Экология-онлайн

Медь

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:26:01 +0000

Медь (Cu) – необходимый элемент для растений и животных. Название этого элемента произошло от латинского слова cuprum – Кипр. Медь содержится в природных минералах – борните, халькопирите, малахите, а также встречается в самородном виде. Медь, как и железо обладает свойством обратимо окисляться и восстанавливаться (Cu2+ + e- = Cu+). Она занимает центральное положение в регуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках. Медь влияет на активность медьсодержащих ферментов – пластоцианина и полифенолоксидазы. Медь – составная часть ферментов тирозиназы и аскорбатоксидазы. Она участвует в процессах фотосинтеза и дыхания, ассимиляции минерального азота, синтезе белков и хлорофилла. Почти вся медь в клетках растений локализована в хлоропластах – органеллах, где осуществляется фотосинтез. Медь усиливает восстановление нитратов, так как входит в состав нитритредуктазы и других редуктаз оксида азота. Она увеличивает содержание фосфатидов и нуклеопротеидов, витаминов группы В и С, улучшает тургор клеток, повышает устойчивость растений к полеганию, засухоустойчивость и солеустойчивость растений.
При медном голодании Cu из старых листьев медленно передвигается к молодым, растущим листьям, поэтому новые листья плохо развиваются и отмирают. Наиболее требовательны к меди злаковые культуры (пшеница, рожь, ячмень, овес). При сильном дефиците Cu они усиленно кустятся, приостанавливают рост, кончики листьев белеют и засыхают («белая чума»), растения погибают. Часто болеют посевы на торфяных почвах, особенно ячмень, яровая и озимая пшеница. Недостаток меди нарушает формирование репродуктивных органов, развитие зерновок, вызывает дегенерацию уже зрелого зародышевого мешка и приводит к образованию «щуплого зерна». При острой медной недостаточности в период цветения наблюдается изменение мужских и массовое отмирание женских генеративных органов. У плодовых растений появляется суховершинность, а у полевых возникает хлороз.
Много меди содержится в морских продуктах, бобовых растениях, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах.
Медь имеется во всех клетках, тканях и органах человека. Она входит в состав многих важных ферментов (цитохромоксидаза, супероксиддисмутаза, тирозиназа, церулоплазмина и др.), гормонов, витаминов, дыхательных ферментов, миелиновых оболочек нервов. Она участвует в биосинтезе белков, аминокислот, образовании эритроцитов – красных клеток крови, обмене железа, в функционировании макроэргического соединения АТФ, продуцировании пигментов кожных покровов. Синтез специфических медьсодержащих белков регулируется генетическими механизмами. Установлено, что медь необходима для синтеза эндорфинов, которые утоляют боль и улучшают настроение. Медь нужна организму также для поддержания структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол и кожи (эластин). Медь присутствует в антиоксидантной системе организма, повышает иммунный статус, связывает и выводит микробные яды (токсины) и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным действием, улучшает усвоение железа, работу щитовидной железы, обладает инсулиноподобным действием.
При недостатке меди в питании человека наблюдаются анемия, выпадение волос, сыпь, утомляемость, повышение уровня холестерина в крови, нарушается пигментация кожи и волос, снижение устойчивости к инфекциям, депрессия, остепороз (деминерализация костей), диарея. Возможны нарушения структуры костной и соединительной ткани, ухудшение дыхания, внутренние кровотечения, ухудшение терморегуляции и потеря аппетита. Врожденная недостаточность меди развивается при болезни Менкеса, которая представляет собой генетическое нарушение, сцепленное с Х-хромосомой.
Суточная потребность в меди для человека составляет 2- 3 мг. При поступлении менее 1 мг меди в сутки развивается ее дефицит. Порог токсичности меди для человека равен 200 мг в сутки.

Потребность в железе

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:24:05 +0000

Много железа содержится в рыбе (тунец), устрицах, тыкве, горохе, какао, овсяной крупе, листовой зелени, пивных дрожжах, инжире, изюме, ежевике, красной икре, гранатах, говядине, гречневой крупе, абрикосовых косточках, айве, яблоках, цветной капусте, кизиле, клубнике, осетровой икре, мясе индейки, грибах лисичках, миндальных орехах, ржаной муке, соевой муке, мясе кролика, отрубях пшеничных, печени куриной, печени свиной, печени говяжьей, почках, сердце, сое, фасоли, красной рябине, шиповнике, куриных яйцах (желток).
Железо в организме человека участвует в окислительно-восстановительных процессах, входит в состав гемоглобина эритроцитов крови, миоглобина, цитохромов и многих ферментов, участвующих в процессах кроветворения. Железо обеспечивает обратимое связывание кислорода эритроцитами крови и его транспорт во все ткани и органы человека, играет важную роль в поддержании иммунной устойчивости. Достаточное количество железа в организме необходимо для полноценного функционирования факторов неспецифической защиты, клеточного иммунитета, синтеза лизоцима и интерферона, обеспечивающих хорошую бактерицидную способность сыворотки крови.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) та или иная степень дефицита железа имеется у 20% населения нашей планеты. Дефицит железа в питании человека проявляется слабостью, бледностью кожных покровов и слизистых оболочек, головными болями, быстрой утомляемостью, повышенной возбудимостью или депрессией. Позднее появляются малокровие (анемия), учащенные сердцебиения, поверхностное дыхание, боли в области сердца, дискомфорт желудочно-кишечного тракта, потеря вкуса, сухость слизистой оболочки полости рта и языка, снижение иммунитета.
Физиологическая суточная потребность человека в железе составляет 11-30 мг. Дефицит железа может развиваться при поступлении его в организм менее 1 мг в сутки. Порог токсичности железа для человека составляет 200 мг в сутки. Летальная доза железа для человека – 7000 – 35 000 мг.

Железо

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:22:54 +0000

Железо (Fe) (лат. ferrum, англ. iron). В переводе с латинского означает «твердый». В природе входит в состав многих минералов, встречается в виде самородного железа.
Железо является важнейшим микроэлементом, необходимым для жизнедеятельности животных и растений. Оно играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах, входит в состав гемоглобина эритроцитов крови, миоглобина, цитохромов и многих ферментов, участвует в процессах кроветворения и обезвреживания чужеродных веществ в организмах человека и животных. В клетках растений участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, входит в состав многих ферментных систем, в том числе цитохромов (переносчиков электронов в процессе дыхания), пероксидазы и каталазы (ферменты-антиоксиданты, «сборщики» свободных кислородных радикалов, разрущающих клеточные мембраны). В данных ферментах железо присутствует в простетической группе в форме гема. В такой структуре железо функционирует благодаря своей способности обратимо окисляться и восстанавливаться (Fe3+ + e- = Fe2+). Железо является активатором ферментов углеводного обмена и необходимым элементом для синтеза витамина В12.
Недостаток железа вызывает сильный хлороз в развивающихся листьях, которые при этом становятся совершенно белыми, и тормозит цветение растений. Наиболее чувствительны к дефициту Fe плодовые деревья (яблоня, груша, слива, персик, цитрусовые), ягодные растения (малина, виноград), полевые культуры (люпин, капуста, картофель, томат, овес, кукуруза).

Полезные свойства Калия

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:22:07 +0000

При хорошем калийном питании улучшается передвижение питательных веществ и воды, повышаются засухоустойчивость, морозостойкость и продуктивность растений.
Соединения калия поступают в организм с пищей. Много калия содержится в молочных продуктах, мясе, какао, томатах, бобовых, картофеле, петрушке, абрикосах, кураге, урюке, изюме, черносливе, бананах, дыне и черном чае.
Калий – постоянный составной элемент всех клеток, тканей и органов человека. Усвояемость калия 90-95%. К+ является основным внутриклеточным катионом. В клетках его концентрация на порядок выше, чем вне клеток. Главная функция калия в организме – это формирование трансмембранного потенциала (K in > K out) и распространение изменения потенциала по клеточной мембране путем обмена с ионами натрия по градиенту концентраций. Калий, натрий и хлор в организме находятся в определенном соотношении и поддерживают постоянство внутренней среды – гомеостаза. Хлориды калия являются сильными электролитами и участвуют в генероации и проведении нервного импульса в нервной и мышечной ткани. Таким образом, калий участвует в поддержании электрической активности мозга, функционировании мышечной ткани, сокращении скелетных и сердечных мышц, регуляции деятельности ферментов (К+ – АТФ-аза, ацетилкиназа, пируватфосфокиназа).
Основные функции калия в организме человека:
1 – поддерживает постоянство состава клеточной и межклеточной жидкости;
2 – поддерживает нервно-мышечную возбудимость и проводимость;
3 – участвует в нервной регуляции сердечных сокращений и сердечного ритма;
4 – поддерживает водно-солевой баланс и осмотическое давление;
5 – является катализатором реакций обмена белков и углеводов;
6 – поддерживает нормальный уровень давления крови;
7 – поддерживает кислотно-основное равновесие.
При недостаточности калия в питании человека (гипокалиемия) понижается уровень калия в крови, появляются мышечная слабость, апатия, сонливость, отеки тела, запоры, аритмия работы сердца, замедление пульса, уменьшается мочеотделение. Американские ученые установили, что среди жителей Калифорнии у мужчин с низким потреблением калия вероятность смертельного исхода при инсульте в три раза больше.
Взрослый человек должен потреблять в среднем 2200-5000 мг Са в сутки.

Калий – общая характеристика

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:21:15 +0000

Калий (К) – основной элемент минерального питания растений. Название элемента переводится как поташ (лат. kalium, англ. – potassium). Калий входит в состав многих минералов и горных пород – полевой шпат, слюда, нефелин, элеолит, лейцит, алунит. Морская вода содержит до 0,06% хлористого калия.
В клетках калий находится преимущественно в ионной форме в цитоплазме и вакуолях. Калий стабилизирует структуру хлоропластов и митохондрий – клеточных органоидов, стимулирует образование АТФ, повышает оводненность и вязкость коллоидов цитоплазмы, улучшает обмен веществ. Калий положительно влияет на углеводный и азотный обмен, интенсивность фотосинтеза и дыхания, образование органических кислот. Калий – осмотически активный элемент, регулирующий тургор клеток. Наиболее богаты калием меристематические ткани, мезофилл листа, ситовидные трубки и камбиальные клетки. Мембраны клеток легко проницаемы для ионов К+, через них протекают большие диффузионные потоки этого элемента. Калий регулирует работу устьиц, активирует деятельность ферментов, накопление крахмала и сахара, повышает прочность стеблей, уменьшает поражение болезнями. Калий улучшает использование солнечной энергии и отток ассимилятов, снижает транспирацию.
Высоко чувствительны к дефициту калия такие растения как лен, табак, картофель, свекла, капуста, подсолнечник, клевер, люцерна, люпин, кукуруза.
При калиевом голодании наблюдается снижение фотосинтеза и завядание растений, что приводит к развитию болезней. Края и кончики листьев (в основном нижних) при этом буреют, приобретают вид обожженных («краевой ожог»), между жилками на листьях появляются мелкие ржавые пятна.

Свойства Магния

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:20:14 +0000

При Mg – голодании в растениях резко уменьшается количество сахаров, увеличивается содержание воды, повышается ломкость листьев, возникает хлороз (пожелтение) листьев, характерный для дефицита хлорофилла. Признаками дефицита магния являются ослабленный рост и межжилковый хлороз старых листьев.
Особенно богата магнием растительная пища: халва, фундук, курага, чернослив, мак, крупа гречневая, морская капуста, арахис, кукуруза.
Магний в организме человека участвует в важнейших обменных процессах, регулирует многие ферментативные реакции (в том числе энергетические реакции трансформации АТФ и высвобождения энергии для обеспечения жизненно-важных процессов) и реакции нервно-мышечной проводимости.
Функции магния:
1 – участвует в синтезе белков и нуклеиновых кислот;
2 – участвует в обмене белков, жиров и углеводов и дыхании;
3 – участвует в регуляции нейрохимической передачи и мышечной возбудимости (уменьшает возбудимость нейронов);
4 – является составной частью активных центров многих ферментов, осуществляющих гидролиз и перенос фосфатной группы;
5 – участвует в клеточных механизмах функционирования Na+ – K+ – Ca2+ – АТФ – насоса и протонного насоса, создающих разность потенциалов клеточных мембран;
6 – препятствует склеиванию (агглютинации) эритроцитов крови;
7 – расслабляет гладкую мускулатуру;
8 – снижает уровень ацетилхолина в нервной ткани;
9 – является антагонистом кальция и контролирует баланс внутриклеточного калия;
10 – укрепляет иммунную систему;
11 – восстанавливает ритм работы сердца;
12- способствует восстановлению сил после физических нагрузок.
При недостаточном содержании Mg в рационе питания человека обнаруживается дефицит магния в крови (гипомагнемия), что приводит к различным нарушениям деятельности организма: головной боли, внезапным головокружениям, потере равновесия, появлению мерцающих точек перед глазами, подергиванию век, спазмам мышц, покалыванию и одеревению мышц, выпадению волос, ломкости ногтей, хронической утомляемости, повышенной чувствительности к изменению погоды, болям суставов, зубов, десен, усилению сердцебиений и перебоям в работе сердца (часто сопровождающихся пронизывающей болью в грудной клетке), а также к бессоннице, тоске, острым спазматическим болям в желудке, ощущением тяжести во всем теле, повышению артериального давления, образованию тромбов, токсикозам.
В суточном рационе питания взрослого человека должно быть 400-450 мг магния.

Магний – общая характеристика

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:19:05 +0000

Магний (Mg) в большом количестве содержится в земной коре и горных породах. Название элемента происходит от греческого слова magnesia – полуостров в Греции. Верхний слой Земли (глубиной 16 км) содержит 3,45% магния, который входит в состав горных пород – магнезита, доломита, карналлита. Много магния в морской воде (хлористый и сернокислый магний). Питьевая вода также содержит магний. При большой концентрации солей магния в питьевой воде ее называют «жесткой». Чисто магниевой породой является серпентин. Недостаток магния наблюдается на кислых почвах легкого механического состава. С наличием большого количества магния в почве связано формирование особой «серпентиновой флоры».
Магний составляет центральную часть молекулы хлорофилла, участвует в процессах фотосинтеза. Он содержится в пектиновых веществах, фитине, клеточном соке растений. В цитоплазме магний связан с белками, он поддерживает коллоидно-химические свойства органоидов клеток. Mg – специфический кофактор нескольких ферментов. Он активирует ферменты процессов брожения и дыхания, синтеза нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов, передвижения углеводов, образования белков и жиров, обеспечивает стабильность ДНК и РНК.

Кальций ч.2

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:18:16 +0000

По отношению к содержанию кальция в почве различают 4 группы видов растений:
1 – кальций-постоянные виды, которые для обеспечения своего нормального развития нуждаются в богатых известью субстратах (клевер земляничный, козелец приземистый);
2 – кальцифилы – «известколюбы», предпочитают почвы с известью (венерин башмачок, ветреница лесная, язвенник, костер речной, люцерна серповидная, таволга шестилепестная, льнянка дроколистная, пролесник многолетний, гравилоа речной, гравилат городской, зверобойник монетчатый, хмель вьющийся, недотрога обыкновенная, ветреница лесная, лиственница сибирская, бук лесной, ясень обыкновенный, конский каштан обыкновенный);
3 – кальцифобы – «избегающие известь», для них избыток кальция вреден (растения верховых болот, сфагновые мхи, вереск, кукушкин лен, клюква, багульник, голубика, щавель конский, луговик извилистый);
4 – индифферентные – «безразличные» к содержанию кальция (например, растение пупавка встречается на почвах без извести (СаСО3) и на почвах с 32% содержанием извести).
Кальцифобы, растущие на кислых почвах, в отличие от кальцифилов толерантны (выносливы) к содержанию в почве свободных ионов железа (Fe3+), марганца (Mn2+), алюминия (Al3+), поэтому избыток этих подвижных элементов на них отрицательно не влияет.
Кальцифилы же характеризуются отсутствием толерантности (выносливости) к свободным ионам железа, марганца, алюминия, поэтому они плохо растут на кислых почвах. Если кальцифоб пересадить на известковую почву, где железо для него мало доступно, то такое растение проявит признаки голодания по железу – хлороз. Такому хлорозу часто подвергаются растения кислых почв, он редок у кальцифилов. Кальцифилы избегают кислых почв. Возможно, это прямое следствие недостатка в них кальция. Основным исключающим фактором является присутствие в кислых почвах в токсических концентрациях ионов таких металлов как Си2+, Mn2+, Fe3+, Al3+ , причем наиболее токсичен для растений ион алюминия, нарушающий деятельность корней и отток ассимилятов в растении.
Для кальцифилов характерно сочетание признаков: 1 – высокая потребность в кальции, 2 – толерантность к избыточному количеству кальция и бикарбонатов в почве, 3 – низкая потребность в железе, 4 – высокая чувствительность к токсическим концентрациям алюминия.
Кальфифобы характеризуются противоположными свойствами.
Много кальция содержат крабы, креветки, молоко и молочные продукты (сыр, сливки, творог), горох, грецкие орехи, пшеничные отруби, петрушка, укроп, халва, шоколад, хрен, фасоль, рыба, соя, лук.
Кальций обладает высокой биологической активностью и выполняет многообразные функции в организме:
1 – входит в состав многих биомолекул;
2 – необходим для формирования костной ткани, минерализации зубов;
3 – регулирует многие биохимические процессы в клетках организма;
4 – регулирует процессы нервной проводимости и мышечных сокращений;
5 – участвует в процессах свертывания крови;
6 – регулирует проницаемость клеточных мембран;
7 – поддерживает стабильность деятельности сердца;
8 – обладает противовоспалительным действием;
9 – снижает негативные проявления аллергии;
10 – является составной частью витамина D – кальциферола;
11 – повышает защитные силы организма против вирусов, патогенных микроорганизмов, инфекций и других экстремальных факторов.
Недостаток кальция в питании человека (гипокальциемия) проявляется в усиленном выделении гормона паращитовидных желез, что способствует выведению кальция из костей в кровь, деминерализации костей, разрежению костной ткани (остеопороз). У детей нарушается формирование костной ткани, выражающееся недоразвитием скелета, крошатся зубы, возникает болезнь рахит. Недостаток кальция сопровождается также повышенной нервной возбудимостью, раздражительностью, появлением нервных тиков, высоким артериальным давлением, судорогами, онемением и покалыванием рук и ног, учащением сердцебиения, болезненностью десен, замедлением роста.
Суточная потребность организма человека в кальции составляет 800 – 1500 мг и обычно удовлетворяется за счет пищи.

Кальций ч.1

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:17:25 +0000

Кальций (Са) – необходимый элемент для растений и животных. Название этого химического элемента происходит от латинского слова calx – известь. В клетках растений кальций находится в форме солей пектиновой кислоты, оксалатов, карбонатов, фосфатов и сульфатов. В молодых клетках он локализуется в цитоплазме, а в старых – в клеточном соке. Кальций содержится в органоидах клетки – хромосомах (содержащих наследственную информацию в виде ДНК и РНК), рибосомах (центрах биосинтеза белка), хлоропластах (центрах фотосинтеза) и митохондриях (центрах дыхания). Основная функция Са – включение в структуру срединной пластинки клеточной стенки. Кальций выполняет важную роль в регуляции избирательной проницаемости мембран и кислотно-щелочного равновесия, поддержании коллоидного состояния цитоплазмы (увеличивает ее вязкость и снижает оводненность). При недостатке Са задерживается рост листьев, на них образуются желтые и коричневые пятна, затем листья отмирают.
Кальций принимает участие в формировании земной коры. Особенно богаты им известковые породы – мрамор и мел, в которых содержание СаСО3 достигает 99%. Много кальция также в гипсе (СаSO4*2H2O), доломите [CaMg(CO3)2], кальците, флуорите, мергеле. Очень важным минералом является апатит, содержащий СаРО4.
Растения легко усваивают Са гипса, известковых пород и обменный Са почвенных коллоидов. От степени насыщения почвенных коллоидов кальцием зависит количество свободных ионов Н+ и ОН- в почве, то есть реакция почвенного раствора – рН. Поэтому кальцию принадлежит важная роль в определении экологических свойств почвы. В гумидном (влажном) климате преобладают бедные кальцием почвы вследствие сильного вымывания этого элемента, а в аридном (сухом) климате – богатые кальцием почвы. Обогащенные кальцием почвы содержат более 3% Са, поэтому они «вскипают» от действия соляной или уксусной кислоты. Почвы, богатые Са, имеют нейтральную или слабощелочную реакцию.

Фосфор

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:15:50 +0000

Фосфор (Р) – необходимый элемент растений и животных. В переводе с греческого phosphorus означает «несущий свет». Фосфор широко распространен в земной коре, преимущественно в форме фосфата кальция (СаРО4). В природе фосфор содержится в минералах – фосфорит, фторапатит, гидроксилапатит и др.
Фосфор является структурным компонентом нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и фосфолипидов, составляющих основу клеточных мембран. Он входит в состав сложных белков, участвующих в процессах деления ядер клеток, необходим для фотосинтеза и дыхания. Фосфор регулирует энергообмен, участвует во всех этапах переноса энергии в клетках, в образовании аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и других макроэргических соединений. В семенах накапливается в 3-6 раз больше фосфора, чем в стеблях растений.
При дефиците фосфора нарушается образование генетического материала в ядре и цитоплазме, формирование мембран и органоидов клетки, тормозится рост стеблей и листьев, не образуются семена.
Фосфор ослабляет вредное влияние алюминия (Al) на кислых почвах. Хорошее фосфорное питание повышает зимостойкость и засухоустойчивость растений, качество урожая.
Много фосфора содержится в молоке, мясе (говядине, свинине), рыбе, белых грибах, икре рыб, крупах, картофеле, арахисе, миндальных и грецких орехах, кукурузе, семенах кунжута и подсолнечника, сое, сырах, фасоли, чечевице, яйцах.
Фосфор играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека. Он содержится в биосредах в форме фосфат-иона (РО4-), который входит в состав неорганических соединений и органических биомолекул. Фосфор присутствует во всех клетках и тканях, входит в состав белков, нуклеотидов, нуклеиновых кислот и фосфолипидов. Соединения фосфора – аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и аденозиндифосфорная кислота (АДФ) являются универсальными источниками энергии для клеток всех живых организмов. Значительная часть энергии, выделяющейся при распаде и окислении углеводов и других органических соединений, аккумулируется в богатых энергией органических соединениях фосфорной кислоты (Н3РО4). Растворимые соли фосфорной кислоты формируют фосфатную буферную систему, ответственную за постоянство кислотно-щелочного равновесия внутриклеточной жидкости.
Трудно растворимые кальциевые соли фосфорной кислоты составляют минеральную основу костной и зубной ткани. Фосфор играет важнейшую роль в деятельности головного мозга, сердца и мышечной ткани. Основная функция фосфора в виде фосфат-иона состоит в образовании информационных (нуклеиновые кислоты ДНК и РНК), стуктурных (фосфолипиды и фосфаты кальция) и энергонесущих (АТФ, АДФ) молекул.
Наибольшее количество фосфора (до 85%) в организме человека находится в костях и зубах.
Фосфор улучшает мышечную и умственную деятельность человека, вместе с кальцием придает крепость костям и зубам, участвует в продуцировании и обмене энергии (АТФ, АДФ), обмене белков, жиров и углеводов, фосфорилировании ряда витаминов (тиамин, пиридоксин), обеспечивающем их участие в дальнейших реакциях. Он необходим для синтеза белка, так как входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), несущих наследственную генетическую информацию.
Проявления недостаточности фосфора в питании человека выражаются потерей аппетита, снижением массы тела, усталостью, недомоганием, ощущением покалывания и онемением конечностей, нарушением чувствительности частей тела, болью в костях, тревогой и чувством страха.
Суточная потребность фосфора для взрослого человека составляет 1,3 г.

Жизнеобразующие элементы

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:14:50 +0000

Водород с кислородом образует воду. Вода является универсальным растворителем для протекания разнообразных биохимических реакций. Водородный показатель (рН) является критерием кислотности или щелочности среды. Многочисленные межмолекулярные водородные связи с кислородом, азотом, углеродом лежат в основе жизнедеятельности организмов. Ими определяется специфичность структуры и действия ферментов, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), содержащих наследственную генетическую информацию. В форме гидроксильной группы (-ОН) и различных состояний воды (адсорбционной, конституционной, кристаллизационной и др.) водород входит в состав многих минеральных веществ. Он играет важнейшую роль в процессах гидролиза (разложения) и обменного замещения при взаимодействии с минеральным веществом. Изотопы водорода – дейтерий и тритий позволяют изучать тончайшие механизмы химических и биохимических процессов и явлений.
Кислород (О) относится к числу самых распространенных, активных и химически подвижных элементов Земли. Кислород в свободном состоянии – газ без цвета и запаха, необходимый для дыхания человека, растений и животных. Кислород образует соединения со всеми химическими элементами (кроме благородных газов). Группа -ОН (гидроксил) является составной частью воды (86% по массе) и составляет 70% живого вещества, свыше 23% воздуха тропосферы. Кислород входит практически во все жизненно важные молекулы. Исключительно велика роль кислорода в процессе фотосинтеза зеленых растений.
Суммарное уравнение фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О + энергия Солнца = С6Н12О6 + О2
Кислород, выделяемый растениями в атмосферу в процессе фотосинтеза, используется для дыхания живых организмов. За 2 000 лет весь атмосферный кислород проходит через все живое вещество нашей планеты.

Сера

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:14:26 +0000

Сера (S) – компонент нескольких аминокислот, входящих в состав белков (цистеин, цистин, метионин). Без серы не могут синтезироваться многие важные белки клеток. Сера присутствует в глутатионе – веществе, которое выполняет важную роль в окислительно-восстановительных реакциях. Сера участвует в образовании дисульфидных мостиков (-S-S-) между соседними частями белковых молекул, что важно для обеспечения их стабильности. Сульфгидрильные группы (-SH) стимулируют рост растений, связывают тяжелые металлы и радионуклиды, при их дефиците тормозится деятельность камбия и рост растений в толщину. Сера является является компонентом важных метаболитов – кофермент А и тиамин (витамин В1). Она участвует в регуляции энергообмена клеток, в процессе биосинтеза белков, поддержании окислительно-восстановительного баланса клеток.
Среднее содержание серы в растениях составляет 0,1-0,3% сухой массы. Максимальное содержание серы обнаружено в бобовых и крестоцветных растениях, а минимальное – в злаках.
Сера содержится во всех пищевых продуктах с большим содержанием белков. Наибольшее количество серы имеется в мясе (говядина, свинина, птица), яйцах, персиках, бобовых (особенно бобы и горох), моллюсках, ракообразных, молоке и чесноке.
Сера является важнейшим биофильным элементом. Главные функции серы: структуральная, каталитическая, регуляторная, поддержание окислительно-восстановительного потенциала, участие в биосинтезе белков. Сера входит в состав белков, аминокислот (метионин, цистеин), гормонов (инсулин), витаминов (В1, H, U), таурина и глутатиона, активных центров многих ферментов. Сера играет важную роль в генерации энергии для процессов жизнедеятельности человека, в процессах свертывания крови, в синтезе белка коллагена, входящего в состав костей, сухожилий и хрящей, кожи, волос и ногтей.
Сера оказывает противоаллергическое действие, очищает кровь, стимулирует клеточное дыхание, улучшает работу мозга, поддерживает упругость и здоровый цвет кожи. Она необходима для образования кератина (белка суставов, волос и ногтей) и меланина (пигмента, предохраняющего глубокие слои кожи от вредного действия ультрафиолетовой радиации. Особенно богаты серой поверхностные слои кожи и волосы. Сера способствует секреции желчи в печени.
Недостаток серы в питании человека проявляется в болезненности суставов, повышении уровня сахара и жира в крови, потускнении волос, ломкости ногтей.
Физиологическая потребность организма человека в сере пока не установлена, суточная норма потребления серы не регламентируется.

Несимбиотическая фиксация азота

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:13:16 +0000

В природе существует и несимбиотическая фиксация азота за счет свободноживущих и эпифитных азотфиксаторов (например, синезеленые водоросли, сапротрофные азотфиксаторы – Azotobacter). Так как она начинается с восстановительного расщепления N2, то требует большого количества энергии, а поэтому обычно лимитируется недостатком питательных веществ в почве для самих азотфиксаторов. Несимбиотическая фиксация дает в среднем 2-10 кг азота на гектар почвы.
Способность связывать азот воздуха при помощи азотфиксирующих организмов имеет большое значение для растений-пионеров, поселяющихся на бедных азотом почвах. Значительно обогащает почвы азотом ольха.
Недостаток азота подавляет фотосинтез, уменьшает содержание хлорофилла в листьях, снижает продуктивность и зимостойкость, задерживает рост и развитие растений. Признаками азотного дефицита являются мелколистность, развитие тонких стеблей и корней, уменьшение ветвистости. На первых этапах азотного голодания листья имеют желто-зеленую окраску, затем желтеют, краснеют и буреют.
Избыток азота при слабом фосфорном и калийном питании приводит к задержке созревания плодов, полеганию злаков, снижению устойчивости.
В природных условиях растения поглощают аммоний (NH4+) и нитраты (NO2-) в разном соотношении. Обычно чем беднее почва доступными формами азота, тем большее значение в питании растений имеет аммоний, и чем почва богаче доступным азотом, тем большее значение имеют нитраты.
На наличие в почве определенных химических элементов указывают особые виды растений – фитоиндикаторы.

Биологическая фиксация азота

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:12:28 +0000

Биологическая фиксация азота осуществляется в клубеньках азотфиксирующих бактерий, которые поселяются на корнях высших растений, с участием особого активирующего фермента – нитрогеназы, что дает возможность протекания реакции при обычных температурах и давлении. Для корней различных видов высших растений (особенно бобовых) характерен симбиоз (сожительство) с клубеньковыми бактериями. Бактерии проникают в кору корня из почвы и вызывают усиленное размножение его клеток. В результате сильного разрастания клеток коры корня на поверхности корня образуется вздутие, или клубенек. Внутри клубенька находится бактериальное гнездо, где создаются благоприятные условия для жизнедеятельности азотфиксирующих бактерий. К бактериальному гнезду со стороны центрального цилиндра корня подходят ответвления проводящих пучков, по которым в клубенек поступает вода с растворенными питательными веществами. Корневые клубеньки связаны с растением паренхимными клетками, которые облегчают поступление минерального азота в растение.
Клубеньковые бактерии обладают замечательной способностью усваивать свободный атмосферный азот (высшие растения свободный атмосферный азот усваивать не могут), поэтому они улучшают азотное питание растений и плодородие почвы. На каждом гектаре почвы, занятом бобовыми растениями, имеющими на корнях клубеньки, фиксируется от 100 до 250 кг атмосферного азота.
В процессе симбиотической фиксации азота важное значение имеют также синезеленые водоросли, которые могут вступать в симбиоз с некоторыми печеночными мхами, водными папоротниками (Azolla) или играть роль эпифитов даже на мхах в условиях Арктики. Кроме синезеленых водорослей существенную роль в фиксации атмосферного азота играют актиномицеты, симбиотически связанные с высшими растениями более 150 видов (из семейств Betulaceae, Phamnaceae, Elaeagnaceae, Rosaceae, Coriaceae, Myriciaceae).

Азот и его соединения

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:11:10 +0000

Азот (N) – важнейший элемент клеток растений и животных. Входит в состав органических (белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, хлорофилл, витамины, липоиды, фосфатиды, алкалоиды, гликозиды) и минеральных (нитраты, нитриты, аммиак). Выдающийся русский ученый Д.Н.Прянишников писал, что «без азота нет белков, без белков нет протоплазмы, без протоплазмы нет жизни». Ни одной растительной клетки или животного организма не существует без азотистых веществ. В жизнедеятельности растений особенно велика роль аммиачного азота.
Зеленые растения являются автотрофами в отношении азота – они используют для питания неорганический связанный азот почвы. Растения не могут использовать для своей жизнедеятельности инертный азот атмосферного воздуха (N2), а усваивают его только в виде минеральных солей аммония (NH4+), нитритов (NO2-) и нитратов (NO3-) из почвы. Азот возвращается в почву с опадом листьев, плодов, корневыми выделениями, отмирающими корнями, почвенными организмами. Азотсодержащие вещества накапливаются в почве и включаются в процессы минерализации. Они расщепляются сапрофитами, использующими в качестве источника энергии углеводы, а азот высвобождается в виде аммиака (NH3). Важнейшим способом пополнения почвы азотом является процесс биологической фиксации азота из атмосферы, связанный с деятельностью микроорганизмов.

Водород

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:08:50 +0000

Водород (Н) имеет атомный номер 1 и находится в 1-й группе Периодической системы элементов. Играет важнейшую роль в составе живого вещества биосферы. Водород в организмах человека, животных и растений входит в состав углеводов и углеводородов. Все геохимические реакции в биосфере протекают с участием водорода. Особо следует отметить роль водорода в синтезе органического вещества, в создании сложных по структуре органических соединений. Установлено, что все живые организмы на 2/3 состоят из атомов водорода, на ¼ – из атомов кислорода и на 1/10 – из атомов углерода. Из органических соединений, в образовании которых участвует водород, большую группу представляют углеводороды (парафины, олефины, нафтены, бензол и др.), углеводы (глюкоза, фруктоза, различные полисахариды, в том числе целлюлоза (клетчатка) – основной компонент клеточных стенок растений, а также гемицеллюлоза (полуклетчатка) и крахмал. Углеводы – важнейшие органические компоненты клеток. На их долю приходится около 80% сухой массы растительных организмов.

Сорбционное связывание ионов

admin — Tue, 11 Aug 2009 18:07:43 +0000

Сорбционное связывание ионов коллоидами почвы имеет ряд преимуществ: 1 – питательные вещества, высвобождающиеся при выветривании и разложении гумуса, улавливаются и защищаются от вымывания; 2 – концентрация почвенного раствора остается низкой и выравненной, так что корни растений и почвенные организмы не испытывают осмотической перегрузки, но при надобности сорбированные ионы легко доступны для растений.
Физиологическая роль химических элементов питания организмов. Основные строительные блоки организма растений составляют главные химические элементы, участвующие в фотосинтезе – углерод (С), водород (Н), азот (N), сера (S), фосфор (Р). Например, клеточные стенки, формирующие скелет растения, состоят из углеводов и близких к ним соединений, содержащих С, Н, О. Белки – важнейшие органические вещества цитоплазмы, построены преимущественно из С, Н, О, N и небольшого количества S. В состав нуклеиновых кислот, присутствующих в ядрах клеток и отвечающих за наследственную информацию, входят С, Н, О, Р, N. Липиды, содержащиеся в клеточных мембранах и органоидах, состоят в основном из С, Н, О, N, P. Огромную роль в жизнедеятельности организмов играют также такие макро- и микроэлементы как кальций, магний, калий, железо, медь, марганец, молибден, цинк, бор, хлор и другие.
Углерод (С) (от лат. carboneum) известен с давних времен, переводится как уголь. Атомы углерода обладают способностью образовывать длинные цепи типа «углерод – углерод» различной степени разветвленности, которые могут замыкаться в кольца (циклические разновидности углеводов). Углерод способен к образованию огромного числа структурных и пространственных соединений электронно-положительными и электронно-отрицательными элементами. В настоящее время известно более 5 млн органических соединений углерода. На углеродной основе построена вся жизнь на планете Земля. Соединения углерода (углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, органические кислоты, гормоны) участвуют в построении всех клеток и тканей организмов, в обеспечении жизнедеятельности животных и растений. Показано, что из 20 атомов углерода и 42 атомов водорода можно получить 366 319 различных углеводородов (С20Н42). В биомолекулах углерод образует полимерные цепи и прочно соединяется с О, Н, N и другими элементами. Окисление соединений углерода приводит к образованию воды (Н2О) и углекислого газа (СО2) и является источником энергии для осуществления всех процессов жизнедеятельности.

Ионный обмен в почве

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:54:40 +0000

Сорбционное связывание ионов и ионный обмен в почве. Коллоидные глинистые частицы и гуминовые вещества благодаря своему поверхностному электрическому заряду притягивают к себе ионы и полярные молекулы и обратимо связывают их. Поэтому почвенные коллоиды действуют как иониты. Их обменная способность зависит от активной поверхности, которая у гуминовых веществ составляет более 700 м2/г. Глинистые минералы и гуминовые вещества имеют избыточный отрицательный заряд, поэтому они удерживают прежде всего катионы. Вместе с тем на их поверхности имеются и положительно заряженные участки, которые могут присоединять анионы. Однако коллоидные глинистые частицы и гуминовые вещества всегда сорбируют больше катионов, чем анионов. Как правило, сильнее притягиваются ионы с большей валентностью (Са2+ сильнее, чем К+). При одинаковой валентности ионы с тонкой водной оболочкой адсорбируются сильнее, чем гидратированные ионы. Благодаря сорбционному связыванию воды ионы химических веществ в большом количестве накапливаются на поверхности сильно набухших глинистых и гуминовых частиц.
Ионный слой слой является посредником между твердой почвенной фазой и почвенным раствором. Если какие-то ионы добавляются к почвенному раствору или уходят из него, то это приводит к обменным процессам. При этом наиболее прочно адсорбируемые ионы сильнее притягиваются коллоидом. Они вытесняют с поверхности коллоида другие ионы с меньшей адсорбируемостью. Сила сорбционного связывания убывает в ряду катионов: Al3+ – Ca2+ – Mg2+ – NH4+ – K+ – Na+ и в ряду анионов: PO43- – So42- – NO3- – Cl-. Ионы тяжелых металлов также могут сорбироваться на коллоид ах, но только в очень малых количествах.

Почвенный раствор

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:53:25 +0000

Почвенный раствор, или жидкая часть почвы – это наиболее подвижная, изменчивая и активная часть почвы, из которой растения поглощают ионы. В почвенном растворе содержатся минеральные и органические вещества, совершаются важные биохимические процессы. В почве присутствуют анионы (НСО3-, NO3-, H2PO4-, Cl-, SO42- и др.), катионы (К+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Zn2+ и др.), соли железа (Fe), алюминия (Al) и других элементов, а также водорастворимые органические вещества.
Наиболее благоприятная для растений концентрация солей в почвенном растворе – 1 г/л (0,1%). В почве концентрация солей меньше – 0,5 г/л (0,05%). Избыток солей в почве (больше 2%) вреден для растений. Осмотическое давление почвенного раствора значительно ниже, чем в клеточном соке растений.
Почвенный воздух отличается от атмосферного воздуха большим содержанием углекислого газа (СО2) и меньшим содержанием кислорода (О2).
Химические элементы питания содержатся в почвенном растворе, органических веществах и твердой минеральной фракции почвы. Легко доступны для растений питательные элементы почвенного раствора и почвенных коллоидов. Азот (N), фосфор (Р), сера (S) гумуса превращаются в доступные растениям соединения в процессе минерализации.
Минеральные вещества в почве. Элементы минерального питания находятся в почве в растворенном и связанном виде. В почвенной воде растворена лишь незначительная часть (<0,2%) всего запаса питательных веществ. Почти 98% биоэлементов содержатся в органических остатках, гумусе и труднорастворимых органических соединениях или входят в состав минералов. Это резерв питательных веществ, который используется в результате минерализации гумуса и процессов выветривания. Остальные 2% биоэлементов адсорбируются на почвенных коллоидах.

Органические вещества твердой части почвы

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:52:33 +0000

Органические вещества твердой части почвы подразделяются на 2 группы: негумифицированные вещества и гумифицированные вещества.
Негумифицированные (подвижные) органические вещества – это отмершие остатки растений и микробов, которые легко разлагаются в почве. Содержащиеся в них элементы питания переходят в доступную для растений минеральную форму. Органические вещества минерализуются не полностью. Одновременно в почве идет синтез новых сложных органических соединений, которые служат источником для образования гумусовых, или перегнойных веществ.
Гумифицированные (перегнойные) органические вещества – это высокомолекулярные азотсодержащие соединения. Они составляют основную часть (90%) органического вещества почвы.
На полях под зерновыми культурами за вегетационный период разлагается 0,7 – 0,8 т/га гумуса, а под пропашными культурами 1-1,2 т/га гумуса с образованием доступных для растений минерального азота (N), фосфора (Р), серы (S).

Пахотные земли

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:51:29 +0000

Основной фонд пахотных земель Республики Беларусь составляют дерново-подзолистые почвы. Они не отличаются высоким плодородием.
Дерновые и дерново-карбонатные почвы имеют ограниченное распространение, но в Беларуси обладают наиболее высоким плодородием.
Торфяно-болотные почвы обладают значительным потенциальным плодородием вследствие высокого содержания органического вещества.
Твердая фаза почвы содержит основные запасы питательных элементов. Она состоит из минеральной (90-99% массы) и органической (1-10% массы) частей. Минеральная часть почвы на 90% состоит из четырех элементов – кислорода (О), кремния (Si), водорода (Н), алюминия (Al). Такие химические элементы как углерод (С), водород (Н), кислород (О), фосфор (Р), сера (S) содержатся в минеральной и в органической части почвы.
По происхождению минералы делятся на первичные и вторичные. Первичные минералы – это кварц, полевые шпаты, слюда. Вторичные минералы находятся в виде илистых и коллоидных частиц. По химическому составу минералы подразделяются на кремнекислородные соединения, или силикаты (кварц), и алюмокремнекислородные соединения, или алюмосиликаты (полевой шпат, мусковит, биотит).

Почвы Беларуси

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:49:45 +0000

Основные типы почв Республики Беларусь. Формирование почвенного покрова определяется совместным действием ряда факторов, главными из которых являются состав и свойства почвообразующих пород, особенности климата, характер растительного покрова и животного мира, рельеф поверхности, генетический возраст поверхностных отложений, влияние производственной деятельности человека. Действие данных факторов привело к развитию на территории Беларуси в основном подзолистого, дернового и болотного почвообразовательных процессов в чистом виде или их сочетаний. В результате этих процессов на территории Республики Беларусь сформировалось 6 типов почв:
1 – дерново-подзолистые;
2 – дерново-подзолисто-заболоченные;
3 – дерновые и дерново-карбонатные;
4 – дерновые и дерново-карбонатные заболоченные;
5 – торфяно-болотные;
6 – пойменные дерновые.
Основными генетическими типами почвообразующих пород Беларуси являются моренные, водно-ледниковые, озерно-ледниковые, эоловые, современные и древнеаллювиальные, озерно-болотные и озерные отложения. Механический состав их достаточно разнородный, однако среди пахотных угодий преобладают почвы супесчаного состава – 42,5%; суглинистые и глинистые составляют 37,6%, песчаные – 13,6% и торфяные – 6,3%.

Классификация почв

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:48:44 +0000

По степени пористости различают почвы: тонкодисперсные (диаметр пор <1мм), пористые (1-3 мм), губчатые (3-5 мм), ноздреватые (5-10 мм), ячеистые (> 10 мм) и трубчатые (поры образуют каналы).
Влага в почвах имеет разную величину кислотности – рН: от 3 (сфагновые болота) до 10-11 (солонцы).
В почвенном профиле выделяют 3 главных горизонта:
1 – перегнойно-аккумулятивный (гумусовый), покрытый сверху дернистой лесной подстилкой, луговым или степным войлоком;
2 – элювиальный (горизонт вымывания), характеризующийся выносом веществ;
3 – иллювиальный, куда из вышележащих горизонтов вымываются вещества (легкорастворимые соли, коллоиды, органика). Ниже располагается элювированная горная порода.
Возраст черноземов и темно-каштановых почв составляет 2 500-3 000 лет; светло-каштановых, серых и бурых лесных – 800 – 1 000 лет; торфяно-глеевых, горно-луговых, лугово-каштановых – 500 – 800 лет; подзолистых почв – 1 500 лет.
Наиболее распространенные почвы Евразии:
1 – арктические и тундровые почвы. Занимают 4% суши Земного шара. Формируются на севере Евразии, Северной Америки, островах Северного Ледовитого океана. Мощность почвенного слоя не превышает 0,4 м. Отличаются переувлажнением и развитием микробиологических процессов. Содержание гумуса не более 1-3%.
2 – подзолистые почвы. Формируются в условиях умеренного климата под хвойными лесами Евразии и Северной Америки. Основным процессом является подзолообразующий, приводящий к формированию трех ярко выраженных типичных горизонтов вследствие значительного увлажнения и равномерного промывного режима под пологим леса. Содержание гумуса 4-6%.
3 – черноземы. Формируются в условиях засушливого климата и нарастающей континентальности. В развитии черноземов существенную роль играет степная растительность с преобладанием дерновинных злаков. Содержание гумуса более 10%. Это самые плодородные почвы.
4 – каштановые почвы. Занимают 7% территории суши. Формируются в засушливых и экстраконтинентальных условиях сухих степей (Причерноморье, Прикаспийская низменность, юго-восточное Забайкалье). Содержание гумуса менее 4%.
5 – серо-бурые почвы и сероземы. Они типичны для равнинных внутриконтинентальных пустынь умеренного пояса, субтропического пояса пустынь Азии (Иранское нагорье) и Северной Америки. Занимают 17% площади суши. Отличаются незначительной засоленностью и малым содержанием гумуса – до 1,5%.
6 – красноземы и желтоземы. Формируются в условиях субтропического климата под влажными субтропическими лесами (юго-восточная Азия, побережье Черного и Каспийского морей). Занимают 19% площади суши. Основная почвообразующая кора выветривания перенасыщена кремнеземом, оксидами железа, алюминия, марганца, поэтому почвы имеют красновато-желтую окраску. Содержание гумуса 3-6%.
7 – гидроморфные почвы. Образуются при участии атмосферной влаги, поверхностных и подземных вод. К ним относятся засоленные, болотные, оглеенные почвы.

Составляющие почвы

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:47:41 +0000

Важнейшей составной частью почвы является гумус. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот и гуминов. Наличием гумуса определяются структура и водоудерживающая способность почвы, ее кислотность, питательная ценность. Деление почв на подзолистые, сероземы, черноземы основано прежде всего на содержании гумуса, которое в различных почвах колеблется от 1% (подзолы и сероземы), 7-8% (обыкновенные черноземы) и до 12% (тучные черноземы).
По механическому составу в зависимости от соотношения крупных и мелких частиц почвы делят на 4 группы: 1 – песчаные (маловлагоемкие, хорошо влагопроницаемые, но бедные гумусом); 2 – супесчаные (бесструктурные почвы, бедные гумусом, хорошо водо- и воздухопроницаемые); 3 – суглинистые (наиболее благоприятные по своим свойствам для земледелия, со средней влагоемкостью и водопроницаемостью, хорошо обеспечены гумусом); 4 – глинистые (с высокой влагоемкостью и большим содержанием элементов питания). Глинистые почвы – самые мелкодисперсные.

Свойства почвы

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:45:47 +0000

Совокупность физических и химических свойств почвы, оказываюших воздействие на живые организмы, относится к эдафическим (почвенным) факторам (от греч. «эдафос» – основание, земля, почва). К основным эдафическим факторам относятся механический и химический состав, рыхлость, структура, водопроницаемость, аэрируемость.
Состав почвы. Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой, газообразной.
Твердая фаза занимает 50% объема почвы. Остальную часть занимают поры, заполненные водой или воздухом. Твердую фазу почвы формируют частицы различных размеров: от обломков пород, достигающих десятков сантиметров, до коллоидных частиц в сотые доли микрона (микрометра). Важной составной частью твердой фазы почвы являются коллоиды, состоящие из мельчайших минеральных, органических и органо-минеральных образований. Благодаря малым размерам коллоиды почвы имеют огромную суммарную поверхность (6 000 м2 в 1 см2 почвы). Этим свойством объясняется высокая адсорбционная способность коллоидов – способность удерживать подвижные соединения.

Природа почв

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:45:01 +0000

Почва как природное образование создавалась тысячелетиями. Процесс почвообразования тесно связан с физическим и химическим выветриванием горных пород. При выветривании горных пород создается элювий – кора выветривания различной мощности, состава, условий залегания и степени влажности. В этом длительном процессе кроме физических и химических факторов важную роль играют также биологические факторы.
Образованная кора выветривания является исходным субстратом для почвообразования, который начинается с момента поселения на этом субстрате микроорганизмов. В результате жизнедеятельности микроорганизмов извлекаются минеральные компоненты из субстрата и выделяются органические кислоты, что создает условия для поселения пионеров растительности – лишайников. Лишайники, будучи очень не требовательными к условиям жизни, продолжают функционировать и обогащать подстилающие минеральные горизонты органическими соединениями. На обогащенной питательными веществами почве заселяются высшие растения и животные. В результате их жизнедеятельности в почве постепенно накапливаются специфические органические вещества, обеспечивающее ее плодородие, в частности гумус. Почва характеризуется водным, воздушным, тепловым режимом, структурой, химическим составом. В ней поселяются разнообразные живые организмы. В почве размещаются корневые системы растений. С увеличением возраста почва значительно изменяется под воздействием факторов почвообразования. Развитые почвы формируются только при воздействии высших растений. Без фитоценозов и биоценозов нет почвы, и только фитоценоз меняет абиогенные физические и химические свойства почвы, формируя ее плодородие. С возрастом часто уменьшается количество карбонатов в почве, щелочная среда может переходить в кислую, увеличивается содержание органических веществ. Почва – это субстрат, из которого растения получают практически все необходимые им вещества.

Почва. Факторы почвенной среды (эдафические факторы)

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:44:11 +0000

Жизнь организмов, населяющих нашу планету, тесно связана с почвой. Основоположник почвоведения русский ученый В.В.Докучаев определил почвы как особые природные тела, образующие верхнюю оболочку земной коры.
Горизонты почв, отличающиеся по свойствам, формируют вертикальный почвенный профиль.
Мощность почвы характеризует степень близости подстилающей материнской породы – подпочвы, влияющей на распространение корней.
Почвенный покров Земли – педосфера играет важную роль в энергетическом балансе всей биосферы.
Основной особенностью почвы является плодородие – способность обеспечивать условия для продуцирования растениями органического вещества. Именно благодаря плодородию растительность способна поселяться на почве и, используя солнечную энергию, синтезировать новые органические вещества.
Почвы сформировались под влиянием воздействия абиотических и биотических факторов среды на поверхностные горные породы. Почвенный горизонт образуется и развивается в результате сложнейшего взаимодействия растений, животных, микроорганизмов и элювинированных (выветренных) горных пород.
В.В.Докучаев показал, что почва – это самостоятельное природное тело. Он впервые дал определение почвы и почвенного профиля и раскрыл сущность почвообразовательного процесса.

Значение экологического образования

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:40:21 +0000

Значение экологического образования состоит в:
1 – формировании экологического мировоззрения; стратегий действия, экономики и технологий, которые обеспечат соответствие масштабов антропогенной деятельности с параметрами экологической выносливости биосферы для предотвращения глобального экологического кризиса;
2 – осознании общих закономерностей структуры, формирования, функционирования и адаптации экологических систем для решения экологических проблем;
3 – оценке антропогенного влияния на окружающую среду, экологического прогнозирования динамики экосистем с целью управления природоохранной деятельностью и оптимизации среды в интересах нынешнего и будущих поколений.

Экология в настоящее время

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:39:47 +0000

В настоящее время экология, так же как и молекулярная биология, относится к числу наиболее бурно развивающихся разделов биологической науки. Ныне в экологический цикл знаний входит около 70 научных дисциплин. Лексикон современной экологии включает 12-14 тыс. понятий и терминов.
Экологическое образование становится основой долгосрочной экологической стратегии по предупреждению экологически опасных ситуаций и улучшению состояния окружающей среды и биосферы в целом.
Известный российский эколог С.С.Шварц так определил задачи, перспективы и значение экологической науки: «Экология – наука о жизни природы, переживает свою вторую молодость. Возникшая более 100 лет назад как учение о взаимосвязи организмов и среды, экология на наших глазах трансформировалась в науку о структуре природы, науку о том, как работает живой покров Земли в его целостности. А так как работа живого все больше определяется деятельностью человека, то наиболее мыслящие экологи видят будущее экологии в теории создания измененного мира. Экология становится теоретической основой индустриального общества в природе».

Осознание значимости экологии

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:38:29 +0000

Во второй половине ХХ в. человечество начало осознавать, что под влиянием прогрессирующего его влияния на окружающую среду уменьшается продуктивность биосферы, снижается ее видовое разнообразие, истощаются природные ресурсы, разрушаются естественные ландшафты, загрязняется окружающая среда. Нарушение экологического равновесия биосферы как следствие производственной и хозяйственной деятельности человека и мировых масштабов техногенного загрязнения окружающей среды в XXI веке приняло характер локальных, региональных, глобальных экологических катастроф и поставило перед человеческой цивилизацией проблему ее дальнейшего существования. На современном этапе развития общества антропогенные факторы определяют состояние и продуктивность биосферы Земли, и в первую очередь ее растительного покрова. Существенное антропогенное воздействие на биосферу еще более повысило роль экологии как одного из важнейших направлений науки.
Осознание значимости экологических проблем еще не обеспечивает их решения и предупреждения. Для этого необходимо формирование высокого уровня экологической культуры у широких слоев населения и специалистов высшего звена обучения. Поэтому в последние десятилетия значение экологии чрезвычайно возросло. Из науки о взаимоотношениях организмов и среды она превратилась также в науку об организации и функционировании биологических систем надорганизменного уровня (популяций, сообществ, экосистем, биосферы) и закономерностях их взаимосвязи с окружающей средой.

Современная экология

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:37:45 +0000

Экология изучает закономерности формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного уровня интеграции (от молекулярного, организменного, экосистемного до биосферного) в их взаимоотношениях с факторами среды обитания.
Современная экология – это междисциплинарная область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи, теоретическая основа деятельности человека индустриального общества в природе.
Экологическая политика, проводимая на государственном уровне, является важнейшим звеном устойчивого развития страны и ее процветания. Главной целью государственной экологической политики является обеспечение благоприятной экологической обстановки для жизни и труда людей, рациональное использование и охрана природных ресурсов, выработка правовых и экономических основ охраны окружающей среды и рационального природопользования в интересах настоящего и будущих поколений. При этом гармонизация взаимоотношений человека и природы предполагает необходимость формирования экологического мышления у всех слоев населения и специалистов различных отраслей народного хозяйства.
С развитием цивилизации и по мере ускорения научно-технического прогресса человек во многом преуспел в освоении природных ресурсов, покорении природы. Однако оказалось, что восстановительные возможности биосферы не безграничны и природа отвечает на мощное техногенное воздействие цивилизации возникновением очагов экологических бедствий.

Нормативы НСМОС

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:34:53 +0000

Сбор информации по сетям мониторинга осуществляется на основе единой системы нормативов и унифицированных методов наблюдения, использования специализированных лабораторий, имеющих национальную аккредитацию и соответствующих международным требованиям в Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды. Эта информация используется государственными органами для принятия решений, информирования населения и общественных организаций.
В результате выполнения Программы НСМОС (1997-2005) в настоящее время в Республике Беларусь создана и функционирует система, которая позволяет оценить состояние практически всех компонентов природной среды и источников вредного воздействия на нее. Предоставляемая информация позволяет оценивать эффективность природоохранной деятельности, определять основные приоритеты экологической политики и принимать адекватные управленческие решения.

НСМОС

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:33:44 +0000

Локальный мониторинг ведут на областном или районном территориальном уровне.
В зависимости от характера изменения состояния окружающей среды различают фоновый и импактный мониторинг.
Фоновый мониторинг – это наблюдение за состоянием экологической среды на территориях биосферных заповедников.
Импактный мониторинг – это наблюдения за состоянием окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.
Национальная система мониторинга окружающей среды (НСМОС) Республики Беларусь была создана в 1993 г.
Основной задачей НСМОС является проведение наблюдений за состоянием окружающей среды и обеспечение государственных органов, юридических лиц и граждан полной, достоверной и своевременной информацией, необходимой для управления и контроля в области природопользования.
НСМОС координируется Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и выполняется рядом министерств и ведомств, научных учреждений. Она включает следующие виды мониторинга:
1. Медицинский мониторинг.
2. Мониторинг окружающей среды.
2.1. Мониторинг атмосферного воздуха.
2.2. Мониторинг гидросферы.
2.3. Мониторинг земель (почв).
2.4. Мониторинг содержания атмосферного озона.
2.5. Сейсмический мониторинг.
2.6. Мониторинг физических явлений.
2.7. Радиационный мониторинг.
2.8. Комплексный экологический мониторинг.
3. Биологический мониторинг.
3.1. Мониторинг растительности и лесов.
3.2. Мониторинг животного мира.
4. Импактный мониторинг.
4.1. Мониторинг чрезвычайных ситуаций.
4.2. Локальный мониторинг.

Экологические проблемы средней Азии

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:33:02 +0000

Однако в течение последующих 25-30 лет в погоне за «хлопковой независимостью» в Средней Азии и на юге Казахстана стала интенсивно насаждаться монокультура хлопка и произошло резкое увеличение масштабов ирригации. Вступили в строй новые водохранилища, магистральные каналы и оросительные системы. Площадь орошаемых земель возросла до 7,2 млн. га. Суммарный водозабор увеличился в 2 раза и достиг 118 км3 в год. Это привело к резкому сокращению речного стока (до 4-5% от естественного) и Арал стал быстро высыхать. Одновременно из-за избыточного обводнения и плохого дренажа происходило подтопление и засоление больших площадей, потеря огромных земельных массивов. Деградация земель усугубилась растущим использованием пестицидов.
К концу 80-х годов ХХ в. Арал потерял 2/3 объема воды и 50% площади поверхности. Уровень воды упал на 14 м, вода отступила от берегов на десятки километров. Высохшее дно Аральского моря получило название новой пустыни – Аралкум. Около 30 тыс. км2 покрыты солончаками и смесью соли и высохшего ила. Соленая пыль с примесью пестицидов загрязняет атмосферу. Приморские города и поселки – Аральск, Муйнак, Казалинск, Усчай оказались в пустыне. Люди их покинули. Произошло сильное фаунистическое обеднение Приаралья: из 178 видов позвоночных животных осталось лишь 38 видов. Скудость местных продовольственных ресурсов в Приаралье, особенно в Каракалпакии, плохое снабжение и медобслуживание в сочетании с сильным загрязнением и дефицитом пресной воды привели к экологическому геноциду – чрезвычайно высокой заболеваемости населения, к огромной детской смертности. Продолжительность жизни в большинстве районов Приаралья сократилась до 55 лет. Заболеваемость энтеритами, брюшным тифом и гепатитом стали самыми высокими в мире. 75 % новорожденных появлялись на свет больными и ослабленными, с различными дегенеративными изменениями (Акимова, Кузьмин, Хаскин,2001).

Экологические проблемы: рыба

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:28:52 +0000

Резко сократилась площадь нерестилищ. Большое количество рыбы стало гибнуть на водозаборах. Эти факторы привели к деградации экосистемы и резкому снижению продуктивности Азовского моря. Его общая биологическая продуктивность уменьшилась в 3 раза, уловы сократились в 5-6 раз, а добыча наиболее ценных рыб пресноводного комплекса – в 20-30 раз. Некоторые виды рыб из моря исчезли. Лишившееся ценной рыбы Цимлянское водохранилище быстро заиливается и размывает берега, унося тысячи гектаров ценного чернозема, уничтожая населенные пункты. Азовское море и Приазовье стало крупным регионом, где пренебрежение к состоянию экологических систем привело к огромным экономическим и социальным потерям.
Еще более трагическая судьба постигла Арал и Приаралье, где постепенно назревала экологическая катастрофа. Здесь уже в середине ХХ в. был достигнут предел гидрологического равновесия бассейна. Море имело площадь 61 тыс. км2, объем 1000 км2, глубину – до 65 м. Реки Сыр-Дарья и Аму-Дарья приносили в Арал 30 км3 воды в год. Оросительные системы в бассейнах этих рек потребляли 50-60 км3 воды. Море давало 35 тыс. т рыбы в год. Здесь находились своеобразные и богатые видами экосистемы.

Географическое положение Беларуси

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:27:20 +0000

Особенности географического положения Беларуси обусловили резкое преобладание в составе атмосферных выпадений трансграничной составляющей: доля трансграничной серы в выпадениях составляет около 84-86%, окисленного азота – 89-94%, восстановленного азота – 38-65%, свинца – более 80%.
В поступлении на территорию Беларуси окисленных соединений серы и азота, тяжелых металлов и бензо(а)пирена основной вклад принадлежит странам-соседям: Польше, Германии, Украине, России. Восстановленный азот привносят Украина и Польша. В свою очередь, более 90% окисленного азота от источников на территории Беларуси выпадает на территории других стран
Яркими примерами масштабных региональных экологических нарушений, обусловленных неправильной хозяйственной деятельностью, являются нарушения эколого-экономических и социально-экономических условий на обширных территориях и в акваториях крупных бассейнов.
Азовское море еще 50 лет назад было одним из самых богатых в мире по продуктивности рыбы: с 1 км 2 акватории вылавливали в год до 10 т рыбы, причем больше 50% – ценных и деликатесных видов. Этому способствовали значительная замкнутость, мелководность и хорошая прогреваемость моря, большой приток материковых вод со стоком Дона и Кубани, создававший низкую соленость и высокую обеспеченность биогенными элементами. В 1952 г. Дон был перекрыт Цимлянской плотиной, а через 20 лет у Краснодара была зарегулирована Кубань. В низовьях рек возникли мощные системы орошения с интенсивной агротехникой, на Кубани стали возделывать рис. В итоге резко нарушился естественный режим Азовского моря: на 40% уменьшился материковый сток, в 1,5 раза возросла соленость вод. Загрязнение бассейна сточными водами дренажных систем и промышленности во много раз превысило допустимые рыбохозяйственные нормы.

Кислотное осаждение

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:25:26 +0000

Кислотным осаждением называют процесс переноса вещества из атмосферы на подстилающую поверхность, приводящий к появлению на ней свободных ионов водорода. К кислым относят атмосферные осадки с рН ниже значения 5,6.
Общее сокращение выбросов оксидов азота в Европе составило 25-30%, а в Беларуси – 43%.
Воздействие аммиака после осаждения подобно воздействию оксидов азота: он является как закисляющим, так и эвтрофирующим соединением.
Выбросы аммиака в Европе в среднем сократились на 20% (причем наибольшее сокращение характерно для стран Восточной Европы), а в Беларуси – на 35%.
Модельные расчеты в рамках Программы ЕМЕП (основная научная программа в рамках Женевской конвенции 1979 г.) являются основным средством получения оценок загрязнения атмосферного воздуха на широком региональном фоне. Моделирование позволяет оценивать концентрации многих соединений в атмосферном воздухе, аэрозолях и осадках, а также потоки их осаждения, выявлять источники поступления, рецепторы и территориальную структуру осаждения. Так, по модельным расчетам Метеорологического синтезирующего центра «Запад» Программы ЕМЕП (2003), ежегодный поток на территорию Республики Беларусь составил: 129,5 тыс. т серы, 61,9 тыс. т окисленного (нитратного) азота и 88,8 тыс. т восстановленного (аммонийного) азота. Средние расчетные фоновые концентрации в 2000 г. составили (мкг/м3): диоксида серы – 1,0, диоксида азота – 0,5, оксида углерода – 117,6, тонкодисперсных взвешенных частиц – 7,0. По оценкам Метеорологического синтезирующего центра «Восток» Программы ЕМПЕ (2001), на территорию Беларуси годовой поток свинца составляет 132 т, кадмия – 6,7 т, ртути – 2,1 т, бензо(а)пирена – 4,2 т, полихлорированных бифенилов – 0,8 т, диоксинов/фуранов – 17 гЭТ.

Региональные экологические проблемы

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:24:42 +0000

В середине ХХ в. выявились региональные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха и атмосферных осадков на больших территориях в сочетании с дальним (трансграничным) переносом загрязняющих веществ. Эти проблемы невозможно было решить только на национальном уровне, потребовалось объединение усилий всех заинтересованных стран, разработка общей стратегии и комплекса мер по улучшению экологической обстановки. Поэтому в 1979 г. была подписана Женевская конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния – первое международное соглашение в области охраны атмосферного воздуха. К настоящему времени Женевская конвенция регулирует основные негативные факторы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха в масштабе Европы (закисление и эвтрофирование окружающей среды, концентрация приземного озона, тяжелых металлов и стойких органических загрязнителей).
Совместные действия многих государств в области охраны атмосферного воздуха привели к тому, что за истекшие после принятия Женевской конференции годы произошло резкое сокращение выбросов загрязняющих веществ. Прежде всего, это характерно для соединений серы (особенно SO2), общее количество выбросов которых сократилось в Европе почти на 70%, а в Беларуси – на 80%. В результате уменьшения объема промышленных выбросов в атмосферу снизилась кислотность атмосферных осадков и уменьшилась кислотная нагрузка на экосистемы, природные воды и почву.

Региональный мониторинг

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:09:05 +0000

Региональный мониторинг дает оценку антропогенного воздействия на природную среду, осуществляемого в результате хозяйственной деятельности человека (промышленность, автотранспорт, энергетика, градостроительство, сельскохозяйственное производство, лесное хозяйство и др.). Региональный мониторинг базируется на геофизических, геохимических, биохимических и биологических методах исследований. В его систему входит сеть тестовых полигонов, на которых регистрируются показатели ПДК (предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, воде и почве), БПЭ (биологическая продуктивность природных экосистем), ЕСО (естественная способность природной среды к самоочистке и др.). В системе регионального мониторинга используется сеть станций локального (биоэкологического) мониторинга для оценки влияния экологической среды на здоровье населения. Региональный мониторинг проводят агрономическая, гидрометеологическая, лесоустроительная, сейсмологическая и иные службы.
Региональный мониторинг делится на 3 уровня: – геоэкологический, геосистемный и природно-хозяйственный. Целью регионального мониторинга является изучение экологических факторов окружающей среды и естественных ресурсов, используемых в хозяйственной деятельности человека, прогнозирование негативных изменений окружающей среды и разработка мероприятий по их устранению.
Региональный мониторинг может охватывать крупные территории (например, зона влияния последствий аварии на ЧАЭС на территории Республики Беларусь, страны Балтийского региона, зона Каспийского бассейна и др.).

Антропогенное загрязнение

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:03:25 +0000

Антропогенное загрязнение биосферы приводит к нарушению сложившихся экологических равновесий в природе. Ухудшаются показатели безопасности химического состава воздуха, воды и почвы. Уменьшается масса свободного кислорода, генерируемого растениями в процессе фотосинтеза. Истощаются запасы органического топлива. Увеличивается концентрация содержания углекислого газа в атмосфере, что может вызвать уменьшение рассеяния и отражения света, а также нагревание атмосферы и усиление «парникового эффекта». Поврежден озоновый слой атмосферы, защищающий Землю от рентгеновского и космического излучения. Испытания ядерного оружия, эксплуатация и авария тепловых и атомных электростанций остро обозначили проблему загрязнения среды обитания человека радиоактивными отходами. Уменьшаются стабильность и видовое разнообразие экосистем.
Проблема возрастающего по масштабам и интенсивности антропогенного воздействия на состояние биосферы имеет глобальный характер и признана одной из основных в Международной целевой программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ). Проектом МАБ № 14 «Изучение загрязнения окружающей природной среды и его влияния на биосферу» предусматривается анализ путей переноса и трансформации загрязняющих веществ в биосфере, а также ответных реакций ее компонентов на уровни загрязнения. На современном этапе развития человеческого общества антропогенные факторы определяют состояние и продуктивность биосферы Земли и ее растительного покрова.

Параметры глобального мониторинга

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:01:42 +0000

В число параметров глобального мониторинга, используемых для оценки состояния биосферы, входят геофизические характеристики (солнечная радиация); содержание в атмосфере озона, парниковых газов, аэрозолей, токсичных ингредиентов техногенных отходов промышленности и автотранспорта; мировой баланс и глобальный круговорот воды; уровень радиоактивности; уровень приземного ультрафиолета; биоаккумуляция и устойчивость лесных экосистем; трансграничный перенос загрязняющих веществ.
Глобальный мониторинг осуществляется на станциях фонового мониторинга, расположенных в биосферных заповедниках. Именно здесь осуществляются наблюдения за состоянием всех параметров, характеризующих современное состояние атмосферы и ее антропогенные изменения. Станции фонового мониторинга функционируют во всем мире. В Республике Беларусь они расположены в Березинском биосферном заповеднике. На станциях фонового мониторинга отслеживают содержание: в атмосфере – взвешенных частиц, мутности, озона, диоксида серы, оксидов азота, диоксида углерода, углеводородов, бенз(а)пирена, сульфатов, ДДТ; в атмосферных выпадениях – свинца, ртути, кадмия, мышьяка, бенз(а)пирена, кислотности (рН), сульфатов, хлоридов, нитратов, гидрокарбонатов, аммония, ионов натрия, кальция, калия, магния, а также общее количество годовых осадков; в поверхностных и подземных водах, в донных отложениях и почвах – свинца, ртути, метилртути, кадмия, мышьяка, бенз(а)пирена, биогенных химических элементов.

Глобальный мониторинг

admin — Tue, 11 Aug 2009 17:00:56 +0000

Глобальный (фоновый) мониторинг – это система слежения за состоянием и прогнозированием изменения общемировых процессов и явлений, включая антропогенные воздействия на биосферу в целом. Он контролирует планетарные изменения в биосфере, связанные с деятельностью человека. Он обеспечивает наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений биосферы как среды существования всего человечества, а также ее антропогенных изменений.
Впервые вопрос о создании глобальной системе мониторинга биосферы и Международной программы глобальных наблюдений за изменениями в биосфере был рассмотрен в 1971 г. Научным комитетом по проблемам окружающей среды (СКОПЕ) в процессе подготовки конференции ООН по охране окружающей среды (Стокгольм, 1972). В результате работы данной конференции было принято решение о создании ГОМОС – Глобальной системы мониторинга окружающей среды (Global Environmental Monitoring Systems – GEMS).
Основными принципами концепции фонового мониторинга являются комплексность наблюдений и междисциплинарный подход.
Программа комплексного мониторинга включает два основных взаимосвязанных блока: 1 – мониторинг загрязнения элементов экосистем и 2 – мониторинг экологических последствий.
Глобальный (фоновый) мониторинг проводится в соответствии с Глобальной системой мониторинга окружающей среды, международной программой «Наблюдения за планетой», программой ЮНЕСКО «Человек и биосфера», Программой ООН по окружающей среде ЮНЕП, Программой СЭВ в области комплексного мониторинга и др.
Задачи глобального мониторинга четко определены в международной программе «Человек и биосфера». К ним относятся:
- установление взаимосвязи между загрязнением, структурой и функционированием экосистем, их звеньев, популяций или отдельных организмов;
- определение перечня тех показателей и изменений, которые необходимы для наблюдения и оценки существующего состояния экосистемы и прогноза ее изменений в будущем;
- анализ путей и скоростей преобразования загрязняющих веществ в экосистеме;
- определение критических уровней показателей окружающей среды.

Мониторинг

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:58:45 +0000

Специфика предмета изучения экологии – анализ биологических систем различного уровня организации (организм, популяция, биоценоз, экосистема, биосфера).
Методическую основу современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования.
Система – это совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единство. Сторинг – это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий и других факторов.
Мониторинг представляет собой систему наблюдений и контроля состояния окружающей человека природной среды с целью разработки мероприятий по ее охране, рационального использования природных ресурсов и предупреждения критических ситуаций, вредных для существования живых организмов.
Цели мониторинга – это оценка (анализ) наблюдаемых изменений и выявление эффекта деятельности человека, прогноз предполагаемых изменений состояния окружающей среды, принятие решений для предотвращения отрицательных последствий деятельности человека и разработка стратегии оптимального отношения общества к окружающей среде. В настоящее время мониторинг окружающей среды осуществляется, прежде всего, с целью контроля антропогенного воздействия на биосферу.
Различают 3 типа мониторинга: глобальный (фоновый), региональный и локальный мониторинг.

Цели построения моделей

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:55:12 +0000

Главная цель построения и использования моделей в экологии – возможность прогнозирования динамики развития биосистем. Это особенно важно, если экосистема подвергается внешним, антропогенным воздействиям. Прогноз отдаленных экологических последствий техногенеза позволяет предвидеть и уменьшить негативные эффекты, вносить коррективы в принимаемые решения. Приемы глобального моделирования, доведенные до моделей, основанных на проблемно-прогнозном подходе, позволяют рассматривать варианты сценариев и строить обоснованные прогнозы глобального развития.
Наблюдения, эксперименты и моделирование используются в Национальной системе мониторинга окружающей среды.

Методы: 4-5

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:54:31 +0000

4. Методы изучения взаимоотношений между организмами в многовидовых сообществах составляют важную часть исследования экосистем. Они предполагают натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, проведение опытов с переносом «меток» радиоактивных изотопов, позволяющих определить количество органического вещества, переходящего от одного звена пищевой цепи к другому: от растений – к травоядным животным, а от травоядных – к хищникам. Особое значение имеет экспериментальная методика создания и исследования искусственных сообществ и экосистем – лабораторное моделирование природных взаимодействий организмов между собой и окружающей средой.
5. Кибернетические исследования и методы математического моделирования. Необходимость системного анализа и сложный характер взаимодействий в биосистемах вызывают потребность в использовании моделей для их адекватного описания (Кильчевский, Чернуха, Воробьева и др., 2001).
Модель – это физическое или знаковое подобие реального объекта, явления или процесса, а моделирование – метод исследования сложных объектов, явлений и процессов путем их упрощенного имитирования. Различают реальные модели, которые включают наиболее существенные элементы оригинала (например, аквариум как модель водной системы), и знаковые модели, которые описывают модель с помощью математических формул, схем, алгоритмов, таблиц. Математическое моделирование получило широкое распространение в экологии. Модели должны быть достаточно просты и в то же время должны отражать главные особенности биосистемы, то есть они должны быть адекватными. Реальные объекты экологии так сложны, что с трудом поддаются сложному математическому описанию. Так как в большинстве случаев эколог имеет дело с многоуровневыми нелинейными задачами с большим количеством переменных, то аналитические решения практически невозможны, и на первое место выдвигаются численные методы имитационного моделирования, основанные на применении современной вычислительной техники.

Методы экологии: 3

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:53:38 +0000

Методы исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов – самая разнообразная группа экологических методов. Они осуществляются посредством наблюдения в природе и проведения экспериментов в лабораторных условиях.
Наблюдение – это изучение биологической системы в естественных условиях путем фиксации определенных ее признаков
Эксперимент – это исследование, когда изучаемые объекты ставятся в условия, при которых можно изучать действие определенного фактора или группы факторов на систему. Эксперимент носит активный аналитический характер, поскольку может выявить причинно-следственные связи в анализе развития биосистем (например, влияние техногенного загрязнения на растения, действие мелиорации на растительность и животный мир, пестицидов на организмы, радиации на леса). Эксперимент предполагает опыт, воспроизведение объекта познания, проверку гипотез о закономерностях связи явлений. Методом эксперимента устанавливаются оптимальные и граничные условия существования, критические и летальные дозы химических загрязнителей, предельно допустимые концентрации вредных веществ, лежащих в основе экологического нормирования. Этот метод очень важен при оценке сравнительной устойчивости видов растений и экосистем к действию экстремальных экологических факторов – морозоустойчивости, засухоустойчивости, газоустойчивости, солеустойчивости и др., а также при изучении адаптаций – приспособлений организмов к различным условиям среды. Эколог использует при осуществлении эксперимента специальную экспериментальную технику.

Методы экологии: 1-2

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:52:46 +0000

Методы экологии можно разделить на 5 групп (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001).
1. Методы регистрации параметров и оценки состояния окружающей среды. Они являются необходимой частью любого экологического исследования. К этим методам относятся метеорологические наблюдения, измерения влажности, температуры, освещенности, химического состава воздуха, воды и почвы, оценка техногенного загрязнения окружающей среды, растительных и животных организмов, регистрация показателей прозрачности и солености воды, физико-химических показателей почв, измерения радиационного фона, напряженности физических полей, бактериальной загрязненности, времени наступления фенологических фаз развития растений и других факторов.
К первой группе методов относятся также мониторинг – периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и качеством окружающей среды, и биоиндикация – использование для контроля качества среды некоторых особо чувствительных организмов к факторам экологической среды.
2. Методы количественного учета организмов, оценки биомассы и продуктивности растений и животных. Эти методы лежат в основе изучения природных сообществ – биоценозов. Для этого применяются подсчеты количества особей на контрольных площадках, в объемах воды, воздуха и почвы; маршрутные учеты; отлов и мечение животных; наблюдения за их перемещениями; аэрокосмическая регистрация численности стад, скоплений рыбы, густоты древостоев, состояния посевов, урожайности полей. Данная информация необходима для управления экосистемами, для предотвращения гибели видов и уменьшения снижения биологического разнообразия. Определение биомассы и продуктивности экосистем позволяет оценить биопродукционный потенциал отдельных территорий и акваторий, а также глобальный природный фон органического вещества и пределы его использования.

Биотические и антропогенные факторы

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:50:34 +0000

Биотические факторы – это совокупность воздействия жизнедеятельности одних организмов на другие организмы и на среду их обитания. Например, живые существа могут служить источником пищи (растения – для животных-фитофагов, животные – для хищников), средой обитания (хозяин – для паразитов, крупные растения – для эпифитов), способствуют размножению (опылители растений), оказывают физические, химические и биохимические воздействия на среду обитания. Биотические факторы влияют непосредственно и косвенно – через окружающую неживую природу. Так, бактерии влияют на состав почвы, под пологом леса изменяется микроклимат, высшие растения поглощают и нейтрализуют вредные ингредиенты загрязнения атмосферы и очищают воздух.
Антропогенные (техногенные) факторы – это формы влияния деятельности человека и создаваемой им техники и сооружений на живые системы и окружающую среду. Производственная деятельность человека, связанная с использованием природных ресурсов, изменяет химический состав компонентов биосферы, рельеф и климат планеты, загрязняет окружающую среду, нарушает круговорот веществ в природе, уменьшает видовое разнообразие и устойчивость экосистем. Например, за последние 300 лет на Земле истреблено 300 видов птиц и млекопитающих, в том числе каролинский попугай, дронт, бескрылая гагарка, американский степной тетерев, странствующий голубь, морская, или стеллерова корова.

Классификация экологических факторов

admin — Tue, 11 Aug 2009 16:49:47 +0000

По происхождению и специфике действия разнообразные экологические факторы делят на три группы: абиотические, биотические и антропогенные (техногенные).
Абиотические факторы – это совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм.
Абиотические факторы делят на шесть групп:
1 – химические (химический состав атмосферы, воды, почвы, донных отложений, засоление почвы, кислотность почвы и др.);
2 – физические, или климатические (температура, давление, влажность, свет, солнечная радиация, осадки, ветер, и др.);
3 – эдафические (факторы почвы: механическая структура и химический состав, влагоемкость, уровень грунтовых вод, воздушный и тепловой режим, газовый состав, влажность, кислотность и др.);
4 – орографические (рельеф местности, экспозиция склона, высота над уровнем моря и др.);
5 – гидрографические (факторы воды: прозрачность, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);
6 – атмосферные (факторы атмосферы: газовый состав, влажность, ингредиенты загрязнения и др.);
7 – пирогенные (воздействие огня).