Экологические факторы и общие закономерности воздействия их на экосистемы. Тема 3

1.

Тема 3. Экологические факторы и
общие закономерности
воздействия их на экосистемы.

2.

План
1.Введение. Географическая оболочка и
биосфера.
2. Экосистема, биоценоз, ландшафт
3.Классификация экологических
факторов
4. Антропогенез и ОС

3.

Биосфера объект изучения
экологии, самая
крупная
экологическая
система
(экосистема).
Она состоит из множества экосистем
различного
иерархического
уровня:
от
биоценоза муравейника до экосистемы
таежных лесов.

4.

Географическая оболочка- объект изучения физической
географии. Географическая (ландшафтная) оболочка (ГО)- это
целостная и непрерывная внешняя оболочка Земли, среда
жизнедеятельности человеческого общества.
Она охватывает нижние слои атмосферы, верхнюю толщу
литосферы, всю гидросферу и биосферу.
Мощность ГО- 35-40 км.
Представление о ГО выдвинуто П.И. Броуновым (1910),
термин предложен А.А.Григорьевым (1932).
Важнейшее свойство ГО - свободное проникновение
солнечной энергии на всем ее протяжении, а также наличие
жизни.

5.

Наибольшая
концентрация
жизни
наблюдается в очень узком слое ГО ландшафтной сфере(ЛС).
В ландшафтной сфере наиболее тесно и
активно взаимодействуют и находятся в
контакте литосфера, гидросфера, атмосфера.
Мощность ее изменяется от нескольких м в
полярных широтах до сотен метров на
экваторе. Характерная особенность ЛС ее
максимальная
насыщенность
живыми
организмами.
По
мнению
Ф.Н.Милькова, ландшафтная сфера - зона
наибольшей концентрации жизни, это«биологический фокус» Земли.

6.

Биосфера (греч.)- нижняя часть атмосферы, вся
гидросфера и верхняя часть литосферы Земли,
населенные
живыми
организмами,
«область
существования живого вещества» (В.И.Вернадский).
Биосфера - оболочка Земли, в которой совокупная
деятельность живых организмов проявляется как
геохимический фактор планетарного масштаба. «Пределы
биосферы
обусловлены,
прежде
всего,
полем
существования жизни» (В.И.Вернадский).
Поле существования жизни, особенно активной,
ограничено в вертикальном пределе высотой около 6 км
над
уровнем
моря,
до
которой
сохраняются
положительные температуры в атмосфере и могут жить
хлорофиллоносные растения- продуценты. (6,2 км в
Гималаях). Нижний предел существования активной
жизни ограничивают дном океана (11 км) 100 градусов в
литосфере до глубины 3-4 км. ( на Кольском п-ве-6 км).
Вертикальная мощность биосферы в океанической
области Земли достигает более 17 км, сухопутный - до 12
км.

7.

Понятие
«биосфера»
введено в научный обиход
австрийским геологом Э.
Зюссом в 1875 г.

8.

Основоположником современного учения о
биосфере является академик В.И. Вернадский (1863 1945 гг.) Его учение о биосфере впервые изложено в
монографии «Биосфера» в 1926 г.
Ё
Логическим завершением учения о биосфере
является идея Вернадского о ноосфере, как высшей
стадии
развития
биосферы,
связанная
с
возникновением
и
становлением
в
ней
цивилизованного человечества, с периодом, когда
разумная человеческая деятельность становится
главным, определяющим фактором развития на
Земле.
По Вернадскому, «Ноосфера - есть новое геологическое явление
на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей
геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом
и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по
сравнению с тем, что было раньше». Указывает на неотделимость
человечества от биосферы.

9.

Важнейшее свойство ГО и биосферы - их
пространственная
неоднородность
или
«мозаичность».
Она
обусловлена
сложным
взаимодействием абиотических и биотических
компонентов ОС.
Пространственная дифференциация ГО и
биосферы обусловлена сложным сочетанием,
взаимосвязью и взаимозависимостью многих
компонентов.
Основные объекты пространственной
дифференциации ГО – геосистемы, ПТК
(ландшафты), а биосферы- экосистемы
различного уровня.

10.

Экосистема - природный комплекс, состоящий из
совокупности живых организмов и окружающей их
среды, взаимосвязанных обменом веществ и энергий.
Характеризуется видовым составом, численностью и
биомассой особей, их распространением и сезонной
динамикой.
Природные
экосистемы
разделяют
по
преобладающей жизненной среде на наземные
(атмосферные), водные, подземные.
По отношению к антропогенезу: природные и
антропогенные.Выделяют микроэкосистемы (ствол
гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд),
макроэкосистемы (океаны, континент).
Глобальная экосистема одна - биосфера. Для
экосистем всех уровней характерны направленные в
них потоки солнечной энергии, их преобразование и
накопление, а также определенная биологическая
продуктивность, в результате чего наблюдаются
внутренние и внешние круговороты веществ.

11.

Биогеоценоз
эволюционно
сложившаяся,
относительно
пространственно ограниченная, внутренне
однородная
природная
система
функционально взаимосвязанных живых
организмов
и
окружающей
их
абиотической среды, характеризующаяся
определенным
энергетическим
состоянием, типом и скоростью обмена
веществом и информацией.
Выделяют биогеоценозы : коренной и
техногенный.

12.

Ландшафт - природный географический
комплекс.
Ландшафт
сравнительно
небольшой специфичный и однородный
участок земной поверхности, ограниченный
естественными рубежами, в пределах которых
природные компоненты находятся в сложном
взаимодействии и приспособлены друг к
другу.
Выделяют следующие виды ландшафта:
антропогенный,
агрокультурный,
геохимический, городской (урбанистский),
индустриальный, культурный, нарушенный,
охраняемый, природный, техногенный.

13.

Классификация экологических факторов
Экологические
факторы
характеризуют
определенные требования организма к качеству
ОС. Качество ОС – это степень соответствия
природных условий потребностям людей или
других живых организмов.
Отклонение от этого соответствия, резкое
изменение природных факторов от требуемой
организму нормы приводит к нарушениям обмена
веществ в организме и даже угрожают жизни
растений и человека.
Качество ОС определяется на основе суммы
критериев. В числе их обычно называют: высокую
биологическую
продуктивность
геосистемы,
благоприятные
условия
жизнедеятельности
населения в границах определенных природноантропогенных ландшафтов.

14.

15.

Абиотические факторы наземной среды
Космическая радиация. Источником ее служат процессы,
происходящие вне Земли; изменения солнечной активности, поток
космических лучей. Влияние на геосистемы выражается в проявлении
ритмики природных процессов, обусловленных солнечно- земными
связями, в нарушении целостности озоносферы Земли.
Солнечная
радиация.
Лучистая
энергия
Солнца
распространяется в виде электромагнитных волн, которые проникают
в земную атмосферу и достигают поверхности Земли. В составе
солнечного излучения 48 % приходится на видимую часть спектра, 45
% на инфракрасное, 7 % - ультрафиолетовое излучение.
Преимущественное значение для жизни имеют инфракрасные лучи,
для фотосинтеза- ультрафиолетовое излучение. Разрушение
озоносферы в результате техногенеза делает возможным
проникновение на Землю губительных для живых организмов
ультрафиолетовых лучей.
Освещенность земной поверхности связана с лучистой энергией
Солнца. Смена дня и ночи, обусловленная вращением Земли, играет
важную физиологическую роль в жизни живых организмов, суточные
ритмы активности животных и растений. Проявления техногенезазагрязнение воздуха, высотная застройка могут вызвать нарушение
условий освещенности и ухудшение экологической обстановки
антропогенных ландшафтов.

16.

Климатические факторы. Связаны с поступлением
солнечной энергии на земную поверхность , обусловлены
характером циркуляции воздушных масс, балансом тепла и
влаги, динамикой атмосферного давления.
Атмосферные осадки темно связаны с влажностью
воздуха. Наибольшее экологическое значение имеет резко
выраженная пространственная неравномерность в выпадении
осадков, сумма осадков и ее распределение по сезонам года.
Антропогенное воздействие оказывает влияние на фактор
атмосферных осадков. Например, в городах и промышленных
узлах осадков выпадает на 10 % больше, чем в сельской
местности. Важная роль принадлежит осадкам в самоочищении
атмосферного воздуха.
Газовый состав атмосферы. В воздухе содержатся частицы
почвенной пыли и морских солей. В атмосфере городов и
промышленных ландшафтов наблюдается резкое повышение
содержания твердых и жидких аэрозольных частиц: сажи, пыли,
воды, кислот. Антропогенез увеличивает концентрацию
углекислого газа, разрушает озоносферу, загрязняет атмосферу
множеством ингредиентов.

17.

Геолого-геоморфологические
факторы
связаны
с
геологическими структурами, рельефом, степенью расчлененности
земной поверхности. Эти факторы являются регуляторами степени
интенсивности природно- антропогенных , экзодинамических
процессов (эрозия, оползни, обвалы).
Антропо-техногенез приводит к нарушениям естественного
геохимического фонда ландшафтов ( выбросы породы с глубины сотен
метров и ее последующее выщелачивание), иссяканию водоносных
горизонтов. Местоположение геосистемы, ее орографическое
строение определяют экологические особенности ландшафтов.
Эдафические факторы. В эволюции геосистеме важную роль
играет почвенный фактор.
Почва - сложное биокосное образование, возникшее на контакте
литосферы и атмосферы в результате сложного взаимодействия
климата,
растительности,
животных
и
микроорганизмов.
Экологическая роль почвы в геосистемах связана с их плодородием (
содержанием гумуса), механическим составом (агрегатностью),
влажностью, газовым составом почвенного воздуха. Большое
экологическое значение имеет кислотная реакция почвы, ее
плотность и температурный режим.

18.

Абиотические факторы водной среды. Водный фактор является
важным средообразущим компонентом геосистем.
Важнейшими физическими и экологическими свойствами
водной среды являются:
- подвижность водной массы, способствующая в результате постоянного
перемещения воды, поддержанию относительной однородности
физических и химических характеристик водной массы.
- температурная стратификация , т.е. изменение термального режима
воды по глубине водного объекта.
- прозрачность воды, определяющая световой режим водной массы.
Важное значение для биотической среды природноантропогенных систем имеет соленость воды, характеризующаяся
содержанием солей, в основном, карбонатов, хлоридов, сульфатов.
Условия жизнедеятельности организмов зависят от объема
растворенного в водной массе кислорода и диоксида углерода, а
также от кислотности водной среды.
Водная
среда
испытывает
исключительно
мощное
антропогенное воздействие. В результате загрязнения воды, особенно
сильно изменяются параметры прозрачности, мутности, химического
состава.

19.

Биотические факторы
Биотические факторы - совокупность
влияния живых организмов на природную
среду.
Это комплекс разных взаимоотношений
между
животными,
растениями
и
микроорганизмами и средой обитания.
Экологическое воздействие биотических
факторов на геосистемы может проявляться в
форме поедания одних организмов другими,
конкурентных
взаимоотношений,
паразитизма,
болезней,
воздействия
организмов на объекты неживой природы,
выделение фитонцидов растениями.

20.

Антропогенные факторы
обусловлены различными формами влияния деятельности
человека на отдельные компоненты природной среды и геосистемы в
целом. Они охватывают процессы, возникающие в ходе
непосредственного воздействия человека на природную среду, или
косвенно обязанные своим происхождением техногенезу.
Антропогенные факторы классифицируют по разным
признакам.
По природе (генезису): физические, химические, климатические,
биотические.
По времени действия: постоянные и периодические, еле
заметные и катастрофические.
Первичные или прямые (истребление, акклиматизация
животных, интродукция растений), вторичные или косвенные
(вырубка лесов, осушение болот, распашка земель).
Для
количественной
и
качественной
характеристик
антропогенных факторов обычно используют понятие антропогенная
нагрузка.
Факторы могут носить позитивный и негативный характер. Эти
факторы слабо поддаются прогнозированию, их многообразные
негативные проявления трудно предвидеть.

21.

И.П.Лаптев (1975) по признаку их происхождения различает
факторы: механические, физические, химические, биологические и
ландшафтные.
1. Механические: давление колесами и гусеницами машин, взвеси в
воде и воздухе, рубка леса, отлов животных, сбор дикорастущих
растений, изъятие, переворачивание пласта почвы.
2. Физические: тепло, свет, электрополе, радиоволны, звуковые
колебания, цвет, изменение влажности
3. Химические: элементы и соединения, выбрасываемые в
природную среду.
4. Биологические: воздействие интродуцированных организмов,
антропогенный естественный отбор, искусственный отбор,
разведение, посадка лесов.
5. Ландшафтные: искусственные реки, озера, рекультивированные
участки, каналы, искусственные леса, луга.
Природные и антропогенные экологические факторы ОС
проявляются совместно, тесно переплетаясь между собой.
Стратегической целью изучения экологический факторов является
предотвращение экологической дестабилизации природной среды.

22.

Антропогенез и окружающая среда
Антропогенез- процесс саморазвития или изменения природных объектов под
воздействием человеческой деятельности. Основные факторы антропогенеза и отрасли
народного хозяйства, определяющие современное экологическое состояние ОС:
1)Города и населенные пункты . Плотность населения- важный фактор воздействия
человеческого общества на природу. Крупные города и поселения оказывают всестороннее
воздействие на все природные компоненты ландшафтов, на территории которых они
развиваются. Особенно сильному воздействию подвергаются гидроклиматогенные и
биогенные компоненты: загрязнение атмосферного воздуха, истощение ресурсов
поверхностных и подземных вод, замедление и преобразование почвообразовательных
процессов, изменение или полное исчезновение естественной растительности и биотопов.
2)Энергетика. ТЭЦ,ТЭС работают на нефтепродуктах, природном газе, угле. Они занимают
большие площади и сильно загрязняют пылью и газами атмосферу, почву, растительный
покров. Потребление ТЭЦ для технологических нужд значительного количества воды при
отсутствии замкнутой системы водоснабжения приводит к загрязнению источников
поверхностных и подземных вод. Влияние ГЭС на природные системы: зарегулирование
стока, затопление земель, абразия берегов.
3)Горнодобывающая промышленность. Разработка месторождений полезных ископаемых часто
приводит к потерям сырья в процессе добычи, обогащения, транспортировки. Извлечение
больших объемов руды из земных недр вызывает нарушение естественного залегания
пластов горных пород и приводит к появлению сильно нарушенных «индустриальных»
ландшафтов. При вскрышных работах и добыче п\и возникают карьеры, рудники, шахты,
провальные воронки, терриконы. Происходит изменение в запасах, дебите, режиме химизме
подземных и грунтовых вод, исчезает естествен. растительность и фауна.
4)Нефтедобывающая промышленность. При добыче нефти из недр понижается уровень
подземных и грунтовых вод, падает внутрипластовое давление, нарушается целостность
почвенно- растительного покрова. Сжигание в факелах сопутствующего газа загрязняет
атмосферу продуктами неполного сгорания углеводородов.

23.

5)Черная и цветная металлургия. Предприятия их занимают большую площадь под
производственными цехами и хвостохранилищами, используют большое
количество воды. Для обогащения медной руды и получения меди расходуется до
8 тонн воды на 1 тонну продукции. Часть сточных вод, загрязненных на
обогатительных фабриках продуктами флотации- различными маслами, спиртами,
фенолами, попадают в реки, озера, водохранилища. При обжиге концентратов в
металлургическом производстве выбрасывается огромное количество сернистых
газов и пыли. Для получения 1 т цветного металла требуется переработать на
обогатительных фабриках 50-100 т руды. Огромное количество отвалов, которое
подвергается развеиванию и смыву.
6)Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. Использует большое
количество воды. Для производства мин\удобрений в большом количестве
использованная серная кислота, которая в промышленных стоках оказывает
вредное воздействие
7)Промышленность стройматериалов и стройиндустрия. Оказывает прямое
воздействие на геологическое строение ландшафтов, изменяя рельеф, загрязняя
воздух пылью.
8)Земледелие В результате мелиорации и распашки земель уничтожается полностью
естественная растительность. Положительное воздействие орошения- рассоление
солонцов и солончаков, улучшение водно - физических свойств орошаемых почв.
Отрицательные последствия- подъем уровня грунтовых вод, засоление почв.
Неправильная обработка почвы приводит к водной и ветровой эрозии.
Использование минеральных удобрений, пестицидов- загрязнения токсичными
веществами.
9)Перевыпас приводит к сильному изреживанию и даже коренному изменению
естественной растительности, развитию ветровой и водной эрозии. Уменьшение
биоразнообразия происходит в результате поедания скотом ценных кормовых
растений.