Экология в системе естественных наук и ее структура

По определению  В. Н. Сукачева, биогеоценоз (от греч. bios — жизнь, ge — Земля, ценоз — общество) — это совокупность однородных природных элементов (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определённом участке поверхности Земли. Контур биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза). 

Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экосистема — это любая совокупность организмов и среды их обитания, в том числе, например, горшок с цветком, муравейник, аквариум, болото, пилотируемый космический корабль. У перечисленных систем отсутствует ряд признаков из определения Сукачева, и в первую очередь элемент «гео» — Земля. Биоценозы — это только природные образования. Однако биоценоз в полной мере может рассматриваться как экосистема. Таким образом, понятие «экосистема» шире и полностью охватывает понятие «биогеоценоз», или «биогеоценоз» — это частный случай «экосистемы». 

Самая крупная  природная экосистема на Земле —  это биосфера. Граница между крупной  экосистемой и биосферой столь  же условна, как и между многими  понятиями в экологии. Различие преимущественно  состоит в такой характеристике биосферы, как глобальность и большая условная замкнутость(при термодинамической открытости). Прочие же экосистемы Земли вещественно практически не замкнуты. 

Биомы — наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие  основным климатическим зонам Земли(пустынные, травянистые, лесные); водные экосистемы — основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные(тайгу), тундру. 

Каждый биом включает в себя ряд меньших по размеру, связанных между собой  экосистем. Одни из них могут быть очень крупными, площадью в миллионы квадратных километров, другие — мелкими, например, небольшой лесок. Важно то, что любую экосистему можно определить как более или менее специфическую группировку растений и животных, взаимодействующих друг с другом и со средой. Так, легко выделить множество типов водных экосистем (ручьи, реки, озера, пруды, болота и др.) или подразделить океаны на отдельные экосистемы (коралловые рифы, континентальный шельф, абиссаль). Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними находится зона со своими особенностями. 

На границе  двух экосистем, например, на опушке леса, одновременно встречаются представители лесных и луговых видов. Контрастность среды, а потому большее обилие экологических возможностей порождает «сгущение жизни», называемое правилом краевого эффекта или правилом экотона. Хорошо известно, что на опушках леса жизнь богаче, а в его глубине, как и в середине луга, она менее разнообразна. В природе все существует только совместно, а два рядом расположенных образования могут плавно переходить друг в друга.

[править]

Структура экосистем 

Любую экосистему прежде всего можно разделить на совокупность организмов и совокупность неживых (абиотических) факторов окружающей природной среды. 

В свою очередь  экотоп состоит из климата во всех многообразных его проявлениях  и геологической среды(почв и  грунтов), называемой эдафотопом. Эдафотоп — это то, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты жизнедеятельности. 

Структура живой  части биогеоценоза определсяется  трофоэнергетическими связями и  отношениями, в соответствии с которыми выделяют три главных функциональных компонента : 

комплекс автотрофных  организмов-продуцентов, обеспечивающих органическим веществом и, следовательно, энергией остальные организмы (фитоценоз(зеленые  растения), а также фото- и хемосинтезирующие  бактерии); комплекс гетеротрофных организмов-консументов, живущих за счёт питательных веществ, созданных продуцентами; во-первых, это зооценоз (животные), во-вторых, бесхлорофилльные растения; комплекс организмов-редуцентов, разлагающих органические соединения до минерального состояния (микробиоценоз, а также грибы и прочие организмы, питающиеся мертвым органическим веществом). 

В качестве наглядной  модели экологической системы и  её структуры Ю.Одум предложил использовать космический корабль при длительных путешествиях, например, на планеты Солнечной системы или ещё дальше. Покидая Землю, люди должны иметь четко ограниченную закрытую систему, которая обеспечивала бы все их жизненные потребности, а в качестве энергии использовала энергию солнечного излучения. Такой космический корабль должен быть снабжен системами полной регенерации всех жизненно важных абиотических компонентов (факторов), позволяющих их многократное использование. В нём должны осуществляться сбалансированные процессы продуцирования, потребления и разложения организмами или их искусственными заменителями. По сути, такой автономный корабль будет представлять собой микроэкосистему, включающую человека.

[править]

Примеры 

Участок лесного  массива, пруд, гниющий пень, особь, заселенная микробами или гельминтами — являются экосистемами. Понятие экосистемы, таким образом, применимо к любой совокупности живых организмов и их местообитания.

[править]

Литература

Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова Экология. — 5-е. — Москва: Дрофа, 2006. — 640 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание.

   Асбест (от  греч. asbestos - неугасимый) - обобщающее название для волокнистой формы шести различных природных минералов класса силикатов. Один из этих минералов - хризотил-асбест (хризотил, парахризотил), называемый также "белый асбест" и "горный лен", является волокнистой разновидностью серпентина (от латинского "серпентес" - змея, из-за часто гладкой, блестящей поверхности, напоминающей кожу змеи. Отсюда и русское название - змеевик) - минерала подкласса слоистых силикатов. Остальные пять принадлежат к группе амфиболов (от греческого "амфиболос" - двусмысленный, неясный - из-за сложного переменного состава), минералов подкласса ленточных силикатов. Это - амозит (коричневый асбест, грунерит), крокидолит (синий асбест, рибекит) и реже встречающиеся антофиллит (серый асбест), тремолит и актинолит.

   Все эти  виды асбеста несколько отличаются  между собой по своим свойствам  (в т.ч. толщиной и длиной  волокон), но в целом характеризуются  высоким пределом прочности на  разрыв, низкой теплопроводностью и относительно высокой химической стойкостью.

   В России  асбест известен с начала 18-го  века и начало его использования  по преданию связано с именем  знаменитого промышленника Никиты  Демидова, хотя широкое применение  в промышленности асбест нашел уже значительно позже - в конце 19-го века. Уже многие годы асбест используется в строительстве (асбестоцементные плиты, трубы и т.п.), при изготовлении фрикционных материалов (например, для тормозных колодок и накладок диска сцепления в автомобилях), огнеупорных и теплоизоляционных материалов (специальные панели, ткани и т.д.), при производстве специальной технической бумаги и пр. Причем, 95% мирового производства асбеста приходится на хризотил-асбест, добываемый и в России.

   С конца  70-х годов ХХ века, в развитых странах сильно обострилась дискуссия о потенциальной вредности асбеста и, соответственно, о необходимости замены его другими материалами. Несомненно, что эту дискуссию подтолкнуло развитие химической промышленности и появление новых искусственных волокнистых материалов. Однако в центре спора остаются, все-таки, медицинские аспекты (об этом см. ниже). В последние 10-15 лет дискуссия в основном разворачивается вокруг хризотил-асбеста и его вредности/безвредности для широкой публики при использовании в составе твердых плотных материалов (например, асбестоцемента). Спор идет также о достаточности мер по защите здоровья рабочих асбестодобывающей и асбестоперерабатывающих отраслей и рабочих строительных специальностей, а также о возможности "правильного" использовании асбеста с соблюдением определенных мер безопасности. Проблема в том, что и сторонники запрещения асбеста, и противники этого не имеют достаточно веских научных аргументов, чтобы окончательно и однозначно склонить чашу весов в ту или иную сторону (см., например, здесь).

   Так, в  США попытка практически полного  запрета на применение всех  видов асбеста (в том числе  и хризотил-асбеста) была предпринята  Агентством по Охране Окружающей  Среды США (USEPA) еще в 1989 году. Однако это решение было отменено Федеральным Апелляционным Судом в 1991 году. В то же время, в Западной Европе практически полный запрет на все виды асбеста и почти все сферы его применения уже введен по крайней мере в 9 странах ЕС, причем Франция даже выиграла по этому поводу слушания во Всемирной Торговой Организации (WTO) у Канады (последняя, правда, подала апелляцию). К 2005 году запрет на асбест должен начать действовать во всем Европейском Союзе. Подробнее о перипетиях этих разбирательств и первоисточниках информации по этому поводу смотрите в нашей полемике.

   В России  асбестосодержащие вещества и  изделия продолжают довольно  широко использоваться и, надо  полагать, будут использоваться  еще долго, хотя бы по экономическим  соображениям. 

Источники.

   В естественных условиях асбест попадает в воду путем "вымывания" асбестовых волокон из асбестосодержащих минералов и руд, а также из воздуха. В атмосферу асбестовые волокна также попадают в результате выветривания и эрозии выходящих на поверхность асбестосодержащих геологических образований. Волокна асбеста легко расщепляются на более мелкие, в воздухе способны образовывать аэрозоли и переноситься ветром на большие расстояния. Природные факторы нельзя недооценивать, так как асбестосодержащие минералы широко распространены. Так, например, содержание амфиболов в земной коре составляет до 10% по массе.

   Однако  превалирующим является, все-таки, антропогенный  фактор загрязнения. Асбест попадает  в воздух и затем в воду  при добыче, переработке (особенно  размельчении) асбеста, а также при проведении различных работ с асбестосодержащими материалами, в частности в строительстве. Несоблюдение мер предосторожности при транспортировке, хранении и утилизации асбестосодержащих изделий также может внести свой вклад.

   В значительно меньшей степени, но асбест может выделяться и из асбестоцементных изделий (т.е. цементных изделий, в которых в качестве наполнителя используются волокна асбеста, составляя около 15% от объема), подвергающихся воздействию агрессивной среды. Такой средой может служить, например, вода определенного состава с определенными уровнями рН. Содержащиеся в такой воде хлориды, сульфаты и другие химические вещества способны вызывать разрушение цемента, что может привести к попаданию асбеста в воду, например, из асбестоцементных труб. Проводившиеся в США и Канаде исследования показали, что в подавляющем большинстве случаев попадание асбеста из труб в воду незначительно, но по крайней мере один раз в г. Вудсток (США, штат Нью-Йорк) было обнаружено сильное выделения хризотила и крокидолита в воду из асбестоцементных труб (см. материалы ВОЗ). Поэтому полностью отрицать возможность такого явления нельзя. 

Влияние на качество воды.

   Так как  асбест не испаряется из воды  и является довольно легким  материалом, то мелкие волокна и асбестосодержащие частички могут долго не оседать в поверхностных водах и переноситься ими на большие расстояния. Более крупные волокна осаждаются довольно быстро.

   Асбест  также не подвержен фотолитическим  процессам (т.е. изменению под  действием поглощенного света), химически стоек и не разлагается биологически водными организмами. Данные о биологическом накоплении асбеста водными микроорганизмами, животными и растениями также отсутствуют. В силу этих причин асбест в природе практически не разлагается на химические элементы и сохраняется десятилетия и более.

   Однако, в силу физической структуры  асбеста его проникновение через  почву и подпочвенные слои  в подземные воды практически  исключено - он просто отфильтровывается.  Поэтому в природе асбест встречается исключительно в поверхностных водах. По данным ВОЗ среднее содержание асбеста в воде в США и Великобритании не превышает 1 MFL (от английского Million Fibers in Liter - миллиона волокон на литр, т.е. 1 MFL =106 волокон/л). Напомним, что нормами качества питьевой воды в США установлен предел содержания асбеста в воде, равный 7 MFL. В Канаде, являющейся одним из крупнейших мировых производителей асбеста, ситуация несколько хуже (ВОЗ, правда, приводит данные Канадского Министерства Здравоохранения за 1979 года). На тот момент концентрация асбеста от 1 MFL до 10 MFL была обнаружена в воде, которую получает 25% населения, от 10 MFL до 100 MFL - 5% населения, свыше 100 - 0.6% населения. Наибольшая концентрация, которая была обнаружена составила 2000 MFL. К сожалению, нам не удалось обнаружить более свежую информацию, скорее всего её просто нет, так как эти же данные и по сей день используются, в частности, Министерством Здравоохранения Канады в материалах к Руководству по качеству питьевой воды (см. здесь).