Лекция № 14

Тема: Взаимосвязь природы и общества. Биология охраны природы

План:

1.  Взаимосвязь природы и общества: основные термины и понятия
2.  Структура биосферы.
3.  Воздействие человека на природу в процессе становления обществ
4.  Взаимосвязь природы и общества: основные термины и понятия

Взаимосвязь природы и общества - диалектическое единство человека и окружающей среды. Человек как составная часть биомассы Земли на протяжении всей эволюции находился и находится в непосредственной зависимости от окружающей природы. С развитием высшей нервной деятельности человек сам становится мощным фактором среды (антропогенный фактор), поэтому влияние его на природу двоякое - положительное и отрицательное.

Охрана природы - совокупность международных, государственных и региональных мероприятий, направленных на поддержание природы Земли в состоянии, соответствующем эволюционному уровню современной биосферы и ее живого вещества, в том числе человека.

Защита природной среды от загрязнения - система мероприятий, направленных на устранение отрицательного влияния человека, которое выражается в выбросах промышленными предприятиями ядовитых газов, спуске загрязненной воды, засорении почвы и вод пестицидами, горючими материалами, радиоактивными веществами, в создании интенсивных шумов и т. д.

Заповедники (эталоны) - участки территории суши или акватории со всеми находящимися в их пределах природными объектами, полностью исключенными из всех видов хозяйственного использования. На этих участках естественные ландшафты сохраняются в ненарушенном состоянии. Заповедники создаются в местах, типичных или уникальных для данной территории. В России более 150 заповедников.
Заказники - участки территории суши или акватории, где временно запрещается использование определенных видов природных ресурсов (отдельных видов растений, животных, полезных ископаемых). Чаще всего встречаются заказники для сохранения или воспроизводства промысловых животных.

Национальные парки - территории, исключенные из примышленной и сельскохозяйственной эксплуатации с целью сохранения природных комплексов, имеющие особую экологическую, историческую и эстетическую ценность, а также используемые для отдыха человека.

Памятники природы - уникальные или типичные, ценные в научном, культурно-познавательном или эстетическом отношении природные объекты (рощи, озера, водопады, гейзеры, пещеры, живописные скалы, старинные парки, уникальные деревья и т. д.).

Ресурсы природные - источники, запасы природных богатств,
используемые человечеством в прошлом, настоящем и будущем. Включают полезные ископаемые, источники энергии, почву, водные пути и водоемы, минералы, леса, дикорастущие растения, животный мир суши и акватории, генофонд культурных растений и домашних животных, живописные ландшафты, оздоровительные зоны и т. д.

Ландшафт - общий вид местности, пейзаж; совокупность взаимосвязанных экологических и биоценотических компонентов, расположенных на участке суши или акватории с более или менее различимыми границами (ландшафт городской, сельский, горный, степной, лесной, озерный и т. д.).

Полезащитная полоса - посадка леса и кустарника в виде загущенных или продуваемых полос, предназначенных для защиты поля от ветровой эрозии, сухих ветров, улучшения водного режима, задержания снега, создания среды обитания для насекомых-опылителей, птиц и т. д.

Осушение земель - мелиоративное мероприятие, направленное на улучшение земель путем отвода поверхностных или грунтовых вод с помощью дренажных (канавы, трубы) устройств.

Орошение земель - мелиоративное мероприятие, направленное на улучшение земель путем изменения водного режима почв с помощью оросительной системы.

Мелиорация почвы - улучшение свойств почвы с целью повышения ее плодородия.

Виды мелиорации: гидротехническая - орошение, осушение, промывка засоленных почв; химическая - известкование, гипсование, окисление (увеличение кислотности почв); физическая - пескование, глинование, агролесомелиорация и др.

Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог и каналов, плотин и т. д.

Водохранилище - водоем с практически стоячей водой, обычно значительного размера, искусственно созданный в русле реки при постройке плотины, в понижении земной поверхности или при выемке грунта. Служит для запаса пресной воды, для орошения, разведения рыбы, улучшения микроклимата.

Сохранение видового разнообразия - система международных, государственных или региональных мероприятий, направленных на охрану популяционно-видового состава и поддержания численности видов растений и животных на уровне, обеспечивающем их существование.

Красная книга - название списков редких и исчезающих видов растений и животных, находящихся в опасности. В 1983 г. в нашей стране туда были внесены: 94 вида и подвида млекопитающих, 80 видов птиц, 9 видов земноводных, 37 видов пресмыкающихся, 9 видов рыб. 250 видов беспозвоночных, 681 вид высших растений, 29 видов лишайников, 26 видов грибов. Международным союзом охраны природы (МСОП) издано 5 томов Красной книги, куда включены 1182 вида животных и 20 тыс. видов растений.

Черный список - международный список вымерших видов животных и растений, от которых остались лишь чучела, скелеты. тушки, рисунки, гербарии, находящиеся в музеях. По данным МСОП, с 1600 по 1974 г. на Земле исчезли 63 вида млекопитающих, 64 вида птиц, только в Европе- 3 тыс. видов растений. Многие из исчезнувших в природе растений сохранились в ботанических садах.

2. Структура биосферы.

Биосфера включает: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов; биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы).

1.  1. Косное вещество биосферы.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и отграничена слоем озона, который задерживает губительную для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца.

Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана — до 10—11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5—7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде, для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород — в результате фотосинтеза.

Гидросфера. Вода - важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70% поверхности земного шара и содержит 1300 млн/км Поверхностные воды (озера, реки) включают всего 0,182 млн/км а количество воды в живых организмах составляет всего 0,00 1 млн/км Значительные запасы воды (24 млн/км содержат ледники. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их количество широко варьирует в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. диоксида углерода, содержащегося в воде, в 60 раз больше, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества продукты жизнедеятельности организмов.

2.2. Живые организмы (живое вещество).

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в при - поверхностном слое океана.

Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х10т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% — животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 х 1012 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов — беспозвоночные и только 4% — позвоночные, из которых только десятая часть — млекопитающих.

Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития. Масса живого вещества составляет всего 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

Ежегодная продукция живого вещества в биосфере со составляет 232,5млрд.т сухого органического вещества. За это же время в процесс фотосинтеза вовлекается 46 млрд. т углерода, для этого необходимо, чтобы 170 х 10 т диоксида углерода прореагировало с 68 х 10 воды. В процесс жизнедеятельности ежегодно вовлекается 6 х 10 азота, 2 х 10 фосфора, а также калий, кальций, магний, сера, железо и другие элементы. Деятельность живых организмов служит основой круговорота веществ в природе.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Круговорот углерода. 

Углерод входит в состав разнообразных органических веществ, из которых состоит все живое. В процессе фотосинтеза зеленые растения использую углевод диоксида углерода и водород воды для синтеза органических соединений, а освободившийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат различные животные и растения, а конечный продукт дыхания — СО — выделяется в атмосферу.

Круговорот азота. 

Атмосферный азот включается в круговорот благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий и водорослей, синтезирующих нитраты, пригодные для использования растениями. Чаруется в результате образования оксидов во время электрических разрядов в атмосфере. Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака. Хемосинтезирующие бактерии превращают аммиак в азотистую, затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота, благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, поступает в воздух. Часть азота оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок выключается из круговорота; эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами.

Круговорот серы. 

Сера входит в состав ряда аминокислот и также представляет собой жизненно важный элемент. Находящиеся глубоко в почве и в морских осадочных породах соединения серы с металлами — сульфиды — переводятся микроорганизмами в доступную форму — сульфаты, которые и поглощаются растениями. С помощью бактерий осуществляются отдельные реакции окисления-восстановления. Глубоко залегающие сульфаты восстанавливаются до НS, который поднимается вверх и окисляется аэробными бактериями до сульфатов. Разложение трупов животных или остатков растений обеспечивает возврат серы в круговорот. В результате деятельности человека движение многих веществ резко ускоряется, при этом в одних местах возникает недостаток, а в других — избыток каких-то веществ. Примером служит повышенный выброс S02 в атмосферу при сжигании топлива. В окрестностях медеплавильных заводов избыток S02 в воздухе вызывает гибель растительности вследствие нарушения процесса фотосинтеза.

Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. Постепенно он вымывается из них и попадает в экосистемы или вносится на поля как удобрение. Растения используют только часть этого фосфора; много его уносится реками в моря и снова отлагается в осадках. Вместе с выловом рыбы, со держащей этот элемент, на сушу возвращается примерно 60 000 т элементарного фосфора, добывается же ежегодно

1—2 млн Т фосфорсодержащих пород. Хотя запасы фосфор содержащих пород велики, в будущем придется предпринимать специальные меры для возвращения фосфора в круговорот веществ.

3. Воздействие человека на природу в процессе становления обществ

Термин «ноосфера» был предложен в 1927 г. французским математиком и философом Э. Леруа. это древне греческое название человеческого разума. Следовательно, ноосфера — сфера человеческого разума.

Первая созданная человеком культура — палеолит (каменный век) продолжалась примерно 20—ЗО тыс. лет; она совпала с длительным периодом оледенения. Экономической основой жизни человеческого общества была охота на крупных животных: благородного и северного оленей, шерстистого носорога, осла, лошадь, мамонта, тура. На стоянках человека каменного века находят многочисленные кости диких животных — свидетельство успешной охоты. Интенсивное истребление крупных травоядных животных привело к сравнительно быстрому сокращению их численности и исчезновению многих видов. Если мелкие травоядные могли восполнять потери от преследования охотниками высокой рождаемостью, то крупные животные в силу эволюционной истории были лишены этой возможности, дополнительные трудности для травоядных животных возникли вследствие изменения природных условий в конце палеолита.

10—12 тыс. лет назад наступило резкое потепление, отступил ледник, леса распространились в Европе, вымерли крупные животные. Это создало новые условия жизни, раз рушило сложившуюся экономическую базу человеческого общества. Закончился период его развития, характеризовавшийся только использованием пищи, т. е. чисто потребительским отношением к окружающей среде.

В следующую эпоху — эпоху неолита (новый каменный век) — наряду с охотой (на лошадь, дикую овцу, благородного оленя, кабана, зубра, козла и т. д.), рыбной ловлей и собирательством (моллюски, орехи, ягоды, плоды) все большее значение приобретает процесс производства пищи, делаются первые попытки одомашнивания животных и разведения растений, зарождается производство керамики. Уже 9—10 тыс. лет назад существовали поселения, среди остатков которых обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу, кости домашних животных — коз, овец, свиней. В разных местах Передней и Средней Азии, Кавказа, Южной Европы развиваются зачатки земледельческого и скотоводческого хозяйства. Широко используется огонь и для уничтожения растительности в условиях подсечного земледелия, и как средство охоты. Начинается освоение минеральных ресурсов, зарождается металлургия.

Контрольные вопросы для закрепления:

1.  Какова общая биомасса живого вещества на Земле?
2.  Каким образом живые организмы влияют на круговорот веществ?
3.  В чем заключается влияние человеческой деятельности на глобальные круговороты веществ в биосфере?
4.  Как происходит воздействие человека на природу в процессе становления общества?

Рекомендуемая литература

Основная:

1.  Захаров В.Б., С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. Общая биология. Базовый уровень: учеб. для 11 кл. общеобразовательных учреждений.- М.: Дрофа, 2009

Дополнительная:

1.  Каменская А. А. Биология. Общая биология. 10-11 классы: учеб. Для общеобразоват. Учреждений – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 367, [1] с.: ил.
2.  Биология  в таблицах и схемах. Сост. Онищенко А.В. – Санкт-Петербург, ООО «Виктория-плюс», 2004
3.  Вахненко Д. В. Сборник задач по биологии для абитуриентов, участников олимпиад и школьников. – Ростов н/Д: Феникс, 2005.- 128 с.
4.  Иванова Т.В. Сборник заданий по общей биологии: Пособие для учащихся общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2002
5.  Шишкинская Н.А. генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы. – Саратов: Лицей, 2005. – 240 с.

Интернет-ресурсы:

1.  http://www.gnpbu.ru/web_resurs/Estestv_nauki_2.htm. Подборка интернет-материалов для учителей биологии по разным биологическим дисциплинам.
2.  http://school-collection.edu.ru Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.