные скалы обрываются в море. Так береговая линия всегда искривлена, энергия волн рассеивается на одних участках и концентрируется на других. Волны несут тонны взвеси, постоянно воздействуя на отдельные участки, они способствуют сначала образованию перешейка, а затем размыву его. В результате возникает остров.

Изменения уровня океана вслед за ним очертаний берегов происходит постоянно. В эпохи оледенений уровень океана понижался, вода доходила порой до кромки шельфа, где он круто обрывался к большим глубинам. В периоды потеплений уровень океана повышался, и иногда даже превышал современный. В меловой период, около 100 миллионов лет назад, море поглотило большую часть равнинной Европы и значительную часть Северной Америки. Уровень моря превышал современный на 150 м. При повышении уровня моря низкие острова с прибрежными низко лежащими участками затопляются, а внутренние возвышенности могут образовывать острова. При понижении уровня океана некоторые затопленные приподнятые участки мелководья выступают из-под воды и на них возникают благоприятные условия для жизни растений и животных. И сегодня некоторые подводные горы с плоской вершиной, так называемые гайоты, хранят окаменелости далеких времен. Континентальные же острова при понижении уровня океана вновь соединяются с материком.

Некоторые острова строятся организмами и растениями. В мелководных прибрежных водах Карибского моря и Юго-Западного Тихого океана, где произрастают мангровые деревья, возникает защищенная среда. Илистые отложения накапливаются здесь в течение веков и наконец выступают на поверхность воды, предоставляя место для произрастания наземной растительности. Корни новых поселенцев укрепляют ил, наращивают общую массу отложений; прилетающие птицы заносят сюда семена других растений. На вновь образовавшуюся сушу находят путь животные. И вот остров построен и заселен. Пожалуй, наиболее известными из такого рода созданий породы являются коралловые острова. Такие острова приобретают большую прочность, когда свободный материал и фрагменты спрессовываются и превращаются в камень. Кораллы лепятся друг к другу, постепенно увеличивая размеры острова. Травы, кустарники, пальмы и другие деревья пронизывают корнями скудную почву, связывают ее и, отмирая, понемногу обогащают плодородный слой.

Особенную систему представляют собой острова вулканического происхождения. Сегодня из 73 крупнейших действующих вулканов 42 расположены на островах, которые в большинстве своем сами являются результатом вулканической деятельности.

Даже при небольших извержениях с относительно медленным движением лавы температура вязкой расплавленной породы достигает 1180⁰С. Очевидно, что при такой температуре никакая жизнь невозможна.. Например, после извержения вулкана Кракатау, на острове все живое было уничтожено. Спустя несколько месяцев после извержения на острове не удалось обнаружить никаких признаков жизни; однако через три года там уже обосновались более двух десятков видов растений, а птицы регулярно посещали остров. экосистема биогенный биосфера монреальский

Наземные растения и животные на острове отделены от ближайшей территории водой. Они замкнуты в своем островном мире. Живые организмы попадают на острова разными способами. Вероятность добраться до острова очень мала. Тем не менее, нет такого острова, на котором за достаточно длительный срок не появилось бы жизни. Как только организм обосновался на новом месте, начинают проявляться следствия его изоляции. Любое живое существо, а равно и любое растение, отличается от любого другого. Индивидуальные отличия в длине конечностей, или площади листа, или размере крыла у отдельных особей, накапливаясь в поколениях, могут в конечном счете стать наследственной особенностью этих организмов. В прежде однородной популяции начинают проявляться признаки расщепления на группы с отчетливыми различиями в строении и поведении. Постепенно контакты между такими группами прекращаются. Одни птицы могут жить высоко в горах, другие - на скалистом побережье, третьи - в густых кустарниках. Различия между птицами, благоприятствующие их выживанию в столь разнящихся местах обитания, накапливаются, и по прошествию длительного времени такие группы эволюционируют в виды, которые не могут спариваться со своими родичами из-за пространственной отдаленности, манеры поведения, отличия морфологической или генной структуры. Такой эволюционный процесс постепенного образования из группы животных либо растений многочисленных новых видов, способных освоить еще не освоенные кормовые ресурсы, называется адаптивной радиацией.

Многие, хотя и не все, островные животные достигают больших размеров. Хотя в развитии некоторых животных отразилась и противоположная тенденция, и они стали меньше, тем самым как бы расширив свою территорию. Пример такой карликовости - некоторые виды ящериц на тропических островах.

Гигантизм как одно из следствий изоляции распространяется и на растения. На многих океанических островах кустарники по высоте не уступают деревьям, но еще более замечательно, что им не уступают и травы. Представители семейства подсолнечниковых на Галапагосах, плющ в Новой Зеландии - все эти растения не ниже деревьев. Из травянистых растений такой высоты достигает подорожник, латук на Канарских островах. В чем преимущества гигантизма? Ответ легче дать от обратного: в условиях островной среды большие размеры не приносят организмам вреда. Травоядные животные нашли на островах изобилие растительного корма и за тысячелетия и за много поколений стали крупнее. Иногда единичный вид, например, комодоский варан на Малайском архипелаге, оказывался в роли основного эндемичного хищника на острове, изобилующем добычей. Некоторые рептилии, к примеру гигантские черепахи, растут до конца жизни. Если на острове нет хищников - во всяком случае хищников, угрожающих взрослым особям, - и нет серьезной межвидовой конкуренции, такие животные могут достигать огромных размеров.

Утрата способности к полету свойственна не только островным птицам, таким, как моа, дронт, новозеландский киви, гавайский пастушок, галапагосcкий баклан, но и некоторым насекомым. Крупным птицам развитые летные качества не так уж необходимы. Гавайская казарка, выраженный потомок канадской казарки, подолгу разгуливает по горным склонам в поисках пищи. В XIX в. еще существовали большие стаи этих птиц, но уже тогда они летали меньше и не столь далеко, как их материковые сородичи.

С насекомыми дело обстоит иначе. Небольшое, переносимое по воздуху крылатое насекомое, поднимись оно случайно слишком высоко, может быть подхвачено пассатным потоком и погибнет в океане. Поэтому, если у некоторых особей крылья окажутся меньше и слабее, то это будет способствовать их выживанию, и качество станет наследственным. Бескрылые мухи обычны на океанских островах.

Заметная вялость некоторых островных животных, возможно, связана с отсутствием естественных хищников и, соответственно, чувства страха. И, наконец, животные островов характеризуются многочисленностью. На островах редко встречается многообразие видов, зато каждый вид представлен избыточно.

3. Монреальский протокол: цели, механизм действия, достоинства и недостатки

В восьмидесятые годы прошлого века мировое сообщество всполошило заявление ученых: «Истощается озоновый слой. Жизни на Земле угрожает солнечная радиация». Первыми на это явление обратили внимание британские специалисты в 1985 году: работая на Южном полюсе, они обнаружили, что в период антарктической весны уровень озона в атмосфере значительно снижается. Эффект получил название «озоновой дыры», хотя речь идет не о какой-то бреши в обычном понимании, а об утончении озонового слоя. Находясь в пределах стратосферы, примерно на высоте 20- 30 километров, он выполняет роль своеобразного «зонтика», предохраняющего Землю от прямого влияния ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем.

Любая трансформация защитной озоновой оболочки Земли не может не тревожить, тем более что «озоновые дыры», хотя и в меньшей степени, были обнаружены и над Северным полюсом. Ученые сконцентрировались на изучении явления. «Озоновые дыры» стали первой глобальной экологической проблемой, оказавшейся в центре внимания мирового сообщества.

Первый ответ на вопрос «В чем причины?» прозвучал довольно быстро. Виновником опасного процесса назывался антропогенный фактор, а именно - воздействие на атмосферу вредных химических веществ - хлорфторуглеродов, бромсодержащих фреонов. В то время они широко применялись при изготовлении холодильников, кондиционеров, различных вспенивателей при производстве пластмасс, пенопластов и др. От этих технологий надо было отказываться.

22 марта 1985 года появилась Венская конвенция об охране озонового слоя. Это был рамочный документ, содержащий констатации, предупреждения и призывы, однако этого было недостаточно для кардинального решения проблемы. Более жесткий, обязывающий к конкретным действиям документ был подписан 16 сентября 1987 года - Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. 

Оценки данного документа очень разняться с одной стороны ученые говорят, что: «Проблема истощения озонового слоя снята полностью, озоноразрушающим веществам найдены озонобезопасные заменители, производство которых налажено во всем мире, член-корреспондент Российской Академии наук Виктор Данилов-Данильян, бывший министр экологии. - И не только передовые страны, но и развивающиеся государства прекратили какие бы то ни было операции с веществами, негативно воздействующими на озоновый слой. Процесс пошел вспять. Озоновый слой хотя и остается истощенным, по сравнению с тем, как он выглядел 30 лет назад, но все же он начинает восстанавливаться. Таких «озоновых дыр», какие наблюдались в конце 90-х годов, уже нет.

Но не все ученые придерживаются подобной точки зрения. Существует, например, мнение, что страх перед «озоновыми дырами» посеян в процессе борьбы за новые технологии. Другие утверждают, что «озоновые дыры» - ничто иное, как естественная «хроническая болезнь» Земли, явление природы, при котором колебание определенного фактора в атмосфере то увеличивается, то уменьшается. Аномалии озонового слоя над обитаемыми территориями Земли имеют редкий, кратковременный характер и являются естественными флуктуациями. Изменчивость состояния озонового слоя в основном связана с изменениями в экваториальном ветре. Поэтому в ряде районов Земли, особенно там, где собираются полярные стратосферные облака, такое нестойкое соединение, как озон, разрушается из-за прямого стока на эти облака». По словам ученого, долговременная изменчивость озона никуда не делась, и в будущем нас снова могут ожидать периоды появления «озоновых дыр».

Другие специалисты считают, что Монреальский протокол несёт в себе признаки экономического сговора Стран- участниц, принятого в целях навязывания суверенным странам кабальных условий товарообмена, что противоречит принципам свободной торговли. Монреальский протокол является иллюстрацией модели, построенной на презумпции невиновности юридического или частного лица при осуществлении хозяйственной деятельности, что противоречит российскому законодательству в отношении охраны природы и здоровья человека.

Список источников

1. Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М., 2004.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология.- М.: ЮНИТИ, 2009г.

3. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов -на -Дону, 2005г.

4. Попов В.Ф., Толстихин О.Н. Общая экология: учебное пособие для вузов. - М., 2006г.

5. Озоновые дыры или озоновая афера? // http://www.rian.ru/analytics/20070914/78750981.html

Размещено на Allbest.ru