Зміст Глава 1.
Еволюція біосфери
Вчення В.І. Вернадського про біосферу
Біорізноманіття біосфери як результат її еволюції
Ноосфера як нова стадія еволюції біосфери
Глава 2.
Поняття про
популяції Статичні показники популяції
Динамічні показники популяції
Тривалість
життя Динаміка зростання чисельності популяції
Глава 3. Урбанізація
Про
процеси урбанізації
Урбаністичні системи
Глава 4. Повноваження громадян та громадських екологічних об'єднань у галузі охорони навколишнього середовища
Екологічні обов'язки громадян
Список літератури
1. Еволюція біосфери Вчення В.І. Вернадського про біосферу За
сучасними уявленнями,
біосфера - це особлива оболонка Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину речовини
планети, що знаходиться в безупинному обміні з цим організмами.
Ці уявлення базуються на вченні В. І. Вернадського (1863-1945) про біосферу, що є найбільшим з узагальнень в області природознавства у ХХ ст. Виняткова значимість його вчення на весь зріст проявилася лише в другій половині минулого століття. Цьому сприяло розвитку екології, і перш за все глобальної екології, де
біосфера є основоположними поняттям.
Вчення В. І. Вернадського про біосферу - це цілісне фундаментальне вчення. Органічно пов'язане з найважливішими проблемами збереження і розвитку життя на Землі, що знаменує собою
принципово новий підхід до вивчення планети як розвивається саморегулювальної системи в минулому, сьогоденні і майбутньому.
За уявленнями В. І Вернадського, біосфера включає:
·
Жива речовина (тобто всі живі організми),
·
Биогенное (тобто вугілля, вапняки,
нафта та ін)
·
Відстале (у його утворенні живе не бере участь, наприклад
магнетичні гірські
породи) ·
Биокосное (створюється за допомогою живих організмів)
·
Радіоактивне (речовина) ·
Космічного походження (метеорити)
·
Розсіяні атоми Усі ці сім різних типів речовин
геологічно пов'язані між собою.
Найважливішою частиною в біосфері В. І. Вернадського є уявлення про її
виникнення та розвитку. Сучасна біосфера виникла не відразу, а в результаті тривалої
еволюції (табл. 8.1) в
процесі постійної взаємодії абіотичних і біотичних факторів. Перші форми життя, мабуть, були представлені анаеробними бактеріями. Проте творча і перетворююча роль живої речовини стала здійснюватися лише з появою в біосфері фотосинтезуючих автотрофів - ціанобактерій і синьо-зелених
водоростей, а потім і справжніх водоростей і наземних рослин (еукаріотів), що мало вирішальне значення для формування сучасної біосфери. Діяльність цих організмів призвела до накопичення у біосфері вільного кисню, що розглядається як один з найважливіших етапів еволюції.
Паралельно розвивалися і гетеротрофи, і перш за все - тварини. Головне в їх розвитку є
вихід на сушу і заселення материків і, нарешті, поява людини.
Еволюція біосфери та її основних складових (за Ф. Рамаді, 1981)
Час, число років
|
Геологічна епоха
|
Біосфера
|
Літосфера
|
Гідросфера
|
Атмосфера
|
5 * 10 9 4.5 * 10 9
|
Ранній архей
|
|
Формирован сонячної сис-ми. Найбільш древні породи.
|
Конденсація океану
|
Вільний кисень відсутній
|
3 * 10 9 2 * 10 9
|
Докембрій
|
Перші бактерії Перші орган., Здатні до фотосинтезу Швидке зростання фітопланктону
|
Вулканізм Докембрійські. заледеніння
|
Поява кисню з оксидів заліза
|
Вміст кисню перебуваю. 1% современ. значення. Освіта озонового шару.
|
7 * 10 8 5 * 10 8 2,25 * 10 8
|
Палеозойська ера
|
Поява багатоклітинних Поява судинних рослин і комах
|
Заледеніння Сахари. Освіта кам'яновугільних відкладень
|
Збільшення обсягу океану
|
Вміст кисню становить 3-10% сучасних.
|
10 серпня - 7 * 10 7
|
Мезозойська ера
|
Поява ссавців Поява покритонасінних рослин
|
Вулканізм Відкладення крейди і гіпсу в осадових породах
|
|
Вміст кисню збільшується
|
5 * 10 7 2 * 10 7 10 липня 10 Червень
|
Кайнозойська ера Еоцен Олігоцен Міоцен Пліоцен Четвертинний період
|
Поява злакових Збільшення видимого різноманітності ссавців Перший примат по лінії антропоїдів. Перший з відомих людиноподібних Заледеніння
|
Освіта бурого вугілля. Вулканізм
|
Рівень моря на 120 км нижче сучасного.
|
Процентний вміст кисню близько до сучасного Вміст кисню відповідає сучасному
|
У жатом вигляді ідеї В.І. Вернадського про еволюцію біосфери можуть бути сформульовані наступним чином:
1. Спочатку сформувалася
літосфера - провісник навколишнього середовища, а потім після появи життя на суші - біосфера.
2. Протягом усієї геологічної історії Землі ніколи не спостерігалися азойние
геологічні епохи (тобто позбавлення життя). Отже, сучасне жива речовина генетично пов'язане з живою речовиною минулих геологічних епох.
3. Живі організми - головний фактор міграції хімічних елементів у земній корі, "принаймні, 90% за вагою маси її речовини у своїх суттєвих рисах обумовлено життям".
4. Грандіозний геологічний ефект діяльності організмів обумовлене тим, що їх кількість нескінченно велика і діють вони практично протягом нескінченно великого проміжку часу.
5. Основним рушійним чинником розвитку
процесів у біосфері є біохімічна
енергія живої речовини.
Вінцем творчості В.І. Вернадського стало вчення про
ноосферу, тобто сферу розуму.
У цілому,
вчення про біосферу В. І. Вернадського заклало основи сучасних уявлень про взаємозв'язок і взаємодію живої і не живої природи. Практичне значення вчення про біосферу величезна. У наші дні воно служить природничо основою раціонального
природокористування і охорони навколишнього середовища.
Біорізноманіття біосфери як результат її еволюції У відносно короткі проміжки розвитку екосистем (сукцесій), і в довготривалій еволюції таких екосистем, як біосфера, на які відбуваються в них процеси впливають:
·
Алогенних (зовнішні) чинники - геологічні та кліматичні;
·
Автогенні (внутрішні) процеси, зумовлені лише живим
компонентом. Завдяки дії і взаємодії цих факторів сформувалися
біологічне різноманіття на внутривидовом, межвидовом і на біосферному рівнях. Основа стійкості
біосфери (екосфери) - різноманітність складових її екосистем.
Найпростіші анаероби, з яких складалися перші на Землі
екосистеми, утворилися з цих органічних речовин і, можливо, інших, синтезованих під впливом потужного ультрафіолетового випромінювання. Тоді ще не було кисню в атмосфері і, отже, озонового шару, який зараз є перешкодою для цього випромінювання.
Першими автотрофами стали прокаріоти -
синьо-зелені водорості і, можливо, ціанобактерії. Потім 1,5-2 млрд. років тому з'явилися перші одноклітинні еукаріоти і, в результаті початкового панування r-відбору, стався потужний
вибух популяційний автотрофних водоростей, що призвело до надлишку у воді кисню і до його виділенню в атмосферу. Відбувся перехід відновної атмосфери в кисневу, що сприяло розвитку еукаріотичних організмів і появі багатоклітинних близько 1,4 млрд. років тому.
На початку кембрійського періоду, приблизно 600 млн. років тому, містять кисню в атмосфері досягла 0,6%, а потім стався ще один еволюційний вибух - з'явилися нові форми життя - губки, корали, черв'яки,
молюски. Вже до середини палеозою вміст кисню вперше стало близько до досконалості, і до цього часу життя не тільки заповнила всі моря, але і вийшла на сушу. Рослинний покрив, достатня кількість кисню і поживних речовин надалі призвели до виникнення таких великих тварин, як динозаври,
ссавці і, нарешті,
людина. Але, незважаючи на велику кількість автотрофів, в кінці палеозою, приблизно 300 млн. років тому, вміст кисню в атмосфері впала до 5% від сучасного рівня і підвищився вміст вуглекислого газу. Це призвело до зміни
клімату, зниження інтенсивності процесів
розмноження і, як наслідок, до бурхливого накопичення маси відмерлих органічних речовин, що створило запаси викопного палива (кам'яне вугілля, нафта). Потім вміст кисню стало знову підвищуватися і з середини крейдового періоду. Приблизно 100 млн. років тому, відношення О
2 / СО
2 близько до досконалості, хоча і відчувала
коливання в певних межах.
З історії розвитку атмосфери ясно, що
людина абсолютно залежний від інших організмів, що населяють середовище, в якому він живе. Тільки від їхньої життєдіяльності і від їх розмаїття залежить стабільність атмосфери і, отже,
біосфери.
Груповий відбір - це
природний відбір в групах організмів, але не обов'язково пов'язаних тісними мутуалістіческімі зв'язками. Це дуже складна і багато в чому спірне явище. Але в першому наближенні він являє собою подобу відбору генотипів в популяції, але вимирають не окремі генотипи, а цілі популяції і, з іншого боку, отримують
розвиток нові популяції, для яких ці умови більш сприятливі.
Груповий відбір теж збільшує різноманітність і
стійкість спільнот.
Сполучена
еволюція і груповий відбір підвищують біорізноманіття екосистем, встановлюють певні взаємовідносини між ними як між наземними, так і водними, і навіть між обома типами. Все це в цілому веде до підвищення стійкості біосфери як глобальної екосистеми.
Ноосфера як нова стадія еволюції біосфери Ноосфера ("мисляча оболонка", сфера розуму) - вища стадія розвитку біосфери. Це сфера взаємодії природи і суспільства, в межах якої розумна людська ставати головним, визначальним чинником розвитку.
Чому виникло
поняття "ноосфера"? Воно з'явилося у зв'язку з оцінкою ролі людини в еволюції біосфери. Нев'януча цінність вчення В. І. Вернадського про ноосферу
саме в тому, що він виявив
геологічну роль життя, живої речовини в планетарних
процесах, у створенні і розвитку біосфери і всього розмаїття живих істот в ній. Серед цих істот він виділив людину як
потужну геологічну силу. Ця сила здатна впливати на хід біогеохімічних і інших процесів в охопленій її впливом середовищі Землі і навколоземному просторі. Вся ця середовище досить істотно змінюється людиною завдяки його праці.
Він здатний перебудувати її згідно своїм уявленням і потребам, змінити фактично ту біосферу, яка складалася протягом усієї геологічної історії Землі.
Людина, на думку В. І. Вернадського, є частиною біосфери, її <<певною функцією>>. Підкреслюючи тісний зв'язок людини природи, він допускав, що передумови виникнення людського розуму мали місце ще за часів тварин, попередників Homo sapiens, і прояв його розпочалося багато років тому, в кінець третинного періоду. Але як нова
геологічна сила зміг проявити себе тільки людина.
Вплив людського суспільства як єдиного цілого на природу за своїм
характером різко відрізняється від впливів інших форм живого речовини. В. І. Вернадський писав: "Раніше організми впливали на історію тих атомів, які були потрібні їм для росту, розмноження,
харчування, дихання.
Людина розширив це коло, впливаючи на елементи, потрібні для техніки та створення цивілізованих форм життя "що і змінило" вічний біг геохімічних циклів ".
Ці геніальні думки В. І. Вернадського дозволили ряду вчених допустити надалі і
такий хід подій в еволюції біосфери, як
коеволюцію між людським суспільством і природою середовищем, в результаті чого і виникне
ноосфера, але це буде відбуватися завдяки "новим формам дії живої речовини на
обмін атомів живої речовини з відсталої
матерією ".
Становлення ноосфери, за В. І. Вернадського, -
процес тривалий, однак багато вчених вважають, що людство вже вступило в період ноосфери, хоча багато хто вважає, що поки
про це говорити рано, тому що те, що зараз відбувається у взаємодії людини і
природи , важко пов'язати з настанням епохи розуму. Тим не менш прогрес людського розуму і наукової думки ноосфери в наявності: вони вже вийшли за
межі біосфери Землі, в
Космос і глибини літосфери. На думку багатьох вчених -
ноосфера в майбутньому стане особливою областю Сонячної системи.
<<Біосфера перейде так чи інакше, рано чи пізно в ноосферу ... На певному етапі розвитку людина змушена взяти на себе відповідальність за подальшу еволюцію планети, інакше в нього не буде майбутнього>>, - стверджувало В. І. Вернадський.
2. Поняття про популяції Популяція - будь-яка здатна
до самовідтворення сукупність особин одного виду, більш-менш ізольована у просторі та часі від інших аналогічних сукупностей одного і
того ж виду
Популяція - саме та осередок біоти, яка є основою її
існування: в ній відбувається самовідтворення живої речовини, вона забезпечує виживання виду завдяки спадковості адаптаційних якостей, вона дає початок новим
популяціям і
процесам видоутворення, тобто є елементарною одиницею еволюційного
процесу, тоді як вид є його якісний етап.
Відомо, що найважливішими є кількісні характеристики, які дозволяють вирішити більшість проблем якісного характеру. Виділяють дві групи кількісних показників-статичні і динамічні.
Статичні показники популяцій Статичні показники характеризують стан популяції на даний момент часу.
До статичних показників популяції належать їх чисельність,
щільність і показники структури.
Чисельність - це поголів'я тварин або кількість рослин, наприклад дерев, в межах деякої просторової одиниці - ареалу, басейну річки, акваторії моря, області, району.
Щільність - кількість особин, що припадають на одиницю площі, наприклад,
щільність населення - кількість осіб припадають на один квадратний кілометр, або для гідробіонтів - це кількість особин на одиницю об'єму, на літр або кубометр.
Показники структури: статевий - співвідношення статей, розмірний - співвідношення кількості особин різних розмірів, вікової - співвідношення кількості особин різного віку в популяції.
Чисельність тих чи інших тварин визначається різними методами. Наприклад, підрахунком з літака або вертольота при обльоту території. Чисельність гідробіонтів визначають шляхом відлову їх
мережами (
риби), для
мікроскопічних (фітопланктон, зоопланктон) застосовують спеціальні мірні ємності.
Чисельність людської популяції визначається шляхом перепису населення всієї держави, його адміністративних підрозділів. Значення чисельності та структури населення (етнічної, професійної, вікової, статевої) має велике
економічне і
екологічне значення.
популяції визначається без урахування нерівномірності розподілу особин на площі або в об'ємі, отримуємо середню щільність тварин, дерев, людського населення на одиницю площі або мікроскопічних водоростей в одиниці об'єму.
Територіальні межі можуть бути дуже рухливі. Досить надійно визначаються кордону у немігрірующіх тварин (гризуни,
), які створюють так звані локальні популяції. У рухливих кордону важко визначити, наприклад у лося, а потім у птахів, які легко мігрують і розселяються на великих територіях. Обмежують можливість розселення як біотичні, так і абіотичні фактори. З біотичних факторів середовища такими є насамперед прес хижаків і конкурентів, нестача харчових
, а вплив абіотичних визначається толерантністю популяції до факторів середовища.
до факторів середовища.
популяції значно ширше, ніж у окремих особин.
Отже, властивості популяції вже значно відрізняються від властивостей окремих особин, що особливо наочно виявляється у динаміці популяцій.
характеризують процеси, що протікають в популяції за якийсь проміжок часу. Основними динамічними показниками популяцій є народжуваність, смертність і швидкість росту популяцій.
Народжуваність, або швидкість народжуваності, - це число особин, що народжуються в популяції за одиницю часу. При розгляді екосистем користуються інших динамічним показником - продукцією - сумою приросту маси всіх особин з безлічі популяцій біогенного співтовариства за певний проміжок часу.
Смертність, або швидкість смертності, - це число особин, що загинули у популяції в одиницю часу. Але спад або
організмів у популяції залежить не тільки від народжуваності і смертності, але і від швидкості їх імміграції та еміграції, тобто від кількості особин, прибулих і вибули в популяції в одиницю часу. Збільшення чисельності, прибуток залежить від кількості відродженні і мігрували особин, а зменшення, спад чисельності - від загибелі та еміграції особин.
можна знехтувати. Народжуваність, або швидкість народжуваності, висловлюють відношенням:
), які народилися за деякий проміжок часу Δt. Але для
користуються величиною питомої народжуваності: відношенням швидкості народжуваності до вихідної чисельності (N):
За нескінченно малий проміжок часу (Δt - 0) ми отримаємо миттєву питому народжуваність, яку позначають