Принципы функционирования экосистем
Основные структурные черты экосистем определяют три основных условия или принципа функционирования экосистем:
— наличие потока солнечной энергии;
— существование круговорота биологического вещества;
— снижение биомассы при повышении трофического уровня.
Первый принцип -экосистемы существуют за счет незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. До промышленной революции люди обеспечивали свое существование, используя энергию домашних животных, дров, ветра и воды, т. е. все ту же солнечную энергию. Массовое использование ископаемых источников энергии, начавшееся примерно 250 лет назад, а также использование ядерной энергии, очевидно, нарушает первый принцип и ведет к неустойчивому развитию экосистем.
Второй принцип — в естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляются в рамках круговорота всех химических компонентов. Однако, их соотношение устоялось в течение огромного промежутка времени, в течение которого развивалась жизнь на Земле. Человеческая же деятельность вносит в экосистемы огромное количество химических соединений, переработать которые устоявшиеся экосистемы не в состоянии.
Третий принцип — чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень. Однако численность людей увеличивается с огромной скоростью и превышает 90 млн человек в год. Поскольку огромная масса людей, особенно в развитых странах, относится к третьему трофическому уровню, т. е. ест мясо, то требуется огромная площадь сельскохозяйственных угодий, чтобы удовлетворить пищевые потребности. Более или менее естественно третий принцип реализуется немногими. Например, в Монголии, где население страны составляет 2,5 млн при численности скота 35 млн, последние вполне обеспечены пастбищными пространствами. В других же странах требуется непрерывное увеличение посевных площадей, что ведет к уничтожению лесов, разрушению почв и загрязнению среды несвойственными ей химическими элементами.
Поэтому при выработке экономических решений, особенно стратегических, следует в первую очередь обращать внимание на стимулирование безотходных технологий, развитие солнечной энергетики и поддержание плодородия почв.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
3. Принципы функционирования экосистем.
Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов. Этот принцип гармонирует с законом сохранения массы. Поскольку атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных соединениях и запас их практически неограничен. Именно это и происходит в природных экосистемах. Очень важно подчеркнуть, однако, что биологический круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он — результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые Солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, в отличие от химических элементов, не может использоваться организмами бесконечно. Данное заключение вытекает из второго закона термодинамики: энергия при превращении из одной формы в другую, то есть при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде. Следовательно, каждый цикл круговорота, зависящий от активности организмов и сопровождаемый потерями энергии из них, требует все новых поступлений энергии. Итак, существование экосистем любого ранга и вообще жизни на Земле обусловлено постоянным круговоротом веществ, который, в свою очередь, поддерживается постоянным притоком солнечной энергии. В этом состоит второй основной принцип функционирования экосистем:
Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.
2. Для очистки сточных вод используют очистные сооружения трех основных типов: локальные, общие и районные или городские.
На нефтебазах и насосных станциях трубопроводов применяют очистные сооружения общего типа, а в случае попадания в сточные воды особо вредных химических веществ — очистные сооружения локального типа. В зависимости от степени очистки сточных вод на очистных сооружениях локального или общего типа и характеристики водоема сточные воды либо направляют на районные или городские очистные сооружения, либо сбрасывают в водоем.
Очистные сооружения локального типа предназначены для обезвреживания сточных вод непосредственно после технологических цехов, имеющих вредные химические вещества, например после резервуарного парка технологических коммуникаций, насосных станций, хранящих и перекачивающих этилированные бензины. Применение таких установок дает возможность избежать необходимости пропускать сточные воды предприятия через установки для извлечения из воды определенных химических веществ.
Очистные сооружения общего типа предназначены для очистки всех нефтесодержащих вод нефтетранспортного предприятия. Обычно эти очистные сооружения включают механическую, физико-химическую и биологическую очистки. К сооружениям механической очистки относятся песколовки, нефтеловушки, отстойники, флотационные и фильтрационные установки и др. На этих сооружениях удаляют грубодисперсные примеси. К сооружениям физико-химической очистки относятся флотационные установки с применением химических реагентов, установки с применением коагулянтов для коллоидных примесей. К сооружениям биологической очистки относятся аэротенки, биофильтры, биологические пруды и др.
Для очистки сточных вод применяют реагентные методы: коагуляцию, флокуляцию, осаждение примесей, фильтрование, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос и др.
Очистные сооружения районного или городского типа предназначены в основном для механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод. Если на эти очистные сооружения направляют производственные сточные воды, то в них не должно быть примесей, которые могут нарушить нормальный ритм работы канализации и очистных сооружений.
Тепловое загрязнение окружающей среды. Обоснованность «глобального потепления»
Тепловое загрязнение — тип физического (чаще антропогенного) загрязнения окружающей среды, характеризующийся увеличением температуры выше естественного уровня. Основные источники теплового загрязнения — выбросы в атмосферу нагретых отработанных газов и воздуха, сброс в водоемы нагретых сточных вод. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км.
Изменение климата обозначает рост средней температуры воздуха и воды в морях и океанах по всему миру. По свидетельству Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change) потепление климата – несомненный факт, заметный и по прямым наблюдениям. Парниковыми газами называют газы, вызывающие парниковый эффект в атмосфере. Они создают естественный парниковый эффект, без которого средняя температура земли была бы на 20-30 градусов ниже. Без естественного парникового эффекта земля была бы необитаемой. Углекислый газ, вызываемый деятельностью человека – парниковый газ, который по своему объёму оказывает наибольшее воздействие. Содержание углекислого газа в атмосфере выросло до 31 %, а средняя температура поверхности земли за последние 150 летподнялась на 0,4-0,8º. Специалисты считают, что каждые 10 лет климат будет по-прежнему теплеть на 0,2-0,4º. При усилении парникового эффекта регионы, находящиеся около экватора, будут нагреваться меньше, а территории рядом с северным и южным полюсами – больше. Количество осадков и испарение при глобальном потеплении климата увеличатся. Ожидается, что сухие области будут ещё больше страдать от засухи, а территории с влажным климатом – от дождей и наводнений. Возрастёт сила штормов, гроз, сильные бури распространятся на регионы, в которых они прежде были редкими. При изменении климата аномальные погодные условия будут ещё больше отражаться на транспорте
Направленность сукцессии под влияние теплового загрязнения
Сукцессии, которые возникают под влиянием внешних факторов, называются аллогенными, или экзогенными В ходе аллогенной сукцессия при усилении влияния вызвавшего ее фактора происходит замена видов, составляющих естественную экосистему, видами с выраженными свойствами устойчивости к загрязнениям, выпасу, рекреационным нагрузкам и т. д. Если действие внешнего фактора, который вызвал сукцессию, прекратится, то прекращается и сукцессия, и начинается процесс восстановления экосистемы в результате вторичной сукцессии под влиянием внутренних факторов. Однако в ряде случаев сообщество не может самостоятельно восстановиться после аллогенной сукцессии, поскольку условия среды претерпели необратимые изменения или отсутствуют источники семян и спор позднее сукцессионных видов растений.
Потоки вещества и энергии в трофических цепях
Пищевые цепи (сети) и трофические уровни. Основой любой экосистемы, ее фундаментом являются пищевые (трофические) и сопутствующие им энергетические связи. В них постоянно происходит перенос Вещества и энергии, которые заключены в пище, созданной преимущественно растениями.
Перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется цепью питания или пищевой цепью, а каждое ее звено —трофическим уровнем (рис. 14.6).
Первый трофический уровень образуют продуценты (растения), второй — первичные консументы (растительноядные животные), третий — вторичные консументы (плотоядные животные и паразиты). Поскольку каждый организм имеет несколькоисточников питания и сам является объектом питания для других организмов из одной и той же пищевой цепи или даже из разных (всеядные организмы, например человек, медведь, воробей, потребляют как продуцентов, так и консументов, т. е. живут на разных трофических уровнях), цепи питания многократно разветвляются и переплетаются в сложные пищевые сети
Источник