036. Химия окружающей среды
В настоящее время в блоке наук об окружающей среде существует несколько химических дисциплин:
Химия окружающей среды (Environmental Chemistry), по одному из определений, занимается изучением источников, реакций, поведения химических веществ в водной, почвенной, воздушной окружающей среде и действии на них техносферы (Manahan, 2000).
Экологическая химия (Ecological Chemistry) исследует взаимодействия организмов и среды их обитания, опосредованные природными химическими веществами.
Токсикологическая химия (Toxicological Chemistry) – химия ядовитых веществ, занимающаяся, главным образом, вопросами их взаимодействия с живыми тканями и организмами.
Аналитическая химия окружающей среды (Environmental Analytical Chemistry) – приложение аналитической химии для обнаружения различных веществ в окружающей среде.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ "ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"
Химия окружающей среды – наука, занимающаяся химическими аспектами окружающей среды. С одной стороны она – часть химии, такая же, как органическая химия, физическая химия или биохимия, с другой стороны – она изучает окружающую человека среду. Химия окружающей среды находится на стыке геохимии, экологии, учений об атмосфере и гидросфере.
Введение: Что такое химия окружающей среды?
Возникновение химических элементов
Возникновение Вселенной.
Образование звезд
История арены действия химии окружающей среды
Возникновение Солнечной системы
Возникновение и история Земли
Образование Земли
Дифференциация мантии и образование геосфер
Эволюция атмосферы
Возникновение жизни
Критические уровни содержания кислорода в атмосфере
Этапы эволюции биосферы.....
Арена действия Земля
Ядро и мантия.
Земная кора
Гидросфера
Атмосфера.
Биосфера
Природные циклы
Экзогенный и эндогенный циклы
Гидрологический цикл
Циклы биогенных элементов.
Загрязнение окружающей среды
Понятие о загрязняющих веществах, типы загрязняющих веществ .
Загрязнение
Природные и антропогенные загрязнения
Точечные и диффузные источники загрязнения
Виды загрязняющих веществ
Норма и патология биосистем
Токсикология
Биотесты, биотестирование
Токсичность
Определение ПДК.
Химическое загрязнение гидросферы
Загрязнение с бытовыми сточными водами.
Последствия загрязнения бытовыми сточными водами
Эвтрофирование.
Трофический статус водного объекта
Эвтрофирование и сукцессия
Лимитирующие факторы
Агенты эвтрофирования
Стадии эвтрофирования
Хозяйственные последствия эвтрофирования
Борьба с эвтрофированием.
Загрязнение углеводородами
Нефтепродукты
Источники загрязнения
Состав нефтяных загрязнений.
Формы нефтяных загрязнений
Континентальные воды
Воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы
Полициклические ароматические соединения
Источники бенз(а)пирена.
Бенз(а)пирен в воде
Бенз(а)пирен в донных отложениях.
Бенз(а)пирен в планктонных организмах
Бенз(а)пирен в бентосных организмах
Разложение бенз(а)пирена морскими микроорганизмами
Последствия загрязнения бенз(а)пиреном
Консервативные токсиканты в водных экосистемах
Загрязнение вод металлами
Источники поступления
Токсичность тяжелых металлов
Мышьяк
Свинец.
Ртуть
Болезнь Минамата
Кадмий
Болезнь Итай-итай
Синтетические органические вещества
Хлорированные углеводороды.
Пестициды
ДДТ.
Поступление пестицидов в гидросферу и его последствия
Синтетические поверхностно-активные вещества.
Глобальные проблемы ..
Радиационное загрязнение
Изотопы и радиоактивное излучение
Изотопы в окружающей среде
Радон.
Загрязнение атмосферы
Состав атмосферы
Реакционная способность следовых веществ в атмосфере
Обзор загрязнения атмосферы
Первичное загрязнение.
Вторичное загрязнение.
Озон
Образование озона
Разрушение озона.
Хлорфторуглеводороды и озон
Проблема повышения кислотности вод
Источники и распространение
Антропогенные выбросы окислов серы и азота
Действие кислотных осадков на окружающую среду
Чувствительность водоемов к повышению кислотности
Буферная емкость озер, рек и болот
Действие закисления на водную биоту
Борьба с закислением
Перспективы
Изменения глобального климата
Общепринятый взгляд на проблему
Анализ ледяных кернов.
Подъем температуры
Подъем уровня Мирового океана
Парниковые газы в атмосфере
Выбросы серы и их влияние на климат
Естественная эволюция климата
Изменения климата в прошлом
Новейшие изменения климата
037. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ (БИОГЕОХИМИЯ)
Биогеохимия – это часть геохимии, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере при участии живого вещества. Как наука биогеохимия возникла в 20-х годах ХХ века на стыке химии, биологии и геологии. Особое внимание при этом уделялось роли живого вещества в миграции химических элементов. Методологической основой биогеохимии являются разработанные в 1924 г. В.И.Вернадским принципы взаимодействия между живым и косным (неживым) веществом. Биогеохимия изучает как биологическое воздействие на химический состав окружающей среды, так и геохимическое регулирование структуры и функций экологических систем. Термин биогеохимия был впервые использован В.И.Вернадским более 80 лет назад. Однако гносеологические корни этой дисциплины можно проследить в естественных науках еще до подразделения их на биологию, химию и геологию. В настоящее время происходит противоположный процесс. Биогеохимия в определенной степени объединяет многие направления этих дисциплин. Биогеохимия изучает пути миграции химических элементов, географические закономерности распределения элементов, используемых живыми организмами, влияние жизни на историю химических элементов, их накопление, роль в геохимических процессах зоны гипергенеза и почвообразования. Биогеохимия рассматривает биосферу как единую систему живого вещества и минеральных соединений, изучает химический обмен в системе человек – организмы – окружающая среда, а также химический состав живых организмов и роль химических элементов в развитии организмов Кроме того. в задачи биогеохимии входит анализ биогеохимических циклов миграции.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «БИОГЕОХИМИЯ»
Базовые концепции биогеохимии
Концепция живого вещества
Концепция биосферы
Биокосные системы
Биогеохимические циклы
Этапы развития биогеохимии
Эволюционная биогеохимия
Распределение химических элементов в земной коре
Состав литосферы. Кларки и кларки концентрации
Почва и развитие биосферы
Формы нахождения химических элементов в земной коре
Минералы
Рассеянные элементы
Изоморфизм
Акцессорные минералы
Состав живого вещества
Состав биомассы суши
Состав биомассы океана
Роль рассеянных химических элементов в функционировании биомассы
Миграция веществ
Механическая миграция
Физико-химическая миграция
Внутренние факторы миграции
Внешние факторы миграции
Биогенная миграция
Техногенная миграция
Геохимические классификации элементов
Геохимическая классификация В.М.Гольдшмидта
Геохимическая миграционная классификация
Воздушные мигранты
Водные подвижные мигранты
Малоподвижные водные мигранты
Биологический круговорот химических элементов
Интенсивность биологического поглощения
Факторы, влияющие на концентрацию микроэлементов в растениях……
038. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ (ЭКОГЕОХИМИЯ)
В настоящее время известны попытки отдельных исследователей дать определение экологической геохимии как новой научной дисциплины. Так, А.Н. Сутурин считает, что экогеохимия занимается статистическим геохимическим мониторингом окружающей среды, выявлением изменений геохимического фона биосферы и его влияния на природную среду, и в частности, на человека. В.В. Гавриленко полагает, что экологическая геохимия должна восприниматься как направление соответствующей науки, исследующее химические элементы в их взаимоотношении с живым веществом Земли, «поведение химических элементов в условиях взаимодействия живого и косного вещества, факторы их миграции и накопления, а также закономерности формирования природных и техногенных геохимических аномалий». Таким образом, проявление биогеохимической функции человечества автор в данном случае не считает необходимым условием. В.Т. Трофимов с соавторами придерживается мнения, что экологическая геохимия представляет собой научное направление, фокусирующее знания «на сохранении экосистем в условиях интенсивного техногенного загрязнения литосферы, научный раздел экологической геологии, исследующий морфологические, ретроспективные и прогнозные задачи, связанные с изучением влияния геохимических полей (неоднородностей земной коры) природного и техногенного происхождения на биоту». Согласно В.В. Иванову и др., экогеохимия (в широком смысле) должна рассматриваться как «комплексная область знаний о поведении химических элементов, их природных и техногенных сочетаний в геоэкологических системах Земли любого масштаба и типа, влияющих на биосферу и человека... должна иметь две стороны, как привычную, негативную, токсикологическую, так и двойственную, негативно-позитивную физиологическую и микробиологическую. При этом подчеркивается, что «первая преимущественно развивается экогеохимией; вторая — геохимической экологией».
Наиболее строгое и обоснованное определение новому направлению было дано Е.П. Яниным, который полагает, что экологическая геохимия (экогеохимия) представляет собой научную дисциплину, изучающую поведение (поступление, рассеяние, миграцию, концентрирование, трансформацию, биопоглощение) химических элементов в окружающей среде (биосфере) в связи с деятельностью (в самом широком смысле) человека (вследствие проявления биогеохимической функции человечества).
Основной объект изучения экогеохимии — химические элементы, специфика поведения которых определяется деятельностью человека или миграция которых осуществляется в среде, преобразованной деятельностью человека.
Предметом познания экологической геохимии являются геохимические процессы и взаимодействия в окружающей среде, обусловленные сложным сочетанием природных, природно-техногенных и техногенных факторов, а также эколого-геохимические последствия таких процессов и взаимодействий.
Экогеохимия имеет главной целью установление закономерностей изменения химического состава биосферы и ее частей в связи с проявлением биогеохимической функции человечества. Основными задачами исследования являются так называемые «чисто научные», определяющие фундаментальную сторону эколого-геохимических исследований, направленных на установление законов поведения химических элементов в условиях техногенеза; а также задачи, связанные в большей мере с прикладными исследованиями, направленными на оценку состояния (качества) окружающей среды, выявление масштабов и последствий геохимического преобразования биосферы в связи с деятельностью человека, на использование полученных знаний в практических целях (на разработку рекомендаций и мероприятий по предотвращению, снижению и ликвидации негативных последствий человеческой деятельности).
Первый в России учебник по экологической геохимии был написан В.А. Алексеенко и опубликован в 2000 г., в последствии учебные планы и учебные пособия представлялись многими авторами и авторскими коллективами.
039. УЧЕНИЕ ОБ ЭКОСИСТЕМЕ
Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — «целое, составленное из частей; соединение») — основная природная единица на поверхности Земли, совокупность совместно обитающих организмов (биотических) и условий их существования (абиотических), находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.
Одно из основных понятий в науке Экология.
Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков. Таким образом, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот..
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.
Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений. Консументы — это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество, продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов, в течение жизни выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.
В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена — консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.
Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т. е. многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В подушке лишайников мы найдем все необходимые компоненты экосистемы. Продуценты — симбиотические водоросли,
осуществляющие фотосинтез. В качестве консументов выступают
некоторые мелкие членистоногие, питающиеся живыми тканями лишайника, а также грибные гифы, по' существу паразитирующие на клетках водорослей. И гифы грибов, и большинство микроскопических животных, обитающих в лишайниковых подушках (клещи, коллемболы, нематоды, коловратки, простейшие), выступают и в роли редуцентов. Грибные гифы живут не только за счет живых, но и за счет погибших клеток водорослей, а мелкие животные-сапрофаги перерабатывают отмершие слоевища, в разрушении которых им помогают многочисленные микроорганизмы. Степень замкнутости круговорота в такой системе очень невелика: значительная часть продуктов распада выносится за пределы лишайника — вымывается дождевыми водами, осыпается вниз со ствола. Кроме того, часть животных мигрирует в другие местообитания. Тем не менее часть атомов успевает пройти несколько циклов, включаясь в тела живых организмов и освобождаясь из них, прежде чем покинет данную экосистему.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки,, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, степи на плакорных участках, озера и т. п.). Однако ни одна, даже самая крупная, экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть отдает в космос.
В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосисистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы — древнейшее свойство жизни.
040. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ (ГЕОЭКОЛОГИЯ)
ГЕОЭКОЛО́ГИЯ (от гео..., греч. οϰος – жилище, дом и ... логия), междисциплинарное науч. направление, изучающее пространственно-временны́е закономерности взаимодействия природы и общества, объединяющее теоретические и прикладные исследования в области наук о Земле (географии, геологии, физики атмосферы, физики Земли, геохимии и др.) и живой природе (биология) на основе эколого-географического (геоэкологического) подхода.
Наука геоэкология – это дисциплина на стыке экологии и географии. В ее рамках изучаются особенности, состав, строение и процессы человеческой среды обитания. Специалисты в этой области работают над тем, чтобы обезопасить биосферу от неблагоприятных изменений, вызванных хозяйственной деятельностью людей.
Главной задачей специалистов в области геоэкологии является поиск компромисса между населением, производством и природой. Для этого они изучают источники антропогенного воздействия на окружающую среду, их пространственно-временное распределение и интенсивность. Проводятся исследования деструкции природных сред и компонентов, ведется контроль над их динамикой. Нагрузка на геоэкосистему – это то, что изучает геоэкология. С этой целью она анализирует реакцию живых организмов на влияющие на них процессы технологического характера. Ученые моделируют, прогнозируют и оценивают антропогенное воздействие. Результатом их работы, как правило, становится подготовка рекомендаций, в которых излагаются наиболее оптимальные способы использования геоэкосистемы.
С точки зрения научной классификации геоэкология – это подраздел экологии в целом (иногда ее называют мегаэкологией, или Реймерсовской экологией). Как и у каждой дисциплины, у нее есть свой специфический объект исследования. В случае геоэкологии это экосистемы высокого иерархического уровня (например материк, биосфера, биом, океан). Есть и другие оценки места дисциплины в науке. Помимо всего прочего, геоэкология – это четвертый раздел географии (наравне с экономическим, физическим и социальным). Но и это не все. Геоэкология тесно переплетена с геологической экологией – она изучает геологическую среду и ее связи с остальными средами, в том числе с гидросферой, атмосферой и биосферой. Данная наука дает оценку человеческого влияния на всех них.
То, что изучает геоэкология, отличается системным характером (таковыми являются, к примеру, взаимодействия абиотической среды и живых организмов). Специально для данной науки ученые ввели новый термин. Это геоэкосистема, которая является результатом взаимодействия гидросферы, биосферы, атмосферы и литосферы (см. Учение о географической системе). Также ее рассматривают как порождение столкновения общества и природы. Последствием их взаимодействия является появление открытых и закрытых геоэкологических систем. Как и любая другая пограничная дисциплина, эта наука пользуется исследовательскими методами самого разного характера. Геоэкология – это система, которую нельзя описать только одним показателем, а значит, в данном случае требуется интеграция геологии, географии, экологии и некоторых других областей человеческих знаний.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЭКОЛОГИЯ»
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТОСФЕРА
1.1. Природные процессы в литосфере
1.1.1. Осадконакопление (седиментация)
1.1.2. Эндогенные процессы
1.1.3. Экзогенные процессы
1.2. Природные системы литосферы
1.2.1. Типы земной коры
1.2.2. Тектонические структуры литосферы
1.2.3. Рельеф земной поверхности
1.3. Антропогенные процессы в литосфере
1.3.1. Последствия опустошения месторождений полезных ископаемых
1.3.2. Антропогенное прогибание земной коры
1.3.3. Антропогенные землетрясения
1.3.4. Антропогенная активизация геоморфологических процессов
1.4. Особенности антропогенных процессов
ГЛАВА 2. ГИДРОСФЕРА
2.1. Природные процессы в гидросфере
2.2. Природные системы в гидросфере
2.2.1. Вода в атмосфере
2.2.2. Поверхностные воды
2.2.3. Подземные воды
2.3. Запасы пресных вод и их размещение
2.3.1. Запасы пресных вод
2.3.2. Размещение запасов пресных вод
2.4. Антропогенные процессы в гидросфере
2.4.1. Сооружение водохранилищ и их влияние на окружающую среду
2.4.2. Экологические последствия волжских водохранилищ
2.4.3. Сточные воды и их образование
2.4.4. Загрязнение поверхностных вод суши
2.4.5. Загрязнение подземных вод суши
2.4.6. Загрязнение Мирового океана
2.4.7. Географические особенности загрязнения морей
ГЛАВА 3. ГЕОКОСМОС
3.1. Атмосфера
3.1.1. Состав и строение атмосферы
3.1.2. Природные процессы в атмосфере
3.1.3. Климатообразование
3.1.4. Природные системы атмосферы
3.1.5. Антропогенные процессы в атмосфере
3.1.6. Антропогенные изменения климата и их причины
3.1.7. Экологические последствия антропогенной убыли озона в стратосфере
3.1.8. Антропогенное воздействие на околоземное пространство
3.2. Ионосфера
3.2.1. Естественные процессы в ионосфере
3.2.2. Антропогенные электромагнитные воздействия на ионосферу
3.2.3. Антропогенное формирование сферы космического мусора
3.3. Магнитосфера
3.3.1. Естественные процессы в магнитосфере
3.3.2. Антропогенное воздействие на магнитосферу
3.4. Распространение техногенного воздействия за пределы геокосмоса
ГЛАВА 4. БИОСФЕРА
4.1. Основные свойства и функции биосферы
4.1.1. Биосфера и космическая энергия
4.1.2. Функции биосферы в развитии Земли
4.1.3. Взаимоотношения живых организмов в биосфере
4.2. Почвы (педосфера)
4.2.1. Природные типы почвообразования и почв
4.2.2. Земельный фонд и земельные ресурсы мира и России
4.2.3. Антропогенное воздействие на почвы
4.3. Растительность
4.3.1. Запасы и продукция фитомассы
4.3.2. Естественные процессы в растительных сообществах
4.3.3. Обмен веществом и энергией в растительных сообществах
4.3.4. Значение животных в жизни растений
4.3.5. Природные системы растительности
4.3.6. Антропогенные процессы в растительных сообществах
4.4. Животный мир
4.4.1. Естественные связи животного мира с растительностью в биоценозах
4.4.2. Природные системы в животном мире
4.4.3. Антропогенное воздействие на животный мир
4.4.4. Антропогенная деградация животного мира
ГЛАВА 5. ЛАНДШАФТЫ
5.1. Природные процессы формирования, функционирования и развития ландшафтов
5.1.1. Структурно-функциональные связи ландшафта
5.1.2. Энергетика ландшафта
5.1.3. Влагооборот в ландшафте
5.1.4. Биогеохимический цикл
5.1.5. Абиотическая миграция вещества
5.1.6. Развитие и возраст ландшафта
5.2. Природные ландшафтные пояса и зоны
5.2.1. Природные ландшафтные пояса и зоны суши
5.2.2. Природные ландшафтные зоны океанов
5.3. Антропогенные изменения природных ландшафтов суши
ГЛАВА 6. ПРОБЛЕМЫ НАРОДОНАСЕЛЕНИЯ
6.1. Рост численности мирового населения в историческом аспекте
6.2. Демографический «взрыв»: причины и последствия
6.3. Предельная нагрузка на природную среду
6.4. Ограничители роста населения
6.5. Миграция
6.6. Современные тенденции
6.7. Конфликты и перенаселение
041. БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ
Биогеоценология (от др.-греч. βίος — жизнь, γῆ — земля, κοινός — общий и от др.-греч. λόγος — учение) — направление в экологии, занимающееся изучением биогеоценозов и их совокупности — биогеоценотический покрова Земли. Биогеоценология зародилась в СССР в 1940-е годы в недрах геоботаники, впоследствии развивалась на стыке биологической и географической наук, отражая комплексный уровень изучения живой природы. Научное направление с элементами биологии и биогеографии
Определение биогеоценоза по В.Н.Сукачеву (1964: 23) считается классическим – «... это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществ и энергией: между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии …".
В этом определении отражаются все сути биогеоценоза, черты и особенности, присущие только ему:
биогеоценоз должен быть однородным по всем параметрам: живого и неживого вещества: растительности, животному миру, почвенному населению, рельефу, почвообразующей породе, свойствам почвы, глубине и режимам грунтовых вод;
каждому биогеоценозу присуще наличие особого, только ему присущего типа обмена веществ и энергии,
всем компонентам биогеоценоза свойственно единство жизни и ее среды, т.е. особенности и закономерности жизнедеятельности биогеоценоза определяются средой его обитания, таким образом, биогеоценоз представляет собой географическое понятие.
Кроме того, каждый конкретный биогеоценоз должен:
- быть однородным по своей истории;
- быть достаточно долговременным сложившимся образованием;
- ясно отличаться по растительности от соседних биогеоценозов и эти отличия должны быть закономерными и экологически объяснимыми.
Примеры биогеоценозов:
- дубняк разнотравный на подножье делювиального склона южной экспозиции на горной буро-лесной среднесуглинистой почве;
- луг злаковый в лощине на суглинистых оторфованных почвах,
- луг разнотравный на высокой пойме реки на пойменной дерново-глееватой среднесуглинистой почве,
- лиственничник лишайниковый на Al-Fe-гумусово-подзолистых почвах,
- лес смешанный широколиственный с лиановой растительностью на северном склоне на бурых лесных почвах и др.
Более простое определение: "Биогеоценоз – это вся совокупность видов и вся совокупность компонентов неживой природы, определяющих существование данной экосистемы с учетом неизбежного антропогенного воздействия" . Последнее добавление с учетом неизбежного антропогенного воздействия – дань современности. Во времена В.Н. Сукачева не было необходимости относить антропогенный фактор к основным средообразующим, каковым он является сейчас.
Область знаний о биогеоценозах называется биогеоценологией. Чтобы управлять природными процессами, надо знать закономерности, которым они подчинены. Эти закономерности изучает ряд наук: метеорология, климатология, геология, почвоведение, гидрология, различные отделы ботаники и зоологии, микробиология и др. Биогеоценология же обобщает, синтезирует результаты перечисленных наук под определенным углом зрения, обращая основное внимание на взаимодействия компонентов биогеоценозов между собой и вскрывая общие закономерности, управляющие этими взаимодействиями.
Объектом изучения биогеоценологии является биогеоценоз .
Предмет изучения биогеоценологии – взаимодействия компонентов биогеоценозов между собой и общие законы, управляющие этими взаимодействиями..
042. ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
В учебной и справочной литературе экология растений имеет следующее определение – это раздел биоэкологии, изучающий взаимозависимости и взаимодействия между растениями и средой обитания. Среда, в которой живут растения, очень изменчива и не всегда для них благоприятна. Это связано с высокими или низкими температурами, недостатком или избытком света, воды и минеральных веществ. Растения имеют разнообразные варианты приспособлений или адаптаций в динамично изменяющейся среде. В каждой географической зоне растения имеют разные размеры, отличаются структурой надземной части и корневой системы, имеют различный ритм жизни.
У растений одних и тех же видов, выросших в различных местообитаниях, появляются анатомо-морфологические различия, физиологическое состояние и продуктивность. Например, сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) на болотах имеет вид невысокого чахлого деревца вместо высокоствольных деревьев, вырастающих в благоприятных почвенных и климатических условиях. Липа мелколистная (Tilia cordata) в зависимости от плодородия почвы и климата может расти в первом, во втором ярусе леса или в подлеске, и соответственно иметь жизненную форму дерева или кустарника. Значительно отличаются по морфологии и анатомии лесные травянистые растения, если растут на плодородной или бедной почве, в условиях сильного или слабого затенения. Иногда особи одного вида, выросшие в различных внешних условиях, настолько непохожи друг на друга, что их можно принять за разные виды. Это является результатом воздействия окружающих условий.
К изменениям среды обитания более чувствительны вегетативные органы (лист, стебель, корень). Генеративные органы более устойчивы и консервативны по отношению к внешним факторам. Поэтому морфологию вегетативных органов в связи с изменяющейся средой изучают в экологии растений, а генеративные органы (цветок, семя, плод) – в ботанике. У растений имеются стойкие наследственные признаки (форма венчика, число тычинок, форма пестика, плоды), которые не зависят от изменения внешних условий. Это систематические или организационные признаки. Другие признаки очень пластичные, чутко улавливающие изменения внешних условий (величина и форма листьев, интенсивность опушения, форма крон деревьев и др.), называют приспособительными.
Экология растений изучает жизненные формы. Жизненная форма – это результат длительного приспособления растений к местным условиям существования, выражающийся в его внешнем облике (например, деревья, кустарники, луковичные, корнеотпрысковые, длиннокорневищные, лианы). Деревья могут быть листопадные и вечнозеленые, высокие и низкие, быстрорастущие и медленнорастущие. Жизненные формы не связаны с систематическими единицами. Например, степные растения типа «перекати-поле» являются представителями различных семейств (гвоздичные – качим метельчатый (Gypsophila altissima), зонтичные – синеголовник плосколистный (Eryngium planum), резак обыкновенный (Falcaria vulgaris)).
Экология растений исследует экологические группы растений по отношению к свету, влаге, теплу, почве. Взаимоотношения растений друг с другом, растений и животных, влияние человека на растения тоже входят в содержание экологии растений. Экология растений имеет огромное значение для сельского, лесного хозяйств, декоративного садоводства и интродукции растений, охраны природы.
Знания об отношении растений к среде, об их приуроченности к определённым местообитаниям издавна приобретались человеком на практике при сборе дикорастущих видов, а затем и при возделывании растений. Первые обобщения экологической информации о растениях были сделаны ещё в античном мире. Ученик Аристотеля Теофраст (371 – 286 до н.э.) в своих трудах уделял внимание и их строению, физиологии, географическому распространению, изменениям внешнего вида и формы растений под влиянием условий (почвы и др.)