Комплекс морфологических, анатомических и физиологических признаков, возникающих у растений как приспособление к засушливым условиям обитания, называется ксероморфизмом.
К примеру, пырей (Elytrigia) и песколюб (Ammophila) обладают обширной системой корневищ и придаточными корнями, позволяющими им добывать воду из водоносного слоя ниже песка и вегетировать даже во время сильной засухи. Ксерофиты, растущие в пустынях, обладают приспособлениями к уменьшению потери воды и для её запасания: мясистые сочные листья бриофиллума (Bryophyllum), отсутствие листьев у большинства кактусов.
50 Гидросфе́ра (от др.-греч. ὕδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.
Общий объём воды на планете — около 1 533 000 000 кубических километров (по измерению в 2013 г.). Масса гидросферы — примерно 1,46·1021 кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты.
Бо́льшая часть воды сосредоточена в океане, намного меньше — в ледниках, континентальных водоёмах и подземных водах. Солёные океанические воды составляют свыше 97,5 % массы гидросферы, вода ледников — около 2 %, подземные воды — примерно столько же, а поверхностные воды суши — 0,02 %.
Океаны покрывают около 71 % земной поверхности. Средняя их глубина составляет 3800 м, а максимальная (Марианская впадина в Тихом океане) — 11 022 метра. Океаническую кору слагают осадочный и базальтовый слои. В водах Мирового океана растворены соли (в среднем 3,5 %) и ряд газов. В частности, верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа и 8 трлн тонн кислорода.
Поверхностные континентальные воды занимают лишь малую долю в общей массе гидросферы, но тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии сатмосферой и земной корой.
Воду, которая находится в твёрдом состоянии (в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте), объединяют под названием криосферы. Переходы воды из одних частей гидросферы в другие составляют сложный круговорот воды на Земле.
Гидросфера перекрывается с биосферой по всей своей толще, но наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые Солнцем слои, а также прибрежные зоны.
Именно в гидросфере зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры начался постепенный выход животных и растений на сушу.
51 Барсакельме́сский госуда́рственный приро́дный запове́дник (каз. Барсакелме́с мемлекетті́к табиғи́ қорығы́) — заповедник в Аральском районе Кызылординской области Казахстана.
Местоположение и зонирование территории[править | править вики-текст]
Территория заповедника состоит из двух кластерных участков — «Барсакельмес» и «Каскакулан». Участок «Барсакельмес» включает в себя прежнюю территорию заповедника (16 975 га) и осушённое дно моря, общая площадь 50 884 га (из них заповедное ядро — 37 725 га, буферная зона — 13 159 га). Участок «Каскакулан» занимает 109 942 га (заповедное ядро — 68 154 га, буферная зона — 41 788 га).
Барсакельмесский заповедник — единственный в Казахстане и СНГ заповедник с экстремальными экологическими условиями, находящийся в зоне экологической катастрофы глобального масштаба (снижение уровня Аральского моря). Это уникальная «природная лаборатория» для изучения процессов аридизации климата, опустынивания природных комплексов, перестройки состава и структуры экосистем, арена видообразования, формирования рельефа,ландшафтов, биоразнообразия. Все это имеет важное значение для понимания процессов эволюции и адаптации биоты к катастрофически изменяющимся факторам природной среды.
История заповедника[править | править вики-текст]
1929 — на острове Барсакельмес создано охотничье хозяйство, сюда завезены джейраны, сайгаки, зайцы-русаки,серые куропатки, сырдарьинские фазаны.
1939 — учреждён заповедник (насчитывающий 50-60 особей сайгака).
1953 — завезены куланы из Бадхыза (Туркмения).
1983 — на острове обитает 230 сайгаков, 160 джейранов, 242 кулана.
2005 — в районе Каскакулана насчитывается 179 куланов, на полуострове Барсакельмес — 155 сайгаков и 50 джейранов.
2009 — Барсакельмес перестал быть полуостровом; с тех пор представляет собой урочище, со всех сторон окружённое осушённым морским дном.
Флора и фауна[править | править вики-текст]
Флора сосудистых растений заповедника включает 278 видов, в том числе эндемичные казахстанские виды: полынь (аральская и прутьевидная), лебеда Пратова,жузгуны (курчеватый, приземистый, Талибина), тюльпан Борщова.
На территории заповедника обитают редкие, занесенные в Красную книгу виды животных. Это представители орнитофауны: кудрявый пеликан, белоглазый нырок,мраморный чирок, малая белая цапля, лебедь-кликун, малый лебедь, савка, змееяд, степной орёл, могильник, беркут, джек, кречетка, чернобрюхий рябок, белобрюхий рябок, саджа, бурый голубь, филин. Из млекопитающих к редким и исчезающим видам относятся джейран, туркменский кулан, сайгак, перевязка, редкий карликовыйтушканчик, ушастый ёж. На участке Каскакулан в настоящее время находятся основные популяции кулана и джейрана, благодаря наличию источников питьевой воды.
52 Мезофи́ты (от др.-греч. μέσος — средний + φυτόν — растение) — наземные растения, которые приспособлены к обитанию в среде с более или менее достаточным, но не избыточным увлажнением почвы. Занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Образцом среды обитания мезофитов может служить сельский луг вумеренной климатической зоне (примеры растений — разнообразные виды из родов полевица, тимофеевка,ромашка, клевер, золотарник и др.). Помимо луговых трав, в умеренном поясе к мезофитам относятся большинство лесных трав (ландыш, медуница и др.) и листопадные деревья и кустарники (например, бук, сирень, лещина). Однако мезофиты составляют наибольшую экологическую группу наземных растений и распространены шире: от умеренного климатического пояса, в котором преобладают, до тропического сухого.
Мезофиты требуют более или менее непрерывного водоснабжения в период вегетации. Они не терпимы к длительной засухе; ксероморфизм у них отсутствует или недостаточно развит; в чрезвычайных условиях быстро теряют влагу и увядают. К непродолжительным периодам засушливой погоды большинство мезофитов легко адаптируются, но периодически повторяющиеся засушливые циклы и длительные периоды обезвоживания могут привести к увяданию, нарушениям на клеточном уровне — плазмолизу и гибели растений. У мезофитов в среднем умеренная потребность в воде, но может широко варьироваться от вида к виду. У категории мезофитов нет признаков специфической морфологической адаптации, однако они обычно имеют хорошо развитую корневую систему с ветвящимися корнями, а также широкие, плоские и зелёные листья, форма которых весьма разнообразна. Лист более тонкий сравнению с ксерофитами, иногда с бо́льшим числом устьиц на нижних сторонах листьев, с тонкой кутикулой, волоски на листьях редкие или отсутствуют. В тканях листа обычно хорошо структурирована однослойная паренхима, также как и слой эпидермиса в верхней и нижней части листа.
Мезофиты лугов, степей и других хорошо освещаемых солнцем местообитаний обладают выраженными чертами светолюбивых растений (гелиофиты); мезофиты нижнего яруса лесов теневыносливы и тенелюбивы (сциофиты).
К мезофитам также относят большинство эфемеров — однолетних растений, обитающих в полупустынных и пустынных зонах и завершающих свой жизненный цикл за очень короткий промежуток времени (2 — 4 месяца), то есть за зимне-весенний сезон, когда выпадает достаточное количество осадков.
Подавляющее большинство сельскохозяйственных культур, в том числе важнейшие злаковые (кукуруза сахарная, пшеница) — мезофиты.
53 Наурузумский заповедник
Наурзу́мский госуда́рственный приро́дный запове́дник (каз. Наурызы́м мемлекетті́к табиғи́ қорығы́) был открыт Постановлением Совета Народных Комиссаров РСФСР № 826 от 30 июня 1931 года. В 1951 году заповедник был закрыт, но вновь восстановлен в 1966 году[1]. Целью функционирования заповедника является сохранение в естественном состоянии типичных, редких и уникальных природных комплексов, животного и растительного мира степной зоныСеверного Казахстана, их мониторинг и изучение[1].
Зонирование[править | править вики-текст]
Территория Наурзумского заповедника состоит из трёх участков, располагающихся на расстоянии от 9 до 14 км друг от друга:
Наурзум включает системы пресных и соленых озёр с окружающими их заливными злаковыми лугами и галофитными сообществами, а также уникальный Наурзумский бор, который расположен на крупнобугристых и грядово-бугристых эоловых песках[2], степную речку Аккансай, различные типы степей (разнотравно-песчаноковыльные, кустарниково-разнотравно-красноковыльные, типчаково-ковыльные, комплексные), склоны восточного борта ложбины с колковыми березняками и осинниками и участки плато.
Сыпсын представляет мелколиственные колковые леса, сухие луга, разнотравно-песчаноковыльные, разнотравно-песчаноковыльно-красноковыльные степи, небольшие заболоченные озера и галофитные сообщества в пойме реки Наурзум-карасу.
Терсек включает одноименный колковый сосновый бор, склоновые варианты зональных типчаково-ковылковых степей, кустарниково-разнотравно-красноковыльные, типчаково-ковыльные степи и галофитные сообщества и их комплексы в долине реки Дана-Бике[1].
Общая площадь составляет 191 381 га в составе трёх участков — Наурзум (139 714 га), Терсек (12 947 га) и Сыпсын (38 720 га), объединённых и окруженных охранной зоной общей площадью 116 726,5 га. Заповедник расположен на территории Наурзумского и Аулиекольского районов Костанайской области[1], в 190 км к югу от Костаная.
История[править | править вики-текст]
В рамках планов первой пятилетки было необходимо организовать крупный степной заповедник в азиатской части СССР. Специалистом по растительному покрому профессором И. И. Спрыгиным был предложен район Наурзума. В 1929 году научная экспедиция подтвердила правильность выбора территории, а в 1930 году группа ученых под руководством профессора Ф. Ф. Шиллингера определила участки для организации на них Наурзумского заповедника[3].
30 июня 1931 года согласно Постановлению Совета Народных Комиссаров РСФСР № 826 были официально утверждены границы Нарузумского, а также Печеро-Илычского и Кавказского заповедников, согласно которым заповедник изначально включал в себя обширные участки целинных степей, озерные системы, осиново-березовые и сосновые леса на площади 250 тыс. га. В 1936 году у заповедника были изъяты восточные участки взамен обширного западного участка на плато с типчаково-ковылковыми степями и небольшим лесным массивом Белькарагай. В этих границах площадь заповедника увеличилась до 320 тыс. га, он состоял из двух крупных участков и в таком виде просуществовал до реорганизации заповедной системы 1951 года[3].
В 1951 году Наурзумский заповедник был ликвидирован, а на его базе организовали Наурзумский лесхоз. В 1959 году по предложению научных организаций было принято постановление Совета Министров Казахской ССР «О восстановлении Наурзумского государственного заповедника», но восстановлен он был только в 1966 году в виде четырёх участков площадью 85 000 га, куда вошли лесные массивы и Наурзумская система озёр[3].
В 1976 году к заповедному участку Терсек было присоединено 2000 га ковылковых степей с сурчиной колонией. В 1999—2004 годах был осуществлён новый этап расширения и обустройства границ заповедника. Согласно постановлению Правительства Республики Казахстан от 26 января 2004 года № 79 его территория увеличилась на 103 687 га[3].
В 2008 году Наурзумский и Коргалжынский заповедники в составе объекта "Сарыарка — Степи и озёра Северного Казахстана" были включены в список Всемирного наследия ЮНЕСКО[4].
Рельеф[править | править вики-текст]
Район Наурзума характеризуется равнинным столово-ступенчатым рельефом, состоящим из нескольких геоморфологических уровней от поверхности плато с отметками 250—320 м до плоских равнин широкого (30-50 км) днища Тургайской ложбины, с максимальными отметками 120—125 м над уровнем моря. Денудационно-аккумулятивные супесчаные равнины плато в голоцене подверглись интенсивным эрозионным процессам, вынесенный материал сформировал в центральной части Тургайской ложбины массивы дюнно-бугристых эоловых песков, разделяющих систему озёр Сары-Моин, Жарколь и систему Аксуат. Ложа озёр выработаны в верхнеплейстоценовых полигенетических отложениях, выполняющих сквозную ложбину[1].
Геология[править | править вики-текст]
В геоструктурном отношении Северо-Тургайской провинции соответствует Тургайский эпигерцинский прогиб. Отметки кровли палеозоя колеблются от 100 до 120—150 м и более, а мощность осадочного чехла в среднем не превышает первые сотни метров, постепенно нарастая от западных и восточных бортов прогиба к его осевой зоне. Резко увеличивается осадочная толща в погребенных грабенах фундамента, подобных, например, Наурзумскому, где разрезы мезокайнозоя достигают мощности 500—700 м и более. Платформенный чехол Тургайского прогиба сложен континентальными и морскими осадками от триаса до неогена и плейстоцена включительно. Особенно важным маркирующим горизонтом, который фиксируется по всей территории прогиба, являются отложения последней морской трансгрессии палеогена — соленосные горизонты чеганской свиты (верхний эоцен — нижний олигоцен). Выше них залегают исключительно континентальные слои, представленные песчано-глинистыми осадками олигоцена и миоцена, которые и участвуют в сложении столово-ступенчатого рельефа плато. Четвертичные отложения на междуречьях маломощны, редко превышают 5 — 7 м. Только в Тургайской ложбине их мощность возрастает до нескольких десятков метров[1].
Почвы[править | править вики-текст]
Территория заповедника относится к Казахстанской сухостепной провинции тёмно-каштановых и каштановых почв. Однако для неё характерно значительное разнообразие почвенного покрова, выражающееся в различии почв по механическому составу, степени увлажнения и засоленности. На плоских водоразделах, окружающих Тургайскую ложбину, сформировались тёмно-каштановые суглинистые и тяжело-суглинистые почвы с широким распространением солонцовых почв в комплексе с солончаковатыми солонцами. На большей части современной территории заповедника, относящейся к геоморфологическому уровню денудационно- аккумулятивных супесчаных равнин, представлены тёмно-каштановые песчаные и супесчаные почвы. Под лесной растительностью в Наурзумском бору развиты дерново-боровые почвы. В Тургайской ложбине вокруг озёр системы Сарымоин и Аксуат преобладают лугово-каштановые и луговые почвы в комплексе с солончаками[1].
Климат[править | править вики-текст]
Климат резко континентальный, характеризующийся высокими амплитудами зимних и летних температур. Средняя температура января минус 17-18°С, абсолютный минимум — минус 45,7 °C, средняя температура июля 24,2 °C, абсолютный максимум 41,6 °C. Средняя годовая температура воздуха составляет 2,4 °C, средний годовой безморозный период в районе Наурзума — 131 день (минимальная продолжительность 103 дня, максимальная — 154 дня). Зимние месяцы отличаются малой облачностью, выхолаживанием приземного слоя воздуха и сильными морозами. Атмосферные осадки зимнего периода крайне скудны. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце ноября и разрушается в конце марта. Дней с метелью на широте Наурзума в среднем 19. Из-за сильных морозов и невысокого снежного покрова промерзание почвы идет на глубину более 1 м. Полное оттаивание почвы обычно происходит в последней декаде апреля. В теплое время года антициклональный режим ослабевает. За Урал проникают воздушные массы с Атлантики и циклоны с севера. Вместе с тем, непосредственному влиянию влажных воздушных масс атлантического происхождения препятствуют горы Урала, и нередко происходит приток континентального тропического воздуха с юга — из Средней Азии, сопровождаемый установлением особенно жаркой и сухой погоды, а также адвекцией теплых воздушных масс из Турана. Продолжительность солнечного сияния в степях Азии составляет 2000—2400 часов в год. Для региона характерны резкие колебания количества осадков по сезонам и годам. Среднегодовая сумма осадков составляет 233 мм, из них 30-40 % приходится на летние месяцы. Среднегодовая относительная влажность воздуха 70 %, но 38-90 дней, а иногда и более 100 дней, она снижается до 30 % и менее[1].
Гидрография[править | править вики-текст]
Наурзумский заповедник располагается на широтном водоразделе между бассейнами рек Тобол на севере и Тургай на юге. Речная сеть представлена здесь лишь временными водотоками, имеющими сезонный - весенний сток и, преимущественно, широтное направление – со склонов плато в Тургайскую ложбину. Наиболее крупные реки восточного направления: Дана-Бике и Наурзум-карасу, протяженностью 58 и 85 км, имеют выраженные бассейны и выработанные в верхнем течении долины. Во время весеннего половодья русла этих рек наполняются водой, которая, достигая озёр, широко разливается в предъустьевой части, образуя мелководные лиманы. В нижнем течении в их руслах сохраняются постоянные плесы до 1 км длиной и до 20-25 м шириной. Ещё одна река-водоток Улькен-караелга течет с юго-запада. В среднем и нижнем течении все они характеризуются слабым уклоном и сравнительно небольшим врезом русел, а вблизи озерных котловин совершенно выполаживаются в обширных депрессиях.
Более крутые склоны восточного плато дренированы значительно сильнее. Через каждые 10-12 км их прорезают короткие в 10-15 км саи рек Моин, Аккансай, Куркуутал и других. В верховьях и при выходе в ложбину они представляют собой врезанные русла с цепочкой бочагов или небольших плесов. Предустьевые участки, вблизи озерных котловин, врезаны очень слабо, иногда обозначены лишь полосой кустарников или совершенно выполаживаются, и во время паводка вода широким фронтом разливается по пониженным участкам степи, так называемым бидаякам.
В Тургайской ложбине разбросано большое количество озёр, имеющих характер плоских блюдцеобразных котловин с глубинами, редко превышающими 2,5 - 3 м. Все они бессточные, сорово-дефляционного происхождения с материково-озерным режимом. Крупнейшие озера заповедника – система пресных озёр Аксуат и пресных и соленых озёр системы Сарымоин – в годы наполнения достигают площади зеркала 220 кв. км и 126 кв. км соответственно. Как и большинство бессточных озёр аридных и субаридных регионов они имеют многолетние циклы обводнения, которые следуют климатическим циклам увлажненности. Периоды высокого и среднего наполнения сменяются снижением уровня воды, иногда до полного обсыхания водоемов, и через некоторое время новым наполнением. Такой природный механизм останавливает и поворачивает вспять процессы засоления озерных котловин, заиления или зарастания жесткой надводной растительностью.
Основными источниками водоснабжения территории являются атмосферные осадки и грунтовые воды[1].
Флора[править | править вики-текст]
Растительный мир заповедника включает 687 видов высших растений, что исключительно много для степной зоны[1]. Сосновые леса Наурзумского бора являютсяреликтовыми, так как они сохранились в малоизменённом виде с третичного или начала четвертичного периода[2]. Среди них 5 видов эндемиков, распространённых в Арало-Каспийском и Верхне-Тобольском флористических районах (берёза киргизская, астрагал Нины, астрагал Кустанайский, тимьян казахстанский, льнянка длинноплодная), а также 5 видов реликтовых: тонконог жестколистый, ковыль перистый, чий блестящий, кувшинка белая, селитрянка Шобера. Во флоре наблюдается присутствие элементов как северной бореальной, так и южной флоры. Из древних элементов болотно-лесной флоры найдены: телиптерис болотный, крапива двудомная, хмель обыкновенный, паслён горько-сладкий; бореальные виды, редкие для Северного Казахстана: хвощ зимний, осока двухтычинковая, пушица стройная,белозор болотный, черёмуха обыкновенная. Ряд плиоценовых видов включает иву пепельно-серую, иву пятитычинковую, сабельник, лабазник вязолистый, дербенник иволистый, шлемник обыкновенный, зюзник европейский. Два вида характерны для южных тугайных лесов: лох остроплодный и ломонос восточный. На южной границе ареала находятся: маттеукция страусоперовая, можжевельник обыкновенный, смородина каменная, астра альпийская, астра алтайская. К диким сородичам культурных растений относится 44 вида, в том числе 6 редких для этого региона: тимофеевка луговая, боярышник алтайский, земляника зелёная, клевер лупиновый,лён многолетний, лён бледноцветный, лох остроплодный. В Красную книгу Казахстана входит 5 видов: берёза киргизская, росянка круглолистная, наголоватка мугоджарская, тюльпан Шренка, тонконог жёстколистый. Всего особой охраны требуют 125 видов или 18 % флоры[1].
Фауна[править | править вики-текст]
Фауна заповедника очень разнообразна и не изучена в полной мере до настоящего времени. Наиболее богата орнитофауна. В составе орнитофауны 282 вида, в том числе 158 гнездящиеся. В зональных степях наиболее типичны полевой и белокрылый жаворонки, чёрный жаворонок, полевой конёк, обыкновенная каменка, стрепет, степной лунь, кречетка, журавль-красавка, степной орёл. Для увлажненных участков вблизи озерных котловин, соров и в западинах с луговой растительностью и зарослями степных кустарников типичны жёлтая трясогузка, черноголовый чекан, бормотушка, сорокопут жулан, перепел, серая куропатка, луговой лунь, большой кроншнеп. На лесных участках обитают тетерев, большой пёстрый дятел, иволга, вяхирь, обыкновенная горлица, большая синица, лазоревка белая, обыкновенная горихвостка, лесной конёк, чёрный стриж и другие. Очень широко представлен отряд хищных (28 видов), из них 18 гнездится: орлы — беркут, могильник и степной; луни — степной, луговой и болотный; соколы — балобан, чеглок, дербник, обыкновенная и степная пустельги и кобчик; орлан-белохвост, обыкновенный канюк,курганник, чёрный коршун, ястребы — перепелятник и тетеревятник[1].
Наурзумские озёра с древних времён служили перевалочным пунктом на пути движения многих видов птиц, зимовавших в Иране, Индии, Средней Азии, по Тургайскому перелётному пути дальше на север, к местам гнездования[5]. В годы наполнения Наурзумские озера являются районом массового гнездования водоплавающих и водно-болотных птиц. В зависимости от состояния обводненности численность изменяется в очень больших пределах. Оптимальные условия для гнездования создаются на второй — третий год после обводнения — с образованием обширных разливов и мелководий, развитием прибрежной растительности. Наиболее многочисленны лысуха, красноголовый нырок, серая утка, шилохвость, кряква, чирок-трескунок, широконоска. Массовыми гнездящимися видами являются поганки, в основном большая и серощёкая, в меньшем числе — черношейная. Среди чаек многочисленны озёрная, серебристая, сизая и малая. Обычны на гнездовании крачки: речная, белокрылая, чёрная, а также кулики: большой кроншнеп, большой веретенник, шилоклювка, ходулочник, чибис, травник, поручейник,степная тиркушка, изредка встречаются кулик сорока, малый зуёк. Среди голенастых гнездятся серая и большая белая цапли, большая выпь, волчок. С 1974 года в годы высокого обводнения гнездятся большие бакланы. В 1981-1996 годах происходила массовая инвазия южных видов, стали гнездиться большая белая цапля, с1981 года — кудрявые, а с 1984 года — розовые пеликаны[1]. Редкие птицы представлены 44 видами: 36 включены в Красную книгу Казахстана, 23 — в Международную[1].
Из 44 видов млекопитающих, зарегистрированных в заповеднике, постоянно обитают 42 вида (один — сайга приходила в период летних кочевок до 1994 года, дважды отмечена лесная куница). Из ценных охотничье-промысловых видов обычны лось, косуля, кабан и сурок; группа хищников включает волка, лисицу, корсака, рысь, степного хоря, горностая, ласку, в лесах и близ озёр многочисленны барсуки. В степях доминирующей группой являются грызуны: степной сурок-байбак, суслик песчаник, большой суслик, малый суслик, хомяк, степная мышовка, полевки, хомячки, а также: ушастый ёж, тушканчики, заяц русак, из хищников — степной хорёк, корсак, обыкновенная лисица, волк. В лесных массивах обитают лось, сибирская косуля, рысь, обыкновенная белка, обыкновенный ёж, широко распространены заяц беляк, барсук, горностай, ласка, отмечены лесная куница и енотовидная собака. На побережьях пресных озёр многочисленны мелкие грызуны: лесная мышь, узкочерепная полёвка, полёвка-экономка, встречаются мышь-малютка, бурозубки; в годы высокого обводнения на озёрах обычны водяная полевка и ондатра. Из пустынных видов на самом юге в районе озёр Сулы и Кулаголь отмечен приаральский толстохвостый тушканчик. По числу видов млекопитающие представляют 24.7 % от всей териофауны Казахстана[1].
Пресмыкающиеся и земноводные представлены 6 видами: 3 вида пресмыкающихся (степная гадюка, прыткая ящерица и разноцветная ящурка) и 3 вида земноводных (остромордая лягушка, чесночница и зелёная жаба)[1].
Фауна рыб включает 10 видов. Наиболее распространенными и многочисленными являются хорошо приспособленные к циклическим колебаниям обводненности озёр золотой и серебряный караси, в некоторых озёрах встречается озерный гольян. В реках обитают также линь, окунь, щука, плотва. В годы высокой обводненности эти виды попадают и в озера. Последние 20 лет во многих водоемах района, в том числе созданных на водотоках, интродуцировались сазан, елец и пелядь, которые отмечались в озёрах заповедника после больших паводков[1].
54. Процессы дестабилизации природной среды Республики Казахстан, причины и следствия
Казахстан, являясь участником мировых процессов и явлений, также стремиться достичь устойчивого развития и прилагает к этому немалые усилия: от идентификации дестабилизирующих природную среду процессов до разработки собственной Концепции устойчивого развития.
Под процессом дестабилизации или экологическим риском следует понимать вероятность неблагоприятных для экологических ресурсов последствий любых антропогенных изменений и факторов. На территории Казахстана выделяют следующие регионы экологического риска.
1. Регионы с катастрофическим уровнем экологической дестабилизации природной среды:
- Акватория и осушившееся дно Аральского моря (Северо-Приаральская провинция). Это планетарная экологическая катастрофа. Восстановление Аральского моря как геосистемы в прежних параметрах невозможно. Основная задача - стабилизация Арала на современном уровне, разделение сокращающейся акватории с помощью дамб на цепь водохранилищ. Первоочередные меры: строгое регулирование норм водопользования и полива земель, сброс дренажных вод и увеличение пропусков речной воды в Арал. Кроме того, необходима социальная защита населения Приаралья, искусственное дождевание, опреснение минерализованных вод и др.
- Территория бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона (Чингизтауская провинция). Мероприятия по охране природы: действует закон РК «О социальной защите граждан, пострадавших вследствие ядерных испытаний на Семипалатинском испытательном ядерном полигоне»; изучение последствий ядерных испытаний; рекультивация нарушенных земель; диспансеризация и лечение населения, проживающего вблизи полигона; контроль за использованием каких-либо видов природных ресурсов из зоны экологического бедствия.
- Промышленный район Рудного Алтая (Западно-Алтайская горная провинция). Мероприятия по охране региона: уменьшение мощности и перепрофилирование предприятий цветной металлургии, оборудование их совершенными очистными сооружениями; внедрение малоотходных технологий; совершенствование технологических процессов в цветной металлургии и горнодобывающей промышленности; принятие Государственной программы по оздоровлению экологической обстановки на Рудном Алтае; массовая диспансеризация населения.
2. Регионы с критическим уровнем экологической дестабилизации природной среды:
- Восточное Приаралье (Нижне-Сырдарьинская провинция). Необходимо совершенствование технологии производства, методов очистки сточных вод.
- Шымкентский промышленный узел (Присырдарьинская провинция). Необходим строгий контроль за состоянием окружающей среды.
- Балхашский промышленный узел (Северо-Прибалхашская провинция). Необходимы: утилизация сернистого ангидрида, флотация методом выщелачивания меди, использование шлаков и шламов в строительной индустрии и др.
- Темиртауский промышленный узел (Ерементау-Баянаульская провинция). Необходимы: улавливание отходящих газов металлургического и химического производства; совершенствование очистных сооружений; оборотное водоснабжение; предотвращение загрязнения р. Нуры и Самаркандского водохранилища.
- Карагандинский промышленный район (Ерементау-Баянаульская провинция). Необходимы: утилизация отходов угледобычи и углеобогащения в строительной и дорожной индустрии; рекультивация нарушенных земель, терриконов, отвалов с возможной засыпкой пустой породой отработанных шахт; массовое озеленение с целью уменьшения запыленности воздушного бассейна.
- Жезказганский промышленный узел (Сарысу-Кызылжарская провинция). Необходимы: решение проблемы водообеспечения и водоснабжения на основе сооружения магистрального водовода Иртыш - Караганда - Жезказган.
- Алматинский промышленный район (Заилийская горная провинция). Необходимы: внедрение очистных сооружений и малоотходной технологии на промышленных предприятиях; сокращение выброса выхлопных газов автотранспорта посредством сокращения числа автомобилей в городе, перехода на пассажирский электротранспорт и развития метрополитена.
- Каратау-Таразский промышленный район (Каратауская горная провинция). Необходимы: сокращение газовых выбросов при производстве фосфорных удобрений; внедрение технологии малоотходного производства.
- Кустанайско-Рудненский промышленный район (Притобольская провинция). Рекультивация земель: выравнивание отвалов, посев трав, лесопосадки. Использование пустой породы в качестве балластного материала и в строительной индустрии.
- Экибастузский промышленный узел (Прииртышская провинция). Необходимы: рекультивация нарушенных земель; лесопосадки, фитомелиорация; совершенствование технологии сжигания высокозольного бурового угля в теплоэнергетике; использование отвалов пустой породы в дорожном строительстве и строительной индустрии.
- Северо-Прикаспийский (Тенгизский) промышленный район (Прикаспийская провинция). Необходимы: совершенствование технологии добычи нефти и природного газа; предотвращение катастрофических выбросов попутных газов и их возгорания; совершенствование технологии добычи нефти Бузачинского месторождения, отличающегося высоким содержанием асфальто-смолистых веществ и ванадия.
- Мангистауский промышленный узел (Мангистауская провинция) Необходимо совершенствование технологии добычи и переработки Мангышлакской нефти, отличающейся содержанием парафиновых фракций и повышенной вязкостью.
- Космодром Байконур (Нижнесырдарьинская провинция). Необходимы: разработка программы экологического восстановления земель, нарушенных в результате военных и космических испытаний; тщательный учет и картирование участков падения космических объектов; постоянный контроль за состоянием окружающей среды районов падения; сбор и удаление ступеней и частей ракет; Удаление почвогрунтов, загрязненных гептилом.
- Казахстанская часть бассейна р. Сырдарьи (Присырдарьинская и Нижнесырдарьинская провинции). Необходимы: соблюдение технологических условий и нормативов, обеспечивающих экологическую чистоту водных ресурсов; контроль за использованием пестицидов и минеральных удобрений.
- Низовья долины р. Шу (Мойынкумская провинция) Необходимы: регулирование водопотребления на основе Межгосударственного соглашения между Казахстаном и Кыргызстаном.
- Казахстанская часть бассейна р. Иртыш (Западно-Алтайская горная провинция). Необходимы: предотвращение загрязнения реки мощными предприятиями горнодобывающей промышленности, цветной металлургии, энергетики; регулирование проблемы стока р. Иртыш.
- Сорбулак — накопитель сточных вод г. Алматы (Илийская провинция). Необходимы: укрепление дамбы накопителя сточных вод; посадка тополя для усиления транспирации воды и укрепления берегов.
55. Пищева́я цепь — это пищевые взаимоотношения в биогеоценозе.
Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5.
Структура пищевой цепи[править | править вики-текст]
Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.
Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде тепла. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.
Трофическая сеть[править | править вики-текст]
Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так, траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть.
Трофический уровень [править | править вики-текст]
Трофический уровень — условная единица, обозначающая удалённость от продуцентов в трофической цепи данной экосистемы.
В некоторых случаях в трофической сети можно сгруппировать отдельные звенья по уровням таким образом, что звенья одного уровня выступают для следующего уровня только в качестве пищи. Такая группировка называется трофическим уровнем.
Типы пищевых цепей[править | править вики-текст]
Существуют 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.
В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например,зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.
В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.
Наземные детритные цепи питания более энергоёмки, поскольку большая часть органической массы, создаваемой автотрофными организмами, остаётся невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10 % энергии и веществ запасённых автотрофами, 90 % же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.
57 Кислотный дождь Кисло́тный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, — при которых наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами, обычно оксидами серы иоксидами азота[1].
История термина[править | править вики-текст]
Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским учёным Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии»[2]. Его внимание привлек смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели лесов, урожаев и растительности. Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почвы и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ, вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота, тогда как в идеале pH дождевой воды равняется 5-6,5-7. В реальной жизни показатель кислотности дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это прежде всего зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
В 1883 году шведский ученый Сванте Август Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода. Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы. Водородный показатель является взятым с обратным знаком десятичным логарифмом активности ионов водорода в растворе и его используют в качестве показателя кислотности воды.
Химические реакции[править | править вики-текст]
Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А кислотный дождь образуется в результате реакции междуводой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и вруде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы IV (сернистый ангидрид), оксид серы VI (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы, под воздействием солнечного излучения, или так называемых «фотохимических реакций»), которые превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе соснегом или дождем, они выпадают на землю.
Экологические и экономические последствия[править | править вики-текст]
Лес после кислотного дождя
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии,Австралии, России, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоёмы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоёмы. Первая стадия — начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоёма пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия — кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон — крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Третья стадия — кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем.
По мере накопления органических веществ на дне водоёмов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания.
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, «сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон и тяжелые металлы, в совокупности приводит кдеградации лесов»[3]. Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Миннесота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов, — это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.
58 В среднем активная жизнедеятельность организмов требует довольно узкого диапазона температур, ограниченного критическими порогами замерзания воды и тепловой денатурации белков, примерно в пределах от 0 до +50 °C. Границы оптимальных температур соответственно должны быть еще более узкими. Однако реально эти границы преодолеваются в природе у многих видов за счет специфических адаптаций. Существуют экологические группы организмов, оптимум которых сдвинут в сторону низких или высоких температур.
Криофилы – виды, предпочитающие холод и специализированные к жизни в этих условиях. Свыше 80 % земной биосферы относится к постоянно холодным областям с температурой ниже +5 °C – это глубины Мирового океана, арктические и антарктические пустыни, тундры, высокогорья. Обитающие здесь виды обладают повышенной холодостойкостью. Основные механизмы этих адаптаций биохимические. Ферменты холодолюбивых организмов обладают такими особенностями строения, которые позволяют им эффективно понижать энергию активации молекул и поддерживать клеточный метаболизм при температурах, близких к 0 °C. Большую роль играют также механизмы, предотвращающие образование льда внутри клеток. При этом реализуются два основных пути – противостояние замерзанию (резистентность) и устойчивость к замерзанию (толерантность).
Биохимический путь противостояния замерзанию – накопление в клетках макромолекулярных веществ – антифризов, которые понижают точку замерзания жидкостей тела и препятствуют образованию кристаллов льда в организме. Такого типа холодовые адаптации обнаружены, например, у антарктических рыб семейства нототениевых, которые живут при температуре тела ‑1,86 °C, плавая под поверхностью сплошного льда в воде с такою же температурой (рис. 11). Мелкая тресковая рыба сайка в Северном Ледовитом океане плавает в водах с температурой не выше +5 °C, а нерестится зимой в переохлажденных водах у побережья. Глубоководные рыбы в приполярных районах все время находятся в переохлажденном состоянии.
Предельная температура, при которой еще возможна активность клеток, зафиксирована у микроорганизмов. В холодильных камерах мясные продукты могут быть испорчены за счет деятельности бактерий при температурах до ‑10‑12 °C. Ниже этих температур роста и развития одноклеточных организмов не происходит.
Другой путь холодостойкости – выносливость к замерзанию – связан с временным прекращением активного состояния (гипобиозом или криптобиозом). Образование кристалликов льда внутри клеток необратимо нарушает их ультраструктуру и приводит к гибели. Но многие криофилы способны переносить образование льда во внеклеточных жидкостях. Этот процесс приводит к частичной дегидратации клеток, что повышает их устойчивость. У насекомых накопление защитных органических веществ, таких как глицерин, сорбит, маннит и других, препятствует кристаллизации внутриклеточных растворов и позволяет переживать критические морозные периоды в состоянии оцепенения. Так, жуки‑жужелицы в тундрах выдерживают переохлаждение до ‑35 °C, накапливая к зиме до 25 % глицерина и снижая содержание воды в теле с 65 до 54 %. Летом глицерин в их теле не обнаруживается. Некоторые насекомые выдерживают зимой до ‑47 и даже ‑50 °C с замерзанием внеклеточной, но не внутриклеточной влаги. Морские обитатели практически не сталкиваются с температурами ниже ‑2 °C, но беспозвоночные приливно‑отливной зоны (моллюски, усоногие раки и др.) зимой во время отлива переносят замерзание до – (15–20) °С. Клетки под микроскопом выглядят сморщенными, но кристаллов льда в них не обнаруживается. Устойчивость к замерзанию может проявляться и у эвритермных видов, оптимальные температуры развития которых далеки от 0 °C.
Термофилы – это экологическая группа видов, оптимум жизнедеятельности которых приурочен к области высоких температур. Термофилией отличаются многие представители микроорганизмов, растений и животных, встречающихся в горячих источниках, на поверхности прогреваемых почв, в разлагающихся органических остатках при их саморазогревании и т. п.
Верхние температурные пределы активной жизни отличаются у разных групп организмов. Наиболее устойчивы бактерии. У одного из видов архебактерий, распространенных на глубинах вокруг термальных источников («курильщиков»), экспериментально обнаружена способность к росту и делению клеток при температурах, превышающих +110 °C. Некоторые бактерии, окисляющие серу, как, например, Sulfolobus acidocaldarius, размножаются при +(85–90)°С. Обнаружена даже способность ряда видов расти в практически кипящей воде. Естественно, не все бактерии активны при столь высоких температурах, но разнообразие таких видов достаточно велико.
Верхние температурные пороги развития цианобактерий (сине‑зеленых водорослей) и других фотосинтезирующих прокариот лежат в более низких пределах от +70 до +73 °C. Термофилы, растущие при +(60–75) °С, есть как среди аэробных, так и анаэробных бактерий, спорообразующих, молочнокислых, актиномицетов, метанообразующих и др. В неактивном состоянии спорообразующие бактерии выдерживают до +200 °C в течение десятков минут, что демонстрирует режим стерилизации предметов в автоклавах.
Термостабильность белков бактерий создается за счет значительного числа малых изменений в их первичной структуре и добавочных слабых связей, определяющих укладку молекул. В транспортных и рибосомных РНК термофилов повышено содержание гуанина и цитозина. Эта пара оснований более термостабильна, чем пара аденин – урацил.
Таким образом, выход температурной устойчивости за пределы средней нормы происходит в основном за счет биохимических адаптаций.
Среди эукариотных организмов – грибов, простейших, растений и животных – также существуют термофилы, но уровень их толерантности к высокой температуре ниже, чем у бактерий. Пределы роста грибного мицелия составляют +(60–62) °С. Известны десятки видов, способных быть активными при +50 °C и выше в таких местообитаниях, как компосты, стога сена, хранящееся зерно, прогреваемая почва, свалки и т. п. Простейшие – амебы и инфузории, одноклеточные водоросли могут размножаться до температуры в +(54–56) °С Высшие растения могут переносить краткосрочные нагревания до +(50–60) °С, но активный фотосинтез даже у пустынных видов тормозится температурами, превышающими +40 °C. Так, в клетках суданской травы при +48 °C движение цитоплазмы останавливается уже через 5 мин. Критические температуры тела некоторых животных, например пустынных ящериц, могут достигать +(48–49) °С, но для большинства видов температуры тела, превышающие +(43–44) °С, несовместимы с жизнью из‑за рассогласования физиологических процессов и коагуляции белка коллагена. Таким образом, с усложнением организации живых существ способность их быть активными при высоких температурах понижается.
Узкая специализация и латентные состояния намного раздвигают границы жизни по отношению к отдельным факторам среды. Если средние температурные пределы активности организмов характеризуются диапазоном от 0 до +(40–45) °С, то специализированные виды (криофилы и термофилы) расширяют его более чем вдвое (от ‑10 до примерно +110 °C), а в состоянии криптобиоза и анабиоза некоторые формы жизни способны выдерживать температуры, близкие к абсолютному нулю или намного превышающие точку кипения виды.
59 В биосфере Земли постоянно совершаются круговороты различных веществ, которые циркулируют между живыми организмами и оболочками планеты (атмосферой, гидросферой и литосферой).
Углерод является важнейшим химическим элементом органических веществ всех типов. Круговорот углерода в биосфере представляет собой сложную цепочку реакций. Это циклическое перемещение данного элемента между живыми существами и неорганическим миром. При этом углерод переходит из воздушной и водной среды в организмы растений и животных, а затем снова поступает в воздух, воду и почву, где становится доступным для последующего использования. В связи с тем, что углерод крайне необходим для поддержания всех жизненных форм, вмешательство в циркуляцию этого химического элемента оказывает влияние на численность и разнообразие живых организмов, существующих на Земле.
Источником углерода является атмосферный воздух, где этот элемент присутствует в форме диоксида углерода (углекислого газа). Также углекислый газ в растворенном виде (слабая угольная кислота) имеется в водах пресных и соленых водоемов. Кальций соединяется с данной кислотой, образуя минералы – карбонаты (известняк). Общая масса растворенных и осадочных углеродсодержащих соединений равна примерно 1,8 трлн. тонн. Концентрация связанного углерода в атмосферном воздухе в виде углекислого газа составляет 0,03% от массы воздуха на уровне моря, в абсолютных величинах это составляет примерно 750 млрд. тонн. Оценить содержание углерода в живых организмах даже ориентировочно не представляется возможным из-за их многочисленности и широкого распространения на Земле.
Элементарный углерод находится в движении постоянно. Процесс круговорота углерода начинается внутри экосистем путем потребления зелеными растениями СО2 из воздушной и водной среды при фотосинтезе. В ходе фотосинтеза диоксид углерода превращается в простые сахара, которые при дыхании растений расщепляются, отдавая организмам энергию, а часть СО2 снова выделяется в атмосферу. Определенная доля углерода поступает затем с фитомассой к микроорганизмам и растительноядным животным. Все аэробные организмы участвуют в выведении углерода в биоценотическую среду экосистем при дыхании и брожении, когда углерод органических веществ трансформируется в углекислый газ с выделением энергии для жизнедеятельности организмов. Также углерод возвращается в атмосферу при разложении тел животных, питающихся растениями. Углерод затем повторно используется растениями в виде углекислого газа для фотосинтеза. Это внутрисистемный круговорот углерода. Частично этот элемент выводится в атмосферу из экосистем. Циркуляция углерода тесно связана с круговоротом кислорода. Таким образом, два важнейших биологических процесса – фотосинтез и дыхание – определяют циркуляцию углерода в биосфере.
Цикл круговорота углерода не является полностью замкнутым. На баланс углерода в планетарных масштабах влияют геологические процессы. При накоплении в таких ископаемых, как нефть, уголь, газ, известняк, др., углерод исключается из круговорота в биосфере.
В атмосферу выделяются большие количества углекислого газа при сжигании горючих углеродсодержащих ископаемых в результате деятельности промышленных предприятий. Человек нарушает естественный круговорот углерода в природе в процессе интенсивной хозяйственной деятельности. Только за ХХ век концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась на 25%, что в будущем может повлечь ускорение развития «парникового эффекта».
60 Агроцено́з (от греч. ἀγρός, читается agros — «поле», κοινός, читается koinos — «общий») — биогеоценоз, созданный человеком (искусственная экосистема). Обладает определённым видовым составом и определёнными взаимоотношениями между компонентами окружающей среды. Их высокая продуктивность обеспечивается интенсивной технологией подбора высокоурожайных растений, удобрений.
При создании агроценозов человек применяет комплекс агротехнических приёмов: различные способы обработки почвы (вспашка, боронование, дискование и другие),мелиорацию (при избыточном увлажнении почвы), иногда искусственное орошение, посев (посадка) высокоурожайных сортов растений, подкормку, борьбу ссорняками, вредителями и болезнями растений. Первое отличие [править | править вики-текст]
Состоит в разном направлении отбора. В природных экосистемах существует естественный отбор, отвергающий неконкурентоспособные виды и формы организмов и их сообществ в экосистеме и тем самым обеспечивающий её основное свойство — устойчивость. В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком прежде всего на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. По этой причине экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Поэтому без участия человека, его неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав — 3—4 года, плодовых культур — 20—30 лет. Затем они распадаются или отмирают.
Второе отличие [править | править вики-текст]
состоит в источнике используемой энергии. Для естественного биогеоценоза единственным источником энергии является Солнце, точнее свет от него. В то же время агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т. д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно.
Третье отличие [править | править вики-текст]
сводится к тому, что в агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. Кроме того, биологическое однообразие сортов культурных растений, занимающих большие площади (иногда десятки тысяч гектаров), часто является основной причиной их массового уничтожения специализированными насекомыми (например, колорадским жуком) или поражения возбудителями болезней (мучнисто-росяными, ржавчинными, головнёвыми грибами, фитофторой и др.).
Четвёртое отличие [править | править вики-текст]
состоит в разном балансе питательных элементов. В естественном биогеоценозе первичная продукция растений (урожай) потребляется в многочисленных цепях (сетях) питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания. В агроценозе такой круговорот элементов резко нарушается, поскольку значительную их часть человек изымает с урожаем. Поэтому для возмещения их потерь и, следовательно, повышения урожайности культурных растений необходимо постоянно вносить в почву удобрения.
Таким образом, по сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют ограниченный видовой состав растений и животных, не способны к самообновлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели в результате массового размножения вредителей или возбудителей болезней и требуют неустанной деятельности человека по их поддержанию.
Агроценозы занимают примерно 10 % всей поверхности суши (около 1,2 млрд га) и дают человечеству около 90 % пищевой энергии. Их неоспоримые преимущества по сравнению с естественными экосистемами заключается в неограниченных потенциальных возможностях увеличения продуктивности. Однако их реализация возможна только при постоянном, научно обоснованном уходе за почвой, обеспечении растений влагой и элементами минерального питания, охране растений от неблагоприятных абиотических и биотических факторов.
Совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты создаёт гигантскую глобальную экосистему, называемую биосферой.
61 Среда обитания — совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид[1], часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продуктыобмена веществ. Термин часто считается синонимом окружающей среды. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.
Нетронутая человеком среда обитания многих растений и животных
Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. Естественные среды обитания в основном делятся на наземно-воздушную, почвенную, водную и внутреорганизменную. Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:
Абиотическая среда (факторы среды)[2] — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, влажность и т. д.) Например: накопление в почве токсичных и химических элементов, пересыхание водоёмов во время засухи, увеличение продолжительности светового дня, интенсивное ультрафиолетовое излучение.
Биотическая среда (факторы среды)[3] — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. (Влияние растений и животных на других членов биогеоценоза) Например: разрушение почвы кабанами и кротами, уменьшение численности белок в неурожайные годы.
Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.
Возможно также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.
62. Смог – это одно из главных проявлений состояния загрязнения воздуха в крупнейших мировых мегаполисах уже на протяжении нескольких веков. Образовано это слово было в результате «соединения» английских слов smoke (дым) и fog (туман). В настоящее время, основная причина его возникновения – это взаимодействие продуктов сгорания ископаемого топлива в автомобильных двигателях (транспортный смог) и заводских выхлопов с солнечным светом, производящее вторичные загрязнители. Они, в свою очередь, также взаимодействуют с первично выбрасываемыми веществами. В результате всех процессов формируется фотохимический смог. Еще одной причиной возникновения смога традиционно является сжигание угля, в настоящее время уже немного потерявшей актуальность. Впервые слово «смог» в официальном научном документе было употреблено в докладе доктора Генри Антуана Дэ Во в 1905-м году. Этот был первый случай, когда проблема смога как явления, имеющего явно негативный для здоровья человека оттенок, была поднята в научной среде.
Фотохимический смог
Понятие фотохимического смога было сформулировано в 50-х годах прошлого века. Это было связано с растущими по экспоненте объемами промышленного производства и количества транспорта. При этом практически полностью отсутствовали средства защиты от смога и не принимались какие-либо технологические меры по предотвращению загрязнения окружающей среды.
В результате взаимодействия солнечного света с оксидами азота и летучими органическими загрязнителями появляется приземный озон и взвешенные частицы (аэрозоли). Оксиды азота образуются при сгорании ископаемого топлива, когда азот с кислородом взаимодействуют при высоких температурах. Начиная от уже упомянутого сжигания ископаемого топлива (промышленный, бытовой и транспортный смог), заканчивая распылением пестицидов или использованием органических материалов в строительстве и промышленности.
Вещества, составляющие фотохимический смог можно разделить на пять групп:
Оксиды азота (NOx)
Приземный озон (O3)
Летучие органические вещества (VOCs), в том числе альдегиды.
В составе обычного смога могут присутствовать и другие вредные вещества, например SO2, являвшийся, до последнего времени, основным городским загрязнителем из-за выделения при сжигании угля.
Дата добавления: 2015-01-07; просмотров: 42 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |