Det är inte en miljöfaktor. Grunderna i ekologi

Var och en av oss märkte säkert hur växter av samma art utvecklas bra i skogen, men mår dåligt i öppna ytor. Eller, till exempel, vissa arter av däggdjur har stora populationer, medan andra är mer begränsade under till synes samma förhållanden. Alla levande varelser på jorden lyder på ett eller annat sätt sina egna lagar och regler. Ekologi behandlar deras studier. Ett av de grundläggande uttalandena är Liebigs lag om minimum

Begränsa vad är det?

Den tyske kemisten och grundaren av jordbrukskemin, professor Justus von Liebig, gjorde många upptäckter. En av de mest kända och erkända är upptäckten av den grundläggande begränsande faktorn. Den formulerades 1840 och kompletterades och generaliserades senare av Shelford. Lagen säger att för varje levande organism är den viktigaste faktorn den som i större utsträckning avviker från sitt optimala värde. Med andra ord, förekomsten av ett djur eller en växt beror på graden av uttryck (minimum eller maximum) av ett visst tillstånd. Individer möter en mängd olika begränsande faktorer under hela livet.

"Liebigs fat"

Faktorn som begränsar organismernas vitala aktivitet kan vara olika. Den formulerade lagen används fortfarande aktivt inom jordbruket. J. Liebig fann att växternas produktivitet främst beror på mineralämnet (näringsämnet), som uttrycks sämst i jorden. Till exempel, om kväve i jorden bara är 10% av den erforderliga normen och fosfor - 20%, är faktorn som begränsar normal utveckling bristen på det första elementet. Därför bör kvävehaltiga gödselmedel appliceras på jorden initialt. Innebörden av lagen angavs så tydligt och tydligt som möjligt i den så kallade "Liebig-tunnan" (bilden ovan). Dess väsen är att när kärlet är fyllt börjar vattnet rinna över kanten där den kortaste brädan är, och längden på resten spelar inte längre någon roll.

Vatten

Denna faktor är den allvarligaste och mest betydande i jämförelse med de andra. Vatten är grunden för livet, eftersom det spelar en viktig roll i livet för en enskild cell och hela organismen som helhet. Att upprätthålla sin kvantitet på rätt nivå är en av de viktigaste fysiologiska funktionerna för alla växter eller djur. Vatten som en faktor som begränsar livsaktiviteten beror på den ojämna fördelningen av fukt över jordens yta under hela året. I evolutionsprocessen har många organismer anpassat sig till ekonomisk användning av fukt och upplevt en torr period i ett tillstånd av viloläge eller vila. Denna faktor är mest uttalad i öknar och halvöknar, där det finns en mycket knapp och säregen flora och fauna.

Ljus

Ljuset som kommer i form av solstrålning säkerställer alla livsprocesser på planeten. För organismer är dess våglängd, exponeringstid och strålningsintensitet viktiga. Beroende på dessa indikatorer anpassar sig organismen till miljöförhållanden. Som en faktor som begränsar tillvaron är den särskilt uttalad på stora havsdjup. Till exempel finns inte längre växter på 200 m djup. I samband med belysning "verkar" minst två ytterligare begränsande faktorer här: tryck och syrekoncentration. Detta kan jämföras med de tropiska regnskogarna i Sydamerika, som det mest gynnsamma territoriet för livet.

Omgivningstemperatur

Det är ingen hemlighet att alla fysiologiska processer som förekommer i kroppen beror på yttre och inre temperatur. Dessutom är de flesta av arterna anpassade till ett ganska smalt område (15-30 °C). Beroendet är särskilt uttalat hos organismer som inte självständigt kan upprätthålla en konstant kroppstemperatur, till exempel reptiler (reptiler). Under evolutionsprocessen har många anpassningar gjorts för att övervinna denna begränsade faktor. Så i varmt väder, för att undvika överhettning i växter, ökar det genom stomata, hos djur - genom huden och andningsorganen, såväl som beteendeegenskaper (gömma sig i skuggan, hålor, etc.).

Föroreningar

Värdet kan inte underskattas. De senaste århundradena för människan präglades av snabba tekniska framsteg, industrins snabba utveckling. Detta ledde till att skadliga utsläpp till vattendrag, mark och atmosfär ökade flera gånger. Det är möjligt att förstå vilken faktor som begränsar den eller den arten först efter forskning. Detta tillstånd förklarar det faktum att artmångfalden i enskilda regioner eller områden har förändrats till oigenkännlighet. Organismer förändras och anpassar sig, den ena avlöser den andra.

Alla dessa är de viktigaste faktorerna som begränsar livet. Utöver dem finns det många andra, som helt enkelt är omöjliga att lista. Varje art och till och med individ är individuell, därför kommer de begränsande faktorerna att vara mycket olika. Till exempel, för öring, är andelen syre löst i vatten viktig, för växter - den kvantitativa och kvalitativa sammansättningen av pollinerande insekter, etc.

Alla levande organismer har vissa uthållighetsgränser för en eller annan begränsande faktor. Vissa är tillräckligt breda, andra är smala. Beroende på denna indikator särskiljs eurybionts och stenobionter. De förra kan tolerera en stor amplitud av fluktuationer av olika begränsande faktorer. Till exempel lever överallt från stäpperna till skogen-tundran, vargar, etc. Stenobionter, tvärtom, kan motstå mycket smala fluktuationer, och de inkluderar nästan alla regnskogsväxter.

Definition

Ekologi- är vetenskapen om organismernas förhållande till varandra och med den omgivande livlösa naturen.

Termen "ekologi" introducerades i vetenskapligt bruk 1866 av den tyske zoologen och evolutionisten, en anhängare till Charles Darwin E. Haeckel.

Ekologiska uppgifter:

Studiet av den rumsliga fördelningen och anpassningsförmågan hos levande organismer, deras roll i ämnens cykel (individers ekologi eller autekologi).

Studie av populationsdynamik och struktur (populationsekologi).

Studiet av samhällens sammansättning och rumsliga struktur, cirkulationen av materia och energi i biosystem (gemenskapernas ekologi eller ekosystemekologi).

Studie av interaktionen med miljön för individuella taxonomiska grupper av organismer (växtekologi, djurekologi, mikroorganismekologi, etc.).

Studiet av olika ekosystem: vatten (hydrobiologi), skog (skogsbruk).

Rekonstruktion och studie av utvecklingen av forntida samhällen (paleoekologi).

Ekologi är nära besläktad med andra vetenskaper: fysiologi, genetik, fysik, geografi och biogeografi, geologi och evolutionsteori.

I miljöberäkningar, metoder för matematisk och datormodellering används metoden statistisk dataanalys.

miljöfaktorer

Miljöfaktorer- komponenter i miljön som påverkar en levande organism.

Förekomsten av en viss art beror på en kombination av många olika faktorer. Dessutom, för varje art, är betydelsen av individuella faktorer, såväl som deras kombinationer, mycket specifika.

Typer av miljöfaktorer:

Abiotiska faktorer- faktorer av livlös natur, som direkt eller indirekt verkar på kroppen.
Exempel: lättnad, temperatur och luftfuktighet, ljus, ström och vind.

Biotiska faktorer- naturfaktorer som påverkar kroppen.
Exempel: mikroorganismer, djur och växter.

Antropogena faktorer- Faktorer som är förknippade med mänsklig aktivitet.
Exempel: vägbyggen, markplogning, industri och transporter.

Abiotiska faktorer

klimat: årlig summa av temperaturer, genomsnittlig årstemperatur, luftfuktighet, lufttryck;

Bygga ut

Bygga ut

EKOLOGISKA GRUPPER AV VÄXTER

I förhållande till vattenbyte

hydrofyter - växter som ständigt lever i vatten;

hydrofyter - växter delvis nedsänkta i vatten;

helofyter - kärrväxter;

hygrofyter - landväxter som lever på alltför fuktiga platser;

mesofyter - växter som föredrar måttlig fukt;

xerofyter - växter anpassade till en konstant brist på fukt (inklusive suckulenter- växter som samlar vatten i sina kroppsvävnader (till exempel Crassula och kaktusar);

sklerofyter är torkatåliga växter med sega, läderartade blad och stjälkar.

edafisk (jord): jordens mekaniska sammansättning, markens luftgenomsläpplighet, markens surhet, jordens kemiska sammansättning;

EKOLOGISKA GRUPPER AV VÄXTER

I förhållande till markens bördighet Följande ekologiska grupper av växter särskiljs:

oligotrofer - växter av fattiga, infertila jordar (scotch tall);

mesotrofer - växter med ett måttligt behov av näringsämnen (de flesta skogsväxter på tempererade breddgrader);

eutrofa - växter som kräver en stor mängd näringsämnen i jorden (ek, hassel, gikt).

EKOLOGISKA GRUPPER AV VÄXTER

Alla växter i förhållande till världen kan delas in i tre grupper: heliofyter, sciofyter, fakultativa heliofyter.

Heliofyter är ljusälskande växter (stäpp- och ängsgräs, tundraväxter, tidiga vårväxter, de flesta kulturväxter på öppen mark, många ogräs).

Sciofyter är skuggälskande växter (skogsgräs).

Fakultativa heliofyter är skuggtoleranta växter som kan utvecklas både med mycket stort och med en liten mängd ljus (vanlig gran, lönn, vanlig avenbok, hassel, hagtorn, jordgubbe, åkerpelargon, många inomhusväxter).

Kombinationen av olika abiotiska faktorer bestämmer fördelningen av arter av organismer i olika delar av världen. En viss biologisk art finns inte överallt, utan i områden där det finns förutsättningar som är nödvändiga för dess existens.

fytogen - påverkan av växter;

mykogen - påverkan av svampar;

zoogen - påverkan av djur;

mikrobiogen - påverkan av mikroorganismer.

ANTROPOGENA FAKTORER

Även om en person påverkar den levande naturen genom en förändring av abiotiska faktorer och biotiska relationer mellan arter, utmärks människors aktiviteter på planeten som en speciell kraft.

fysisk: användning av kärnenergi, resor i tåg och flyg, påverkan av buller och vibrationer;

kemikalier: användning av mineralgödsel och bekämpningsmedel, förorening av jordens skal genom industri- och transportavfall;

biologisk: mat; organismer för vilka en person kan vara en livsmiljö eller en källa till mat;

socialt - relaterat till människors relationer och livet i samhället: interaktion med husdjur, synantropiska arter (flugor, råttor etc.), användning av cirkus och husdjur.

De viktigaste metoderna för antropogen påverkan är: import av växter och djur, minskning av livsmiljöer och förstörelse av arter, direkt påverkan på växtlighet, plöjning av mark, avverkning och bränning av skogar, bete av husdjur, slåtter, dränering, bevattning och vattning, luftföroreningar, skapandet av soptippar och ödemarker, skapandet av kulturella fytocenoser. Till detta bör läggas olika former av växt- och djurverksamhet, åtgärder för skydd av växter, skydd av sällsynta och exotiska arter, jakt på djur, deras acklimatisering m.m.

Inverkan av den antropogena faktorn har ständigt ökat sedan människans uppträdande på jorden.

EKOLOGISKT OPTIMALT AV UTSYN

Det är möjligt att fastställa den allmänna karaktären av miljöfaktorers påverkan på en levande organism. Varje organism har en specifik uppsättning anpassningar till miljöfaktorer och existerar framgångsrikt endast inom vissa gränser för deras variation.

Ekologiskt optimum- värdet av en eller flera miljöfaktorer som är mest gynnsamma för existensen av en viss art eller ett visst samhälle.

Bygga ut

Optimal zon- detta är intervallet för den faktor som är mest gynnsam för denna arts liv.

Avvikelser från det optimala avgör zonerförtryck (zonerpessimism). Ju starkare avvikelsen från optimum är, desto mer uttalad är den hämmande effekten av denna faktor på organismer.

Kritiska punkter- lägsta och högsta tolererade värden för faktorn bakom vilken organismen dör.

Toleransområde- intervallet av värden för miljöfaktorn, där organismens existens är möjlig.

Varje organism har sina egna maximum, optimum och minimum av miljöfaktorer. Till exempel kan en husfluga motstå temperaturfluktuationer från 7 till 50 ° C, och den mänskliga rundmasken lever endast vid mänsklig kroppstemperatur.

EKOLOGISK NISCH

ekologisk nisch- en uppsättning miljöfaktorer (abiotiska och biotiska) som är nödvändiga för existensen av en viss art.

Den ekologiska nischen kännetecknar organismens levnadssätt, villkoren för dess livsmiljö och näring. I motsats till en nisch hänvisar begreppet livsmiljö till det territorium där en organism lever, det vill säga dess "adress". Till exempel växtätande invånare i stäpperna - en ko och en känguru - upptar samma ekologiska nisch, men har olika livsmiljöer. Tvärtom, invånarna i skogen - ekorre och älg, också relaterade till växtätare - upptar olika ekologiska nischer.

Den ekologiska nischen avgör alltid organismens utbredning och dess roll i samhället.

I samma samhälle kan två arter inte ockupera samma ekologiska nisch.

BEGRÄNSANDE FAKTOR

Begränsande (begränsande) faktor- varje faktor som begränsar utvecklingen eller existensen av en organism, art eller samhälle.

Till exempel, om ett visst mikronäringsämne saknas i jorden, orsakar detta en minskning av växtproduktiviteten. På grund av bristen på mat dör insekter som livnär sig på dessa växter. Det senare återspeglas i överlevnaden av entomofaga rovdjur: andra insekter, fåglar och amfibier.

Begränsande faktorer bestämmer utbredningsområdet för varje art. Till exempel begränsas spridningen av många djurarter norrut av brist på värme och ljus, i söder av brist på fukt.

Shelfords toleranslag

Den begränsande faktorn som begränsar utvecklingen av en organism kan vara både ett minimum och ett maximum av miljöpåverkan.

Toleranslagen kan formuleras enklare: det är dåligt både att undermata och att överfodra en växt eller ett djur.

En konsekvens följer av denna lag: allt överskott av materia eller energi är en förorenande komponent. Till exempel i torra områden är överskott av vatten skadligt, och vatten kan ses som en förorening.

Så för varje art finns det gränser för värdena för de vitala faktorerna i den abiotiska miljön, vilket begränsar området för dess tolerans (stabilitet). En levande organism kan existera i ett visst område av faktorvärden. Ju bredare detta intervall är, desto högre motståndskraft har organismen. Toleranslagen är en av de grundläggande i modern ekologi.

REGULERINGAR I MILJÖFAKTORERNAS VERKNING

LAGEN OM OPTIMALT

Optimums lag

Varje miljöfaktor har vissa gränser för positiv inverkan på levande organismer.

Faktorer påverkar organismer positivt endast inom vissa gränser. Otillräcklig eller överdriven deras verkan påverkar organismer negativt.

Lagen om optimum är universell. Den definierar gränserna för de förhållanden under vilka arternas existens är möjlig, såväl som måttet på variabiliteten av dessa förhållanden.

Stenobionter- högspecialiserade arter som bara kan leva under relativt konstanta förhållanden. Till exempel tål djuphavsfiskar, tagghudingar, kräftdjur inte temperaturfluktuationer ens inom 2–3 °C. Växter av våta livsmiljöer (marsh ringblomma, impatiens, etc.) vissnar omedelbart om luften runt dem inte är mättad med vattenånga.

eurybionts- arter med stor härdighet (ekologiskt plastiska arter). Till exempel kosmopolitiska arter.

Om det är nödvändigt att betona inställningen till någon faktor, använd kombinationerna "steno-" och "evry-" i förhållande till dess namn, till exempel en stenotermisk art - inte tolerant mot temperaturfluktuationer, euryhalin - som kan leva med breda fluktuationer i vattnets salthalt m.m.

LIEBIGS LAG OM MINIMUM

Liebigs lag om minimum, eller lag om den begränsande faktorn

Den viktigaste faktorn för organismen är den faktor som mest av allt avviker från sitt optimala värde.

Organismens överlevnad beror på denna minimalt (eller maximalt) presenterade vid ett givet ögonblick ekologiska faktor. Under andra tidsperioder kan andra faktorer vara begränsande. Under sina liv möter individer av arter en mängd olika restriktioner för sin vitala aktivitet. Så den faktor som begränsar fördelningen av rådjur är djupet på snötäcket; vinterns fjärilar - vintertemperatur; och för harr - koncentrationen av syre löst i vatten.

Denna lag beaktas vid utövandet av jordbruket. Den tyske kemisten Justus von Liebig fann att odlade växters produktivitet främst beror på näringsämnet (mineralelementet) som finns i jorden. svagast. Till exempel, om fosfor i jorden bara är 20% av den erforderliga mängden, och kalcium är 50% av hastigheten, kommer den begränsande faktorn att vara brist på fosfor; Först och främst är det nödvändigt att införa fosforhaltiga gödningsmedel i jorden.

En bildlig representation av denna lag är uppkallad efter vetenskapsmannen - den så kallade "Liebigs fat" (se fig.). Kärnan i modellen är att när man fyller på tunnan börjar vattnet rinna över genom den minsta brädet i tunnan och längden på de återstående brädorna spelar inte längre någon roll.

SAMVERKAN MELLAN MILJÖFAKTORER

En förändring i intensiteten hos en miljöfaktor kan begränsa en organisms uthållighetsgräns till en annan faktor eller omvänt öka den.

I den naturliga miljön kan effekterna av faktorer på kroppen summeras, ömsesidigt förstärkas eller kompenseras.

summering av faktorer. Exempel: hög radioaktivitet i miljön och det samtidiga innehållet av nitratkväve i dricksvatten och livsmedel ökar flera gånger hotet mot människors hälsa än var och en av dessa faktorer separat.

Ömsesidig förstärkning (fenomenet synergi). Konsekvensen av detta är en minskning av organismens livsduglighet. Hög luftfuktighet minskar avsevärt kroppens motståndskraft mot höga temperaturer. En minskning av kvävehalten i jorden leder till en minskning av spannmålens torkamotstånd.

Ersättning. Exempel: ankor som lämnas till övervintring på tempererade breddgrader kompenserar för bristen på värme med riklig mat; fattigdomen i jorden i den fuktiga ekvatorialskogen kompenseras av den snabba och effektiva cirkulationen av ämnen; på platser där det finns mycket strontium kan blötdjur ersätta kalcium i sina skal med strontium. Optimal temperatur ökar toleransen mot brist på fukt och mat.

Samtidigt kan ingen av de faktorer som är nödvändiga för kroppen helt ersättas med en annan. Till exempel saktar brist på fukt ner fotosyntesprocessen även med optimal belysning och $CO_2$ koncentration i atmosfären; bristen på värme kan inte ersättas av ett överflöd av ljus, och de mineralämnen som är nödvändiga för växtnäring kan inte ersättas med vatten. Därför, om värdet av minst en av de nödvändiga faktorerna går utanför toleransintervallet, blir organismens existens omöjlig (se Liebigs lag).

Intensiteten av påverkan av miljöfaktorer är direkt beroende av varaktigheten av denna påverkan. Långvarig exponering för höga eller låga temperaturer är skadligt för många växter, medan växter normalt tål kortvariga fall.

Således verkar miljöfaktorer på organismer tillsammans och samtidigt. Närvaron och välståndet hos organismer i en viss livsmiljö beror på en hel rad förhållanden.

Miljöfaktorer och konceptet med en ekologisk nisch

Begreppet miljöfaktor

1.1.1. Begreppet miljöfaktorer och deras klassificering

Ur miljösynpunkt onsdag – Det är naturliga kroppar och fenomen som organismen står i direkt eller indirekt relation med. Miljön som omger kroppen kännetecknas av stor mångfald, bestående av många element, fenomen, förhållanden som är dynamiska i tid och rum, vilka betraktas som faktorer .

Miljöfaktor - är någon miljötillstånd, som kan utöva en direkt eller indirekt effekt på levande organismer, åtminstone under en av faserna av deras individuella utveckling. I sin tur reagerar organismen på miljöfaktorn med specifika adaptiva reaktioner.

På det här sättet, miljöfaktorer- dessa är alla delar av den naturliga miljön som påverkar existensen och utvecklingen av organismer, och på vilka levande varelser de reagerar med anpassningsreaktioner (döden inträffar utanför anpassningsförmågan).

Det bör noteras att i naturen verkar miljöfaktorer på ett komplext sätt. Det är särskilt viktigt att ha detta i åtanke när man utvärderar effekterna av kemiska föroreningar. I det här fallet ändrar den "totala" effekten, när den negativa effekten av ett ämne överlagras på den negativa effekten av andra, och påverkan av en stressig situation, buller och olika fysiska fält till detta, MPC-värdena avsevärt ges i referensböcker. Denna effekt kallas synergistisk.

Det viktigaste konceptet är begränsande faktor, det vill säga vars nivå (dos) närmar sig uthållighetsgränsen för organismen, vars koncentration är lägre eller högre än optimal. Detta koncept definieras av Liebigs (1840) minimilagar och Shelfords (1913) toleranslagar. De mest frekvent begränsande faktorerna är temperatur, ljus, näringsämnen, strömmar och tryck i miljön, bränder m.m.

De vanligaste är organismer med ett brett spektrum av tolerans för alla miljöfaktorer. Den högsta toleransen är karakteristisk för bakterier och blågröna alger, som överlever i ett brett spektrum av temperaturer, strålning, salthalt, pH, etc.

Ekologiska studier relaterade till bestämningen av miljöfaktorers inverkan på förekomsten och utvecklingen av vissa typer av organismer, organismens förhållande till miljön, är föremål för vetenskap autekologi . Den sektion av ekologi som studerar associationerna mellan populationer av olika växt-, djur-, mikrobiella arter (biocenoser), sätten för deras bildning och interaktion med miljön kallas synekologi . Inom gränserna för synekologi, fytocenologi eller geobotanik (objektet för studien är växtgrupper) urskiljs biocenologi (grupper av djur).

Således är begreppet en ekologisk faktor ett av de mest allmänna och extremt breda begreppen inom ekologi. I enlighet med detta visade sig uppgiften att klassificera miljöfaktorer vara mycket svår, så det finns fortfarande ingen allmänt accepterad version. Samtidigt nåddes en överenskommelse om lämpligheten av att använda vissa funktioner i klassificeringen av miljöfaktorer.

Traditionellt har tre grupper av miljöfaktorer särskiljts:

1) abiotisk (oorganiska förhållanden - kemiska och fysikaliska, såsom sammansättningen av luft, vatten, jord, temperatur, ljus, fuktighet, strålning, tryck, etc.);

2) biotiska (former av interaktion mellan organismer);

3) antropogen (former av mänsklig aktivitet).

Idag särskiljs tio grupper av miljöfaktorer (det totala antalet är cirka sextio), förenade i en speciell klassificering:

1. efter tid - faktorer av tid (evolutionära, historiska, agerande), periodicitet (periodisk och icke-periodisk), primär och sekundär;

2. efter ursprung (kosmisk, abiotisk, biotisk, naturlig, teknogen, antropogen).

3. av förekomstmiljön (atmosfär, vatten, geomorfologisk, ekosystem).

4. till sin natur (information, fysikalisk, kemisk, energi, biogen, komplex, klimatisk);

5. genom föremålet för påverkan (individuell, grupp, specifik, social);

6. beroende på graden av påverkan (dödlig, extrem, begränsande, störande, mutagen, teratogen);

7. beroende på verkningsvillkoren (beroende eller oberoende av täthet);

8. beroende på påverkansspektrum (selektiv eller allmän handling).

Först och främst är miljöfaktorer indelade i extern (exogen eller entopic) och inre (endogen) i förhållande till detta ekosystem.

Till extern inkluderar faktorer vars handlingar i en eller annan grad bestämmer de förändringar som sker i ekosystemet, men de själva praktiskt taget inte upplever dess omvända påverkan. Dessa är solstrålning, nederbördsintensitet, atmosfärstryck, vindhastighet, strömhastighet osv.

Till skillnad från dem interna faktorer korrelerar med egenskaperna hos själva ekosystemet (eller dess individuella komponenter) och bildar faktiskt dess sammansättning. Sådana är antalet och biomassan av populationer, reserverna av olika ämnen, egenskaperna hos ytskiktet av luft, vatten eller jordmassa, etc.

Den andra vanliga klassificeringsprincipen är uppdelningen av faktorer i biotiska och abiotisk . De förra inkluderar en mängd olika variabler som kännetecknar egenskaperna hos levande materia, och de senare - icke-levande komponenter i ekosystemet och dess miljö. Uppdelningen av faktorer i endogena - exogena och biotiska - abiotiska sammanfaller inte. I synnerhet finns det både exogena biotiska faktorer, till exempel intensiteten av införandet av frön av en viss art i ekosystemet utifrån, och endogena abiotiska faktorer, såsom koncentrationen av O 2 eller CO 2 i ytskiktet av luft eller vatten.

Utbredd användning i miljölitteratur är klassificeringen av faktorer enligt deras ursprungs allmänna karaktär eller föremål för påverkan. Till exempel, bland de exogena, finns det meteorologiska (klimatiska), geologiska, hydrologiska, migrerande (biogeografiska), antropogena faktorer, och bland de endogena - mikrometeorologiska (bioklimatiska), mark (edafisk), vatten och biotiska.

En viktig klassificeringsindikator är dynamikens natur miljöfaktorer, särskilt närvaron eller frånvaron av dess periodicitet (dagligen, månens, säsongsbetonad, långsiktig). Detta beror på det faktum att organismers adaptiva reaktioner på vissa miljöfaktorer bestäms av graden av konstanthet av effekterna av dessa faktorer, det vill säga deras periodicitet.

Biolog A.S. Monchadsky (1958) pekade ut primära periodiska faktorer, sekundära periodiska faktorer och icke-periodiska faktorer.

Till primära periodiska faktorer är främst fenomen förknippade med jordens rotation: årstidernas förändring, den dagliga förändringen i belysning, tidvattenfenomen, etc. Dessa faktorer, som kännetecknas av korrekt periodicitet, verkade redan innan livet uppträdde på jorden, och framväxande levande organismer var tvungna att omedelbart anpassa sig till dem.

Sekundära periodiska faktorer - en konsekvens av primär periodisk: till exempel luftfuktighet, temperatur, nederbörd, dynamik hos växtföda, innehållet av lösta gaser i vatten, etc.

Till icke-periodiska inkluderar faktorer som inte har korrekt periodicitet, cyklicitet. Dessa är mark- och markfaktorerna, alla möjliga naturfenomen. Antropogena effekter på miljön kallas ofta icke-periodiska faktorer som kan uppträda plötsligt och oregelbundet. Eftersom dynamiken hos naturliga periodiska faktorer är en av drivkrafterna för naturligt urval och evolution, har levande organismer som regel inte tid att utveckla adaptiva reaktioner, till exempel på en kraftig förändring i innehållet av vissa föroreningar i miljö.

En speciell roll bland miljöfaktorer tillhör summativ (additiva) faktorer som kännetecknar mängden, biomassan eller tätheten hos populationer av organismer, såväl som reserver eller koncentrationer av olika former av materia och energi, vars tidsmässiga förändringar är föremål för bevarandelagar. Sådana faktorer kallas Resurser . Till exempel pratar de om resurserna värme, fukt, ekologisk och mineralisk mat osv. Däremot klassificeras inte faktorer som intensitet och spektral sammansättning av strålning, bullernivå, redoxpotential, vind- eller strömhastighet, matens storlek och form, etc., som i hög grad påverkar organismer, som resurser, eftersom .to. bevarandelagar gäller inte för dem.

Antalet möjliga miljöfaktorer verkar vara potentiellt obegränsat. När det gäller graden av påverkan på organismer är de dock långt ifrån likvärdiga, vilket gör att vissa faktorer i ekosystem av olika slag framstår som de mest betydande, eller nödvändigt . I terrestra ekosystem, bland de exogena faktorerna, inkluderar de vanligtvis solstrålningens intensitet, temperatur och luftfuktighet, nederbördsintensiteten, vindhastigheten, hastigheten för införandet av sporer, frön och andra embryon eller inflödet av vuxna från andra ekosystem, samt alla slags former av antropogen påverkan. Endogena imperativa faktorer i terrestra ekosystem är följande:

1) mikrometeorologisk - belysning, temperatur och luftfuktighet i luftens ytskikt, innehållet av CO 2 och O 2 i det;

2) jord - temperatur, luftfuktighet, markluftning, fysikaliska och mekaniska egenskaper, kemisk sammansättning, humushalt, tillgång på mineralnäringselement, redoxpotential;

3) biotisk - tätheten av populationer av olika arter, deras ålder och könssammansättning, morfologiska, fysiologiska och beteendemässiga egenskaper.

1.1.2. Utrymmet av miljöfaktorer och funktionen hos organismernas svar på en uppsättning miljöfaktorer

Intensiteten av påverkan av varje miljöfaktor kan karakteriseras numeriskt, det vill säga beskrivas av en matematisk variabel som får ett värde på en viss skala.

Miljöfaktorer kan ordnas efter deras styrka med avseende på påverkan på organismen, populationen, ekosystemet, dvs. rankad . Om värdet av den första påverkande faktorn mäts av variabeln X 1 , andra - variabel X 2 , … , n-th - variabel x n etc., då kan hela komplexet av miljöfaktorer representeras av en sekvens ( X 1 , X 2 , … , x n, …). För att karakterisera uppsättningen av olika komplex av miljöfaktorer som erhålls vid olika värden av var och en av dem, är det tillrådligt att introducera begreppet utrymmet för miljöfaktorer, eller, med andra ord, ekologiskt utrymme.

Omgivningsfaktorernas utrymme Låt oss kalla det euklidiska rummet, vars koordinater jämförs med de rankade miljöfaktorerna:

Att kvantifiera effekterna av miljöfaktorer på individers vitala aktivitet, såsom tillväxttakt, utveckling, fertilitet, förväntad livslängd, dödlighet, näring, metabolism, motorisk aktivitet, etc. (låt dem numreras med ett index k= 1, …, m), konceptet av f på n till c och jag X handla om t till l och ka . Värden accepteras av en indikator med ett nummer k på en viss skala då varierande miljöfaktorer i regel begränsas underifrån och uppifrån. Beteckna med segment på skalan av värden för en av indikatorerna ( k th) ekosystemets liv.

svarsfunktion k-:e indikatorn på helheten av miljöfaktorer ( X 1 , X 2 , … , x n, …) kallas en funktion φ k, som representerar ekologiskt utrymme E på vågen jagk:

,

vilken till varje punkt ( X 1 , X 2 , … , x n, …) mellanslag E matchar ett nummer φ k(X 1 , X 2 , … , x n, …) på skalan jagk .

Även om antalet miljöfaktorer potentiellt är obegränsat och därför dimensionerna av det ekologiska utrymmet är oändliga. E och antalet svarsfunktionsargument φ k(X 1 , X 2 , … , x n, …), i själva verket är det möjligt att isolera ett ändligt antal faktorer, till exempel n, som kan användas för att förklara den specificerade delen av den totala variationen av svarsfunktionen. Till exempel kan de tre första faktorerna förklara 80 % av den totala variationen i indikatorn φ , de första 5 faktorerna - 95 %, de första 10 - 99 %, etc. Resten, som inte ingår i antalet av dessa faktorer, har ingen avgörande inverkan på den indikator som studeras. Deras inflytande kan ses som något " ekologisk"brus överlagrat på verkan av imperativa faktorer.

Detta tillåter från oändligt dimensionellt utrymme E gå till det n-dimensionellt delrum En och överväg inskränkningen av svarsfunktionen φ k till detta underutrymme:

och var εn+1 - slumpmässigt " miljöbuller".

Varje levande organism behöver inte temperatur, luftfuktighet, mineraliska och organiska ämnen eller några andra faktorer i allmänhet, men deras specifika regim, det vill säga det finns några övre och nedre gränser för amplituden för tillåtna fluktuationer av dessa faktorer. Ju bredare gränserna för någon faktor, desto högre stabilitet, det vill säga tolerans av denna organism.

I typiska fall har svarsfunktionen formen av en konvex kurva som monotont ökar från faktorns minimivärde xj s (nedre toleransgränsen) till ett maximum vid det optimala värdet av faktorn xj 0 och monotont minskande till maxvärdet för faktorn xj e (övre toleransgräns).

Intervall Xj = [x j s , x j e] kallas toleransintervall på denna faktor och poängen xj 0 , där svarsfunktionen når ett extremum, anropas optimal punkt på denna faktor.

Samma miljöfaktorer påverkar organismer av olika arter som lever tillsammans på olika sätt. För vissa kan de vara gynnsamma, för andra kanske de inte. Ett viktigt element är organismers reaktion på styrkan av påverkan av en miljöfaktor, vars negativa effekt kan uppstå i händelse av ett överskott eller brist på en dos. Därför finns det konceptet med en gynnsam dos eller optimal zon faktor och pessimum zoner (intervallet för dosvärden för den faktor där organismer känner sig förtryckta).

Områdena för de optimala och pessima zonerna är kriteriet för bestämning ekologisk valens - en levande organisms förmåga att anpassa sig till förändringar i miljöförhållandena. Kvantitativt uttrycks det av räckvidden av den miljö inom vilken arten normalt finns. Den ekologiska valensen för olika arter kan vara mycket olika (renar tål fluktuationer i lufttemperatur från -55 till +25÷30°C, och tropiska koraller dör även när temperaturen ändras med 5-6°C). Enligt ekologisk valens delas organismer in i stenobionter - med låg anpassningsförmåga till miljöförändringar (orkidéer, öring, hasselripa från Fjärran Östern, djuphavsfisk) och eurybionts - med större anpassningsförmåga till miljöförändringar (Coloradopotatisbagge, möss, råttor, vargar, kackerlackor, vass, vetegräs). Inom gränserna för eurybionts och stenobionts, beroende på en specifik faktor, delas organismer in i eurytermisk och stenotermisk (genom reaktion på temperatur), euryhalin och stenohalin (genom reaktion på salthalten i vattenmiljön), eurythoty och stenofoti (genom reaktion på belysning). ).

För att uttrycka den relativa graden av tolerans finns det ett antal termer inom ekologi som använder prefix steno -, vilket betyder smal, och evry -- bred. Arter som har ett smalt toleransintervall (1) kallas stenoeks , och arter med ett brett toleransintervall (2) euryekami på denna faktor. Imperativa faktorer har sina egna villkor:

efter temperatur: stenotermisk - eurytermisk;

med vatten: stenohydric - euryhydric;

efter salthalt: stenohalin - euryhalin;

efter föda: stenofag - euryfagisk;

enligt val av livsmiljö: väggfärgad - euryoisk.

1.1.3. Den begränsande faktorns lag

Närvaron eller välståndet för en organism i en given livsmiljö beror på ett komplex av ekologiska faktorer. För varje faktor finns det ett toleransintervall bortom vilket organismen inte kan existera. Omöjligheten av välstånd eller frånvaron av en organism bestäms av de faktorer vars värden närmar sig eller går utöver tolerans.

begränsande vi kommer att överväga en sådan faktor för vilken det krävs en minimal relativ förändring av denna faktor för att uppnå en given (liten) relativ förändring i svarsfunktionen. Om en

då blir den begränsande faktorn Xl det vill säga den begränsande faktorn är den längs vilken gradienten för svarsfunktionen är riktad.

Det är uppenbart att gradienten är riktad längs normalen till gränsen för toleransområdet. Och för den begränsande faktorn finns det fler chanser, allt annat lika, att gå utanför toleransområdet. Det vill säga att den begränsande faktorn är den vars värde ligger närmast den nedre gränsen för toleransintervallet. Detta koncept är känt som " minimumlagen "Liebig.

Tanken att en organisms uthållighet bestäms av den svagaste länken i kedjan av dess ekologiska behov visades först tydligt 1840. organisk kemist J. Liebig, en av jordbrukskemins grundare, som lade fram teori om mineralnäring av växter. Han var den förste som började studera olika faktorers inverkan på växternas tillväxt och slog fast att skördarna ofta begränsas av näringsämnen som inte behövs i stora mängder, såsom koldioxid och vatten, eftersom dessa ämnen vanligtvis finns i miljön i i överflöd, men de som krävs i minsta mängd, till exempel zink, bor eller järn, som är mycket få i jorden. Liebigs slutsats att "växten av en växt beror på det element av näring som finns i den minsta mängden" blev känd som Liebigs "Law of the Minimum".

Efter 70 år visade den amerikanske forskaren W. Shelford att inte bara ett ämne som finns i ett minimum kan bestämma avkastningen eller livsdugligheten hos en organism, utan även ett överskott av något element kan leda till oönskade avvikelser. Till exempel orsakar ett överskott av kvicksilver i människokroppen i förhållande till en viss norm allvarliga funktionsstörningar. Med brist på vatten i jorden är växtens assimilering av mineralnäringselement svårt, men ett överskott av vatten leder till liknande konsekvenser: det är möjligt för rötterna att kvävas, förekomsten av anaeroba processer, försurningen av jord osv. Överskott och brist på pH i jorden minskar också skörden på en given plats. Enligt W. Shelford kallas faktorer som finns både i överskott och brist begränsande, och motsvarande regel kallas lagen om "begränsande faktor" eller " toleranslagen ".

Lagen om den begränsande faktorn beaktas vid åtgärder för att skydda miljön från föroreningar. Att överskrida normen för skadliga föroreningar i luft och vatten utgör ett allvarligt hot mot människors hälsa.

Vi kan formulera ett antal hjälpprinciper som kompletterar "toleranslagen":

1. Organismer kan ha ett brett spektrum av tolerans för en faktor och ett snävt intervall för en annan.

2. Organismer med ett brett spektrum av tolerans mot alla faktorer är vanligtvis de mest spridda.

3. Om förutsättningarna för en miljöfaktor inte är optimala för arten, kan toleransområdet för andra miljöfaktorer minska.

4. I naturen befinner sig organismer mycket ofta i förhållanden som inte motsvarar det optimala intervallet för en eller annan miljöfaktor, bestämd i laboratoriet.

5. Häckningssäsongen är vanligtvis kritisk; under denna period blir många miljöfaktorer ofta begränsande. Toleransgränserna för avelsindivider, frön, embryon och plantor är vanligtvis snävare än för icke häckande vuxna växter eller djur.

De faktiska gränserna för tolerans i naturen är nästan alltid snävare än det potentiella aktivitetsområdet. Detta beror på det faktum att de metaboliska kostnaderna för fysiologisk reglering vid extrema värden av faktorerna begränsar toleransintervallet. När förhållandena närmar sig extremer blir anpassningen allt dyrare och kroppen blir allt mindre skyddad från andra faktorer som sjukdomar och rovdjur.

1.1.4. Några grundläggande abiotiska faktorer

Abiotiska faktorer i den terrestra miljön . Den abiotiska komponenten i den terrestra miljön är en uppsättning klimat- och markfaktorer, bestående av många dynamiska element som påverkar både varandra och levande varelser.

De viktigaste abiotiska faktorerna i den terrestra miljön är följande:

1) Strålande energi som kommer från solen (strålning). Det fortplantar sig i rymden i form av elektromagnetiska vågor. Fungerar som den huvudsakliga energikällan för de flesta processer i ekosystem. Å ena sidan är ljusets direkta effekt på protoplasman dödlig för organismen, å andra sidan fungerar ljus som den primära energikällan, utan vilken livet är omöjligt. Därför är många morfologiska och beteendemässiga egenskaper hos organismer associerade med lösningen av detta problem. Ljus är inte bara en vital faktor, utan också en begränsande, både på max- och miniminivåer. Cirka 99 % av all solstrålningsenergi är strålar med en våglängd på 0,17÷4,0 µm, inklusive 48 % finns i den synliga delen av spektrumet med en våglängd på 0,4÷0,76 µm, 45 % är i det infraröda (våglängd från 0,75 µm) till 1 mm) och cirka 7 % - till ultraviolett (våglängd mindre än 0,4 mikron). Infraröda strålar är av primär betydelse för livet, och orange-röda och ultravioletta strålar spelar den viktigaste rollen i fotosyntesprocesserna.

2) Belysning av jordens yta associerad med strålningsenergi och bestäms av ljusflödets varaktighet och intensitet. På grund av jordens rotation växlar dagsljus och mörker med jämna mellanrum. Belysning spelar en avgörande roll för allt levande och organismer är fysiologiskt anpassade till förändringen av dag och natt, till förhållandet mellan mörka och ljusa perioder på dygnet. Nästan alla djur har sk dygnsrytm (dagliga) aktivitetsrytmer förknippade med förändringen av dag och natt. I förhållande till ljus delas växter in i ljusälskande och skuggtoleranta.

3) Temperatur på jordklotets yta bestäms av atmosfärens temperaturregim och är nära relaterat till solstrålning. Det beror både på områdets latitud (solstrålningens infallsvinkel på ytan) och på temperaturen hos de inkommande luftmassorna. Levande organismer kan bara existera inom ett snävt temperaturintervall - från -200°C till 100°C. Som regel är de övre gränsvärdena för faktorn mer kritiska än de lägre. Omfånget av temperaturfluktuationer i vatten är vanligtvis mindre än på land, och temperaturtoleransområdet hos vattenlevande organismer är vanligtvis snävare än för motsvarande landlevande djur. Temperaturen är alltså en viktig och mycket ofta begränsande faktor. Temperaturrytmer, tillsammans med ljus-, tidvatten- och luftfuktighetsrytmer, styr till stor del växters och djurs säsongs- och dygnsaktivitet. Temperaturen skapar ofta zonindelning och skiktning av livsmiljöer.

4) Atmosfärisk luftfuktighet förknippas med dess mättnad med vattenånga. Atmosfärens nedre lager är rikast på fukt (upp till en höjd av 1,5–2 km), där upp till 50 % av all fukt är koncentrerad. Mängden vattenånga som finns i luften beror på luftens temperatur. Ju högre temperatur, desto mer fukt innehåller luften. För varje temperatur finns det en viss gräns för mättnad av luft med vattenånga, som kallas maximal . Skillnaden mellan maximal och given mättnad kallas fuktbrist (brist på mättnad). Fuktighetsbrist - den viktigaste miljöparametern, eftersom den kännetecknar två kvantiteter samtidigt: temperatur och luftfuktighet. Det är känt att ett ökat fuktunderskott under vissa perioder av växtsäsongen bidrar till ökad fruktsättning av växter, och hos ett antal djur, såsom insekter, leder till reproduktion fram till de så kallade "utbrotten". Därför är många metoder för att förutsäga olika fenomen i världen av levande organismer baserade på analysen av dynamiken i fuktbrist.

5) Nederbörd , nära relaterade till luftfuktighet, är resultatet av kondensering av vattenånga. Atmosfärisk nederbörd och luftfuktighet är av avgörande betydelse för bildandet av ekosystemets vattenregim och är därför bland de viktigaste nödvändiga miljöfaktorerna, eftersom vattenförsörjning är huvudvillkoret för livet för alla organismer, från en mikroskopisk bakterie till en gigantisk sequoia. Mängden nederbörd beror främst på vägarna och karaktären hos de stora rörelserna av luftmassor, eller de så kallade "vädersystemen". Fördelningen av nederbörd efter säsong är en extremt viktig begränsande faktor för organismer. Nederbörd - en av länkarna i vattnets kretslopp på jorden, och i deras nedfall finns det en skarp ojämnhet, i samband med vilken de skiljer fuktig (våt) och torr (torra) zoner. Den maximala nederbörden är i tropiska skogar (upp till 2000 mm/år), minimum är i öknar (0,18 mm/år). Zoner med nederbörd mindre än 250 mm/år anses redan vara torra. Som regel förekommer ojämn fördelning av nederbörden över årstiderna i tropikerna och subtroperna, där de våta och torra årstiderna ofta är väl definierade. I tropikerna reglerar denna säsongsbetonade rytm av fuktighet organismers säsongsbetonade aktivitet (särskilt reproduktion) på ungefär samma sätt som den säsongsbetonade rytmen av temperatur och ljus reglerar aktiviteten hos organismer i den tempererade zonen. I tempererade klimat är nederbörden vanligtvis fördelad jämnare över årstiderna.

6) Atmosfärens gassammansättning . Dess sammansättning är relativt konstant och innehåller huvudsakligen kväve och syre med en blandning av en liten mängd CO 2 och argon. Andra gaser - i spårmängder. Dessutom innehåller den övre atmosfären ozon. Vanligtvis i den atmosfäriska luften finns fasta och flytande partiklar av vatten, oxider av olika ämnen, damm och rök. Kväve - det viktigaste biogena elementet som är involverat i bildandet av proteinstrukturer hos organismer; syre , huvudsakligen från gröna växter, tillhandahåller oxidativa processer; koldioxid (СО 2) är en naturlig dämpare av sol- och reciprok markstrålning; ozon utför en avskärmande roll i förhållande till den ultravioletta delen av solspektrumet, vilket är skadligt för allt levande. Föroreningar av de minsta partiklarna påverkar atmosfärens transparens, förhindrar solljusets passage till jordens yta. Koncentrationerna av syre (21 volymprocent) och CO 2 (0,03 volymprocent) i den moderna atmosfären är i viss mån begränsande för många högre växter och djur.

7) Rörelse av luftmassor (vind) . Orsaken till uppkomsten av vind är tryckfallet som orsakas av ojämn uppvärmning av jordytan. Vindflödet riktas i riktning mot lägre tryck, det vill säga där luften är varmare. Kraften från jordens rotation påverkar luftmassornas cirkulation. I luftens ytskikt påverkar deras rörelse alla meteorologiska element i klimatet: temperatur, luftfuktighet, avdunstning från jordens yta och växttranspiration. Vind - den viktigaste faktorn vid överföring och distribution av föroreningar i atmosfärens luft. Vinden har en viktig funktion för att transportera materia och levande organismer mellan ekosystem. Dessutom har vinden en direkt mekanisk effekt på vegetation och jord, skadar eller förstör växter och förstör jordtäcket. Sådan vindaktivitet är mest typisk för öppna platta områden på land, hav, kuster och bergsområden.

8) atmosfärstryck . Tryck kan inte kallas en begränsande faktor för direkt verkan, även om vissa djur utan tvekan reagerar på dess förändringar; trycket är dock direkt relaterat till väder och klimat, vilket har en direkt begränsande effekt på organismer.

Abiotiska jordtäckningsfaktorer . Jordfaktorer är klart endogena, eftersom jorden är inte bara en faktor av miljön som omger organismer, utan också en produkt av deras vitala aktivitet. Jorden - det här är ramverket, grunden som nästan alla ekosystem bygger på.

Jorden - det slutliga resultatet av klimatets och organismernas, särskilt växternas, inverkan på moderbergarten. Alltså består jorden av källmaterialet - det underliggande mineralsubstrat och organisk komponent, där organismer och deras metaboliska produkter blandas med finfördelat och modifierat källmaterial. Mellanrummen mellan partiklarna är fyllda med gaser och vatten. konsistens och markens porositet är de viktigaste egenskaperna som till stor del avgör tillgängligheten av biogena element för växter och jorddjur. I jorden utförs syntesprocesser, biosyntes, olika kemiska reaktioner av omvandling av ämnen inträffar, förknippade med bakteriers vitala aktivitet.

1.1.5. Biotiska faktorer

Under biotiska faktorer förstå helheten av påverkan av vissa organismers livsaktivitet på andra.

Förhållandet mellan djur, växter, mikroorganismer (de kallas också samandelar ) är extremt olika. De kan delas in i hetero och indirekt, förmedlas genom förändring genom deras närvaro av lämpliga abiotiska faktorer.

Interaktionerna mellan levande organismer klassificeras i termer av deras reaktion på varandra. I synnerhet skiljer de homotypisk reaktioner mellan interagerande individer av samma art och heterotypisk reaktioner under samverkan mellan individer av olika arter.

En av de viktigaste biotiska faktorerna är mat (trofisk) faktor . Den trofiska faktorn kännetecknas av matens kvantitet, kvalitet och tillgänglighet. Alla slags djur eller växter har en tydlig selektivitet till sammansättningen av mat. Särskilja typer monofager som livnär sig på endast en art, polyfager , livnär sig på flera arter, såväl som arter som livnär sig på ett mer eller mindre begränsat utbud av föda, kallat bred eller smal oligofager .

Relationer mellan arter är naturligtvis nödvändiga. Kan inte delas in i fiender och dem offer eftersom relationerna mellan arter är ömsesidigt reversibla. Försvinnande² offer² kan leda till utrotning ² fiende².

gemenskaper) med varandra och med miljön. Denna term föreslogs första gången av den tyske biologen Ernst Haeckel 1869. Som en oberoende vetenskap stack den ut i början av 1900-talet tillsammans med fysiologi, genetik och andra. Ekologins omfattning är organismer, populationer och samhällen. Ekologi betraktar dem som en levande komponent i ett system som kallas ett ekosystem. Inom ekologi har begreppen befolkning – samhällen och ekosystem tydliga definitioner.

En population (i termer av ekologi) är en grupp individer av samma art, som ockuperar ett visst territorium och vanligtvis i viss mån isolerade från andra liknande grupper.

Ett samhälle är en grupp av organismer av olika arter som lever i samma område och interagerar med varandra genom trofiska (föda) eller rumsliga relationer.

Ett ekosystem är en gemenskap av organismer där deras miljö interagerar med varandra och bildar en ekologisk enhet.

Alla jordens ekosystem är kombinerade till en ekosfär. Det är klart att det är absolut omöjligt att täcka hela jordens biosfär med forskning. Därför är tillämpningspunkten för ekologi ekosystemet. Ett ekosystem består dock, som framgår av definitionerna, av populationer, enskilda organismer och alla faktorer av livlös natur. Utifrån detta är flera olika tillvägagångssätt för studier av ekosystem möjliga.

Ekosystemmetod.Med ekosystemansatsen studerar ekologen även energiflödet i ekosystemet. Det största intresset i detta fall är förhållandet mellan organismer med varandra och med miljön. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att förklara den komplexa strukturen av sammankopplingar i ett ekosystem och ge rekommendationer för rationell naturförvaltning.

Samhällsstudier. Med detta tillvägagångssätt studeras artsammansättningen av samhällen och de faktorer som begränsar utbredningen av specifika arter i detalj. I detta fall studeras tydligt urskiljbara biotiska enheter (äng, skog, träsk, etc.).
ett tillvägagångssätt. Tillämpningspunkten för detta tillvägagångssätt, som namnet antyder, är befolkningen.
Habitatforskning. I det här fallet studeras ett relativt homogent område av miljön där den givna organismen lever. Separat, som en oberoende forskningslinje, används den vanligtvis inte, men den tillhandahåller det nödvändiga materialet för att förstå ekosystemet som helhet.
Det bör noteras att alla tillvägagångssätt som anges ovan helst bör tillämpas i kombination, men för närvarande är detta praktiskt taget omöjligt på grund av den stora skalan av de föremål som studeras och det begränsade antalet fältforskare.

Ekologi som vetenskap använder en mängd olika forskningsmetoder för att få objektiv information om hur naturliga system fungerar.

Ekologiska forskningsmetoder:

• observation
• experimentera
• befolkningsräkning
• simuleringsmetod

Vi börjar vår bekantskap med ekologi, kanske, med en av de mest utvecklade och studerade sektionerna - autekologi. Autekologins uppmärksamhet fokuserar på interaktionen mellan individer eller grupper av individer med förhållandena i deras miljö. Därför är nyckelbegreppet för autekologi den ekologiska faktorn, det vill säga den miljöfaktor som påverkar kroppen.

Inga miljöskyddsåtgärder är möjliga utan att studera den optimala effekten av en eller annan faktor på en given biologisk art. Faktum är att hur man skyddar den här eller den arten, om du inte vet vilka levnadsförhållanden han föredrar. Även "skyddet" av en sådan art som en rimlig person kräver kunskap om sanitära och hygieniska standarder, som inte är något annat än det optimala för olika miljöfaktorer i förhållande till en person.

Miljöns påverkan på kroppen kallas miljöfaktor. Den exakta vetenskapliga definitionen är:

EKOLOGISK FAKTOR - alla miljöförhållanden som de levande reagerar på med adaptiva reaktioner.

En miljöfaktor är varje del av miljön som har en direkt eller indirekt effekt på levande organismer åtminstone under en av faserna av deras utveckling.

Till sin natur är miljöfaktorer indelade i minst tre grupper:

abiotiska faktorer - påverkan av livlös natur;

biotiska faktorer - påverkan av levande natur.

antropogena faktorer - influenser orsakade av rimlig och orimlig mänsklig aktivitet ("anthropos" - en person).

Människan modifierar den livliga och livlösa naturen och tar i en viss mening en geokemisk roll (till exempel släpper ut kol i form av kol och olja i många miljoner år och släpper ut det i luften med koldioxid). Därför närmar sig antropogena faktorer i termer av omfattning och global påverkan geologiska krafter.

Inte sällan utsätts även miljöfaktorer för en mer detaljerad klassificering, när det är nödvändigt att peka på en specifik grupp av faktorer. Till exempel finns klimatiska (relaterade till klimat), edafiska (jord) miljöfaktorer.

Som ett läroboksexempel på miljöfaktorers indirekta verkan nämns de så kallade fågelkolonierna, som är enorma koncentrationer av fåglar. Den höga tätheten av fåglar förklaras av en hel kedja av orsaks- och verkanssamband. Fågelspillning kommer in i vattnet, organiska ämnen i vattnet mineraliseras av bakterier, en ökad koncentration av mineraler leder till en ökning av antalet alger, och efter dem - djurplankton. De lägre kräftdjuren som ingår i djurplanktonet matas av fisk, och fåglarna som bor i fågeln livnär sig på fisk. Kedjan stängs. Fågelspillning fungerar som en miljöfaktor som indirekt ökar antalet fågelkolonier.

Hur jämför man verkan av faktorer som är så olika till sin natur? Trots det enorma antalet faktorer, från själva definitionen av miljöfaktorn som en del av miljön som påverkar kroppen, följer något gemensamt. Nämligen: verkan av miljöfaktorer uttrycks alltid i en förändring i den vitala aktiviteten hos organismer, och i slutändan leder det till en förändring av befolkningens storlek. Detta gör det möjligt att jämföra effekten av olika miljöfaktorer.

Onödigt att säga att effekten av en faktor på en individ bestäms inte av faktorns natur, utan av dess dos. Mot bakgrund av ovanstående, och till och med enkel livserfarenhet, blir det uppenbart att effekten bestäms exakt av faktorns dos. Ja, vad är faktorn "temperatur"? Detta är en ganska abstraktion, men om du säger att temperaturen är -40 Celsius - det finns ingen tid för abstraktioner, det skulle vara bättre att svepa in dig i allt varmt! Å andra sidan kommer +50 grader inte verka mycket bättre för oss.

Således påverkar faktorn kroppen med en viss dos, och bland dessa doser kan man urskilja de minsta, maximala och optimala doserna, såväl som de värden där en individs liv stannar (de kallas dödliga, eller dödlig).

Effekten av olika doser på befolkningen som helhet beskrivs mycket tydligt grafiskt:

Ordinataaxeln plottar populationsstorleken beroende på dosen av en eller annan faktor (abskissaxel). De optimala doserna av faktorn och doserna av faktorns verkan särskiljs, vid vilka hämningen av den vitala aktiviteten hos den givna organismen inträffar. På grafen motsvarar detta 5 zoner:

optimal zon

till höger och vänster om den finns pessimumzonerna (från gränsen för den optimala zonen till max eller min)

dödliga zoner (över max och min) där befolkningen är 0.

Värdeintervallet för faktorn, bortom vilket individers normala liv blir omöjligt, kallas gränserna för uthållighet.

I nästa lektion ska vi titta på hur organismer skiljer sig i förhållande till olika miljöfaktorer. Med andra ord kommer nästa lektion att fokusera på de ekologiska grupperna av organismer, såväl som Liebig-tunnan och hur allt detta är relaterat till definitionen av MPC.

Ordlista

FACTOR ABIOTIC - ett tillstånd eller en uppsättning villkor i den oorganiska världen; ekologisk faktor av livlös natur.

ANTROPOGEN FAKTOR - en miljöfaktor som har sitt ursprung till mänsklig aktivitet.

PLANKTON - en uppsättning organismer som lever i vattenpelaren och inte kan aktivt motstå överföringen av strömmar, det vill säga "flytande" i vattnet.

FÅGELMARKNAD - en kolonial bosättning av fåglar som är förknippade med vattenmiljön (silsrisslor, fiskmåsar).

Vilka ekologiska faktorer av all deras variation uppmärksammar forskaren först och främst? Inte sällan står en forskare inför uppgiften att identifiera de miljöfaktorer som hämmar den vitala aktiviteten hos representanter för en given befolkning, begränsar tillväxt och utveckling. Till exempel är det nödvändigt att ta reda på orsakerna till nedgången i avkastningen eller orsakerna till att den naturliga populationen utrotas.

Med all mångfald av miljöfaktorer och de svårigheter som uppstår när man försöker bedöma deras gemensamma (komplexa) påverkan, är det viktigt att de faktorer som utgör det naturliga komplexet är av olika betydelse. Tillbaka på 1800-talet fastställde Liebig (Liebig, 1840), som studerade effekten av olika mikroelement på växttillväxt, att växttillväxt begränsas av det element vars koncentration är minst. Den bristfälliga faktorn kallades den begränsande faktorn. Bildligt sett bidrar denna position till att presentera den så kallade "Liebigs fat".

Liebig tunna

Föreställ dig en tunna med träribbor på sidorna av olika höjder, som visas på bilden. Det är klart, oavsett hur höga de andra spjälorna är, men du kan hälla vatten i tunnan exakt lika mycket som längden på den kortaste spjälen (i det här fallet 4 dies).

Det återstår bara att "ersätta" några termer: låt höjden på det hällda vattnet vara en biologisk eller ekologisk funktion (till exempel produktivitet), och höjden på skenorna kommer att indikera graden av avvikelse av dosen av en eller annan faktor från det optimala.

För närvarande tolkas Liebigs minimumlag mer vidsträckt. En begränsande faktor kan vara en faktor som inte bara är en bristvara utan också i överskott.

Miljöfaktorn spelar rollen som en BEGRÄNSANDE FAKTOR om denna faktor ligger under den kritiska nivån eller överstiger den maximalt tolererbara nivån.

Den begränsande faktorn bestämmer artens utbredningsområde eller (under mindre svåra förhållanden) påverkar den allmänna metabolismens nivå. Till exempel är innehållet av fosfater i havsvatten en begränsande faktor som bestämmer utvecklingen av plankton och samhällenas totala produktivitet.

Begreppet "begränsande faktor" gäller inte bara olika element, utan alla miljöfaktorer. Konkurrensrelationer fungerar ofta som en begränsande faktor.

Varje organism har sina egna gränser för uthållighet i förhållande till olika miljöfaktorer. Beroende på hur breda eller smala dessa gränser är, särskiljs eurybiont- och stenobiont-organismer. Eurybionts kan uthärda ett brett spektrum av intensitet av olika miljöfaktorer. Till exempel är livsmiljön för en räv från skogstundran till stäpperna. Stenobionter, tvärtom, uthärdar endast mycket snäva fluktuationer i miljöfaktorns intensitet. Till exempel är nästan alla tropiska regnskogsväxter stenobionter.

Det är inte ovanligt att ange vilken faktor som avses. Så vi kan prata om eurytermiska (tolererar stora temperaturfluktuationer) organismer (många insekter) och stenotermiska (för tropiska skogsväxter kan temperaturfluktuationer inom +5 ... +8 grader C vara dödliga); eury / stenohaline (tolererar / tolererar inte fluktuationer i vattnets salthalt); evry / stenobats (bor i breda / smala gränser av reservoarens djup) och så vidare.

Framväxten av stenobiont-arter i den biologiska evolutionsprocessen kan betraktas som en form av specialisering där större effektivitet uppnås på bekostnad av anpassningsförmåga.

Interaktion mellan faktorer. MPC.

Med den oberoende verkan av miljöfaktorer är det tillräckligt att arbeta med begreppet "begränsande faktor" för att bestämma den kombinerade effekten av ett komplex av miljöfaktorer på en given organism. Men under verkliga förhållanden kan miljöfaktorer förstärka eller försvaga varandra. Till exempel är frost i Kirov-regionen lättare att bära än i St. Petersburg, eftersom den senare har högre luftfuktighet.

Att redogöra för samspelet mellan miljöfaktorer är ett viktigt vetenskapligt problem. Det finns tre huvudtyper av interaktionsfaktorer:

additiv - samspelet mellan faktorer är en enkel algebraisk summa av effekterna av var och en av faktorerna med en oberoende verkan;

synergistisk - den gemensamma verkan av faktorer förstärker effekten (det vill säga effekten av deras gemensamma verkan är större än den enkla summan av effekterna av varje faktor med oberoende verkan);

antagonistisk - den gemensamma verkan av faktorer försvagar effekten (det vill säga effekten av deras gemensamma verkan är mindre än den enkla summan av effekterna av varje faktor).

Varför är det viktigt att veta om samspelet mellan miljöfaktorer? Det teoretiska underlaget för värdet av maximalt tillåtna koncentrationer (MPC) av föroreningar eller maximalt tillåtna nivåer (MPL) av exponering för förorenande ämnen (till exempel buller, strålning) baseras på lagen om den begränsande faktorn. MPC sätts experimentellt på en nivå där patologiska förändringar ännu inte inträffar i kroppen. Samtidigt finns det svårigheter (till exempel är det oftast nödvändigt att extrapolera data som erhållits om djur till människor). Det handlar dock inte om dem.

Det är inte ovanligt att höra hur miljömyndigheter glatt rapporterar att nivån av de flesta föroreningar i stadens atmosfär ligger inom MPC. Samtidigt konstaterar Statens sanitets- och epidemiologiska tillsynsmyndigheter en ökad nivå av luftvägssjukdomar hos barn. Förklaringen kan vara så här. Det är ingen hemlighet att många luftföroreningar har en liknande effekt: de irriterar slemhinnorna i de övre luftvägarna, provocerar andningssjukdomar etc. Och den gemensamma verkan av dessa föroreningar ger en additiv (eller synergistisk) effekt.

Därför, idealiskt, när man utvecklar MPC-standarder och bedömer den befintliga miljösituationen, bör samspelet mellan faktorer beaktas. Tyvärr kan detta i praktiken vara mycket svårt att göra: det är svårt att planera ett sådant experiment, det är svårt att utvärdera interaktionen, plus att skärpningen av MPC har negativa ekonomiska effekter.

Ordlista

MIKROELEMENT - kemiska element som är nödvändiga för organismer i försumbara mängder, men som avgör framgången för deras utveckling. M. i form av mikrogödselmedel används för att öka utbytet av växter.

BEGRÄNSANDE FAKTOR - en faktor som sätter ramarna (avgörande) för förloppet av någon process eller för existensen av en organism (art, samhälle).

AREAL - distributionsområdet för en systematisk grupp av organismer (art, släkte, familj) eller en viss typ av gemenskap av organismer (till exempel området med lavartallskogar).

METABOLISM - (i förhållande till kroppen) konsekvent konsumtion, omvandling, användning, ackumulering och förlust av ämnen och energi i levande organismer. Livet är möjligt endast genom ämnesomsättning.

eurybiont - en organism som lever under olika miljöförhållanden

STENOBIONT - en organism som kräver strikt definierade existensvillkor.

XENOBIOTIC - ett kemiskt ämne främmande för kroppen, naturligt inte inkluderat i den biotiska cykeln. Som regel är ett främlingsfientligt medel av antropogent ursprung.

Ekosystem

URBANA OCH INDUSTRIELLA EKOSYSTEM

Allmänna egenskaper hos urbana ekosystem.

Urbana ekosystem är heterotrofa, andelen solenergi som fixeras av urbana växter eller solpaneler placerade på hustaken är obetydlig. De viktigaste energikällorna för stadens företag, uppvärmning och belysning av stadsbornas lägenheter ligger utanför staden. Dessa är fyndigheter av olja, gas, kol, vattenkraft och kärnkraftverk.

Staden förbrukar en enorm mängd vatten, varav endast en liten del en person använder för direkt konsumtion. Huvuddelen av vattnet går till produktionsprocesser och hushållsbehov. Den personliga vattenförbrukningen i städer varierar från 150 till 500 liter per dag, och med hänsyn till industrin står en medborgare för upp till 1000 liter per dag. Vatten som används av städer återvänder till naturen i ett förorenat tillstånd - det är mättat med tungmetaller, oljerester, komplexa organiska ämnen som fenol, etc. Det kan innehålla patogener. Staden släpper ut giftiga gaser och damm i atmosfären, koncentrerar giftigt avfall till deponier, som med källvattenflöden kommer in i akvatiska ekosystem. Växter, som en del av urbana ekosystem, växer i parker, trädgårdar och gräsmattor, deras huvudsakliga syfte är att reglera atmosfärens gassammansättning. De frigör syre, absorberar koldioxid och renar atmosfären från skadliga gaser och damm som kommer in i den under driften av industriföretag och transporter. Växter är också av stort estetiskt och dekorativt värde.

Djuren i staden representeras inte bara av arter som är vanliga i naturliga ekosystem (fåglar lever i parker: rödstjärt, näktergal, vipstjärt; däggdjur: sorkar, ekorrar och representanter för andra grupper av djur), utan också av en speciell grupp stadsdjur - mänskliga följeslagare. Det inkluderar fåglar (sparvar, starar, duvor), gnagare (råttor och möss) och insekter (kackerlackor, vägglöss, nattfjärilar). Många djur förknippade med människor livnär sig på sopor i soptippar (kakor, sparvar). Det här är stadssköterskorna. Nedbrytningen av organiskt avfall påskyndas av fluglarver och andra djur och mikroorganismer.

Huvuddraget i ekosystemen i moderna städer är att den ekologiska balansen är störd i dem. Alla processer för att reglera flödet av materia och energi måste en person ta över. En person måste reglera både stadens förbrukning av energi och resurser - råvaror för industrin och mat för människor, och mängden giftigt avfall som kommer ut i atmosfären, vattnet och marken till följd av industri och transporter. Slutligen bestämmer det också storleken på dessa ekosystem, som i utvecklade länder, och under de senaste åren i Ryssland, snabbt "sprider sig" på grund av förortsbyggande av stugor. Låghusområden minskar arean av skog och jordbruksmark, deras "spridning" kräver byggande av nya motorvägar, vilket minskar andelen ekosystem som kan producera mat och cykla syre.

Industriell förorening av miljön.

I urbana ekosystem är industriella föroreningar den farligaste för naturen.

Kemisk förorening av atmosfären. Denna faktor är en av de farligaste för människors liv. De vanligaste föroreningarna

Svaveldioxid, kväveoxider, kolmonoxid, klor etc. I vissa fall kan två eller relativt flera relativt ofarliga ämnen som släpps ut i atmosfären bilda giftiga föreningar under påverkan av solljus. Ekologer räknar upp cirka 2 000 luftföroreningar.

De huvudsakliga föroreningskällorna är värmekraftverk. Även pannhus, oljeraffinaderier och fordon förorenar atmosfären kraftigt.

Kemisk förorening av vattendrag. Företag dumpar oljeprodukter, kväveföreningar, fenol och många andra industriavfall i vattendrag. Under oljeproduktion förorenas vattendrag med salthaltiga arter, olja och oljeprodukter spills även ut under transport. I Ryssland lider sjöarna i norra västra Sibirien mest av oljeföroreningar. Under de senaste åren har faran för akvatiska ekosystem av hushållsavloppsvatten från stadsavlopp ökat. I dessa avloppsvatten har koncentrationen av tvättmedel ökat, vilka mikroorganismer bryts ner med svårighet.

Så länge mängden föroreningar som släpps ut i atmosfären eller släpps ut i floder är liten kan ekosystemen själva klara av dem. Med måttlig förorening blir vattnet i ån nästan rent efter 3-10 km från föroreningskällan. Om det finns för många föroreningar kan ekosystemen inte klara av dem och irreversibla konsekvenser börjar.

Vattnet blir odrickbart och farligt för människor. Förorenat vatten är inte lämpligt för många industrier.

Förorening av markytan med fast avfall. Stadsupplag med industri- och hushållsavfall upptar stora områden. Sopor kan innehålla giftiga ämnen som kvicksilver eller andra tungmetaller, kemiska föreningar som löses upp i regn- och snövatten och sedan kommer ut i vattendrag och grundvatten. Kan hamna i sopor och apparater som innehåller radioaktiva ämnen.

Jordytan kan förorenas av aska som avsatts från röken från koleldade värmekraftverk, cementfabriker, eldfast tegel, etc. För att förhindra denna förorening installeras speciella dammuppsamlare på rören.

Kemisk förorening av grundvatten. Grundvattenströmmar transporterar industriella föroreningar över långa avstånd, och det är inte alltid möjligt att fastställa deras källa. Orsaken till föroreningarna kan vara utsköljning av giftiga ämnen genom regn- och snövatten från industrideponier. Grundvattenföroreningar uppstår även vid oljeproduktion med moderna metoder, då saltvatten för att öka returen av oljereservoarer återinjiceras i brunnarna, som har stigit upp till ytan tillsammans med oljan under dess pumpning.

Saltvatten kommer in i akvifärerna, vattnet i brunnarna blir bittert och odrickbart.

Buller. Källan till buller kan vara ett industriföretag eller transport. Särskilt tunga dumper och spårvagnar ger mycket buller. Buller påverkar det mänskliga nervsystemet, och därför vidtas bullerskyddsåtgärder i städer och företag.

Järnvägs- och spårvagnslinjer och vägar längs vilka godstransporter ska flyttas från de centrala delarna av städerna till glesbygden och kring dem ska det skapas grönområden som absorberar buller väl.

Plan bör inte flyga över städer.

Buller mäts i decibel. Klockan tickar - 10 dB, viskning - 25, buller från en trafikerad motorväg - 80, flygljud från start - 130 dB. Smärtgränsen för brus är 140 dB. På området för bostadsutveckling under dagen bör bullret inte överstiga 50-66 dB.

Föroreningar inkluderar också: förorening av markytan med överbelastning och askdeponier, biologisk förorening, termisk förorening, strålningsförorening, elektromagnetisk förorening.

Luftförorening. Om luftföroreningar över havet tas som en enhet, är den över byar 10 gånger högre, över små städer - 35 gånger och över stora städer - 150 gånger. Tjockleken på lagret av förorenad luft över staden är 1,5 - 2 km.

De farligaste föroreningarna är bens-a-pyren, kvävedioxid, formaldehyd och damm. I den europeiska delen av Ryssland och Ural, i genomsnitt under året per 1 kvadratkilometer. km föll mer än 450 kg luftföroreningar.

Jämfört med 1980 ökade mängden svaveldioxidutsläpp med 1,5 gånger; 19 miljoner ton luftföroreningar kastades ut i atmosfären med vägtransporter.

Avloppsvattenutsläppet i floder uppgick till 68,2 kubikmeter. km med en efterförbrukning på 105,8 kubikmeter. km. Vattenförbrukningen inom industrin är 46 %. Andelen orenat avloppsvatten har minskat sedan 1989 och uppgår till 28 %.

På grund av dominansen av västliga vindar tar Ryssland emot 8-10 gånger mer luftföroreningar från sina västliga grannar än vad det skickar till dem.

Sura regn har påverkat hälften av Europas skogar negativt, och processen med att torka ut skog har börjat även i Ryssland. I Skandinavien har 20 000 sjöar redan dött på grund av surt regn som kommer från Storbritannien och Tyskland. Under påverkan av surt regn dör arkitektoniska monument.

Skadliga ämnen som kommer ut ur en skorsten som är 100 m hög sprids inom en radie av 20 km, 250 m hög - upp till 75 km. Mästarröret byggdes vid en koppar-nickelfabrik i Sudbury (Kanada) och har en höjd på mer än 400 m.

Ozonnedbrytande klorfluorkolväten (CFC) kommer in i atmosfären från kylsystemgaser (i USA - 48% och i andra länder - 20%), från användningen av aerosolburkar (i USA - 2% och för några år sedan deras försäljning förbjöds; i andra länder - 35 %), lösningsmedel som används vid kemtvätt (20 %) och vid tillverkning av skum, inklusive styroform (25-

Den huvudsakliga källan till freoner som förstör ozonskiktet är industriella kylskåp - kylskåp. I ett vanligt hushållskylskåp finns det 350 g freon, och i industriella - tiotals kilo. Endast kylning i

Moskva använder årligen 120 ton freon. En betydande del av det, på grund av utrustningens ofullkomlighet, hamnar i atmosfären.

Förorening av sötvattensekosystem. 1989 släpptes 1,8 ton fenoler, 69,7 ton sulfater, 116,7 ton syntetiska ytaktiva ämnen (tensider) ut i Ladogasjön - en reservoar med dricksvatten för det sexmiljonte St. Petersburg - 1989.

Förorenar akvatiska ekosystem och flodtransporter. På Bajkalsjön flyter till exempel 400 fartyg av olika storlekar, de dumpar cirka 8 ton oljeprodukter i vattnet per år.

Hos de flesta ryska företag dumpas giftigt produktionsavfall antingen i vattendrag, förgiftar dem eller ackumuleras utan bearbetning, ofta i enorma mängder. Dessa ansamlingar av dödligt avfall kan kallas "miljöminor", när dammar går sönder kan de hamna i vattendrag. Ett exempel på en sådan "miljögruva" är Cherepovets kemiska fabrik "Ammophos". Dess septiktank täcker en yta på 200 hektar och innehåller 15 miljoner ton avfall. Dammen som omsluter sumpen höjs årligen av

4 m. Tyvärr är "Cherepovets-gruvan" inte den enda.

I utvecklingsländer dör 9 miljoner människor varje år. Fram till år 2000 kommer mer än 1 miljard människor att sakna dricksvatten.

Förorening av marina ekosystem. Omkring 20 miljarder ton sopor har dumpats i världshavet – från hushållsavlopp till radioaktivt avfall. Varje år för varje 1 kvm. km av vattenytan lägg till ytterligare 17 ton sopor.

Mer än 10 miljoner ton olja hälls ut i havet varje år, som bildar en film som täcker 10-15 % av dess yta; och 5 g petroleumprodukter är tillräckligt för att dra åt filmen 50 kvadratmeter. m av vattenytan. Denna film minskar inte bara avdunstning och absorption av koldioxid, utan orsakar också syresvält och död för ägg och unga fiskar.

Strålningsföroreningar. Det antas att till år 2000 kommer världen att ha ackumulerats

1 miljon kubikmeter m högaktivt radioaktivt avfall.

Den naturliga radioaktiva bakgrunden påverkar varje människa, även de som inte kommer i kontakt med kärnkraftverk eller kärnvapen. Vi får alla en viss stråldos under vår livstid, varav 73 % kommer från strålning från naturliga kroppar (till exempel granit i monument, husbeklädnad etc.), 14 % från medicinska ingrepp (främst från att besöka en X- strålrum) och 14% - på kosmiska strålar. Under en livstid (70 år) kan en person utan större risk få strålning på 35 rem (7 rem från naturliga källor, 3 rem från rymdkällor och röntgenapparater). I zonen för kärnkraftverket i Tjernobyl i de mest förorenade områdena kan du få upp till 1 rem per timme. Strålningseffekten på taket under perioden för släckning av en brand i ett kärnkraftverk nådde 30 000 röntgen per timme, och därför kunde en dödlig dos strålning erhållas utan strålskydd (en blydräkt).

Timdosen av strålning som är dödlig för 50 % av organismerna är 400 rem för människor, 1000-2000 rem för fiskar och fåglar, från 1000 till 150 000 för växter och 100 000 rem för insekter. Således är den starkaste föroreningen inte ett hinder för massreproduktionen av insekter. Av växterna är träd minst resistenta mot strålning och gräs är mest resistenta.

Föroreningar med hushållsavfall. Mängden ansamlat sopor växer hela tiden. Nu är det från 150 till 600 kg per år för varje stadsbor. Det mesta sopor produceras i USA (520 kg per år per invånare), i Norge, Spanien, Sverige, Nederländerna - 200-300 kg, och i Moskva - 300-320 kg.

För att papper ska bryta ner i den naturliga miljön tar det från 2 till 10 år, en plåtburk - mer än 90 år, ett cigarettfilter - 100 år, en plastpåse - mer än 200 år, plast - 500 år, glas - mer än 1000 år.

Sätt att minska skadorna från kemiska föroreningar

Den vanligaste föroreningen - kemisk. Det finns tre huvudsakliga sätt att minska skadorna från dem.

Utspädning. Även behandlat avloppsvatten måste spädas 10 gånger (och obehandlat - 100-200 gånger). Höga skorstenar byggs på företag så att de utsläppta gaserna och damm sprids jämnt. Utspädning är ett ineffektivt sätt att minska skadorna från föroreningar, acceptabelt endast som en tillfällig åtgärd.

Rengöring. Detta är det främsta sättet att minska utsläppen av skadliga ämnen till miljön i Ryssland idag. Men som ett resultat av rengöringen uppstår mycket koncentrerat flytande och fast avfall, som också måste lagras.

Att ersätta gammal teknik med ny teknik med lågt avfall. På grund av djupare bearbetning är det möjligt att minska mängden skadliga utsläpp med dussintals gånger. Avfall från en bransch blir råvara för en annan.

Figurativa namn för dessa tre sätt att minska miljöföroreningar gavs av tyska ekologer: "förläng röret" (utspädning genom spridning), "plugga röret" (rengöring) och "binda röret i en knut" (teknik med lågt avfall) . Tyskarna återställde Rhens ekosystem, som under många år var ett avlopp där avfallet från industrijättar dumpades. Detta gjordes först på 80-talet, när äntligen "röret knöts i en knut".

Miljöföroreningsnivån i Ryssland är fortfarande mycket hög, och en ekologiskt ogynnsam situation som är farlig för befolkningens hälsa har utvecklats i nästan 100 städer i landet.

En viss förbättring av miljösituationen i Ryssland har uppnåtts på grund av förbättrad drift av reningsanläggningar och minskad produktion.

Ytterligare minskning av utsläppen av giftiga ämnen till miljön kan uppnås om mindre farliga lågavfallsteknologier införs. Men för att "knyta röret i en knut" är det nödvändigt att uppgradera utrustning på företag, vilket kräver mycket stora investeringar och därför kommer att genomföras gradvis.

Städer och industrianläggningar (oljefält, stenbrott för utveckling av kol och malm, kemiska och metallurgiska anläggningar) drivs av den energi som kommer från andra industriella ekosystem (energikomplex), och deras produkter är inte växt- och djurbiomassa, utan stål, gjutjärn och aluminium, olika maskiner och apparater, byggmaterial, plast och mycket annat som inte finns i naturen.

Problemen med urban ekologi är först och främst problemen med att minska utsläppen av olika föroreningar till miljön och skydda vatten, atmosfär och mark från städer. De löses genom att skapa nya lågavfallsteknologier och produktionsprocesser och effektiva behandlingsanläggningar.

Växter spelar en viktig roll för att mildra effekterna av urbana miljöfaktorer på människor. Grönområden förbättrar mikroklimatet, fångar upp damm och gaser och har en gynnsam effekt på medborgarnas mentala tillstånd.

Litteratur:

Mirkin B.M., Naumova L.G. Rysslands ekologi. En lärobok från den federala uppsättningen för årskurserna 9-11 i en grundskola. Ed. 2:a, reviderad.

Och extra. - M.: AO MDS, 1996. - 272 med ill.