Динамика экосистем

Содержание:

 

1.  Динамика экосистем. Циклические (сезонные и суточные) изменения экосистем.                                                                                                          3
2. Система мониторинга и загрязнений окружающей природной среды в России.                                                                                                               6
3. Практическая часть.                                                                                      16
4. Список литературы                                                                                       18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Динамика экосистем. Циклические (сезонные и суточные) изменения экосистем.

Любой биоценоз динамичен, в  нем постоянно происходит изменение  в состоянии и жизнедеятельности  его членов и соотношении популяций. Все многообразные изменения, происходящие в любом сообществе, можно отнести  к двум основным типам: циклические  и поступательные.

Циклические изменения сообществ  отражают суточную, сезонную и многолетнюю  периодичность внешних условий  и проявления эндогенных ритмов организмов.

Суточные преобразования  в биоценозах обычно выражены тем  сильнее, чем значительнее разница  температур, влажности и других факторов среды днем и ночью. Так, в песчаных пустынях Средней Азии жизнь летом  в полуденные часы замирает. Даже виды с дневной активностью прячутся от жары в норах, в тени саксаула либо на его ветвях (агамы, ящерки). Ночью  пустыня оживает. Ночных и сумеречных животных здесь больше, чем дневных. Многие дневные виды летом переходят  к ночному образу жизни (большинство  змей, пауки, чернотелки). Активно действуют жуки‑копрофаги, вылетают козодои, домовые сычи, кормятся тушканчики, гекконы, хищничают фаланги, скорпионы, лисицы, корсаки, змеи. Суточные ритмы прослеживаются в сообществах всех зон, от тропиков до тундр. Даже при непрерывном освещении летом в тундре отмечаются суточные ритмы в распускании цветков у растений, питании птиц, в лёте и распределении насекомых и т. п.

Сезонная изменчивость  биоценозов выражается в изменении  не только состояния и активности, но и количественного соотношения  отдельных видов в зависимости  от циклов их размножения, сезонных миграций, отмирания отдельных генераций  в течение года и т. п. На определенное время года многие виды практически  полностью выключаются из жизни сообщества, переходя в состояние глубокого покоя (оцепенения, спячки, диапаузы), переживая неблагоприятный период на стадии яиц и семян, перекочевывая или улетая в другие биотопы или географические районы.

 Сезонной изменчивости  подвержена зачастую и ярусная  структура биоценоза: отдельные  ярусы растений могут полностью  исчезать в соответствующие сезоны  года, например, травянистый ярус, состоящий  из однолетников.

 Сезонные ритмы сообществ  наиболее отчетливо выражены  в климатических зонах и областях  с контрастными условиями лета  и зимы. В слабой форме они,  однако, прослеживаются даже в  тропических дождевых лесах, где  длительность дня, температура  и режим влажности очень мало  меняются в течение года.

Многолетняя изменчивость   – нормальное явление в жизни  любого биоценоза. Она зависит от изменения по годам метеорологических  условий (климатических флюктуации) или других внешних факторов, действующих  на сообщество (например, степени разлива  рек). Кроме того, многолетняя периодичность  может быть связана с особенностями  жизненного цикла растений‑эдификаторов, с повторением массовых размножений животных или патогенных для растений микроорганизмов и т. д.

 Примером могут служить  изменения, происходящие на лугах  лесостепной Барабы. Количество осадков, выпадающих в Барабинской лесостепи, резко колеблется по годам, и, как правило, ряд засушливых лет чередуется с многолетним периодом обилия осадков. Постепенное понижение уровня почвенно‑грунтовых вод в засушливый период 1950–1955 гг. стимулировало проникновение вслед за ними корневых систем глубокоукореняющихся трав, таких, как колосняк мохнатый, кермек Гмелина и др. У этих видов отсутствовала реакция на иссушение почвы, но при дальнейшем повышении уровня грунтовых вод они пострадали в первую очередь из‑за отмирания затопленных водой корневых окончаний. Засуха особенно сильно сказалась на мезофильных мелкоукореняющихся видах – овсянице красной, полевице тонкой, лапчатке гусиной и других, а также на гидрофитах – ситнике, вейнике и пр. Они или гибли, изреживались, или переходили в состояние покоя. Усиливавшееся в засуху засоление почв послужило причиной массовой гибели от солевого отравления овсяницы красной. Во влажные годы, когда промачивание почвы привело к ее опреснению в верхних слоях, этот вид появился вновь. Высокие температуры и усиление аэрации почвы способствовали развитию бактерий‑нитрификаторов и накоплению нитратов. Это стимулировало массовое размножение в разнотравье осота полевого, одуванчика бессарабского и некоторых других азотолюбивых видов. Когда энергия нитрификации вслед за увеличением влажности почв снизилась, эти виды, не выдержав конкуренции со злаками, перешли в угнетенное состояние.

 Изменения в фитоценозах  были усилены при массовом  размножении в 1953 г. нестадных саранчовых. Прямокрылые съели до 80–90 % массы мягколистных злаков: пырея, костра, типчака и др. У жестколистных колосняка, тростника и других они уничтожали всходы по мере их появления. В этот год бурно разрослось непоедаемое саранчовыми разнотравье, для которого была устранена конкуренция со стороны злаков. Последствия размножения саранчовых сказались и на соотношении злаков в последующие два года. В засушливые годы муравьи Lasius niger и Myrmica scabrinodis заселили, кроме возвышенностей, высохшие низинные луга, где начали земляную строительную деятельность, которая повлияла и на условия произрастания растений.

 Подобные многолетние  изменения в составе ценозов имеют тенденцию повторяться вслед за периодическими локальными изменениями климата, которые связаны с изменением общей циркуляции атмосферы, обусловленной, в свою очередь, усилением и ослаблением солнечной активности. Вследствие многостепенной зависимости изменения в сообществах не прямо отражают ритмику космических процессов.

 Примером обратимых  изменений фитоценозов, связанных  с особенностями жизненного цикла  растений‑эдификаторов, могут быть преобразования в буковом лесу. Взрослые буки с плотно сомкнутыми кронами создают такую густую тень, что в лесу практически отсутствуют подлесок и травяной покров, а сеянцы буков пребывают в угнетенном состоянии и погибают. Когда старые деревья достигают предельного возраста и падают, через появившиеся «окна» на почву проникает солнечный свет и трогаются в рост молодые буки. Некоторое время древостой характеризуется разновозрастностью, пока не выпадут все старые деревья и не выйдут в первый ярус подросшие молодые буки, после чего вновь устанавливается практически одноярусная структура фитоценоза. Весь цикл занимает около двух с половиной столетий.

 

2.  Система мониторинга и загрязнений окружающей природной среды в России.

 

   Мониторинг окружающей  среды - система долгосрочных  наблюдений за состоянием окружающей  среды, оценки и прогноза изменений  состояния окружающей среды под  воздействием природных и антропогенных  факторов. В соответствии с законодательством  проводится мониторинг как окружающей  среды в целом, так и ее  отдельных компонентов - земли,  вод, атмосферного воздуха и  других природных объектов.

   Организация и проведение мониторинга окружающей среды регулируются многими актами экологического законодательства на уровне Российской Федерации и ее субъектов, включая Федеральный закон "Об охране окружающей среды" (ст. 63), Федеральный закон "О гидрометеорологической службе", Земельный кодекс РФ (ст. 67), Закон РФ "О недрах" (ст. 36.1), Водный кодекс РФ (ст. 30), Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха" (ст. 23), Федеральный закон "О животном мире" (ст. 15), Федеральный закон "О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации" (ст. 36). Лесным кодексом РФ предусмотрена государственная инвентаризация лесов, представляющая собой мероприятия по проверке состояния лесов, их количественных и качественных характеристик (ст. 90). В соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" проводится социально-гигиенический мониторинг (ст. 45), содержащий элементы мониторинга окружающей среды.

   Законодательством  предусматривается проведение государственного  и негосударственного мониторинга  окружающей среды. Так, Положение  об оценке воздействия намечаемой  хозяйственной и иной деятельности  на окружающую среду в Российской  Федерации обязывает юридические  лица и граждан-предпринимателей  разрабатывать предложения по  программе экологического мониторинга на всех этапах реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности.

   Некоторые общие  и основные положения о мониторинге  окружающей среды сформулированы  в Федеральном законе "Об охране  окружающей среды". Согласно статье 63 государственный мониторинг окружающей  среды осуществляется в соответствии  с законодательством РФ и законодательством  субъектов РФ в целях наблюдения  за состоянием окружающей среды,  а также в целях обеспечения  потребностей государства, юридических  и физических лиц в достоверной  информации, необходимой для предотвращения и (или) уменьшения неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды. Порядок организации и осуществления государственного мониторинга окружающей среды устанавливается Правительством РФ. Информация о состоянии окружающей среды, ее изменении, полученная при осуществлении государственного мониторинга окружающей среды, используется органами государственной власти РФ и субъектов РФ, органами местного самоуправления для разработки прогнозов социально-экономического развития и принятия соответствующих решений, разработки федеральных программ в области экологического развития РФ, целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов РФ и мероприятий по охране окружающей среды.

   С целью повышения  эффективности работ по сохранению  и улучшению состояния окружающей  среды Постановлением Правительством  РФ от 24 ноября 1993 г. создана Единая  государственная система экологического  мониторинга. В ней участвуют  все специально уполномоченные  государственные органы в области  охраны окружающей среды и  использования природных ресурсов.

   Наиболее солидной  базой мониторинга обладает Росгидромет,  являющийся специально уполномоченным  государственным органом в данной  сфере. Органами Росгидромета  проводятся следующие основные  виды наблюдений:

   - за состоянием  загрязнения воздуха в городах  и промышленных центрах;

   - за состоянием  загрязнения почв пестицидами  и тяжелыми металлами;

   - за состоянием  загрязнения поверхностных вод  суши и морей;

   - за трансграничным  переносом веществ, загрязняющих  атмосферу;

   - комплексные наблюдения  за загрязнением природной среды  и состоянием растительности;

   - за химическим  составом и кислотностью атмосферных  осадков и снежного покрова;

   - за фоновым загрязнением  атмосферы;

   - за радиоактивным  загрязнением природной среды.

   В частности, по  состоянию на 1 января 2006 г. наблюдения  за загрязнением атмосферы проводятся  регулярно в 229 городах и населенных  пунктах РФ на 629 стационарных  постах Росгидромета. В большинстве  городов измеряются концентрации  от 5 до 25 веществ. Наблюдениями за  загрязнением поверхностных вод  суши по гидрохимическим показателям  охвачены 1182 водных объекта, на  которых находится 1810 пунктов  (2482 створа). В 2005 г. отбор проб  по физическим и химическим  показателям с одновременным  определением гидрологических показателей  проводился на 1716 пунктах (2390 створов).

   Получает развитие  производственный экологический  мониторинг, то есть мониторинг, осуществляемый предприятиями. К  примеру, с октября 1995 г. создана  система мониторинга в АО "Газпром". При ее проектировании предусматривается  мониторинг источников загрязнения,  объемов выбросов загрязняющих  веществ в атмосферу и сброса  сточных вод; информационное взаимодействие  с территориальными службами  Росгидромета и другими органами.

   Одним из основных  результатов проведения мониторинга  окружающей среды является получение  данных о ее состоянии. Федеральным  законом "О гидрометеорологической  службе" предусмотрено создание  единого государственного фонда  данных о состоянии окружающей  природной среды, ее загрязнении. Единый государственный фонд данных представляет собой упорядоченную, постоянно пополняемую совокупность документированной информации о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, получаемой в результате деятельности Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, других заинтересованных федеральных органов исполнительной власти, их территориальных органов, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, физических и юридических лиц независимо от их организационно-правовой формы в области гидрометеорологии и смежных с ней областях (метеорологии, климатологии, агрометеорологии, гидрологии, океанологии, гелиогеофизики), мониторинга состояния окружающей природной среды, ее загрязнения. Он формируется на основе сбора, обработки, учета, хранения и распространения документированной информации о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении. Создание и ведение единого государственного фонда данных о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении регулируется Постановлением Правительства РФ от 21 декабря 1999 г.