Оптимизация окружающей среды
Другие рефераты
План
1. Понятие экосистемы, биогеоциноз.
2. Методы и критерии оценок состояния окружающей среды (санитарно-
гигиенические показатели, экологические критерии, экспертиза,
мониторинг, оценка изменений природной среды).
1. Экосистемы
Понятие “экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935),
который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих
организмов и окружающую их среду.
По современным представлениям, экосистема как основная структурная
единица биосферы — это взаимосвязанная единая функциональная совокупность
живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых
организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто
наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей
между биологическим сообществом и абиотической средой,
объединение их в функциональное целое. Биологи считают, что экосистема
— совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей
территории, вместе с окружающей их неживой средой.
В.Н. Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен
биогеоценоз. Биогеоценозы — природные образования с четкими границами,
состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих
определенное место. Для водных организмов — это вода, для организмов суши —
почва и атмосфера.
Понятия “биогеоценоз” и “экосистема” до некоторой степени однозначны,
но они не всегда совпадают по объему. Экосистема — широкое понятие,
экосистема не связана с ограниченным участком земной поверхности. Это
понятие применимо ко всем стабильным системам живых и неживых компонентов,
где происходит внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Так, к
экосистемам относятся капля воды с микроорганизмами, аквариум, горшок с
цветами, аэротенк, биофильтр, космический корабль. Биогеоценозами же они не
могут быть. Экосистема может включать и несколько биогеоценозов (например,
биогеоценозы округа, провинции, зоны, почвенно-климатической области,
пояса, материка, океана и биосферы в целом). Таким образом, не каждую
экосистему можно считать биогеоценозом, тогда как всякий биогеоценоз
является экологической системой.
Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка,
дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.),
мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.),
макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует
своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков.
Биосфера — экосистема высшего ранга, включающая, как уже было отмечено,
тропосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы в пределах “поля”
существования жизни. Она имеет громаднейшее разнообразие сообществ, в
структуре которых обнаруживаются сложные сочетания растений, животных и
микроорганизмов с разными способами жизни. В этой мозаике прежде всего
выделяются экосистемы наземные и водные. Согласно сформулированному В.В.
Докучаевым (1896) закону географической зональности на земной поверхности
закономерно распространены различные природные сообщества, которые в
комплексе и образуют единую экосистему нашей планеты. В пределах обширных
территорий, или зон, природные условия сохраняют общие черты, изменяясь от
зоны к зоне. Климат, растительность и животные распределяются на земной
поверхности в строго определенном порядке. А раз агенты-почвообразователи,
в своем распространении подчиненные известным законам, распределяются по
поясам, то результат их деятельности — почва — должен распределяться по
земному шару в виде определенных зон, идущих более или менее параллельно
широтным кругам. Отчетливо видна смена Арктики и Субарктики тундрой, тундры
—лесотундрой, таежно-лесной зоны — лесостепью и степью, а далее и
полупустынными пространствами на территории России. Заметна и смена
равнинных экосистем горными (Кавказ, Урал, Алтай и др.). Во всех этих
макроэкосистемах разного порядка следует рассматривать лишь сходные типы
сообществ, формирующихся в сходных климатических условиях среды различных
частей планеты, а не видовой состав и популяции макроэкосистем. Кроме того,
выражена дифференциация экосистем в зависимости от локальных условий
(геологических факторов, рельефа, почвообразующих пород, почв и т.д.), где
уже можно рассматривать и оценивать популяции разных видов, видовой состав
экологических систем. Все это многообразие экосистем биосферы, особенно
планетарных (суша и океан), а также провинциальных и зональных, необходимо
изучать, сопоставляя их продуктивность, которая будет рассмотрена в
отдельном разделе.
Для наземных экосистем установлена следующая иерархия: биосфера —
экосистема суши — климатический пояс — биоклиматическая область — природная
ландшафтная зона — природный (ландшафтный) округ— природный (ландшафтный)
район — природный (ландшафтный) подрайон — биогеоценотический комплекс —
экосистема.
Экосистемы, измененные деятельностью человека, называют
агроэкосистемами (полезащитные лесные полосы, поля, занятые
сельскохозяйственными культурами, сады, огороды, виноградники и др.). Их
основой являются культурные фитоценозы — многолетние и однолетние травы,
зерновые и другие сельскохозяйственные культуры. Они получают
дополнительную энергию в виде обработки почвы, внесения удобрений, поливных
вод, пестицидов и от других мелиорации, что существенно преобразует почвы,
изменяет видовой состав, структуру флоры и фауны. В результате взамен
устойчивых экосистем формируются менее устойчивые. Дотации энергии новым
агроэкосистемам, возможности мелиорации природных экосистем должны
основываться на нормах соотношения пашни, лугов, леса и вод в соответствии
с почвенно-климатическими и хозяйственными условиями, а также на законах,
правилах и принципах экологии.
Методы экологических исследований
Методологической основой экологии является системный подход в
исследованиях. На основе системного подхода изучают свойства
высокоорганизованных объектов, т.е. многообразие связей между элементами
экосистемы, их разнокачественость и соподчинение. При этом нельзя забывать
о том, что экосистемы находятся в состоянии динамического равновесия и
способны противостоять изменениям природной среды.
Системный подход состоит из следующих этапов: определение состава
экосистемы и объектов окружающей среды, которые оказывают воздействие на
нее; определение совокупности внутренних связей и связей с окружающей
средой. В системном анализе используют различные методы.
Наблюдения проводят за состоянием отдельных экосистем и компонентов
экосистемы в конкретных условиях (в поле), за их взаимосвязи в различных
ландшафтах. Определяют видовой состав всех организмов экосистем и условия
их существования. Устанавливают связи между видами, неживыми компонентами,
между организмами различных видов и природно-климатическими условиями.
Особое внимание уделяют количественным характеристикам – температуре,
влажности, численности и плотности популяций и др. Выделяют различные
зависимости, связи между элементами экосистемы и внешними условиями, а
также постоянно исследуют динамику (сезонную, годовую, многолетнюю) всех
организмов экосистем.
Наилучший метод наблюдений – метод мониторинга на определенных
стационарах с использованием современных датчиков, дистанционного
зонирования.
Когда экосистему изучают без нарушения ее функционирования, это
относится к наблюдениям, даже если в исследованиях применяют какую-либо
аппаратуру, например датчику. Исследование, связанные с вмешательством
состав или структуру экосистемы (введение дополнительных факторов –
внесение удобрений, химических средств борьбы с вредными видами, орошение,
осушение и др.), относятся к экспериментам. Они могут быть однофакторными
или многофакторными (изучают один или несколько изменяющихся факторов),
непреднамеренными антропогенными (отстрел волков в Канаде).
Наблюдаемые факторы проверяют на математических моделях, Часто
применяют и биологические модели – экосистемы из организмов, создаваемых в
лабораториях. Это промежуточный этап между природными экосистемами и
математическими моделями.
Моделирование – основа научного анализа системной экологии. Процесс
перевода физических, биохимических, биологических представлений об
экосистемах в ряд зависимостей и операции над полученной математической
системой называют системным анализом.
При моделировании стремятся создать упрощенную модель, сходную с
оригиналом. Свойства и поведение модели можно эффективно исследовать, а
данные изучения применить к оригиналу. Для моделирования используют
различные методы, в том числе модели идеализированных экосистем из одной
популяции при полном достатке элементов питания, отсутствии вредителей и
болезней.
Моделирование природных процессов – метод анализа результатов
исследований экологических проблем путем упрощения сложных экосистем,
применения математических методов, кибернетики, ЭВМ. Степень детализации
моделей зависит от уровня из вхождения в общую структуру системы,
конкретных пространственно-временных характеристик
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
