Биосфера и человек

1.Поток энергии и продуктивность экосистем
Основной канал переноса энергии: пищевая цепь –
последовательность
групп организмов,
где каждый предыдущий
служит пищей
для последующего

Трофические уровни
(трофический – связанный с питанием)
звенья пищевой цепи, равноудаленные от начала

Схема потока энергии в экосистеме
Солнце – основной источник энергии
для естественных экосистем

Продукция любой экосистемы - это органическое вещество, в котором запасена энергия
Скорость производства продукции называют продуктивностью и измеряют в джоулях, калориях или граммах органического вещества, запасенных в единицу времени на единице площади

Закон пирамиды энергий Р.Линдемана (правило 10%)
В среднем, при переходе с одного трофического уровня на другой
энергия уменьшается в 10 раз
число трофических уровней
не может быть слишком большим
(на суше 3-4, в океане до 5 - 6 )

Различие экосистем по величине биологической продуктивности (Р.Уиттекер,1980)
Очень высокой продуктивности >2 кг/м2 в год
(тропические леса, посевы сахарного тростника и риса). К ним близки заросли тростника в дельтах Волги, Дона, Урала.
Высокой продуктивности – 1-2 кг/м2 в год
(липовые и дубовые леса, заросли тростника на озерах, посевы кукурузы и люцерны при орошении и удобрении)
Средней продуктивности – 0,25-1 кг/м2 в год
(сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, большинство наших посевов)
Низкой продуктивности < 0,25 кг/м2 в год
(тундры, пустыни, океан, выбитые скотом пастбища и горные степи на почвах глубиной < 5 см)
Средняя продуктивность экосистем Земли ≤0,3 кг/м2 в год

Сукцессия (от лат. сукцедо – следовать за кем-либо) - это процесс развития экосистемы, явление, при котором одна экосистема заменяется со временем другой
Сукцессия – закономерный,
направленный,
предсказуемый процесс
2. Динамика экосистем

Примеры сукцессий:
Зарастание каменистой осыпи:
Камни → накипные лишайники → мхи → → травы → кустарники → лес
Зарастание заброшенного поля (залежи):
Пашня → сорняки → луг → кустарники → → березняк → ельник

Пруды и озера зарастают, постепенно заполняясь отложениями:
озеро → болото → → мокрый луг → → сухой луг →
→ лес

Классификация сукцессий
По происхождению:
- природные (зарастание скал или озера)
- антропогенные (перевыпас,
зарастание вырубки)
По начальному состоянию субстрата:
- первичные - на новых, никем не
заселенных участках (на скалах, песках,
отвалах пустой породы)
- вторичные на ранее заселенных местах
(вырубки, гари, залежи)

Сукцессионные стадии -последовательный ряд закономерно сменяющих друг друга сообществ
Климаксовая экосистема или климакс (от греч. – лестница) - стабильная экосистема, являющаяся конечным этапом сукцессии и находящаяся в равновесии со средой (состояние гомеостаза)

Антропогенные нарушения экосистем
Пастбищная дигрессия – сукцессия перевыпаса в местах, где пастбищная нагрузка (пасущийся скот) превышает пастбищную емкость (количество скота, которое не ухудшает свойств участка).

3. Биосфера и ее границы
Биосфера
это живая оболочка Земли,
то есть глобальная экосистема
(от лат. глобус - шар),
включающая все живые организмы на Земле и населенные ими части планеты
(населенные части атмосферы, гидросферы и литосферы)

ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере
Биосфера – есть результат деятельности живой материи, а не только пространство,
где обитают живые организмы
Живые организмы способны преобразовывать среду, приспосабливать ее к своим потребностям

Категории веществ в биосфере :
Живое вещество – т.е. биомассу всех живых организмов Земли.
Биогенное вещество, возникшее из отходов жизненных процессов (уголь, нефть, торф, известняки, сера, H2S, N2, O2, и т.д.)
Косное вещество - т.е. все геологические образования, не входящие в состав организмов и не созданные ими (Многие минералы, лава, вулканический пепел, метеориты, инертные газы)
Биокосное вещество, образовавшееся в результате сложных взаимодействий смесей живого и косного веществ (почва, ил)

5. Ресурсы биосферы
Природные ресурсы
- тела и силы природы, используемые для поддержания существования человека

качественно
количественно

Основные пути сбережения невозобновимых ресурсов:
Использование вторичного сырья (рециклинг)
Снижение материалоемкости техники
Малоотходные технологии (борьба с потерями)
Комплексное использование сырья Д.И.Менделеев: «В химии нет отходов, а есть неиспользуемое сырье»
Переход на неисчерпаемые источники энергии (солнечная, ветровая, приливно-отливная, геотермальная), т.к. рециклинг энергоресурсов невозможен
Энергосбережение (увеличение КПД, снижение энергоемкости производств, когенерирование)

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ
(основа рационального природопользования)
ВЫЯВЛЕНИИ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК НА ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ, ПРИ КОТОРЫХ ОНИ НЕ ТЕРЯЮТ СПОСОБНОСТИ К САМОВОССТАНОВЛЕНИЮ И НЕ УХУДШАЕТСЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Нормируются: - ВЫРУБКА ЛЕСА,
- ОТСТРЕЛ ДИЧИ, СБОР ДИКИХ РАСТЕНИЙ,
ПАСТБИЩНЫЕ И РЕКРЕАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ,
ВОДОЗАБОР,
- ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ и т.д.,
т.е. ВСЕ СТОРОНЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТ. ЭКОСИСТЕМ

Использование вторсырья (макулатуры)

ОСНОВНЫЕ НАРУШЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕСОВ:
ПРЕВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НОРМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ,
ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ;
ВЫПАС СКОТА
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛЕСОВ АТМОСФЕРНЫМИ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ;
ЗАХЛАМЛЕНИЕ ЛЕСОВ МУСОРОМ;
ЗАТОПЛЕНИЕ И ПОДТОПЛЕНИЕ;
НАРУШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВКИ ДРЕВЕСИНЫ

Заготовка древесины
Россия
Использует 50-70% биомассы:
пни, кора
гниют на лесосеках
Япония
Использует 99% биомассы:
пни, кора
субстрат для грибов грибы удобрение

Использование древесины
Россия
(1 место в мире по запасам древесины)
продает круглый лес и покупает финскую бумагу
нет денег на хорошие очистные для ЦБК
губит Байкал и другие водоемы, уничтожает леса в 6 раз больше, чем восстанавливает
Финляндия
(2% мировых лесных запасов)
производит 25% мировой бумаги
(цена ее в 20 раз выше цены бревен)
оплачивает лучшие очистные сооружения для ЦБК
сохраняет озера, восстанавливает леса, сокращает лесосеку

Основные нарушения при использовании лугов и степей:
распашка (степи нет, есть поле)
перевыпас (пастбищная нагрузка многократно превышает пастбищную емкость).