Лекция экология как наука


НазваниеЛекция экология как наука
страница3/6
Дата публикации18.07.2013
Размер0.96 Mb.
ТипЛекция
vb2.userdocs.ru > Биология > Лекция
1   2   3   4   5   6

^ ЛЕКЦИЯ №19. Озоновые дыры.
В стратосфере на высоте от 20 до 25 км от поверхности Земли располагается область атмосферы с повышенным содержанием озона, которая выполняет функцию защиты жизни на Земле от гибельного действия УФ-лучей. Озоновый защитный экран в стратосфере поглощает до 99% жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, защищая все живое. Солнечный спектр содержит излучения разной длины волны. Часть спектра в пределах от 380 до 760 нм, которую называют физиологически активной радиацией (ФАР). Другие виды излучения Солнца несут энергию, превышающую энергию лучей видимого света в 10 – 100 раз, и губительны для биоты. Жесткое ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучения в ультрафиолетовой части спектра Солнца c длиной волны 200–320 нм губительны для всего живого. Общее количество озона в атмосфере невелико, но благодаря ему смертоносная ультрафиолетовая солнечная радиация ослабляется примерно в 6500 раз. Более 99% ультрафиолетового излучения Солнца поглощается слоем озона на высоте в среднем 25 км от поверхности Земли.

Защитная озоновая оболочка Земли содержит всего около 3 млрд т озона. Озон, находящийся в тропосфере ближе к поверхности Земли, является опасным загрязнителем, участвующим в образовании фотохимического смога. Следовательно, озон как существенный компонент стратосферы и озон как загрязнитель в нижних слоях тропосферы – с функциональной точки зрения совершенно разные вещи.

Причины возникновения «озоновых дыр» до конца не ясны. Они обнаружены в начале 80-х гг. ХХ века, и короткий период наблюдений не дает достаточных оснований для каких-либо категоричных выводов о причинах изменений концентрации озона. Большинство специалистов склоняются к мнению о техногенном происхождении «озоновых дыр». Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной резкого увеличения «озоновых дыр» является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов, способных активно присоединять атомарный кислород. Среди таких катализаторов наиболее важная роль принадлежит атомам хлора. Атомарный хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (веществ чисто техногенного происхождения). Было установлено, что озон быстро разрушается под воздействием ионов хлора, образующихся в стратосфере при распаде попадающих туда молекул хлорфторуглеродов (фреонов). Эту гипотезу в 1974 году выдвинули ученые-химики Ш. Роуланд, М. Малина (США), П. Крутцен (Германия). Впервые озоновые дыры были обнаружены над полюсами Земли, особенно Антарктидой.

Список веществ, разрушающих озон, включает около 100 наименований. Природным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считается метан. Его поставщиком являются болота и другие естественные источники (извержения вулканов, гидрат метана – лед на дне океана, 1 см3 которого содержит 160 см3 метана в газообразном состоянии). Еще одной природной причиной разрушения озонового слоя из-за поступления в стратосферу атомарного хлора является хлорметан (CH3Cl) – продукт жизнедеятельности организмов в океане и продукт горения при лесных пожарах на суше. Источником метана являются сельскохозяйственные угодья при выращивании риса, свалки и др.

Истощение озонового слоя ведет к увеличению проникновения рентгено- и ультрафиолетовых лучей Солнца к поверхности Земли, что губительно сказывается на всем живом, вызывая катаракту, рак кожи, снижение иммунитета у человека и животных, снижение интенсивности фотосинтеза и ожоги у растений, мощные лесные пожары и др.
^ Лекция 20. Сохранение биоразнообразия.
Биоразнообразие – это разнообразие всего живого в биосфере – от генов до экосистем. Выделяют три типа биологического разнообразия: 1) генетическое – отражает внутривидовое разнообразие особей; 2) видовое – отражает разнообразие видов живых организмов (растений, животных, грибов, микроорганизмов и др.); 3) экосистемное – отражает различия между типами экосистем, средами обитания и экологическими процессами.

Общее количество видов в биосфере определяют в пределах от 5 до 30 млн. Достоверно описано около 1,8 млн видов, из них две трети приходится на насекомых. Считается, что почти три четверти (74% известных и неизвестных диких видов животных и растений мира) обитает в областях тропического климата, причем, по подсчетам биологов, по меньшей мере 50% видов обитают в тропических лесах, которые в настоящее время быстро сокращаются и нарушаются. На долю умеренного климата приходится 24%, полярного – 2% мирового видового разнообразия.

Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты (жизнь самоценна) и т.д. Однако главная причина сохранения биоразнообразия состоит в том, что оно выполняет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Биологическое разнообразие – это основа функционирования экосистем, от которой зависят дикие виды, а также люди. Принцип стабильности экосистем гласит: видовое разнообразие обеспечивает стабильность (устойчивость) экосистем.

Разнообразие видового состава животных, растений, грибов и микроорганизмов, входящих в сообщество, является важной характеристикой экосистемы. При этом выявляется ряд закономерностей: чем разнообразнее условия биотопа в пределах экосистемы, тем больше видов содержит биоценоз данной экосистемы; чем больше видовое разнообразие биоценоза, тем больше экологическая устойчивость экосистемы; эксплуатируемые человеком экосистемы (агросистемы), представленные одним или очень малым числом видов, неустойчивы по своей природе и неспособны к самоподдержанию. Если по какой-либо причине исчезает один или несколько видов, то по закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество экосистемы, изменится и экосистема в целом, так как сокращение видового разнообразия животных, растений, грибов и микроорганизмов упрощает видовую структуру биоценоза и снижает устойчивость экосистемы.

Исчезновение биологических видов является нормальным процессом развития жизни на Земле. В процессе эволюции неоднократно происходило массовое вымирание видов. Но начиная с XVII века основным фактором сокращения биоразнообразия стала хозяйственная деятельность человека. В общем плане причинами снижения разнообразия служат: растущее потребление ресурсов, пренебрежительное отношение к видам и экосистемам, недостаточно продуманная государственная политика в области эксплуатации природных ресурсов, непонимание значимости биологического разнообразия и рост численности населения Земли. Причинами исчезновения отдельных видов обычно являются нарушение местообитания и чрезмерная добыча. В связи с разрушением экосистем уже погибли многие сотни видов. От чрезмерной добычи страдают промысловые животные, особенно те, которые высоко ценятся на международном рынке. Под угрозой находятся редкие виды, обладающие коллекционной ценностью.
К числу других причин относятся: влияние со стороны интродуцированных видов, ухудшение кормовой базы, целенаправленное уничтожение с целью защиты сельского хозяйства и промысловых объектов.

В настоящее время под воздействием антропогенных факторов происходит сокращение биологического разнообразия за счет элиминации (вымирания, уничтожения) видов. В последнее столетие под влиянием человеческой деятельности скорость вымирания видов во много раз превысила естественную (по некоторым оценкам в 40000 раз). Происходит необратимое и некомпенсированное разрушение уникального генофонда планеты.

Для учета видов, находящихся на грани вымирания, во многих странах создаются Красные книги – списки редких и исчезающих видов живых организмов. Имеются международный, национальный (в рамках государства), локальный варианты Красной книги, а также отдельно Красные книги растений, животных и других систематических групп. Идея, составление и издание Красной книги принадлежит Международному союзу охраны природы и природных ресурсов (МСОП). В Международной Красной книге выделено пять категорий видов растений и животных в соответствии с классификацией, разработанной МСОП: 1) Ех – по-видимому, исчез; 2) Е – под угрозой исчезновения; 3) V – сокращающийся в численности; 4) R – редкий; 5) восстановленный.

В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов растений – в медицине, кулинарии, технике, цветоводстве и т.п. Некоторые виды становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Например, жень-шень, или «корень жизни», почти исчез из лесов Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации включено 533 вида растений, подлежащих охране, в том числе два вида венериного башмачка – башмачок крупноцветковый и башмачок настоящий.

Для сохранения и поддержания биологического разнообразия создаются особо охраняемые природные территории – ООПТ (заповедники, национальные парки и др.), а также генетические банки данных. Сохранение отдельного вида возможно лишь при условии охраны его среды обитания со всем комплексом входящих в нее видов, климатических, геофизических и других условий. Создание ООПТ направлено на охрану не только отдельных видов, но и целых комплексов и ландшафтов. Все типы биологического разнообразия (генетическое, видовое и экосистемное) взаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов; разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов; повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов биосферы. В России наиболее полный и постоянный контроль за изменением компонентов биоразнообразия осуществляется в заповедниках.
^ ЛЕКЦИЯ 21. Парниковый эффект.
«Парниковый эффект» был обнаружен Ж. Фурье в 1824 году и впервые количественно исследован С. Аррениусом в 1896 г. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты (см. рис.). «Парниковый эффект» – это естественное атмосферное явление, он осуществлялся на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. Если бы на Земле вообще не было «парникового эффекта», то средняя температура на нашей планете была бы ниже –15°С, а так, благодаря парниковым газам, она составляет +14°С. «Парниковый эффект» вызывают пары воды, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и другие газы, содержащиеся в атмосфере.

Пары воды, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и другие газы, содержащиеся в атмосфере, вызывают «парниковый эффект». «Парниковый эффект» связан с тем, что «парниковые газы» задерживают длинноволновое тепловое излучение с поверхности Земли, вызывая повышение температуры приземного слоя воздуха. Этот процесс осуществлялся на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. Увеличение поступления в атмосферу «парниковых газов» антропогенного происхождения ведет к усилению «парникового эффекта» и повышению среднегодовой температуры воздуха на Земле.

«Парниковые газы» действуют как крыша парника: она, с одной стороны, пропускает внутрь солнечное излучение, с другой – почти не пропускает наружу тепло, излучаемое Землей. «Парниковые газы», и, в первую очередь, углекислый газ, задерживают длинноволновое тепловое излучение с поверхности Земли, вызывая повышение температуры приземного слоя воздуха и создавая «парниковый эффект». Этот процесс присутствовал на планете в течение всей истории Земли, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. В последние десятилетия происходит рост антропогенного поступления в атмосферу «парниковых газов» и увеличение их концентрации, что ведет к усилению «парникового эффекта», повышению среднегодовой температуры воздуха на Земле и создает угрозу устойчивости климата.

Известно более 30 «парниковых газов», в их числе пары воды, углекислый газ, метан, фреоны, оксиды азота, озон и другие газы. Утепляющий эффект «парниковых газов» зависит не только от их количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю углекислый газ принять за единицу, то утепляющий эффект одной молекулы метана составит 25 единиц, оксидов азота – 165 единиц, метана – 25 единиц, фреонов – 1100 единиц. Таким образом, наиболее выраженным утепляющим эффектом обладают такие «парниковые газы» как фреоны (хлорфторуглероды).

Сжигание ископаемого углеводородного топлива сопровождается выбросами в атмосферу «парниковых газов» – диоксида и оксида углерода, диоксида азота и др. Главным «парниковым газом» является диоксид углерода (углекислый газ). «Парниковые газы» снижают спектральную прозрачность атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, усиливают естественный «парниковый эффект» и способствуют потеплению климата на планете. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков, таяние льдов, повышение уровня Мирового океана, затопление обширных территорий суши, изменения в составе биоты и т.п. Поэтому из всех глобальных экологических проблем современности одно из первых мест занимает проблема устойчивости климата. Сжигание органического топлива (нефти, газа, каменного угля и др.) в настоящее время составляет более 9 млрд т условного топлива. Только от предприятий тепловой энергетики в атмосферу поступает примерно 1 т углекислого газа на человека в год, или более 6 млрд т/год на земном шаре. Прогнозируется, что в первой половине XXI столетия выброс углекислого газа в атмосферу возрастет до 10 млрд т/год, климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15–20 млрд т/год. Таким образом, одной из первостепенных глобальных экологических проблем, порождаемых сжиганием ископаемого углеводородного топлива, является проблема устойчивости климата.

В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле повысится на 2 – 4°С. По этому сценарию неизбежны резкие климатические изменения: зимы потеплеют; летняя жара станет сильнее; будет происходить продвижение тропических и субтропических зон от экватора к полюсам; в зонах с жарким и сухим климатом увеличится количество осадков, в умеренном поясе станет значительно суше. Изменение климата в сторону потепления будет способствовать таянию вечных снегов и льдов и подъему уровня Мирового океана. Потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, засухами, ускорением темпов вымирания животных и растений, а также обострением социально-экономических проблем из-за нехватки пищевых ресурсов и пресной воды.

Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (2006) приводят следующие данные по выбросам углекислого газа в развитых странах в 2000 г. (млн т в год): весь мир – 23422, США – 5665, ЕС – 3162, Китай – 2997, Россия – 1506, Япония – 1155, Германия – 833, Англия – 531, Канада – 527. По данным статистики, в странах третьего мира на душу населения приходится в среднем 0,5 т выбросов углекислого газа в год, в индустриально развитых странах – в 10 и более раз выше. Выбросы углекислого газа США составляют 24,2% от всего мирового выброса, Китая – 12,8%, России – 6,4%, Германии – 3,6% от мировой эмиссии. Таким образом, наибольший вклад в поступление углекислого газа в атмосферу вносят США.
Количество «парниковых газов» (паров воды, углекислого газа, метана, оксидов азота, ХФУ и др.), поступающих в атмосферу, продолжает увеличиваться. Например, концентрация основного «парникового газа» диоксида углерода за последние 100 лет выросла с 280 до 367  частей на миллион, то есть на 31%. По прогнозам МГЭИК, если не будут приняты меры по сокращению выбросов «парниковых газов», то к концу 21 века концентрация СО2 может возрасти до 540–970 частей на миллион. Эксперты Всемирной метеорологической службы прогнозируют, что при современном уровне поступления «парниковых газов» в атмосферу средняя глобальная температура в 21 веке будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. К концу 21 века ее рост может составить от 1,5 до 4°С, в северных и средних широтах потепление проявится сильнее, чем в экваториальной зоне. Последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер.

1   2   3   4   5   6

Похожие:

Лекция экология как наука iconЛекция №1. Экология
Экология как наука ее дифференциация, цель, задачи, методы, связь с другими науками, экологические проблемы
Лекция экология как наука iconЭкология как наука. Антропобиоэкосистема, ее характеристика. Экология Самарской области

Лекция экология как наука iconАктивный раздаточный материал
Экология – наука, изучающая взаимоотношения между живыми организмами и средой обитания, находящимися в тесной взаимосвязи и взаимосвязи...
Лекция экология как наука iconВопросы для самостоятельной подготовки по дисциплине «Основы экологии...
Экология как наука и научное мировоззрение, общенаучный подход к решению проблем взаимодействия природы и общества
Лекция экология как наука iconЛекция №1. Тема: Урология как наука
Урология – наука, изучающая заболевания органов мочеполовой системы и заболевания мужских половых органов
Лекция экология как наука iconI. вводные замечания биологическая экология, изначально трактуемая...
Сейчас возникает настоятельная потребность определить ее действительное место во все усложняющейся стру­ктуре экологического знания....
Лекция экология как наука iconQue: Что изучает наука экология?
Наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её подсистемам и блокам?
Лекция экология как наука iconВопросы к модулю №2 по курсу «Экология городских систем»
Экология жилья: факторы, определяющие качество и экологическое состояние жилых помещений
Лекция экология как наука iconТема 1: логика как наука
Логика это наука о рассуждениях. Иногда определяют как науку о правильном мышлении
Лекция экология как наука iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине «Экология»
Основные определения и понятия (жизнь, экология, биота, биосфера, биологический круговорот веществ, экосистема, популяция, вид, живой...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
vb2.userdocs.ru
Главная страница