WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«Ф.П. Туренко, Л.Ф.Тихомирова, Е.В. Алексеенко ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие для студентов заочного отделения Омск Издательство СибАДИ 2007 УДК 577.4 ББК 28.081 Т 87 Рецензенты: Л.И. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Современный человек является мощной преобразующей природу силой и оказывает прямое и косвенное воздействие на природные процессы. Согласно учению Вернадского, постепенно биосфера Земли должна перейти в ноосферу – сферу разума, характеризующуюся разумным регулированием взаимоотношений природы и человека. Человек при помощи разума должен так организовать свою деятельность, чтобы она не нарушала нормального течения природных процессов. Только при этом условии возможно дальнейшее существование и развитие биосферы.

Рассматривая структуру биосферы, Вернадский выделил в ней три основных компонента: живое, косное и биокосное вещества. Эти компоненты биосферы не существуют раздельно, а тесно связаны между собой материально-энергетическими и информационными потоками.

Живое вещество – это совокупность растительного и животного мира, а также все человечество.

Вес живого вещества составляет незначительную часть от веса всего вещества биосферы. Однако именно живое вещество играет важнейшую роль во многих геологических процессах, изменяя облик Земли.

Живое вещество является основным компонентом биосферы, определяющим ее эволюцию. В ходе различных биологических процессов – дыхания, питания, фотосинтеза и др. – живые организмы изменяют окружающую среду, меняют состав, влияют на круговорот многих веществ.

Изменения в живом веществе происходят во много раз быстрее, чем в неживой природе. Причиной этого является то, что все биологические процессы катализируются (ускоряются) биологическими катализаторами – ферментами, немного более активными, чем неорганические катализаторы.

Косное вещество – это окружающие живые организмы – объекты неживой природы: атмосферный воздух, вода, горные породы и т.п.

Косное вещество тесно связано с живой природой – существует постоянная миграция атомов различных химических элементов из косного вещества в живое и обратно.

Биокосные тела представляют собой объекты неживой природы, преобразованные живыми организмами. К биокосным телам относится почва, воды многих поверхностных водоемов, химический состав которых сформировался под действием микроорганизмов.

Биокосные тела состоят из косных и живых тел и являются, согласно учению В.И. Вернадского, результатом деятельности былых биосфер, существовавших в более ранние геологические эпохи.





Эволюция биосферы охватывает все ее компоненты: развитие живого вещества сопровождается изменением находящихся с ним в контакте биокосных тел и постепенным преобразованием других объектов неживой природы – косного вещества.

1.3. Экосистема, ее структура. Биотическое сообщество Основным предметом экологии как науки, изучающей взаимодействие живых организмов с окружающей средой, является экологическая система, или экосистема.

Экосистемой называется безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, в которой осуществляется внешний и внутренний круговорот веществ, переход энергии и обмен информации. Термин "экосистема" был предложен в 1935г. английским экологом А. Тэнсли и в настоящее время является общепринятым.

Любая экосистема является сложной структурой, состоящей из двух основных частей: биотических компонентов (биота, или биотическое сообщество) и абиотических компонентов (экотоп).

Структура экосистемы:

* Биотическое сообщество (биотоп) – совокупность всех живых организмов (живое вещество – растения, животные, микроорганизмы и пр.), входящих в данную экосистему.

* Абиотическая среда (экотоп) – совокупность компонентов неживой природы (биокосное и косное вещество), входящих в экосистему.

К абиотической среде относятся:

– химические вещества (органические и неорганические), находящиеся в постоянном круговороте между живой и неживой природой;

– вода, воздух, почва и горные породы, присутствующие в экосистеме;

– климатический режим местности (освещенность, температура, количество осадков и т. д.);

– другие компоненты неживой природы, составляющие среду обитания живых организмов экосистемы.

Таким образом, экосистема включает в себя все живые организмы, обитающие на данном участке, а также находящееся с ними во взаимодействии косное и биокосное вещество.

В качестве примера можно привести экосистему водоема, которая состоит из биоты (планктона, высших растений, водных организмов и т.д.), находящихся в тесном взаимодействии с экотопом (водной средой, грунтом, климатическими факторами и т.д.). Причем между биотой и экотопом осуществляется постоянный обмен веществом, энергией и информацией.

Согласно современной терминологии к экосистеме можно отнести любую, без учета масштаба, систему абиотических и биотических компонентов, находящихся в более тесном взаимодействии между собой, чем с окружающей средой. В зависимости от величины выделяют следующие уровни экосистем:

1. Глобальная экосистема – это биосфера Земли, представляющая собой совокупность биотических и абиотических компонентов планеты.

2. Макроэкосистемы – экосистемы, занимающие значительные территории на земной поверхности; к ним относятся океаны, континенты, тундра, тайга и т.п.

3. Мезоэкосистемы – экосистемы среднего уровня, меньше по масштабу, чем макроэкосистемы; это поля, реки, озера, степи и т.п.

природные объекты.

4. Микроэкосистемы – к ним можно отнести муравейник, старый пень в лесу с обитающими на нем многочисленными живыми организмами, комнатный аквариум, обычную лужу и т.д.





Все экосистемы делятся на природные и антропогенные (то есть созданные человеком).

Природные экосистемы обычно достаточно устойчивы – они самопроизвольно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой и за счет этого могут существовать долгое время. Экосистемы, обладающие отлаженным обменом веществом и энергией с внешней средой, называются открытыми.

Многие антропогенные экосистемы являются закрытыми – они лишены возможности самостоятельно обмениваться необходимыми компонентами с окружающей средой. Для поддержания стабильности во времени закрытых экосистем необходимо искусственно создавать в них внешние потоки вещества и энергии.

Примером закрытой экосистемы является обычный комнатный аквариум. Без вмешательства человека такая экосистема постепенно деградирует. Для поддержания стабильности требуется искусственно осуществлять круговорот веществ: вносить корм, очищать дно и стенки аквариума, проводить аэрацию (насыщение воды воздухом).

Таким образом, для продолжительного существования природных и антропогенных экосистем любого уровня необходимо выполнение следующих условий:

1. Поступление достаточного количества энергии от окружающей среды, ее накопление, преобразование в другие виды энергии и экспорт в окружающую среду.

2. Круговорот веществ (самопроизвольный или искусственный) между экосистемой и внешней средой.

В экосистеме существует внутренний круговорот веществ: различные органические и неорганические вещества могут использоваться многократно и поочередно входить в состав различных компонентов экосистемы. Чем лучше организован внутренний круговорот веществ, тем автономнее экосистема.

В отличие от потока веществ, поток энергии направлен в одну сторону: энергия поступает от окружающей среды, преобразуется в другие виды энергии или накапливается в виде запаса энергии в органическом веществе и экспортируется в окружающую среду. Следует отметить, что большая часть получаемой экосистемой энергии рассеивается в виде тепла – в форме энергии, наименее пригодной для использования.

Таким образом, даже при хорошо отлаженном внутреннем круговороте веществ необходимо постоянное поступление в экосистему новых порций энергии, компенсирующих энергетические потери.

Только выполнение перечисленных условий поддерживает экологическое равновесие и осуществляет развитие экосистем.

Биосфера Земли является сложноорганизованной структурой, состоящей из большого количества элементов.

Входящие в состав биосферы биологические системы сильно различаются по своему масштабу, образуя различные уровни организации жизни на Земле.

Экология изучает структуры высшего уровня: от систем организмов до биогеоценозов (экосистем на определенном участке), образующих биосферу. Любая система высшего уровня слагается из определенного количества подсистем низших уровней, тесно взаимодействующих между собой и дополняющих характеристики друг друга. В результате этого при переходе от системы более низкого уровня к системе высокого уровня возникает хотя бы одно новое свойство. Это является основой принципа эмерджентности (от англ. «Emergent» – неожиданно появляющийся).

Согласно этому принципу при каждом объединении сложных компонентов в новую систему возникают новые (так называемые "эмердментные") свойства, дополняющие сумму свойств всех компонентов. Ниже рассмотрены различные уровни организации живой природы, изучаемые экологией.

Организменный – это первый уровень организации жизни, изучаемый экологией. Отдельный живой организм входит в системы более высокого уровня (популяции, биоценозы, биотические сообщества) как подсистема низшего уровня.

Большинство организмов имеет клеточное строение, то есть представляет собой систему живых клеток (хотя на Земле существуют и внеклеточные формы жизни – вирусы). Простейшие организмы состоят всего из одной клетки (одноклеточные), более сложные – из миллиардов различных клеток.

Таким образом, организм является сложной системой, включающей в себя подсистемы более низкого уровня.

На уровне отдельного организма осуществляется обмен веществом и энергией с окружающей средой, поэтому каждый живой организм является самостоятельной системой, находящейся в тесном взаимо-действии с окружающей средой. Обмен веществом и энергией на организменном уровне осуществляется при помощи согласованного действия различных систем органов. Любой организм способен самостоятельно поддерживать равновесие с окружающей средой, а также адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

Все физиологические процессы, осуществляющиеся на уровне организма, можно разделить на две группы:

Первая группа – процессы, направленные на обеспечение жизнедеятельности организма и поддерживание равновесия с окружающей средой. К этой группе относятся такие процессы, как пищеварение, дыхание, фотосинтез, клеточный метаболизм (обмен веществ). Большинство биохимических процессов первой группы катализируются (ускоряются) особыми белковыми веществами – ферментами. Причем каждый процесс контролируется особым ферментом. Кроме ферментов важную роль в биохимических процессах на уровне организма играют витамины – вещества, необходимые для нормального обмена веществ, и гормоны – особые химические вещества, осуществляющие общую координацию основных физиологических функций в сложных или изменяющихся условиях среды. В процессе адаптации изменяются определенные функции или составные части организма, что ведет к изменению всего организма в целом.

Различают поведенческие и физиологические адаптации.

Поведенческие адаптации – это изменение поведенческих характеристик организма; к этому типу относятся такие способы адаптаций, как перелеты птиц, зимние спячки у многих животных и т. д.

Физиологические адаптации сопровождаются изменением строения внутренних органов организма.

Морфологические адаптации – это приспособление организма к среде при помощи изменения строения тела.

Процессы, происходящие в организме, контролируются генами – веществами, ответственными за передачу наследственной информации. В процессе адаптации может происходить изменение генов, при этом приобретенные новые свойства передаются следующим поколениям.

Совокупность генов данного вида организмов образует генофонд. Способность организмов адаптироваться к неблагоприятным воздействиям среды называется экологической валентностью, или пластичностью. Нарушение в генах приводит к изменению генофонда. При этом нарушается нормальная передача генетической информации – происходит мутация организма. В настоящее время частыми причинами мутаций являются загрязнение окружающей среды, воздействие коротковолнового излучения и др. Очень часто мутация приводит к изменению биохимических реакций в организме и к нарушению нормального обмена веществ.

Наследственная информация, заложенная в генах, определяет путь развития организма. Индивидуальное развитие организма от его зарождения до смерти носит название онтогенез. Этот термин введен в 1866 г. Э.Геккелем для обозначения жизненного цикла организма. Этот же ученый сформулировал следующий биогенетический закон: онтогенез всякого организма представляет собой краткое повторение эволюции данного вида. Таким образом, существует взаимосвязь между развитием одного организма и развитием (эволюции) всей живой природы Земли.

Продолжительность онтогенеза сильно различается у разных видов живых организмов.

Онтогенез растений больше зависит от условий среды, чем онтогенез животных.

На Земле обитает большое количество живых организмов, сильно различающихся своим строением и функциями. Единицей классификации для организмов служит вид – совокупность сходных организмов, обладающих одинаковым строением и функциями, способных скрещиваться и давать плодовитое потомство. Мир живых организмов насчитывает по различным оценкам от 1,5 до 8 млн видов. По принятой системе классификации сходные виды группируются в более высокую единицу – род, роды объединяются в семейства, семейства – в отряды (у животных) или порядки (у растений), отряды и порядки – в классы, а классы – в типы. Высшими единицами классификации являются подцарства, царства, надцарства и империи.

Иногда для удобства в видах выделяют еще подвиды, типы делят на подтипы, классы – на подклассы, но основная схема остается неизменной.

Все живые организмы Земли можно разделить на две группы, сильно различающиеся между собой. Это две империи – доклеточные и клеточные организмы. Империя доклеточных, то есть организмов, не имеющих в своем составе живой клетки, состоит из единственного царства – вирусов.

По современным представлениям, вирус – это субмикроскопические объекты, способные проникать внутрь живых клеток и воспроизводиться только в этих клетках. Вирусная частица состоит из одной или нескольких молекул ДНК (носителей наследственной информации) и белковой оболочки. Вирусы очень разнообразны по размерам и форме.

К вирусным заболеваниям человека относятся оспа, корь, краснуха, гепатит, ряд респираторных заболеваний и др. Империя клеточных гораздо более разнообразна и делится на два надцарства: прокариотов – доядерных, не имеющих ядра в живой клетке, и эукариотов – организмов, клетки которых содержат ядро.

Прокариоты являются древнейшими организмами, обитающими на Земле. Они существовали уже около миллиарда лет назад. Их надцарство включает только одно царство – дробянок, состоящее из двух подцарств – бактерий и сине-зеленых водорослей.

Эукариоты появились на Земле позднее, но отличаются большим разнообразием видов. Их надцарство включает в себя три царства:

животных, растений и грибов. Каждое из этих царств состоит из нескольких подцарств.

Бактерии являются самыми распространенными организмами на Земле. Размеры бактерий составляют от 0,2 до 100 мкм. Клетки бактерий не имеют оформленного ядра, а вместо него содержат эквивалент ядра – нуклеоид, лишенный оболочки и состоящий из одной хромосомы.

Бактерии получают энергию за счет биологического окисления (хемосинтез) или от солнечного излучения (фотосинтез). По разнообразию форм и строению бактерии превосходят все остальные живые организмы.

Они могут иметь разную форму: палочкообразную (бациллы), шаровидную (кокки), спиралевидную, реже встречаются звездно- или кольцеобразные и другие формы. Существуют бактерии неподвижные и подвижные, передвигающиеся при помощи жгутиков.

Больше всего бактерий в почве – до 2 млрд на 1 г почвы. В литосфере бактерии проникают ниже почвенного слоя на глубину до нескольких километров, обуславливая нижнюю границу биосферы.

Многие бактерии могут существовать в экстремальных условиях, в которых другие живые организмы не выживают – в глубоком вакууме, при температуре +300 С, в растворах кислот.

Бактерии играют важную роль в природных процессах. Они принимают активное участие в круговоротах важных элементов: азота, серы, железа, фосфора, кальция и кремния. Именно жизнедеятельность бактерий обуславливает газовый состав атмосферы. Бактерии минерализуют остатки органического вещества, образуя необходимые для растений питательные компоненты.

Сине-зеленые водоросли по строению сходны с бактериями, они обитают преимущественно в верхних слоях гидросферы.

Среди эукариотов самыми распространенными являются растения – на Земле их насчитывается несколько сотен тысяч таких видов.

Растительный покров Земли является важным элементом биосферы.

Растения способны синтезировать органические вещества из неорганических компонентов под воздействием энергии Солнца. Поэтому именно растения обеспечивают пищей все остальные живые организмы.

Животные неспособны создавать необходимые им органические компоненты непосредственно из неорганического вещества. Поэтому животные питаются готовыми органическими веществами, синтезированными растениями или полученными от других животных. Наибольшее разнообразие форм среди животных имеют насекомые.

Грибы – это низшие живые организмы. Раньше их относили к растениям, но по современным представлениям грибы являются своеобразной формой жизни, которую нельзя однозначно отнести к другим формам. Клетки грибов лишены хлорофилла, в отличие от клеток растений. Поэтому грибы не могут самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганического. По способу питания все грибы подразделяются на паразитов, сапрофитов и симбионтов.

Грибы-паразиты паразитируют на растениях, небольшая их часть – на животных. Питаются они за счет органического вещества организма хозяина.

Грибы-сапрофиты питаются гниющими остатками растений. К ним относятся 2/3 всех видов грибов.

Грибы-симбионты помогают растениям усваивать вещества почвы, активизируют ферменты многих высших растений, связывают свободный азот. Эти грибы находятся в состоянии симбиоза (тесного взаимодействия, приносящего взаимную пользу) со многими растениями и некоторыми животными.

Наряду с бактериями грибы играют важную роль в круговоротах многих элементов, разлагая органические вещества до неорганических (минеральных) компонентов.

Территория, в пределах которой находится популяция, называется стация (от лат. – «место пребывания»). Стация может быть постоянной или использоваться данной популяцией на ограниченное время (сезонные стадии) или для определенных целей (стации ночевок, размножения).

С точки зрения экологии популяция представляет собой не просто сумму особей, а сложную систему организмов, способную к самореализации и взаимодействующую с окружающей средой по специальным законам.

Основными характеристиками популяции являются численность, плотность и динамика изменения численности.

Численность – это количество особей в данной популяции. Численность является основной характеристикой, однако абсолютное значение численности популяции в пределах стадии чаще всего подсчитать трудно, поэтому широко используется другая характеристика – плотность.

Плотность – это среднее число особей, приходящееся на условно выбранную единицу пространства (на 1 м2, 1 га) площади земной поверхности. Плотность популяции определить гораздо проще, чем численность.

Сравнение показателей плотности двух популяций одного вида, обитающих в различных условиях, показывает, какие условия для данного вида предпочтительнее. Численность и плотность популяций не остаются неизменными, а колеблются в определенных пределах. Во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно, неограниченно увеличивая рост численности популяции. Однако на практике этого никогда не происходит, так как рост популяции ограничен количеством ресурсов среды, а также воздействием неблагоприятных условий.

Каждая стадия (место обитания) имеет ограниченный набор ресурсов, сумма которых определяется емкостью среды. При значительном увеличении плотности популяции сверх оптимальных пределов происходит превышение емкости и резкое истощение ресурсов, губительное для данной популяции.

Важной характеристикой популяции является динамика изменения численности популяции на определенной стадии. Она определена соотношением между рождаемостью и смертностью, между выселением и вселением особей из соседних популяций.

В благоприятных условиях происходит рост численности популяции до определенных пределов, определяемых емкостью среды. Постепенно по мере истощения ресурсов прирост популяций уравновешивается потерями особей за счет смертности и миграции. Поэтому на кривой изменения численности популяции во времени имеются точки максимума. Такая кривая роста численности характерна для популяций всех видов от микроорганизмов до человека. Точка максимума зависит не только от емкости среды, но и от плотности самой популяции. Эта зависимость сформировалась под воздействием естественного отбора и действует поразному у различных видов. Так, у растений при увеличении плотности популяции усиливается конкурентная борьба и происходит самоизреживание – погибают более слабые ростки.

У животных при увеличении плотности усиливается миграция на другие территории с образованием новых популяций. Многие виды, обитающие в стесненных условиях, могут тормозить рост популяции продуктами обмена веществ, выделяемыми в окружающую среду. У других видов при превышении определенной плотности происходит задержка размножения. У некоторых организмов (однолетние растения, некоторые мелкие рыбы, например гупии) плотность популяций может достигать значительных величин за счет уменьшенных размеров особей. В этих случаях чем выше плотность популяций, тем меньше размер входящих в нее особей и соответственно меньше количество потребляемых ими ресурсов.

Динамика колебания численности популяций во времени может носить периодический и непериодический характер.

Периодические колебания численности бывают сезонными (у многих насекомых) и с периодом в несколько лет (у млекопитающих). В устойчивых экосистемах колебания чаще всего имеют периодический характер, обусловленный периодическими изменениями условий среды или особенностями самих организмов.

Непериодические колебания численности популяций часто являются следствием воздействия человека.

Механизм регулирования численности популяций является частью сложных природных механизмов поддержания равновесия в системе.

Кроме набора основных характеристик, популяции присуща определенная структура. Выделяют возрастную, половую и пространственную структуры.

Возрастная структура популяции зависит от интенсивности размножения, которая различна у разных видов. При благоприятных условиях в популяциях присутствуют все возрастные группы. В быстро растущих популяциях доминируют молодые особи; в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, наблюдается примерно разное соотношение особей различного возраста; в стареющих популяциях большую долю составляют пожилые особи.

Половая структура популяций определяется соотношением особей различного пола и в большой степени зависит от особенностей данного вида.

Пространственную структуру популяций образуют стаи, колонии, семьи и другие подсистемы организмов, входящих в популяцию.

Пространственная структура присуща популяциям большинства видов живых организмов. Она позволяет более эффективно использовать ресурсы среды и обеспечивает устойчивые внутрипопуляционные взаимоотношения особей.

Все рассмотренные характеристики популяций, ее структурированность, способность к саморегуляции и поддержанию равновесия с окружающей средой являются основными чертами, свойственными популяции как биологической системе надорганизменного уровня.

Совокупность популяций различных видов живых организмов, населяющих относительно однородное пространство, образует биогеоценоз.

Основными структурными составляющими биосферы являются биогеоценозы. Биогеоценоз – это экосистема макро- или мезоуровня на определенном участке земной поверхности. Понятие биогеоценоза уже понятие экосистемы, так как к биогеоценозам можно отнести только экосистемы выше микроуровня, имеющие четкие границы на земной поверхности – лес, степь, море, река, поле и т.п. Экосистемы, не привязанные к определенной территории земли, к биогеоценозам не относятся (аквариум, космический корабль и т.п.).

Как в любой экосистеме, в биогеоценозе можно выделить две составные части – биотическую и абиотическую – тесно обменивающиеся веществом и информацией как между собой, так и окружающей средой.

Биоценоз – биотическая составляющая биогеоценоза – представляет собой совокупность популяций различных видов животных, растений и микроорганизмов, входящих в биогеоценоз.

Выше указывается на схожесть понятий биогеоценоза и экосистемы на определенном участке земной поверхности.

Биоценоз в биогеоценозе играет ту же роль, что и биотическое сообщество в экосистеме.

Стабильность биоценоза зависит от прочности связей между его компонентами – различными популяциями живых организмов, а также от их взаимодействия с окружающей средой.

Наиболее важную роль в биоценозе играют следующие типы взаимодействий:

– пищевые связи – трофические цепи и сети;

– групповые взаимоотношения – образование стай, колоний, стад и т.д.;

– совместная деятельность разных видов – конкуренция, симбиоз и т.д.;

– размножение;

– сохастические связи – случайные взаимодействия.

Любой биоценоз имеет сложную внутреннюю структуру, которая определяется следующими параметрами.

1. Стратификация – разбиение на вертикальные ярусы. Стратификацию можно наблюдать и в наземных, и в водных биоценозах.

Например, в лесу выделяют ярусы почвы, травы, кустарников, низких и высоких деревьев; в поле – ярусы почвы с подземными организмами, ярус поверхности почвы с обитающими на ней насекомыми, ярус травы. В водных биогеоценозах основной причиной появления вертикальной ярусности служит различие в освещенности разных слоев воды. Часть организмов может обитать только в верхнем, наиболее освещенном слое, другая часть в более глубоких слоях, куда солнечная энергия поступает в значительно меньших количествах.

2. Зональность – горизонтальные подразделения в биоценозе.

Популяции растений и животных в большинстве случаев распределяются не равномерно по всей поверхности, занимаемой биоценозом, а пятнами, образуя зоны различной протяженности и плотности.

3. Периодичность – изменение активности организмов с течением времени:

– суточная активность обусловлена совместным проживанием в одном биоценозе различных видов живых организмов, часто конкуриру-ющих друг с другом. При этом одни организмы приспособлены к дневному, другие – к ночному образу жизни;

– сезонная активность – часто приводит к изменению структуры биоценоза в течение года. Для биоценозов средних широт существуют следующие шесть периодов:

а) зимний – зимняя спячка;

б) ранняя весна – начало пробуждения;

в) поздняя весна – пробуждение и высокая активность;

г) раннее лето – максимальная активность;

д) позднее лето – снижение активности;

е) осень – подготовка к зимней спячке.

Условия окружающей среды на определенной территории называют биотопом (Мебиус, 1877). Основными составными частями биотопа являются атмосферный воздух, вода, почва, климатические условия.

Между биоценозом и биотопом происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией, обуславливающей стабильность биогеоценоза во времени. Кроме того, существует тесное взаимодействие биогеоценоза с окружающей средой. Совокупность близлежащих биогеоценозов складывается в более крупную структурную единицу биосферы – биом.

Биом – это крупная региональная или субконтинентальная система, состоящая из множества тесно связанных между собой биогеоценозов.

Биом характеризуется основным типом климата, растительности или особенностями ландшафта. Примерами биомов являются океаны, арктические пустыни, тундры и т. д. Все эти географические объекты, занимающие значительное пространство на территории земли, состоят из большого количества отдельных биогеоценозов, тесно связанных между собой.

2. ОСНОВЫ БИОГЕОХИМИИ

2.1. Биогеохимические циклы веществ Между живым и косным веществом биосферы под действием лучистой энергии Солнца происходит постоянный обмен химическими элементами. Если бы все вещество на Земле не было бы вовлечено в круговорот, жизнь быстро исчерпала бы себя: все доступные живой природе вещества перешли бы в массу мертвой органики.

Наука биогеохимия изучает процессы взаимодействия живых организмов с неорганическим веществом, приводящие к разрушению горных пород, образованию морских пластов и другим подобным процессам, итогом которых является закономерное распределение химических элементов в биосфере.

Вещества, находящиеся в круговороте, перемещаются в пространстве, входя последовательно в состав различных компонентов биосферы.

Активную роль в процессах перемещения и превращения веществ играют живые организмы биосферы.

Пути, по которым движутся химические элементы, называются биогеохимическими циклами (от слов «био» – жизнь, живые организмы и «гео» – неорганическая природа), или биогеохимическими круговоротами веществ.

Представление о биогеохимических циклах ввел в науку В.И.

Вернадский, который видел в них основу организованности биосферы.

Особое внимание Вернадский уделял роли живых организмов в биогеохимических круговоротах. Он сформулировал следующий закон миграции: «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».

Биогеохимические циклы являются обязательным условием устойчивости природных экосистем, обуславливая постоянство химического состава различных элементов биосферы.

Полный биогеохимический круговорот многих элементов длится сотни тысяч и миллионы лет, так как включает в себя медленные процессы разрушения горных пород, выветривания продуктов разрушения и снесения их потоками в мировой океан, образования отложений на дне океана, которые частично возвращаются на сушу с атмосферными осадками и с извлекаемыми на сушу водными организмами. Кроме того, в биогеохимический цикл входят постоянно идущие очень медленные процессы опускания морского дна и поднятия материков. Полный цикл круговорота воды составляет примерно 2 млн лет, кислорода 2000 лет, углекислого газа 300 лет.

Вообще все вещества в биогеохимическом круговороте движутся по спирали, новый виток которой не повторяет полностью предыдущий. В результате этого постоянно меняется вся геологическая оболочка Земли.

В качестве примера рассмотрим биогеохимический цикл воды, на который затрачивается более трети поступающей на Землю солнечной энергии. В ходе круговорота вода переходит из жидкого в газообразное состояние и опять в жидкое в ходе процессов испарения с поверхности Земли (водоемов и почвы) и транспирации.

Транспирация – это процесс биологического испарения воды через листья растений.

Подсчитано, что в круговороте веществ на Земле участвуют более тыс. км3 воды в год (500·1027 т).

Особенностью круговорота воды является то, что с поверхности океана испаряется воды больше, чем возвращается с осадками. Количество воды, испарившейся с суши, наоборот, меньше, чем объем выпавших осадков. Эта вода поступает в экосистемы суши, а ее излишек возвращается в океан с грунтовыми водами и поверхностным стоком.

Круговорот воды играет важную роль в формировании климата Земли.

Рис. 5. Схема биогеохимического цикла воды В пределах единого биогеохимического круговорота какого-либо элемента можно выделить его часть, связанную с деятельностью живых организмов. Это так называемый малый, или биологический, круговорот этого элемента.

В основе малого круговорота лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений, входящих в состав живых клеток. Эти два взаимосвязанных процесса обеспечивают жизнь на Земле и составляют одну из ее главных особенностей. К подобным процессам в первую очередь относятся фотосинтез, хемосинтез и дыхание. В ходе малого круговорота соединения углерода, вода и питательные вещества почвы накапливаются в растениях, образуя различные органические вещества.

Синтезированные вещества частично расходуются на жизненные процессы растений, а затем в процессе питания переходят к животным.

Образующиеся отходы жизнедеятельности и продукты распада органических соединений разлагаются микроорганизмами до простых минеральных веществ и вновь вовлекаются в круговорот.

В составе малого круговорота можно выделить четыре основных составляющих: запасы минеральных веществ в воде и почве, продуценты, консументы, редуценты.

Продуценты создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического. К ним относятся растения и некоторые микроорганизмы.

Консументы питаются созданным продуцентами органическим веществом, но не доводят его разложение до простых минеральных компонентов. Это животные, рыбы, птицы, а также человек.

Редуценты перерабатывают отходы жизнедеятельности продуцентов и консументов, образуя замкнутый цикл органического вещества.

Редуцентами являются некоторые микроорганизмы и насекомые (личинки насекомых, черви), а также грибы.

Масса вещества, входящего в состав живых организмов, составляет 0,01 % от общей массы биосферы, или 0,0001% от веса земной коры.

Однако вещества перемещаются по малому круговороту с очень большой скоростью, в сотни тысяч и миллионы раз превышающей скорость веществ в большом круговороте. Это объясняется тем, что все процессы в живых организмах ускоряются особыми биологическими катализато-рами – ферментами. В каждой живой клетке имеются сотни ферментов, с помощью которых при относительно низких температурах осуществляются сложные органические превращения. Совокупность катализируемых ферментами химических реакций составляет основу обмена веществ в живых организмах.

При рассмотрении потоков вещества и энергии в биосфере необходимо учесть, что в природе химические элементы распределены неравномерно. В любой экосистеме и биосфере в целом различают резервный и обменный фонды элементов.

Резервный фонд составляет большая часть вещества, в основном не связанного с живыми организмами и находящаяся в состоянии медленного геологического круговорота. Это вещество горных пород, нижних слоев почвы, большая часть газообразных веществ в атмосфере, глубинные отложения на дне океана и т.д.

В зависимости от местонахождения основного резерва химического элемента выделяют два типа круговоротов веществ.

1. Круговороты газообразных веществ с основным резервным фондом в атмосфере (реже в гидросфере).

К этому типу относятся круговороты азота, кислорода.

Рис. 6. Принципиальная схема круговорота газообразных веществ обусловлено большей подвижностью воздушных масс и большей скоростью обмена веществ в атмосфере.

2. Осадочные циклы с резервным фондом в литосфере (в основном в виде минеральных отложений в земной коре).

Примерами являются круговороты серы, фосфора, железа.

Осадочные циклы менее стабильны, так как вещество литосферы менее Резерв вещества Литосфера подвижно, чем вещество атмосферы.

Поэтому круговороты веществ с Рис. 7. Принципиальная схема резервом в литосфере больше подвер- осадочных циклов жены изменениям извне. Большая масса вещества, находящегося в резервном фонде, может выйти из круговорота и перейти в более глубокие отложения, недоступные живым организмам.

В отличие от резервного обменный фонд представляет собой сравнительно небольшое количество вещества, для которого характерен быстрый обмен между живыми организмами и окружающей средой. В обменном фонде находятся в основном биогенные элементы, входящие в состав живых организмов.

Круговороты веществ, находящихся в обменном фонде, обеспечиваются живыми организмами, или живым веществом, по определению В.И. Вернадского. Он выделил пять функций живого вещества, обеспечивающих его вовлечение в малый круговорот:

1) газовая функция – образование различных газов при разложении органического вещества; именно таким путем образованы основные газы современной атмосферы;

2) концентрационная функция – заключается в том, что живые организмы накапливают (концентрируют) в своих телах многие химические элементы (углерод, кальций, водоросли кремний и йод, позвоночные – фосфор);

3) окислительно-восстановительная функция – изменение степени окисления организмов и переход их из одной формы в другую;

4) биохимическая функция – увеличение количества живого вещества и перемещение его по планете;

5) биогеохимическая деятельность человека – изменяет круговороты большинства элементов.

Круговороты веществ являются обязательным условием саморегуляции природных экосистем. Чем лучше организованы круговороты химических элементов в системе, тем она стабильнее. Стабильные экосистемы обладают способностью поглощать элементы из окружающей среды и сохранять их в обменном фонде.

Основным источником энергии для осуществления круговоротов всех элементов служит Солнце. Каждый элемент движется в биосфере по своему особому пути, но круговороты всех веществ взаимосвязаны и часто пересекаются. Круговорот веществ на Земле связан с космическим круговоротом. Образующиеся на Земле легкие газы (водород, гелий) попадают в космическое пространство. С другой стороны, из космоса с космической пылью, метеоритами, солнечным ветром на Землю поступает большое количество химических элементов.

В настоящее время человек оказывает сильное влияние на круговороты многих элементов. При добыче природных ресурсов истощаются резервные фонды элементов в литосфере. При этом большая часть вещества выходит из круговорота. В результате деятельности человека круговороты многих элементов теряют цикличность, что ведет к снижению устойчивости всей биосферы в целом. Сам человек, являясь компонентом биосферы, также ощущает негативное последствие своей деятельности: в одних местах возникает нехватка природных ресурсов, а в других – избыток продуктов их переработки, ведущий к загрязнению среды.

Одной из основных задач охраны природы является возвращение веществ в круговорот и возвращение цикличности природным процессам.

2.2. Биогеохимические циклы биогенных элементов Биогенными элементами, то есть элементами, играющими важную роль в жизнедеятельности практически всех живых организмов, являются азот, кислород, углерод, фосфор, сера и некоторые другие.

Круговороты азота, кислорода и углерода имеют резервные фонды в атмосфере (круговороты газообразных веществ). Круговороты фосфора и серы относятся к осадочным циклам.

Азот является основным газом атмосферы, где его объемная доля составляет 78 %. Биосферный круговорот азота хорошо отрегулирован и носит замедленный характер.

Большинство живых организмов может использовать азот только в виде сложных соединений с другими элементами. Азот входит в состав белков и других важных органических соединений, составляющих живые клетки.

Перевод азота из одних неорганических соединений (оксидов азота, аммиака, нитратов, нитритов, солей аммония) в другие происходит при помощи особых бактерий: азотфиксирующих, денитрифицирующих, нитратных, нитритных и др.

На рис. 8 представлена схема круговорота азота в атмосфере.

Газообразный азот атмосферы поглощается азотфиксирующими бактериями (и некоторыми видами водорослей), в процессе жизнедеятельности которых образуются растворимые соединения азота. Определенная разновидность бактерий образует соединения азота, непосредственно поглощающиеся растениями. Примером такого вида бактерий являются «клубеньковые», живущие на корнях растений из семейства бобовых и обуславливающие образование характерных вздутий – «клубеньков».

Сравнительно небольшое количество атмосферного азота реагирует с кислородом в результате воздействия газовых разрядов. Образующиеся кислые соединения азота с дождями попадают в почву.

Растения (продуценты) потребляют образованные бактериями соединения азота и синтезируют на их основе сложные органические соединения. Образованные растениями вещества могут передаваться животным (консументам) в процессе питания.

Соединения азота, образующиеся в процессе жизнедеятельности продуцентов и консументов, со временем попадают в почву. При распаде органических соединений азота образуются неорганические вещества.

Важную роль в этом процессе играют аммонифицирующие бактерии, которые получают необходимую им энергию в процессе восстановления органических азотсодержащих веществ до аммиака и солей аммония.

Обитающие в почве нитратные и нитритные бактерии осуществляют сложный процесс нитрификации, включающий ряд последовательных реакций преобразования ионов аммония (NH4+) до нитрат-ионов (NO3), которые могут опять использоваться растениями-продуцентами. Таким образом, почвенные бактерии, продуценты и консументы образуют малый (биологический) круговорот азота – важную часть его биогеохимического цикла.

В почве также происходит процесс денитрификации: под действием денитрифицирующих бактерий из растворимых соединений азота образуются газообразные вещества – происходит возвращение азота в атмосферу.

Определенное количество азота на сотни тысяч лет выключается из круговорота, переходя в глубинные отложения литосферы. Эти потери отчасти компенсируются поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами при извержении вулканов. Газообразные соединения азота выделяются также при сжигании каменного угля, торфа, при горении различных органических веществ.

Человек оказывает существенное влияние на перемещение азота в биосфере. В результате деятельности человека в растворимые соединения азота (нитраты, нитриты, соли аммония) переводится азота на 60 % больше, чем в процессе жизнедеятельности всех других организмов. Но, благодаря большому резервному фонду в атмосфере, недостаток азота быстро восполняется за счет перемещения газообразных веществ. Поэтому круговорот азота в настоящее время сохраняет цикличность и относится к числу наиболее отлаженных природных круговоротов.

2.2.2. Биогеохимический цикл кислорода Круговорот кислорода играет важную роль в функционировании всей биосферы. Наличие свободного кислорода является обязательным условием жизнедеятельности большинства живых организмов. С другой стороны, живые организмы обуславливают появление кислорода в атмосфере. В биосфере кислород вступает во множество химических реакций и входит в состав тканей всех живых организмов.

На рис.9 приведена схема круговорота кислорода в атмосфере.

Содержание кислорода в атмосфере относительно постоянно и составляет около 23 %. В верхних слоях атмосферы под действием жесткого ультрафиолетового излучения образуется озон (О3). На образование озона расходуется около 5 % поступающей на Землю солнечной энергии. Эта реакция обратима: при разложении озона образуется свободный кислород (О2) и выделяется большое количество энергии, что обуславливает высокую температуру в верхних слоях атмосферы.

Кроме атмосферы, большое количество кислорода содержится в литосфере и гидросфере (кислородсодержащие горные породы).

Общее количество кислорода, находящееся в резерве в лито- и гидросфере, составляет 590·104 т. В состоянии свободного обмена содержится значительное меньшее количество кислорода – всего 39·104 т. Это газообразный кислород, а также кислород, входящий в состав живых организмов, и растворимые соединения. Большое количество атмосферного кислорода расходуется на процессы окисления горных пород, а также на реакции, протекающие при извержении вулканов.

Огромную роль в круговороте кислорода играют живые организмы.

Продуценты производят свободный кислород в процессе фотосинтеза, причем от фотосинтетиков океана кислорода поступает в 8 раз больше, чем от наземных растений. Значительная часть этого кислорода расходуется на процесс дыхания. Фотосинтез и дыхание являются взаимосвязанными процессами, обеспечивающими постоянное содержание кислорода в атмосфере.

Именно появление в атмосфере большого количество свободного кислорода в результате деятельности продуцентов прошлых геологических эпох во многом способствовало развитию жизни на Земле. В.И.

Вернадский писал: «Жизнь, создающая в земной коре свободный кислород, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных коротких излучений небесных светил». Возникновение озонового слоя способствовало выходу жизни из океанов и заселению суши.

Обмен кислорода в живой природе (биологический круговорот) совершается сравнительно быстро. Подсчитано, что для полного обновления всего кислорода, содержащегося в атмосфере, требуется около лет. По геологическим меркам – небольшой срок.

В настоящее время на биогеохимический цикл кислорода все большее влияние оказывает деятельность человека. Огромное количество свободного кислорода тратится на процессы сжигания топлива и окисления загрязняющих веществ. Вырубка зеленых насаждений сопровождается уменьшением общей интенсивности фотосинтеза на планете. При этом нарушается равновесие процессов синтеза и потребления свободного кислорода, следствием чего является постепенная потеря круговоротом цикличности.

Из всех известных биогеохимических циклов наиболее интенсивным является круговорот углерода. Продолжительность одного цикла в этом случае всего 300 лет.

Цепь из атомов углерода составляет основу всех органических веществ: белков, жиров, углеводов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности всех живых организмов.

Циркуляция углерода между живой и неживой природой происходит с высокой скоростью. Основными неорганическими соединениями углерода являются его оксиды (СО2 и СО), а также карбонаты, составляющие карбонатные горные породы.

Наиболее подвижным соединением углерода в атмосфере, играющим большую роль в круговороте, является углекислый газ (СО2).

На рис. 10 приведен биогеохимический цикл углерода.

Основным резервом углерода являются запасы углеродсодержащих горных пород (карбонатов, доломитов и др.) на дне океана и в земной коре, а также ископаемые виды топлива. Резерв углерода в атмосфере значительно меньше, но он играет большую роль в круговороте из-за своей подвижности.

Углекислый газ атмосферы потребляется продуцентами в процессе фотосинтеза с образованием органического вещества. Ежегодно растениями связывается около 46 млрд т углерода. Часть его в процессе питания передается животным. При дыхании растений и животных углерод выделяется в виде углекислого газа, который опять поступает в атмосферу. Продукты жизнедеятельности растений и животных, а также мертвое органическое вещество разлагается редуцентами с окислением углеродсодержащих соединений до углекислого газа. Эти процессы составляют биологический круговорот углерода.

Дыхание органического редуцентами Значительное количество углерода подвергается минерализации и связывается в виде ископаемых видов топлива (нефти, угля, природного газа, горючих сланцев). Кроме того, большое количество углерода входит в состав карбонатных отложений на дне океана – это углерод, поглощенный ранее морскими организмами в виде углекислого газа. Небольшое количество углерода возвращается в атмосферу при извержении вулканов.

Из-за сравнительно небольшого резервного фонда в атмосфере круговорот углерода более уязвим, чем круговороты кислорода и азота.

В последнее время содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно растет, что указывает на нарушение равновесных процессов в биосфере. Причиной этого является хозяйственная деятельность человека:

большие выбросы углекислого газа при сжигании ископаемых видов топлива, сокращение площади лесов, загрязнение Мирового океана, а следовательно, снижение интенсивности фотосинтеза – связывания углекислого газа. Повышение содержания в атмосфере углекислого газа – основная причина «парникового эффекта» – увеличения средней температуры на планете.

Фосфор входит в состав клеточных мембран, ферментов костных тканей, то есть является необходимым элементом протоплазмы всех живых организмов. Цикл фосфора менее совершенен, чем цикл азота.

Большие массы соединений фосфора могут переходить в глубинные отложения, выходя из круговорота на долгое время.

Особенностью круговорота фосфора является то, что в процессе циркуляции элемент не образует газообразных соединений. Резерв фосфора сосредоточен не в атмосфере, а в литосфере в виде фосфоросодержащих пород. Поэтому биогеохимический круговорот фосфора (рис.

11) относится к осадочным циклам.

Основная масса фосфора на Земле сосредоточена в виде изверженных (апатиты) и осадочных (фосфориты) пород. В процессе эрозии и выветривания горных пород образуются растворимые соединения фосфора, которые могут поглощаться растениями.

Производство моющих средств выветривание В тканях растений синтезируются органические фосфоросодержащие соединения, которые в процессе питания могут переходить к животным.

Из продуктов жизнедеятельности и останков растений и животных фосфор выделяется в виде неорганических соединений, которые могут быть опять вовлечены в биологический круговорот, а могут перейти в глубинные отложения в процессе минерализации.

Растворимые соединения фосфора непрерывно поступают в Мировой океан с речными водами. Большое количество фосфора содержится в тканях морских организмов. Отмершие останки организмов опускаются на дно и образуют массивные отложения фосфоросодержащих пород на дне океана.

Часть фосфора возвращается на сушу морскими птицами, а также в процессе рыболовства. Гораздо медленнее идет процесс возвращения фосфора при поднятии морского дна.

Механизм возвращения фосфора в круговорот в природе недостаточно эффективен. Круговорот фосфора незамкнут и в большой степени подвержен воздействию человека. В настоящее время в мире ежегодно добывается 1–2 млн т фосфоросодержащих пород, которые применяются в основном для производства удобрений и моющих средств. При этом в морские воды вместе с бытовыми и промышленными стоками попадает большое количество фосфоросодержащих соединений. Этот фосфор в большом количестве переходит в глубоководные отложения, на долгое время выходя из биологического круговорота. Все эти процессы, а также малое содержание фосфора в земной коре (менее 1 %) обуславливают то, что круговорот фосфора на сегодня является слабым звеном в функционировании всей биосферы.

Сера входит в состав белков всех живых организмов. В отличие от фосфора в атмосфере присутствует достаточное количество газообразных соединений серы: сероводород H2S, оксиды серы SO2 и SO3. Но основной резерв серы находится в литосфере в виде залежей сульфидных руд. Сера также входит в состав глубоководных отложений. Большой резерв в литосфере позволяет отнести биогеохимический круговорот серы (рис. 12) к осадочным циклам.

Окисление бактериями Основная часть круговорота реализуется в пределах лито- и гидросферы. Огромное значение в этом процессе играют микроорганизмы, осуществляющие обмен серы между растворимыми сульфатами, доступными большинству живых организмов, и сульфидными отложениями в земной коре.

Под действием микроорганизмов в биосфере постоянно идут процессы извлечения серы из глубинных отложений. Часть этой серы окисляется серобактериями до растворимых сульфатов, поступающих к продуцентам. Другая часть превращается бактериями в сероводород и другие газообразные соединения.

Деятельность человека в настоящий момент направлена на извлечение серы из глубинных месторождений и увеличение газообразных соединений серы в атмосфере. Это ведет к существенному уменьшению резерва серы в литосфере и нарушению цикличности круговорота. Выброс в атмосферу огромных количеств оксидов серы обуславливает повсеместное выпадение кислых осадков.

3. ПОТОКИ ЭНЕРГИИ В БИОСФЕРЕ

3.1. Термодинамика процессов живой природы.

Одним из основных свойств материи является энергия – способность производить работу. Существование живых организмов невозможно без хорошо организованных энергетических потоков между ними и окружающей средой. При изучении различных экосистем очень важен энергетический подход. Состояние любой природной и общественной системы в конечном счете определяется соотношением энергии, используемой на этой территории и поступающей извне. Устойчивая система формируется только в том случае, если темпы расхода не превышают возможностей среды.

Все природные системы должны подчиняться двум законам термодинамики – науки о превращениях энергии. Первый закон термодинамики является следствием закона сохранения энергии: энергия не создается и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в другую. Основным источником энергии для биосферы является Солнце. Экология изучает превращение солнечной энергии в экосистемах.

В соответствии с первым законом термодинамики энергия, поступившая в экосистему (Q), разделяется на два потока:

1) используемую часть – энергию, перешедшую в энергию органического вещества живых организмов (qиспольз) ;

2) рассеянную энергию (qрассеянн) в основном в виде тепла.

Превращение солнечной энергии в биосфере показано на рис. 13.

Рис.13. Распределение солнечной энергии в биосфере Согласно второму закону термодинамики, любой вид энергии в конечном счете превращается в тепло – форму энергии, наименее пригодную для использования и наиболее легко рассеиваемую. Тепловая энергия равномерно распределяется по всему пространству, что ведет к состоянию устойчивого равновесия.

Из второго закона термодинамики следует, что самопроизвольно протекают процессы, сопровождающиеся рассеянием энергии и увеличением беспорядка в системе. Увеличение беспорядка представляет собой деградацию энергии – переход к более низкому уровню организации.

Мерой беспорядка служит энтропия (S) – мера количества энергии, недоступной для использования.

Важнейшей особенностью живых организмов является способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Отличие живых систем от неживой природы состоит в том, что они способны самостоятельно восстанавливать свою структуру и увеличивать упорядоченность внутри себя, синтезируя сложные органические вещества из простых. Здесь нет противоречия законам термодинамики, так как все процессы в живой природе происходят не самопроизвольно, а лишь при условии постоянного подвода энергии. Сама возможность существования жизни обусловлена их способностью накапливать энергию путем преобразования полученной энергии Солнца в энергию химических связей.

Природные экосистемы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся энергией и веществом с окружающей средой, уменьшая при этом энтропию внутри себя, но увеличивая ее в окружающей среде. Упорядоченность экосистем поддерживается за счет откачивания из нее неупорядоченности в процессе дыхания. Такие системы, находящиеся в состоянии устойчивого неравновесия с окружающей средой, называются диссипативными структурами.

Живые организмы способны извлекать из окружающей среды отрицательную энтропию – негэнтропию. Растения получают ее при потреблении солнечной энергии, животные – из пищи. При прекращении потока энергии (например, после гибели организма) происходит разрушение сложных органических соединений, энергия химических связей переходит в тепловую форму и рассеивается.

Энергия характеризуется не только количеством, но и качеством.

Известно много форм и видов энергии: солнечная, химическая, тепловая, механическая, электрическая, атомная и т.д. Причем различные формы отличаются по своему качеству, то есть своей способности производить полезную работу. Концентрированные формы энергии (например, энергия ископаемых видов топлива: угля, нефти, газа) обладают высоким качеством. По сравнению с ними качество энергии солнечного света, слабого ветра, прибоя значительно ниже. Еще ниже рабочий потенциал у рассеянной тепловой энергии.

Сравнение качества различных видов энергии Величиной, позволяющей оценить качество данного вида энергии, является эксергия – полезная доля участвующей в каком-либо процессе энергии. Чем выше эксергия какого-либо вида энергии, тем большую полезную работу можно совершить при тех же энергетических затратах.

Но для создания энергии более высокого качества необходимо затратить энергию низкого качества. Так, солнечная энергия вовлекается в биосфере в цепь превращений, переходя в энергию органического вещества, а затем в энергию ископаемых видов топлива. Причем на каждом этапе уменьшается количество энергии (за счет рассеивания в окружающую среду), но повышается ее качество. Качество энергии в биосфере во многом определяется длиной пути, пройденной ею от Солнца. В табл. приведено сравнение качества различных видов энергии. За единицу принято качество энергии ископаемых видов топлива (нефти, угля).

Из табл. 1 видно, что качество энергии ископаемых видов топлива в 2000 раз выше качества солнечной энергии, но в 4 раза ниже качества электроэнергии. Данные таблицы объясняют трудность использования солнечной энергии: для того, чтобы при помощи солнечного света получить энергию, эквивалентную выделяющейся при сгорании угля, его необходимо сконцентрировать в 2000 раз. В настоящее время недостаточно разработаны технологии концентрирования энергии. Но можно использовать энергию низкого качества для выполнения низкокачественных работ (например, обогрева зданий). Согласно принципам рационального природопользования качество используемой энергии должно соответствовать качеству выполняемой работы.

3.3. Процессы фотосинтеза и хемосинтеза Живые организмы способны создавать сложные органические вещества, увеличивая собственную упорядоченность. Первичное органическое вещество биосферы создается растениями и некоторыми микроорганизмами из простых неорганических соединений в процессе реакций фотосинтеза и хемосинтеза.

Фотосинтез – это процесс образования органического вещества и свободного кислорода из простых неорганических веществ под воздействием энергии Солнца. В ходе фотосинтеза солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей в органическом веществе.

Реакция фотосинтеза идет за счет солнечной энергии и хлорофилла – органического вещества зеленого цвета, содержащегося в клетках зеленых растений. Молекула хлорофилла под воздействием солнечного света способна высвобождать свободный электрон. Выделившиеся электроны приводят к двум процессам: образованию свободного кислорода, а также молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) из АДФ (аденозиндифосфата). Оба этих процесса вместе составляют световую фазу фотосинтеза. Молекула АТФ обеспечивает сохранение энергии в живом веществе. При ее образовании энергия запасается, а при разложении – выделяется. Далее идет темновая фаза фотосинтеза, в ходе которой вода и углекислый газ под воздействием энергии АТФ превращаются в органическое вещество. АТФ отдает электрон и снова превращается в АДФ (рис. 14).

Итоговый процесс:

Солнечное излучение + 6Н2О + 6СО2 = С6Н12О6 + 6О2.

Образующаяся молекула углевода служит основой для построения всех органических веществ в клетке.

Солнечное излучение + хлорофилл Организмы, способные к фотосинтезу, называются фотосинтетиками.

Некоторые виды фотосинтетиков вместо воды используют другие неорганические вещества. Например, серные бактерии в процессе фотосинтеза переводят сероводород в свободную серу:

Солнечное излучение + CO2 + H2S = органическое вещество + H2O + S.

Значение фотосинтеза для биосферы состоит в следующем:

– аккумуляция энергии (накопление энергии в органическом веществе, ее концентрирование и повышение качества);

– образование первичного органического вещества, служащего пищей другим живым организмам биосферы; часть образующегося вещества может откладываться в запас;

– насыщение воздуха свободным кислородом.

Именно благодаря деятельности первых фотосинтетиков изменился состав первичной атмосферы: из нее исчезли большая часть аммиака, метана, появились кислород и озон.

Кроме фотосинтеза, в биосфере существует еще одна реакция получения первичного органического вещества из неорганики. При этом в качестве источника энергии используется не солнечное излучение, а химическая энергия реакции окисления. Соответствующий процесс получил название хемосинтез, а использующего его организмы (бактерии) – хемосинтетики.

В ходе хемосинтеза происходит превращение химической энергии одних веществ в химическую энергию других веществ, входящих в состав живых организмов.

Примером хемосинтетиков могут быть нитрифицирующие бактерии (окисляющие аммиак до оксидов азота и нитратов), железобактерии (переводящие двухвалентное железо в трехвалентное). Хемосинтетиками были одни из первых живых организмов на Земле.

Механизмы фотосинтеза и хемосинтеза очень сложны, включают много промежуточных стадий и еще полностью нераскрыты. В настоящее время ведутся работы по созданию искусственного фотосинтеза.

Органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но эта энергия недоступна для непосредственного использования в реакциях, протекающих в живых тканях. Чтобы эту энергию извлечь (перевести в активную форму), необходимо разрушить связи в органическом веществе.

Это осуществляется в процессе дыхания организмов, в ходе которого из органического вещества и кислорода образуются вода и углекислый газ.

Таким образом, дыхание – это процесс, в результате которого энергия органического вещества, образовавшегося при фотосинтезе, переводится в активную форму и может быть использована организмом.

Процесс дыхания, как и процесс фотосинтеза, очень сложный и состоит из большого количества стадий.

Часть высвободившейся в процессе дыхания энергии рассеивается в окружающую среду, другая часть может быть использована живым организмом. При этом увеличивается энтропия окружающей среды, но уменьшается в живом веществе. Таким образом, в процессе дыхания происходит откачивание из экосистемы неупорядоченности (поддержание диссипативных структур).

Различают аэробное и анаэробное дыхание.

Аэробное дыхание осуществляется в средах, содержащих свободный кислород. Его итог можно выразить следующим уравнением:

Таким образом, анаэробное дыхание процесс, обратный нормальному фотосинтезу.

В условиях недостатка кислорода процесс идет не до конца. В результате незавершенного дыхания образуются низкомолекулярные органические вещества, содержащие еще некоторый избыток энергии.

Анаэробное дыхание осуществляется в средах, лишенных кислорода.

При этом окислителями вместо кислорода являются другие вещества. В процессе анаэробного дыхания выделяются метан, углекислый газ, некоторые другие вещества и высвобождается определенное количество энергии.

Бескислородное дыхание используется многими бактериями, дрожжами, плесневыми грибками (подобные микроорганизмы часто обитают в сточных водах, болотах). В некоторых случаях анаэробное дыхание можно встретить в тканях высших животных. Разновидностью анаэробного дыхания является брожение, при котором источником энергии служит само органическое вещество:

Образующиеся при анаэробном дыхании органические вещества (метан, спирты, кислоты) содержат некоторое количество оставшейся энергии и могут быть использованы другими организмами.

Все бактерии, в зависимости от типа дыхания, делятся на аэробных и анаэробных.

3.5. Передача энергии по трофической цепи Не все живые организмы способны синтезировать органическое вещество из неорганического. Живые организмы, обитающие на Земле, можно разделить по типу получения и накопления ими вещества и энергии на следующие типы:

– автотрофы – способны к синтезу органического вещества из минеральных компонентов;

– гетеротрофы – неспособны создавать собственное вещество из неорганического (минерального), используют готовые органические вещества;

– миксотрофы – в зависимости от условий среды способны быть и автотрофами, и гетеротрофами.

К автотрофам относятся фото- и хемосинтетики – растения и некоторые микроорганизмы. Животные являются гетеротрофами: они неспособны к фото- и хемосинтезу и вынуждены получать вещество и энергию через растения в процессе питания. Примером миксотрофных организмов могут быть сине-зеленые водоросли (при хорошем освещении – автотрофы, в темноте – гетеротрофы), а также растения-паразиты.

Живые организмы образуют цепи питания, или трофические цепи, в которых осуществляется перенос энергии пищи от одних организмов к другим. По своему положению в цепи питания организмы подразделяются на следующие группы:

– продуценты – создают первичное органическое вещество из неорганического;

– консументы – потребляют созданное продуцентами органическое вещество, но не доводят его разложение до минеральных (неорганических) компонентов; консументы делятся на первичных растительноядных и вторичных хищников;

– редуценты – перерабатывают отходы жизнедеятельности других организмов, образуя замкнутый цикл органического вещества (к ним относятся многие насекомые, мелкие почвенные организмы, бактерии и грибы).

На рис. 15 представлена схема трофической цепи.

По трофическим цепям осуществляется перенос энергии от Солнца ко всем живым организмам. Поток энергии в экосистеме незамкнут, в отличие от потока веществ. Большая часть энергии на каждом этапе рассеивается в процессах дыхания, теплообмена, движения и теряется для экосистемы. Другая часть превращается в энергию связей органического вещества. Пищевые цепи можно разделить на два основных типа:

– пастбищные цепи – начинаются с зеленых растений;

– детритные цепи – идут от мертвого органического вещества к питающимся им организмам (мелким животным), а затем к хищникам.

Трофические цепи могут быть простыми и сложными (многокомпонентными). На каждом этапе теряется примерно 80–90 % энергии, что ограничивает возможное число звеньев до 4–5. Чем короче пищевая цепь, тем больше количество доступной энергии. Пример сложной цепи питания, состоящей из пяти звеньев: Растения – Растительноядные насекомые – Хищные насекомые – Насекомоядные птицы – Хищные птицы. На дне океана существуют трофические цепи, основанные на хемосинтезирующих бактериях в качестве продуцентов. Эти бактерии в качестве источника энергии используют в основном сероводород, а в качестве источника углерода – углекислый газ. Бактериями питаются многие глубинные животные. Такие сообщества живут в условиях полной темноты и не нуждаются в веществах растительного происхождения.

Многие виды могут входить в различные пищевые цепи и на различных уровнях. Так, медведи питаются и животной, и растительной пищей, то есть являются в разных цепях консументами первого и второго порядка.

Различные трофические цепи связаны между собой отдельным звеньями, образуя более сложную систему – трофическую сеть. Чем разветвленнее сеть, тем устойчивее данное сообщество.

В процессе жизнедеятельности различных организмов в экосистеме создается и расходуется органическое вещество. Поэтому каждая экосистема обладает определенной продуктивностью.

Продуктивность экосистем – это масса органического вещества, образованного в единицу времени на единице жизненного пространства, то есть скорость образования органического вещества.

Различают первичную (валовую и чистую) и вторичную продуктивность.

Валовая первичная продуктивность – количество вещества, образованное всеми продуцентами экосистемы на единице площади (объема) в единицу времени.

Чистая первичная продуктивность – все образованное продуцентами вещество за вычетом расходов на дыхание. Чистую первичную продуктивность определяют простым измерением массы всего вещества, образованного продуцентами. Валовую продуктивность определить сложнее, для этого чистую продуктивность складывают с найденными расходами на дыхание. У травянистых растений расходы на дыхание составляют 40–50 %, у деревьев 70–80 %, у животных – более 50 %.

Расходы на дыхание зависят от возраста особи: у молодых много энергии идет на рост организма, взрослые особи используют энергию пищи в основном для дыхания (совершения физических действий).

Органическое вещество, составляющее чистую первичную продуктивность, может быть использовано организмами-консументами.

Вторичная продуктивность – продуктивность консументов – количество вещества, созданное консументами за счет первичной продуктивности. Поскольку консументы лишь используют созданные ранее питательные вещества, вторичная продуктивность не делится на валовую и чистую. Вторичная продуктивность на каждом трофическом уровне составляет около 10 % (у хищных видов может быть до 20 %).

Если солнечную энергию обозначить за 100 %, то:

– валовая первичная продуктивность составит около 1 % ;

– чистая первичная продуктивность – примерно 0,5 % (50 % от валовой);

– вторичная продуктивность – 0,05–0,005 (или 1–10 % от чистой первичной).

Пример расчета продуктивности экосистемы:

1 га леса воспринимает 2,1·109 кДж солнечной энергии. Накопленное продуцентами вещество (чистая первичная продуктивность) содержит 1,1·107 кДж энергии. Вторичная продуктивность в этом случае составляет 105 кДж энергии. При перемещении по трофической цепи происходит дальнейшее снижение доступной энергии. (Поэтому, например, для образования 1 кг биомассы растительноядного животного расходуется около 70–80 кг травы.) Следует отметить, что при переходе к следующему трофическому уровню уменьшается количество, но увеличивается качество энергии.

Графически соотношение продуктивности различных звеньев трофической цепи принято изображать в виде экологических пирамид.

Различают пирамиды чисел, биомассы и энергии (в зависимости от того, в каких единицах выражена продуктивность). Экологические пирамиды изображают в виде поставленных друг на друга прямоугольников одинаковой высоты, длина которых соответствует количеству продукции на каждом трофическом уровне (рис. 16).

Рис.16. Графическое изображение трофической цепи Пирамиды чисел. В любой экосистеме количество мелких животных превышает количество крупных. Хищники охотятся на жертвы определенного размера: слишком крупное животное хищник не может поймать (исключение составляет охота стаей), а на мелкую добычу охотиться не имеет смысла – пришлось бы ловить в очень больших количествах, тратя много сил и времени.

В некоторых случаях пирамиды чисел могут иметь обращенный (неклассический) вид. Например, если насекомые питаются биомассой деревьев, пирамида чисел имеет обращенный вид.

Пирамиды биомассы несколько лучше, чем пирамиды чисел, отражают соотношение звеньев в трофической цепи. В ней показано количественное соотношение биомасс. Существуют обращенные пирамиды биомасс, характерные для тех случаев, когда биомасса организмов низших уровней меньше биомассы организмов высших трофических уровней. Например, для океана пирамиды биомассы имеют перевернутый вид, так как там значительная часть вещества накапливается в телах растительноядных и хищных животных с большим сроком жизни и малой скоростью размножения.

Пирамиды энергии лучше всего отражают распределение энергии на всех трофических уровнях. Эти пирамиды никогда не бывают обращенными (перевернутыми), так как количество доступной энергии на каждом следующем уровне меньше, чем на предыдущем.

Данные по численности обычно приводят к переоценке роли крупных организмов. В отличие от этого поток энергии позволяет достоверно сравнивать одни компоненты сообщества с другими.

Продуктивность экосистем определяется отношением образуемой биомассы (Р) к расходам на дыхание (R) – (P/R). Если это отношение больше единицы, то биомасса увеличивается – наблюдается рост продуктивности; если отношение P/R меньше единицы, то биомасса и продуктивность снижаются. В наиболее стабильных сообществах наблюдается равенство P и R, то есть вся созданная продукция потребляется, ничего не откладывается в почве. Этим объясняется низкая плодородность сельскохозяйственных угодий, разбитых на месте устойчивых экосистем (например, вырубленных тропических лесов). Но в большинстве экосистем Р превышает R, в результате чего большая масса органического вещества откладывается про запас.

Приток в экосистему энергии извне, от различных природных и антропогенных источников, увеличивает продуктивность. Например, высокая продуктивность прибрежных зон объясняется привлечением дополнительной энергии приливов и отливов, продуктивность влажных лесов – энергией дождя и ветра. Высокая продуктивность сельскохозяйственных угодий поддерживается за счет затрат энергии на обработку земель, удобрение, орошение, борьбу с вредителями. Наоборот, утечка энергии в связи с неблагоприятными условиями, загрязнением и т.д.

уменьшает продуктивность.

Все экосистемы, в зависимости от вида используемой энергии, можно разделить на следующие типы.

1-й тип. Экосистемы, для которых основным источником энергии является Солнце. Эти экосистемы имеют низкую продуктивность: не более 10 000 ккал/м2·год. Примерами таких систем являются открытый океан, горные массивы и другие системы, вместе занимающие большую часть поверхности Земли. Данные экосистемы играют важную роль в биосфере Земли, обеспечивая ее устойчивость и в значительной мере формируя климат планеты.

2-й тип. Экосистемы, в которых источниками энергии, кроме Солнца, являются некоторые другие природные объекты. Источником дополнительной энергии в этом случае может быть энергия приливов, отливов, океанских течений и т.д. Избыток органического вещества в таких системах может откладываться, образуя запас питательных веществ.

Поэтому такие системы обладают значительной продуктивностью: 000 – 40 000ккал/м2·год. Примером являются прибрежные воды морей и океанов, коралловые рифы, заливные луга.

З-й тип. Экосистемы, получающие энергию от Солнца и антропогенных источников (механизмов, топлива, мышечной энергии человека).

Обладают значительной продуктивностью: около 50 000ккал/м2·год.

Примерами таких экосистем могут служить созданные человеком наземные и водные агроэкосистемы. В отличие от природных экосистем 2го типа вся энергия в таких системах тратится на некоторые виды живых организмов, нужные человеку, что снижает биологическое разнообразие экосистем и, следовательно, уменьшает их стабильность.

4-й тип. Экосистемы, основным источником энергии для которых является топливо. Это полностью искусственные экосистемы (например, индустриальные города), которые практически не вырабатывают органического вещества под воздействием энергии Солнца, все необходимые продукты и материалы ввозятся в такие системы извне. Но в этих экосистемах потребляется очень большое количество дополнительной энергии – порядка нескольких миллионов ккал на 1 м2 в год (в Нью-Йорке – 4,8·106 ккал/м2·год, Токио – 3·106, Москве – около 106).

Эта энергия в основном идет на поддержание городского хозяйства (транспорта, промышленности, обеспечения жилищ). При этом расход топлива на человека в 80 раз превышает количество, необходимое просто для поддержания жизнедеятельности организма. Поэтому сосредоточение большого количества людей в городах во многом обуславливает истощение мировых запасов некоторых видов топлива. С этой точки зрения целесообразно применять в городах источники альтернативной энергетики, например, использовать энергию Солнца для обогрева жилищ, энергию ветра – для производства электроэнергии и т.п. Это позволит повысить устойчивость городских экосистем.

В своей истории человечество прошло все четыре типа экосистем:

1-й тип был характерен для первобытнообщинного общества, 2-й – для древних цивилизаций, постепенно человечество пришло к экосистемам 3го и 4-го типов. Их основной недостаток – быстрое использование ресурсов биосферы, а также образование большого количества отходов.

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

4.1. Классификация экологических факторов Известно, что экология изучает взаимодействие живых организмов с окружающей средой. С точки зрения экологии среда – это все природные явления, с которыми взаимодействует организм. Действие среды складывается из множества экологических факторов.

Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Существует очень много экологических факторов, влияющих на живые организмы, которые принято классифицировать по их природе, способу воздействия, степени периодичности.

1. В зависимости от их природы экологические факторы делятся на абиотические и биотические.

Абиотическими называют совокупность факторов, характеризующих воздействие неживой природы на живые организмы, биотическими – воздействие живой природы на другие организмы и на окружающую среду.

2. По способу воздействия выделяют прямые и косвенные экологические факторы.

Прямые – связаны с непосредственным воздействием на живые организмы (например, солнечное излучение прямо воздействует на растения, обуславливая процесс фотосинтеза). Косвенные характеризуют опосредованное воздействие. Например, растения изменяют влажность воздуха, тем самым влияя на другие живые организмы). Еще одним примером косвенного воздействия является аллелопатия – взаимодействие организмов путем выделения особых химических веществ в окружающую среду. Чаще всего аллелопатия наблюдается у растений. При этом растения с высокой способностью к аллелопатии могут вытеснять другие виды. Так, многие сорняки выделяют вещества, задерживающие рост культурных растений. Многие цветы выделяют сильнопахнущие вещества – терпены, отрицательно влияющие на близлежащую растительность.

3. По степени периодичности экологические факторы делятся на две группы: периодические и непериодические. Первые связаны с периодичными процессами в окружающей среде (с вращением Земли, со сменой времен года и суточной освещенности), они действуют на протяжении значительного этапа жизни организма.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 
Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РСФСР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА им. К.Д. ПАМФИЛОВА Согласовано Заместителем директора Утверждено НИИПиНа при Госплане приказом Минжилкомхоза СССР РСФСР 27 ноября 1987 г. 11 января 1988 г. № 8 Л.А. Ш е в ч е н к о МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ НОРМ РАСХОДА ТЭР ДЛЯ ЗДАНИЙ ЖИЛИЩНО-ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОТДЕЛ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ АКХ МОСКВА Приведены общие положения по нормированию топлива, тепловой...»

«ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ КОМПАНИЯ ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО 56947007ОАО ФСК ЕЭС 29.240.55.111-2011 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЛ И ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА КОМПОНЕНТОВ ВЛ Стандарт организации Дата введения: 30.12.2011 ОАО ФСК ЕЭС 2011 Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ О техническом регулировании, объекты стандартизации и...»

«Министерство образования Российской Федерации Московский энергетический институт (технический университет) В.В. ВОЛОСТНЫХ, А.В. ИШКОВ СПОРТ XXI века: БОЕВОЕ САМБО Основные аспекты подготовки универсала-единоборца в условиях вуза Учебное пособие по курсу Физическое воспитание для студентов всех специальностей Москва Издательство МЭИ 2002 Содержание Введение Содержание поединков Основные понятия и определения (Тезаурус) Зависимость эффективности удара и броска от его направления по осям тела...»

«Учебное пособие по вопросам сметного нормирования для начинающих сметчиков Учебное пособие подготовлено Центром сметного нормирования ЦНИИЭУС Госстроя России Авторы: В.И.Корецкий, М.Ю.Матвеев Подготовительные и оформительские работы: И.В.Большова, Г.Д.Иванова, О.Б.Кучер Введение Настоящее учебное пособие предназначено для начинающих сметчиков по изучению вопросов сметного нормирования в строительстве. Пособие подготовлено в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации и...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет УСТРОЙСТВО СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 180403 Эксплуатация судовых энергетических установок Хабаровск Издательство ТОГУ 2006 2 УДК 621.431.74: 621. 436 – 52 (07) Устройство судового дизеля : методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 180403...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой энергетики _Ю.В. Мясоедов _2012 г. ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ для специальностей 140101.65 – Тепловые электрические станции 140106.65 – Энергообеспечение предприятий Составитель: Л.А. Гурина, И.Г. Подгурская, Л.А. Мясоедова Благовещенск...»

«Антитеррористическая защищенность объектов промышленности и энергетики Методическое пособие ВВЕДЕНИЕ Антитеррористическая деятельность в России это системная деятельность государственных органов, юридических лиц, независимо от форм собственности, а так же общественных объединений и граждан в пределах своих полномочий по предупреждению, выявлению, пресечению, раскрытию, расследованию и минимизации последствий террористической деятельности, направленной на нанесение ущерба личности, обществу,...»

«Министерства образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Теплогазоснабжение и вентиляция НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ Программа дисциплины, методические указания, задания и примеры выполнения задач контрольной работы для студентов заочной формы обучения специальности 1-70 04 02 Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна Минск 2007 УДК 621.51+621.63+621.65 (075.8) Программа дисциплины, методические указания, задания на контрольные...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ЕЭС РОССИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ СОСТОЯНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК РД 153-34.0-20.525-00 Вводится в действие с 01.09.2000 г. РАЗРАБОТАНО Новосибирским государственным техническим университетом, Московским энергетическим институтом, Научнопроизводственной фирмой ЭЛНАП, Открытым акционерным обществом Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации...»

«Казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра теплоэнергетики Солнечные устройства и установки для систем теплоснабжения методические указания к курсовому проекту по автономным системам ТГВ для студентов специальности 270109 Казань 2010 УДК 696/697 ББК 38.762.2;38.763 К57 К57 Солнечные устройства и установки для систем теплоснабжения: Мстодические указания к курсовому проекту по автономным системам ТГВ для студентов специальности 270109 / Сост. А. В. Кодылев, Казань...»

«Пилипенко Н.В., Сиваков И.А. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности инженерных систем и сетей Учебное пособие Санкт-Петербург 2013 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Пилипенко Н.В., Сиваков И.А. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности инженерных систем и сетей Учебное пособие Санкт-Петербург Пилипенко Н.В., Сиваков И.А....»

«Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Кафедра высокоэнергетических процессов Д. В. Королев, К. А. Суворов ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТОВ И СМЕСЕЙ ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Методические указания к лабораторной работе Санкт-Петербург 2003 УДК 541.1+662.5 Королев Д. В., Суворов К. А. Определение физико-химических свойств компонентов и смесей дериватографическим методом: Методические...»

«Министерство образования Российской Федерации РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Е.Ю. Клюйков ИНЖЕНЕРНАЯ ОКЕАНОЛОГИЯ Р е к о м е н д о ва н о М и н и с т е р с т в о м о б р а зо в а н и я Р о сси й ск о й Ф ед ер ац и и в к а ч е с т в е у ч е б н о г о п о с о б и я д л я с т у д е н т о в в ы с ш и х у ч е б н ы х за в е д е н и й, о б у ч аю щ и хся п о с п е ц и ал ь н о ст я м : О к е ан о л о ги я РГГМУ Санкт-Петербург 1999 УДК 551.46(075.8) Инженерная...»

«КРЫМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ И МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.И. ВЕРНАДСКОГО А.И.Башта НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕКРЕАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С УЧЕТОМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Утверждено к печати на заседании Научно-технического совета Крымского научного центра НАН Украины и МОН Украины Протокол от сентября 201_ года Симферополь ВСТУПЛЕНИЕ В современных условиях рекреационная сфера...»

«УДК 621.311 РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПГУ С ГАЗИФИКАЦИЕЙ УГЛЯ Методические указания к расчетно-графическому заданию Новосибирск - 1997 Методические указания к расчетно-графическому заданию подготовлены Ноздренко Г.В., Щинниковым П.А., Гептиной Т.А. 2 Оглавление Введение Постановка задачи расчета структурной схемы ПГУ с газификацией угля Исходные данные Методические подходы к расчету технологических схем ПГУ с газификацией угля Расчет ГТУ - ступени Расчет реактора газификации Расчет ПТУ - ступени...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬСТВА ТЕПЛОВЫХ И АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛА ТЕХНОЛОГИЯ, ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА СТРОИТЕЛЬСТВА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА по направлению 270800 Строительство профилю Промышленное и гражданское строительство профилизации: Строительство тепловых и атомных электростанций (СТАЭ) МОСКВА 2011 Разработаны сотрудниками кафедры СТАЭ в составе: проф. СБОРЩИКОВ С.Б. Рецензент – -2ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Данное...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет А. А. ЦЫНАЕВА, Д. Л. ЖУХОВИЦКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Методические указания к курсовому и дипломному проектированию Ульяновск 2005УДК 697.34(076) ББК 31.38я7 Ц 95 Рецензенты: зам. главного инженера ОАО Ульяновскэнерго доцент В. Г. Сторожик, нач. перспективного отдела ОАО Ульяновскэнерго Н. В....»

«Федеральное агентство по образованию Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В.Куйбышева) В.Т. ЛУЦЕНКО КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВОДНОЙ ЧАСТИ МОРСКИХ СУДОВ Часть 3 Закономерности распределения эксплуатационных повреждений и затраты на поддержание надежности элементов движительно-рулевых комплексов Рекомендовано Дальневосточным региональным учебнометодическим центром в качестве учебного пособия для студентов специальностей...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра отопления и вентиляции Тепловлажностный расчет фасадных систем с воздушным зазором Методические указания к курсовой работе по дисциплине Строительная теплофизика для студентов дневного и заочного факультетов специальностей Теплогазоснабжение и вентиляция и Промышленная теплоэнергетика Н.Новгород 2005 2...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсового проекта Проектирование и эксплуатация судовых ДВС по дисциплине Судовые ДВС и их эксплуатация для студентов всех форм обучения специальности 7.100.302 – Эксплуатация судовых энергетических установок Севастополь 2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) УДК 629. Проектирование и эксплуатация судовых...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.