С/х ЭС в условиях техногенеза

8. С/х ЭС в условиях техногенеза.

Агроэкосистема (АЭС) – совокупность биогенных и абиогенных компонентов участков суши преобразованных человеком, используемых для производства сельхозпродукции. Основа АЭС – почва, с/х угодия. Типы АЭС:

Пропашное земледелие

Многолетнее земледелие

Многоурожайное земледелие

МезоАЭС (крупномасштабная)

МикроАЭС (грядка)

Суша занимает площадь 14,9 млрд. га, из которой 10% приходится на АЭС. Основная мысль экологии: замена крупномасштабных хозяйств на мелкомасштабные. Задачи функционирования АЭС: поддержание условий воспроизводства почвенных ресурсов и деградация АЭС в результате загрязненя почвенных ресурсов (имеются в виду загрязнения техногенного происхождения).

Техногенез – совокупность геохимических и геофизических процессов, связанных с деятельностью человека и включающих:

извлечение химических элементов из природных сред,

концентрацию химических элементов,

перегруппировку химических элементов,

рассеивание этих элементов в окружающей среде.

В условиях техногенеза биогенная миграция вещества и энергии заменяется техногенной. Проявление техногенеза в основном имеют аварийно-катасрофический, непреднамеренный и целенаправленный характер. Источниками техногенного загрязнения почв являются различные агротехнические приемы: применение пестицидов, органических и минеральных удобрений, орошение сточными водами и др. Техногенез характеризуются следующими показателями:

Технофильность (Т) - дает соотношение количества добываемого элемента к его содержанию в земной коре. Наиболее высокой технофильностью обладают C, Cl, Pb, Hg, Zn, Ni, Cu и т.д.

Биофильность - отношение среднего содержания элемента в живом веществе планеты к содержанию в земной коре.

Деструктивная активность - отношение массы элемента годовой добычи и выбросов в окружающую среду к массе элемента биологической продукции наземных растений в течении года (совмещает два предыдущих показателя). ДА для Hg=5×10⁴; Cd, F, As - 5×10³; Sb, Pb, U - 5×10²; Se, Be, Ba, Sn - 5×10¹; для всех остальных элементов - 5.

9.Циклические процессы в атмосфере и деятельность человека. Практическое применение природной цикличности. Многие процессы и явления в природе подвержены различным циклическим изменениям. В лесостепной части России шесть раз отмечались 29-летние периоды, причем цикличность была обусловлена периодами активности солнца. За эти циклы обнаружена тесная корреляция приростов древесных (по диаметру) по сравнению с вековым ходом солнечной активности. Кроме активности солнца на популяционную активность могут влиять другие циклы космической активности, приливные и отливные явления, эволюция движения земли. Таким образом, природная цикличность - явление комплексное и характеризуется совмещенностью космических, климатических, биологических и других циклов, принадлежащих к различным причинно-следственным категориям и рангам. Общий природный цикл характерен для конкретного ландшафта и даже местности. Природный цикл - это самостоятельный экологический ранг, существующий в окружающей среде и представляющий собой систему взаимосвязанных синхронизированных колебаний в многолетней изменчивости биоценозов и их абиотических компонентов. Природный цикл является временный и территориальной единицей. Знание начала позволяют провести правильные хозяйственные мероприятия, организовать мероприятия по борьбе с вредителями и предусмотреть стадийность развития различных популяций. Определение начала циклов: опыт людей, летописи природы, микроприродные циклы(например, появление болотной растительности и некоторое увеличение зеркало вод).

Целенаправленная регуляция круговорота веществ в биосфере человеком:

Освоение новых видов энергий

Сокращение использования сырья

Совершенствование технологий

Налаживание переработки отходов

Установление природоохранных нормативов

Сохранение эталонных участков природных территорий

Запрет на уничтожение видов

В с/х – восстановление почвенного плодородия

10.Основные направления воздействия с/х производства на природные комплексы и их компоненты.

Результат деятельности с/х:

Переуплотнение почв и нарушение водно-воздушного режима.

Отсутствие научно обоснованных севооборотов и преобладание монокультуры.

Низкие нормы и нарушение технологий применения органических и минеральных удобрений ведет к потере плодородия почв.

Нарушение технологии применения пестицидов привело к избытку пестицидов в почвах, водах и т.д., что негативно влияет на все элементы ЭС.

Прогрессирующее увеличение почв с низким рН.

Отсутствие экологического обоснования с/х машин и орудий.

Отсутствие правовой ответственности специалистов с/х производства за экологические нарушения.

Резкое увеличение без должного экологического обоснования нагрузки отходов различных производств, осадков сточных вод и т.д.

Ежегодно потеря веществ в результате смыва в 2-3 раза больше, чем применяем их с удобрениями.

Потеря гуиуса, питательных веществ, эвтрофикация водоемов.

При уборке, транспортировке и хранении потеря урожая до 30%.

Повсеместное ухудшение качества продукции.

11.Порядок расчета выноса биогенных веществ в водные объекты с с/х территорий.

На состояние какого-либо водоема (озера) оказывает влияние АЭС, коммунально-бытовое хозяйство (селитебная зона), животноводческий комплекс, промышленные предприятия и др. Допустим, население города 1 млн. чел., площадь 20000 га, и период берем 1 год.

БН^о_кбх=Н × n × 365_(суток)=1000000_ч × 8_{(г/сутки с человека)} × 365=2920 × 10⁶ _(г)=2920_(т)

БН^д_кбх=S × h × c=20000_га × 400 _мм × 3,8_мг/л=304_т

БН^о_жк=50000_голов × 160_{г/сутки с головы} × 365=2920_т

БН^о_пп=500000_(м3) × 160_мг/л=80_т

БН^о и БН^д - организованная и дифузионно расредоточенная нагрузка

h - количество вымываемой воды.

12.Основные законы экологии. Их практическое значение. Закон лимитирующего фактора (Либих 1840) – если какой-то фактор находится в минимуме, его невозможно заменить другими факторами. Закон Шелхорда – любой живой организм имеет эволюционно унаследованные пределы устойчивости к любому экологическому фактору. Закон внутреннего динамического равновесия – вещество, энергия. Информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного показателя вызывает сопутствующие изменения других, но сохраняется общая сумма вещественных, энергетических, информационных и динамических качеств экосистемы. Следствия:

Любое изменение среды неизбежно приводит к возникновению цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации изменений или формирования новых природных экосистем.

Взаимодействие вещественно энергетических компонентов, информации и динамических качеств природных экосистем количественно не линейно, то есть слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызывать сильное отклонение других показателей и наоборот.

Прошедшие в экосистемах отклонения относительно необратимы и проходят по иерархии снизу вверх от места воздействия до биосферы.

Естественно исторический закон проявляется в устойчивой внутренней связи явлений природы, устойчиво повторяющимися отношениями между явлениями в направленности или порядке следований событий. Закон максимизации энергии – в соперничестве с другими системами сохраняется та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и максимально эффективному использованию этой энергии. Системно-генетический закон – многие природные системы в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры. Закон развития природных систем за счет окружающей их среды – любая природная система может развиваться только за счет использования материально генетических и энергетических возможностей окружающей ее среды; обособленное развитие системы невозможно. Следствия:

Абсолютно безотходное производство невозможно.

Любая, более высокоорганизованная биосистема, видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для менее высокоорганизованных систем, благодаря этому в земной биосфере невозможно повторное возникновение жизни.

Закон периодичной географической зональности – со сменой физико-географических поясов, аналогичные ландшафтные зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются. Закон эволюционно экологической необратимости – экосистема, потерявшая часть своих элементов или сменившаяся другой в результате дисбаланса компонентов, не может вернуться к первоначальному своему состоянию, так как в ходе преобразования произошли эволюционные изменения. Законы Коммонера:

Все связано со всем

Природа знает лучше

Все должно куда-то деваться

За все надо платить

26.Экологическое значение гумуса в почве в условиях повышенного загрязнения токсичными тяжелыми металлами.

Гумус обладает высокими сорбционными свойствами, поэтому в почвах с высоким его содержанием металлы могут образовывать сложные и комплексные соединения, менее доступные для поглощения растениями. Например, гуминовая кислота почвы, содержащей 4% гумуса, может связать, в расчете на 1 га : 17929 кг Fe, 913 кг Mn, 1517 кг Cu, 4500 кг Pb, 1015 кг Zn. поэтому почвы разного генетического типа характеризуются различной сорбционной способностью.

16.Биоиндикация экологического состояния почв в условиях антропогенного загрязнения. Методы:

Ботанические (фито)

Почвенно-зоологические

Биохимические (ферментные)

Микробиологические

См. №54

24.Методы экологических исследований.

Полевые – закладка пробных площадей (1-100 м²) и учетных площадок (1-4 м²), закладка транссект в виде продольных площадок

Лабораторные – могут включать различные химические методы по накоплению конкретных веществ, физиологические, показывающие состояние, жизненность фитоценозов

Экспериментальные – изучение причин и следствий, происходящих изменений

Магрирования – с использованием математико-статистических способов и компьютера

Дистанционный анализ природных условий (аэрофотосъемка и космическая съемка)

13.Механизм гомеостаза. Динамика ЭС.

Гомеостаз - состояние внутреннего динамического равновесия организма или природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением и постоянной саморегуляцией. Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни. Абиотические факторы регулируют существование и жизнедеятельность популяций. В то же самое время эти факторы находятся под постоянным влиянием самих живых организмов. Важные для жизни химические элементы и органические соединения образуют непрерывной поток между живым и неживым: потребление и выделение углекислого газа, кислорода, воды, образование и разложение растительного и животного опада, образование почвенных органических соединений .живые организмы черпают из среды жизненные ресурсы (например, кислород из атмосферы в процессе дыхания и углекислый газ в процессе фотосинтеза). Они поставляют в среду продукты жизнедеятельности (кислород в процессе фотосинтеза и углекислый газ в процессе разложения органических веществ и дыхания). Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и передается организмам всех популяций, населяющих биогеоценоз. Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, необходимых для роста, развития и размножения, а также воссоздание среды обитания живыми организмами - условия самовоспроизводства экосистем. Сложившиеся в ходе эволюции экосистемы находятся в равновесии со средой и проявляют устойчивость - свойство сообщества и экосистемы выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Способность организмов переносить неблагоприятные условия и высокий потенциал размножения обеспечивают сохранение популяций в экосистеме, что гарантирует устойчивость. Совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяций - биотический потенциал. Сочетание лимитирующих факторов среды, ограничивающих рост популяции - сопротивление среды. Принцип изменения популяции - изменение популяции какого-либо вида есть результат нарушения равновесия между ее биотическим потенциалом и сопротивлением среды. Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Существует положительная и отрицательная обратная связь. Механизм положительной обратной связи всегда действует в ЕЭС. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник - жертва, паразит - хозяин на всех уровнях пищевых цепей. Внутрипопуляционные механизмы гомеостаза: конкуренция, антагонизм, территориальность. Основной принцип стабильности ЭС: видовое разнообразие обеспечивает стабильность ЭС. В ЭС постоянно происходят изменения в их состояния, жизнедеятельности и соотношении популяций. Все изменения относят к двум типам: циклические и поступательные. Циклические изменения отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявление эндогенных ритмов организмов. В процессе суточной и сезонной динамики целостность биоценоза не нарушается. Он испытывает лишь колебания. Поступательные изменения в ЭС приводят к смене одного биоценоза другим. Причинами подобных смен могут являться внешние факторы, действующие длительное время в одном направлении, в т.ч. и антропогенный. Нарушение естественных цепей питания под воздействием антропогенного фактора (бесконтрольная вырубка лесов, загрязнение водоемов, уничтожение пестицидами микрофлоры почвы и др.), неразумное вмешательство в экосистемы приводит к неконтролируемому росту численности особей отдельных популяций и к нарушению природных экологических сообществ. С течением времени происходит развитие экосистемы, изменение его видовой структуры и протекающих в нем процессов. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга во времени называется сукцессией. Сукцессии бывают первичными и вторичными. Первичная сукцессия - развитие ЭС на незаселенных раннее участках (постепенное обрастание голой скалы). По мере усложнения сообщества усложняются и связи между популяциями. Высшей точкой развития является стабилизированная система, в которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса организмов. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма. Смена экосистем под воздействием антропогенного фактора - самая быстрая. Она проходит за несколько лет, а часто скачком. Экосистемы меняются и под действием абиотических факторов, например, климата.

17.Основные токсиканты в пищевых продуктах.

Наиболее опасными токсикантами являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, нитриты, нитрозоамины, кантоменанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. Тяжелые металлы. Среднее содержание Pb в продуктах питания 0,2 мг/кг, в т.ч.

Фрукты 0,01-0,6

Овощи 0,02-1,6

Крупы 0,03-3

Мучные изд. 0,03-0,82

Мясо/рыба 0,01-0,78

Молоко 0,01-0,1

Взрослый человек усваивает 10% Pb, а дети - 40%. Из крови Pb поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата. 90% Pb выводится с фикалиями. Биологический период полувыведения Pb из мягких тканях и органов 20 дней, а из костей - до 20 лет. По данным ФАО ДСД (допустимая суточная доза) Pb - 0,007 мг/кг массы тела, а ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/кг. Нитратное загрязнение. Нитраты - естественная форма, но нитратное загрязнение подразумевает превышение ПДК. По данным института питания нитраты и их производные встречаются практически во всех мясных, рыбных и молочных продуктах. Долгое время считали, что нитраты - источник заболевания метгемаглобиния. Благодаря работам Ильницкого стало известно, что нитраты вызывают комплекс заболеваний: сердечно-сосудистой, нервной систем, ослабляют иммунитет и ряд других. Основной поставщик нитратов - овощи. Природный ингибитор нитратов - витамин С. Микотоксины - это яды, продуцируемые грибами. Грибы - вездесущи, они выдерживают высокое давление, обладают очень мощным ферментативным аппаратом, который позволяет им адаптироваться в окружающей среде. Продуцированию микотоксинов способствует длительное неправильное применение химических средств защиты, монокультура и др. Диоксины - это высокотоксичные вещества, сложной химической структуры, суперяды, ксенобиотики, имеющие техногенное происхождение, связанное, главным образом, с производством и использованием хлорорганических соединений и их утилизацией. Источниками диоксинов является также нефтепереработка, металлургическая промышленность, сталелитейное производство, переправка металлолома, производство алюминия, выхлопы автотранспорта, пестициды, хлорированная вода и др.

18.Методы определения состояния АЭС. Оценка антропогенных воздействий в системе “почва – растение”. Индикация антропогенных нагрузок. Методы индикации.

Для оценки любой экосистемы применяются следующие простые и комплексные параметры:

Запас живой биомассы (г/м², т/га).

Запас мертвого органического вещества (мортмасса).

Интегральная характеристика структуры органического вещества экосистемы или соотношение запасов гумуса, фитомассы, зоомассы и биомассы микроорганизмов.

Скорость воспроизводства органического вещества, как отношение величины первичной продукции к запасу живой фитомассы (в %).

Опад (г/м², т/га в год) - количество органического вещества, заключенное во всех ежегодно отмирающих частях растений наземных и подземных.

Истинный прирост (т/га в год) - количество органического вещества, остающегося в сообществе в результате годичного прироста за вычетом опада.

Скорость общего оборота органического вещества или отношение величины запаса живого и мертвого органического вещества; этот показатель позволяет выделить подвижность органического вещества при трансформации продукции.

Скорость деструктивных процессов - отношение ежегодного поступления мортмассы к ее запасу.

Для ЭС в условиях загрязнения используются дополнительные показатели:

Годичное накопление химических элементов (кг/га в год) биотической компоненты.

Годичный возврат химических элементов с опадом (кг/га в год).

Для определения состояния АЭС используют физические, химические, но предпочтительнее биологические методы. Все биоиндикаторы подразделяют на четыре группы:

ботанические;

зоологические;

микробиологические;

биохимические.

Растения обычно служат хорошими показателями нарушенности среды хозяйственной деятельностью, промышленными загрязнениями. Животные интересны как объект, физиологически близкий к человеку, по их реакциям можно предвидеть санитарные последствия загрязнений не только для природы в целом, но и для человека. Микробы - наиболее быстро реагирующие индикаторы, они лучше всего подходят для экотоксилогических экспериментов. Биологические факторы являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологичексое состояние растений в системе "почва -растение".

21.Биогеценоз и его структура. Биогеохимическая. Биоценотическая деятельность биогеоценоза.

Биогеоценоз - совокупность биотической и абиотической компонент, однородных по происхождению, растительности и зооценозам, литогенной основе, находящиеся на определенной территории земной поверхности. Пространственная структура: биотоп (абиотическая компонента) и биоценоз (биотическая компоненты: фитоценозы, зооценозы, микробоценозы). Биогеохимическая роль биогеоценозов: малый биологический и большой биогеохимический круговороты. Происходит взаимодействие абиотических факторов и живых организмов биосистемы, сопровождающееся непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходит внутри ЭС называется биогеохимическим круговоротом. Круговорот в биогеоценозе с одной стороны, дает возможность саморегуляции его и придает ему устойчивость, а с другой - регулирует поток всех элементов на земле. Т.е. круговорот - мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в круговорот огромные массы биосферы и определяющий ее высокий кислородный потенциал. Происходит на всей поверхности земли и дает большой геохимический эффект, вовлекая ежегодно в построение органического вещества огромные количества C, P, S и т.д.

27.Агроэкологический мониторинг. Функциональные задачи. Порядок проведения.

Идея мониторинга возникла в 1972 г, а в 1983 г возникли отдельные схемы мониторинга.

Блок-схема мониторинга (по Израэлю Ю.А.).

информационная система управленческая система

наблюдения®оценка факт. сост.

¯ ¯ регулирование качества окр.

прогноз. сост. ®оценка прогн. сост. среды

Блок "наблюдения" может состоять из различных видов мониторинга:

глобальный (базовый, региональный, локальный), включая фоновый;

национальный;

межнациональный;

геофизический;

биологический.

Мониторинги проводят по средам (атмосфера, океан и т.д.), по факторам и источникам (радиоактивные продукты, шумы, генетический, космический и т.д.), по возможности и остроте проблемы. Порядок функционирования определяется положением, утвержденным правительством РФ. Задача экологического мониторинга заключается в том, чтобы понять степень опасности сложившейся ситуации и определить решения данной проблемы.

29.Экология популяций и сообществ. Их видовая, пространственно-временная и экологическая структура, динамика. Индивиды любого живого вида всегда представлены не изолированными отдельностями, а их определенным образом организованными совокупностями (правило объединения в популяции). Популяция – форма существования вида, элементарная группировка организмов определенного вида, занимающая определенную территорию. Групповые свойства: смертность, рождаемость, численность, плотность, половой состав и генетическая приспособляемость. Образ жизни популяции: одиночный, групповой. Отношение внутри популяции: конкуренция, агрессия, территориальность. По размеру территории П. делятся на (Наумов): элементарные (или микропопуляции, занимают небольшой участок территории), экологические (совокупность элементарных) и географические (особи на территории с географически однородными условиями). Поддержание определенной численности популяции – гомеостаз популяции. Сообщества (биоценозы) – объединения популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную территорию, отличающуюся по ряду показателей от других территорий. Видовая структура – разнообразие видов и соотношение их численности и массы. Пространственная структура: ярусность – вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части, мозаичность – расчлененность в горизонтальном направлении. Экологическая структура – это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции. Экологическая ниша – положение вида в биоценозе не территориальное, а функциональное, то есть комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.

30.Экологические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв.

Современные почвы характеризуются не только колоссальным антропогенным загрязнением, но и значительным снижением естественных природных механизмов, определяющих устойчивость и продуктивность экосистем, а также чистоту окружающей среды. Среди основных причин, приводящих к нарушению этих процессов, выступают дегумификация почвенного покрова, увеличение кислотности почв, нарушение гидрологического режима, переуплотнение почв и др. ухудшение экологического состояния почвенного покрова создает условия для продуцирования микроорганизмами необычайно токсичных веществ - микотоксинов, что может иметь непредсказуемые экологические последствия. В связи с этим следует поддерживать естественное плодородие почв. Основным направлением в решении этого вопроса является систематическое внесение органических удобрений. Для нечерноземных почв доза их составляет 6-7 т/га. Эффективным является и применение сидератов. Хорошие результаты дают применение соломы, 1 т которой эквивалентна 3,5-4 т навоза. Создание повышенного органического фона будет способствовать активизации биологических процессов в почве, что положительно скажется на обеспеченности растений питательными веществами и биологически активными соединениями, на лучшем фитосанитарном состоянии почв. В свою очередь, повышение этих показателей явится основой для экономии энергетических ресурсов. +вопрос 34.

31.Основные пути поступления биогенных веществ в водоемы.

Источники биогенных веществ:

агроэкосистемы;

селитебная зона (коммунально-бытовое хозяйство);

животноводческий комплекс;

промышленные предприятия;

рекляционная зона и др.

32.Современные представления о структуре экологии. Задачи и объекты экологии. Экология – это наука об изучении отношений между организмами и всеми биологическими и функциональными факторами, в совокупности воздействующими на данные организмы и находящиеся под влиянием последних. Экология является теоретической базой охраны природы и изучает различные закономерности и законы при взаимодействии организмов и окружающей среды. Структура экологии:

Аутоэология – изучает экологию особей, то есть взаимодействие организмов с окружающей средой

Демэкология – экология популяций, их взаимоотношение с окружающей средой

Синэкология - экология сообществ, их взаимоотношение с окружающей средой

Экосистемная экология – изучает взаимоотношение сообществ с абиотической внешней средой.

Основные задачи экологии:

Разработка теорий функционирования систем

Оценка воздействия на структурно-функциональную организацию и динамику систем (всех иерархических уровней) внешних факторов, в том числе и антропогенных

Разработка теоретических основ конструирования устойчивых биогеоценозов с использованием моделирования и компьютеров

Разработка системы естественных тестов-индикаторов и критериев к наблюдениям за состоянием ЭС

Управление природными ресурсами

Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.

33.Ваше представление о продуцентах, консументах и редуцентах.

Продуценты (автотрофы) – это те же фитоценозы, которые являются автрофными организмами, то есть вырабатывающие органическое вещество в процессе фотосинтеза и питающиеся неорганическими соединениями. Консументы (гетеротрофы) – это все зооценозы, питающиеся органической пищей. Делятся на сапрофиты, питающиеся простыми органическими соединениями, и голозои, питающиеся сложными органическими соединениями. Редуценты – гетеротрофные организмы, получающие энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапрофитами из растений и других организмов.

34.Пути предотвращения и снижения опасности загрязнения почв токсичными тяжелыми металлами.

Тяжелые металлы занимают особое место среди других токсикантов по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты. ТМ являются микроэлементами, однако значительные концентрации их в настоящее время в почве делают их токсичными для живых организмов. По степени опасности ТМ делят на три класса:

особо токсичные (As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn);

токсичные (B, Co, Ni, Mo, Sb, Cr, Cu);

слабо токсичные (Ba, V, W, Mn, Sr).

Опасность, вызванную загрязнением почв ТМ, обусловливает еще и слабое выведение их из почвы. В почве ТМ претерпевают ряд химических превращений, в ходе которых их токсичность изменяется в очень широких пределах. Наибольшую опасность представляют подвижные формы ТМ. Подвижность их существенно зависит от почвенно-экологических факторов, среди которых основными являются органическое вещество, кислотность почвы, ОВ-условия, плотность почв и др. Поэтому, регулируя почвенно-экологические факторы, можно снизить опасность поступления ТМ в пищевые цепи. Для ликвидации последствий загрязнения почв ТМ важное значение имеют предупредительные меры, которые базируются на совершенствовании технологий производства, в т.ч. технологий производства агрохимикатов. Хорошо очищенные отходы химической и машиностроительной промышленности после обогащения фосфором представляют большую ценность для с/х. Для очистки сточных вод, достаточно широко применяемых в качестве удобрения, используют различные вещества: известняк, ионообменные смолы, синтетические сорбенты. Эффективными методами являются обратный осмос, вымораживание, электролиз. Некоторые микроорганизмы способны концентрировать некоторые металлы. Эта способность дает возможность получать медь, уран и другие металлы микробиологическим путем и тем самым очищать сточные воды от ТМ. Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, связывающие ТМ в недоступные формы (органические и минеральные удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.). рекомендуется также возделывать культуры, толерантные к загрязнению и не влияющие на здоровье людей или используемые в технических целях. Для сильно загрязненных территорий практикуют удаление загрязненного слоя с последующим извлечением ТМ путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего вымывания раствором FeCl₃ в кислой среде. Внесение в почву солей железа способствует улучшению физического состояния: происходит агрегирование почв за счет склеивающего эффекта железогуматных комплексов. При завершении очистки проводят комплексное окультуривание почвы: известкование, внесение органических и минеральных удобрений, компенсирующих потери биогенных элементов при промывке. Менее дорогим приемом рекультивации почв является внесение веществ-инактиваторов, например, меркапто-8-триазин. При этом Cd, Pb, Hg и Ni прочно фиксируются в почве в нерастворимом и недоступном растениям виде. Элементы питания - Ca, Mg, K и другие - при этом не закрепляются. Недостатком этого приема является ограниченная емкость и инактивирующая способность веществ-инактиваторов. В основе химической мелиорации также лежит перевод ТМ в недоступное состояние, главным образом путем изменения реакции среды. В гумидных регионах с избыточным увлажнением достигается это с помощью известкования. Защитное действие извести проявляется в результате замены водорода в ППК на кальций. При этом происходит нейтрализация среды и образование коллоидов гидроксидов ТМ, находящихся в почвенном растворе. Важное место в детоксикации ТМ отводится органическим удобрениям, которые также снижают подвижность ТМ вследствие образования органо-минеральных соединений, обладающих низкой растворимостью. Однако при этом необходимо учитывать степень разложения органического вещества. Внесение в почву неразложившейся и слаборазложившейся соломы повышало подвижность ТМ при рН 8. Для снижения фитотоксичности ТМ можно использовать природные цеолиты, которые являются не только хорошими сорбентами, но и источниками элементов питания, а также веществами, улучшающими структуру почвы. В целях снижения опасности загрязнения почв ТМ значительную роль играют агрономические средства защиты, главным образом подбор сельскохозяйственных культур, использование различных частей растений с учетом неодинаковой способности их к накоплению ТМ и др.

39.Ваше представление об антропогенном загрязнении почв и методах его диагностики. Почвы загрязняются: ТМ, Пе, радиоактивно, диоксинами, микотоксинами. Методы: биологические – биоиндикация и инструментальные (ААС, хроматография, радиометрия).

35.Классификация и свойства ЭС. Принципы классификации. Биологическая регуляция геохимической среды. Экосистема (ЭС) – биосистема, включающая все совместно функционирующие организмы и взаимодействующая с физической средой, при этом осуществляющая непрерывный круговорот веществ и энергии между живой и неживой частями природы. ЭС=биотоп (нежив.) + биота (жив.) ЭС состоит из двух ярусов: автотрофный и гетеротрофный.

Выделяют 6 компонентов ЭС:

Неорганические вещества

Органически соединения

Воздушная, водная субстратная среда

Продуценты

Консументы

Редуценты

Классификация ЭС: микроэкосистемы (ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд), макроэкосистемы (континент, океан) и глобальная – биосфера. Крупная наземная ЭС – биом.

36.Использование метода инициированного микробного сообщества в экологических исследованиях. Способность почвенных микроорганизмов чутко реагировать на малейшие изменения окружающей среды и высокая ферментативная активность позволяют использовать их для индикации состояния экосистем и деградации токсичных соединений в них. Эта особенность почвенных микроорганизмов делает их незаменимыми в современных экологических исследованиях для ранней диагностики изменений, происходящих в экосистемах под воздействием токсичных веществ и их микробной трансформации. Из множества почвенно-экологических факторов: физических, химических, агрохимических и биологических - последние являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологическое состояние растений в системе "почва - растение". Недостаток метода из-за высокой динамичности, пестроты значений в связи с неравномерностью распределения в толще почвы и слаборазвитой микробной систематики и идентификации видов. Высокая чувствительность показателя микробной биомассы, характеризующего состояние растений, объясняется адекватностью отражения интенсивности биологического круговорота в системе "почва - растение". Чем активнее состояние растений (чем моложе растения), тем интенсивнее протекают биохимические процессы. Это отражается на характере корневых выделений, которые являются пищевым и энергетическим материалом для населяющих почву микроорганизмов. Последние увеличивают свою численность, что в конечном итоге влияет на микробную продуктивность. Микроорганизмы, обладая исключительно высокой чувствительностью и большим видовым разнообразием, являются хорошими индикаторами состояния экосистем. Так, в условиях повышенного загрязнения биогеоценозов токсичными ТМ, переуплотнения почвы изменяется комплекс микробиологических показателей. Например, на участках повышенного антропогенного воздействия отмечается 7-10-кратное снижение численности аэробных гетеротрофных микроорганизмов. Изменяется также характер круговорота азота в системе "почва-растение" в результате почвенной микробиоты связывать атмосферный азот и использовать его в процессе ассимиляции. Микроорганизмам принадлежит основная роль в деградации токсикантов в почве, что обусловлено их высокой ферментативной активностью. Процесс деградации осуществляется либо путем перевода токсиканта в связанное состояние, либо превращением его в менее токсичное соединение. При этом микроорганизмы могут потреблять его в качестве ростовых и энергетических материалов. В использовании микроорганизмами пестицидов в качестве ростовых и энергетических субстратов, возможно, заключается радикальное решение детоксикации ксенобиотиков. Это положение подтверждает необходимость создания условий для нормального функционирования почвенной биоты с целью сохранения окружающей среды, здоровья Земли и обеспечения экологически чистой с/х продукции.

37.Понятие “память почвы”. Его научное и практическое значение.

"Память" почвы - один из составляющих компонентов процессов саморегуляции. За счет различных деградационных процессов у почвы наступает ухудшение "памяти", ей не из чего восстанавливать свое первоначальное плодородие. Человек должен помочь ей в этом, но почва должна сохранить память об образовании гумуса (необходимы растительные остатки и группы, разлагающие их). Продуценты, консументы , редуценты - все это "память" почвы. На все загрязнения, техногенные и деградационные процессы существует "память". "Память" почвы является одним из самых определяющих моментов в экологии. С этой точки зрения и рассматриваются различные ПДК, фоновые усредненные показатели и т.д. Для поддержания "памяти" почвы следует поддерживать естественное плодородие почвы (вермикультура, органические удобрения и т.д.).

40.Характеристика антропогенных воздействий на АЭС.

Выделяют несколько типов воздействия человека на ЭС:

Природоохранительная

Технократический оптимум

Экологический алармизм (опасность тревоги)

Паритетное развитие природы и общества.

(1) - сводится к ликвидации противоречий между природой и человеком путем сохранения структуры ландшафтов и обеспечении жизнедеятельности за счет возобновляемых ресурсов. (2) - возник от людей технического склада мышления, считающих, что с помощью техники можно решить все проблемы. Его также называют автотрофным питанием: производство пищи на химических предприятиях; превращение всех тропических лесов в с/х угодья; производство искусственного белка; развитие с/х за счет индустриализации, интенсификации и механизации; создание сверхпродуктивной искусственной почвы; создание биотехнологических монстров. (3) - 1968г., Рим - Римский клуб - идеология экологического алармизма: человек должен остановиться и переоценить все свои действия по отношению к природе. (4) - синдром экологического сознания: высшее осознание человека его отношения к природе.

41.Основные представления об экологии. Важнейшие экологические концепции. Экология – это наука об изучении отношений между организмами и всеми биологическими и функциональными факторами, в совокупности воздействующими на данные организмы и находящиеся под влиянием последних. Экология является теоретической базой охраны природы и изучает различные закономерности и законы при взаимодействии организмов и окружающей среды. Структура экологии:

Аутоэология – изучает экологию особей, то есть взаимодействие организмов с окружающей средой

Демэкология – экология популяций, их взаимоотношение с окружающей средой

Синэкология - экология сообществ, их взаимоотношение с окружающей средой

Экосистемная экология – изучает взаимоотношение сообществ с абиотической внешней средой.

Основные задачи экологии:

Разработка теорий функционирования систем

Оценка воздействия на структурно-функциональную организацию и динамику систем (всех иерархических уровней) внешних факторов, в том числе и антропогенных

Разработка теоретических основ конструирования устойчивых биогеоценозов с использованием моделирования и компьютеров

Разработка системы естественных тестов-индикаторов и критериев к наблюдениям за состоянием ЭС

Управление природными ресурсами

Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.

42.Этапы развития биосферы.

Химическая эволюция:

образование из метана, циановодорода, водорода и других газов дезоксирибозы, рибозы и аминокислот;

полимеризация молекул.

Биологическая эволюция:

возникновение клетки;

появление многоклеточности;

бурный процесс видообразования;

возникновения фотосинтеза.

Основываясь на биологических учениях, Долло сформировал закон необратимости эволюции: организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию, которое было присуще его предкам. Основные тенденции:

постепенное увеличение общей биомассы и продуктивности;

увеличение информационной емкости биосферы;

увеличение числа геохимических барьеров и возрастание дифференцированной физико-географической структуры биосферы;

увеличение роли живого вещества и усложнение круговорота веществ;

трансформирующее воздействие человека (снижение биомассы, ее продуктивности и информационности, изменение характера аккумуляции солнечной энергии).

43.Понятие “качество с/х продукции”. Какими основными показателями его можно охарактеризовать.

Обеспечение населения продуктами питания является одной из главных задач с/х производства. Резкий спад продовольствия отмечается с 1990г. уровень падения в 1994г. составил от 30 до 60%. Общее количество продуктов питания в РФ 701,6 кг, а в передовых зарубежных странах - 959,9 кг. Вопрос не только в том, чтобы накормить население, но и в производстве экологически безопасной продукции. Эта проблема резко обострилась в последнее время с увеличением экологической напряженности. В обстановке глобального антропогенного загрязнения наибольшему отрицательному влиянию подвергается с/х. С продуктами питания человек получает от 70 до 90% загрязнителей. Примерно 6% детей рождается с отклонениями от генетического кода. Если эта цифра достигнет 11%, то человеку придет конец как виду. Качество продукции включает три основных показателя:

Пищевая ценность - полезность продукта для человека и содержание в нем ценных веществ (белков, жиров, углеводов, витаминов и пр.).

Органолептические свойства - хороший внешний вид продукта: цвет, запах, консистенция.

Безопасность продукта (отсутствие содержания в допустимых пределах токсичных веществ).

В РФ только в 1989г. был учрежден документ "медико-биологические требования и санитарные нормы пищевых продуктов", в то время как в зарубежных странах существует закон об ответственности исполнителя за качество продукции. В РФ недавно (конец 1991г.) было принято решение вносить показатель санитарной безопасности во все виды продуктов. В начале 80-ых в Р были разработаны нормативы для поллютантов. Среди известных токсикантов наиболее опасными являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, кантометанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. +вопрос 17.

44.Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Трофическая структура и экологические пирамиды. Пищевая цепь – это механизм передачи энергии через ряд организмов, в котором каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему энергию и сырье. Место каждого звена в цепи – трофический уровень. Пищевые цепи: пастбищные (цепи выедания), паразитные, детритные. Трофическая сеть – совокупность 3-х пищевых цепей. Внутри каждой ЭС трофические сети имеют хорошо выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей. Экологические пирамиды - графическое изображение взаимоотношений между организмами в ЭС, выражающее трофическую структуру ЭС в геометрической форме; высота пропорциональна длине рассматриваемой пищевой цепи, то есть числу содержащихся в ней трофических уровней, а форма отражает эффективность превращения энергии при переходе с одного уровня на другой. Существуют пирамиды численности, биомассы и энергии.

47.Распределение нитратов в с/х культурах. Определение содержания нитратов в различных биологических объектах.

Нитратное загрязнение. Нитраты - естественная форма, но нитратное загрязнение подразумевает превышение ПДК. Источники нитратов: овощи, фрукты, картофель, вода, молочные и мясные продукты, хлебобулочные изделия, лекарства, воздух. Симптомы действия:

Острая и подострая токсичность - бессимптомный цианоз, наоушение поведенческих реакций; гепоксия, тахикардия, нарушения ЦНС и снижение работоспособности; летальный исход, головокружение и потеря сознания.

Хронические отравления, концерагенное действие - морфологические изменения внутренних органов; снижение иммуно-биологической реактивности; рак желудка, все это приводит к снижению аппетита, исхуданию.

Эмбриотоксическое действие - снижение массы и роста тела новорожденного, рассасывание плодов, выкидыши.

Мутагенное действие - ? (американцы считают, что нитраты оказывают мутагенное действие, наши - только в комплексе с другими токсикантами).

Вопрос о допустимом содержании нитратов в дневном рационе до сих пор остается спорным. По различным данным ПДК по нитратам варьирует от 100 до 900 мг/100 кг живого веса. ВОЗ при ООН установила единую норму - 500 мг/сутки. Для грудного ребенка доза 10 мг/сутки считается токсичной; для крупного рогатого скота - 75-140 мг/кг ж.в.; для рыбоводческих хозяйств - 20 мг/л. Нитраты, восстанавливаясь до нитритов, взаимодействующих с гемоглобином, служат источником заболевания метгемаглобиния. Благодаря работам Ильницкого стало известно, что нитраты вызывают комплекс заболеваний: сердечно-сосудистой, нервной систем, ослабляют иммунитет и ряд других. Природный ингибитор нитратов - L-форма аскорбиновой кислоты.

48.Какие территории относятся к ЗЧЭС и ЗЭБ.

(ЗАКОН ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, Раздел VII)

Чрезвычайные экологические ситуации

Статья 58. Зоны чрезвычайной экологической ситуации

1. Зонами чрезвычайной экологической ситуации объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных.

Зоны чрезвычайной экологической ситуации объявляются постановлениями Верховного Совета Российской Федерации либо указами Президента Российской Федерации по представлению специально уполномоченных на то государственных органов Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды на основании заключения государственной экологической экспертизы.

В зоне чрезвычайной экологической ситуации прекращается деятельность, отрицательно влияющая на окружающую природную среду, приостанавливается работа предприятий, учреждений, организаций, цехов, агрегатов, оборудования, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, его генетический фонд и окружающую природную среду, ограничиваются отдельные виды природопользования, проводятся оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов.

Финансирование мероприятий по оздоровлению зон чрезвычайной экологической ситуации производится, в первую очередь, за счет средств министерств и ведомств, предприятий, учреждений, организаций, непосредственных виновников деградации природной среды, аварий или катастроф, а также за счет целевых средств федерального и республиканского бюджетов.

Статья 59. Зоны экологического бедствия

Зонами экологического бедствия объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны.

Зоны экологического бедствия объявляются в том же порядке, что и зоны чрезвычайной экологической ситуации.

В зоне экологического бедствия прекращается деятельность хозяйственных объектов, кроме связанных с обслуживанием проживающего на территории зоны населения, запрещается строительство, реконструкция новых хозяйственных объектов, существенно ограничиваются все виды природопользования, принимаются оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов и оздоровлению окружающей природной среды.

Финансирование мероприятий по оздоровлению зон экологического бедствия производится в порядке, установленном частью четвертой статьи 58 настоящего Закона.