Классификация веществ: живое, косное, биогенное и биокосное. Уровни существования живого вещества:
1) Молекулярный
2) Клеточный
3) Тканевый
4) Органный
5) Организменный
6) Популяционно-видовой
7) Биоценоз и биогеоценоз
Антропосфера
? сфера первобытной деятельности человека, развивающаяся стихийно.
Экосистема (ЭС)
? биосистема, включающая все совместно функционирующие организмы и взаимодействующая с физической средой, при этом осуществляющая непрерывный круговорот веществ и энергии между живой и неживой частями природы.
ЭС=биотоп (нежив.) + биота (жив.)
ЭС состоит из двух ярусов: автотрофный и гетеротрофный.
Выделяют 6 компонентов ЭС:
1) Неорганические вещества
2) Органически соединения
3) Воздушная, водная субстратная среда
4) Продуценты
5) Консументы
6) Редуценты
Экологическая ниша
? положение вида в биоценозе не территориальное, а функциональное, то есть комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
Внешняя среда
? все живое или неживое, что окружает организмы. Элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Они имеют различную природу: абиотические, биотические и антропогенные. График зависимости реакции от фактора ? кривая Раткевича имеет пик ? оптимум, спады ? стресс и критические точки. Ширина оптимума ? критерий пластичности организма по отношению к фактору, узкая ? стенобионты, широкая ? эврибионты.
Концепция формирования устойчивых АЭС. Ландшафтно-экологические основы формирования систем с/х производства.
Для ЭС выделяют два типа устойчивости: резистентную и упругую. Первая обусловлена свойством системы сопротивляться нарушениям, поддерживать свою структуру и функции. Упругая устойчивость - это способность почвы восстанавливать свое состояние, т.е. важнейшие характеристики на определенном временном интервале после того, как структура и функции системы были нарушены. АЭС характеризуются следующими показателями:
1) Емкость ЭС - способность ЭС адсорбировать чужеродные воздействия внешних факторов без изменения своего состояния.
2) Самоочищающая способность - совокупность всех природных процессов, направленных на восстановление первоначальных свойств ландшафта в целом или отдельных его компонентов.
3) Инерция - способность природных систем в некоторых пределах противостоять действию внешних факторов без изменения своего состояния.
4) Допустимые пределы изменений - максимальная и минимальная критические величины параметров состояния природных систем, внутри которых они обладают устойчивостью и не разрушаются.
Понятие "допустимая антропогенная нагрузка". Его значение.
Антропогенная нагрузка на ЭС проявляется в том, что человек влияет на земельные ресурсы, водные и воздушные среды, растительный и животный мир, недра земли. ДАН - это воздействие человека на ЭС, вызванное процессами расселения (заселения) и, в первую очередь, процессами урбанизации. ДАН определяется по отношению к фоновому состоянию и к ПДК.
Основные компоненты биосферы. Функции живого вещества в биосфере.
Биосфера - область жизни организмов, оболочка земли, состав, структура и энергетика которой в настоящем (или прошлом) обусловлена действием живых организмов. По физическим природным средам выделяют атмосферу (газы, пыль и водяные пары), гидросферу (воды) и литосферу (верхняя твердая оболочка земли). Классификация веществ:
1) живое - вся совокупность организмов на планете;
2) косное - вещества, в образовании которых не участвуют живые организмы;
3) биогенное - вещества, созданные и переработанные жизнью;
4) биокосное - вещества, созданные одновременно живыми организмами и косными процессами, представляют систему динамического равновесия тех и других.
Живое вещество по массе занимает всего 0,05% от массы всех оболочек земли. Самая активная и организованная часть вселенной, проводит гигантскую геохимическую работу. Уровни существования живого вещества:
- молекулярный;
- клеточный;
- тканевый;
- органный;
- организменный;
- популяционно-видовой;
- биоценоз и биогеоценоз;
- биосфера.
Наиболее специфичное свойство живого вещества - способность к самовоспроизведению. Наследственность и изменчивость необходимы для эволюции живого вещества. Функции живого вещества: газовая (поглощает и выделяет газы), ОВ (окисляет, например, углеводы до углекислого газа и восстанавливает его до углеводов), концентрационную (организмы-концентраторы накапливают в своих телах и скелетах различные элементы). В результате выполнения этих функций живое вещество биосферы из минеральной основы создает природные воды и почвы и т.д. Первые две функции тесно связаны с жизненно важными процессами - фотосинтезом и дыханием.
Экологические приемы предотвращения накопления микотоксинов в почве.
Микотоксины - яды, продуцируемыми в основном микроскопическими грибами. Из известных в природе многочисленных видов грибов продуцировать яды могут примерно 50%. Микотоксины вредны для клетки уже в незначительных концентрациях. ПДК микотоксинов 0,5 мкг/кг. Механизм действия микотоксинов заключается в блокировке жизненно важных аминокислот и образовании аминосоединений, которые даже в незначительных количествах обладают мощным фармакологическим эффектом на кровеносные сосуды. Учитывая высокую устойчивость микотоксинов в окружающей среде, основным, а иногда и в единственным методом предупреждения опасности микотоксикозов является предотвращение появления плесневых грибов во время выращивания, уборки и хранения с/х продукции. К числу агротехнических мероприятий относятся следующие: ранняя вспашка зяби, своевременное лущение стерни, сжигание всего погибшего материала на земельном участке, севооборот, недопущение сева в холодную влажную погоду, уборка растений после полного созревания и в сжатые сроки и др. Для снижения и предотвращения опасности загрязнения микробными токсинами необходимо использовать естественные биологические механизмы защиты в почве, одним из которых является структура микробного ценоза и его биоразнообразие. Для поддержания этого механизма необходимы прежде всего сохранение гумуса в почве, оптимизация кислотности почвенного раствора, предотвращение переуплотнения почвы, регулирование ОВ-потенциала и пр.
Биосфера. Характеристика современной биосферы. Законы ее развития и саморегуляции.
Биосфера ? область жизни организмов, оболочка Земли, состав структура и энергетика которой в настоящем или прошлом обусловлена действием живых организмов. Законы развития и саморегуляции биосферы. 1-й закон биогенной миграции атомов Вернадского ? миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей биологической эпохи. 2-й закон физико-химического единства живого вещества ? все живое вещество биосферы физико-химически едино.
Законы Голдсмита:
1) Закон сохранения информационной и соматической структуры биосферы.
2) Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению состояния зрелости или экологического равновесия ? закон стремления к климаксу.
3-й закон экологического порядка ? целое оказывает влияние на части, а части на целое, в сумме это ведет к стабильности биосферы в целом. 4-й закон упорядоченности заполнения пространства и пространственно-временной определенности ? заполнение пространства внутри природных систем из-за взаимодействия между ее подсистемами упорядоченно так, что позволяет реализоваться гомеостатичным свойствам системы с минимальными противоречиями между частями внутри нее. Правило автоматического поддержания глобальной среды обитания ? живое вещество в ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами автодинамично поддерживает среду жизни, пригодную для развития. Принцип Роде ? живое происходит только от живого, между живым и неживым проходит граница, несмотря на их постоянное взаимодействие. В биосфере существуют 2-а основных круговорота: большой геологический (разрушение, выветривание, отложение в океане, круговорот воды и циркуляция атмосферы) и биологический (часть БГ, заключается в том, что питательные вещества, вода аккумулируется в веществе растений, расходуются на построение тела и осуществления жизненных процессов, как их самих, так и консументов).
Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления ЗЧЭС и ЗЭБ.
В оценку среды обитания и здоровья население включается оценка состояния воздуха, питьевой воды, продуктов питания и ионизирующего излучения. Качество среды обитания оценивается комплексом требований: санитарно-гигиенических, рыбохозяйственных и экологических. Степень ухудшения здоровья: медико-демографический показатель, который оценивается по состоянию атмосферы воздуха, воды и почвы. Состояние природной среды: по общеэкологическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Критерий - описание совокупности показателей, позволяющих охарактеризовать ухудшение состояния здоровья населения и окружающей среды. Показатели означают меру, а параметры - границы интервалов, соответствующих степени экологического неблагополучия. Параметры применяются либо на научных основании экспериментальных данных, либо на основании экспертной оценки специалистов. Полный документ по состоянию окружающей среды должен содержать следующие критерии: медико-демографический, экологический, социальный и экономический. Медико-демографический критерий: основные и дополнительные показатели. Первые включают в себя:
- изменение структуры и увеличение смертности;
- медико-генетические;
- болезни;
- отдельные формы злокачественных новообразований у детей;
- специфические заболевания.
К дополнительным относят:
- отставание средней продолжительности жизни от нормы?4
- физическое развитие детей;
- психическое развитие детей;
- генетические нарушения.
Оценка загрязнения воздуха:
1) По максимально разовым концентрациям - концентрации загрязняющего вещества, не вызывающие у человека концерагенных воздействий в течении первых 20-30 минут. Критерием является кратность превышения: К=С95/ПДКmax раз. Допустим, в воздухе содержится SO2 (C2), SO3 (C1), H2SO4 (C3), H2SO3 (C4), которые обладают эффектом суммации действия. Тогда показатель оцениваем по усредненной концентрации (вещества, относящегося к большему классу опасности). Для повышенной точности проводят статистическую обработку, которая позволяет получить значения с вероятностью 95%.
С95=С1 + C2 ПДК1/ПДК2 + С3 ПДК1/ПДК3 + С4 ПДК1/ПДК4
2) По среднесуточной концентрации - используют среднесуточные пробы, которые получили в результате непрерывной или периодической (не меньше 4 раз в сутки) аспирации воздуха. Все пробы анализируют, рассчитывают для каждого показателя К. ПДКсреднесуточ. всегда меньше ПДКmax разов. в 7,5 раз (ст.59) или в 3-5 раз (ст.58).
3) По среднегодовым концентрациям - согласно ГОСТу. Рассчитывают с учетом К. используют также коэффициент комбинированного действия - а: ПДКгодовое=а ПДКmax разовое. Коэфф. а изменяется от 0 до 1.
Почвенно-биотические комплекс (ПБК) как основа АЭС. Значение ПБК при решении вопросов производства экологически безопасной с/х продукции.
Почва - это особое биокосное тело, сложнейшая система, где непрерывно совершается синтез органического вещества, круговорот элементов зольной и азотной пищи растений, детоксикация различных загрязнителей, которые поступают в почву и т.д. Эти процессы осуществляются благодаря уникальному строению почвы, которое представляет собой систему взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов: твердой, жидкой, газообразной и живой. Оптимальное сочетание этих факторов способствует лучшему развитию растений. Последние, формируя большую биомассу, поставляют больше пищевого и энергетического материала для населяющих почву живых организмов, что улучшает их жизнедеятельность и способствует обогащению почвы питательными веществами и биологически активными соединениями. Твердая фаза почвы, имеющая максимальное сосредоточение основных источников питательных и энергетических веществ, также взаимосвязана с распространением и функционированием ПБК. В процессах превращения веществ огромную роль играют населяющие почву живые организмы - ПБК. ПБК представляет собой большую и многочисленную группу организмов, среди которых известны микроорганизмы, простейшие, беспозвоночные животные, черви, моллюски и пр. эти организмы находятся в постоянном взаимодействии и взаимовлиянии друг м другом, очень динамичны в пространстве и во времени, некоторые обладают необычайно мощным ферментативным аппаратом и способностью выделять в окружающую среду различные токсины. От деятельности почвенной биоты в значительной степени зависит плодородие почвы, ее здоровье, качество с/х продукции, состояние окружающей среды. Поэтому знание особенностей функционирования ПБК в различных экологических условиях, их роли в жизни почвы поможет в решении проблемы создания продуктивных и устойчивых АЭС, производства экологически чистой с/х продукции и минимального загрязнения окружающей среды.
Биоиндикация как способ оценки экологического состояния системы "почва - растение"
Методы оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологических систем часто называют биоиндикацией (лат. - indicare - указывать). В соответствии с этим, организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых так тесно коррелируют с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки, называют биоиндикаторами. При биоиндикации изменения биологической системы всегда зависят как от антропогенных, так и от природных факторов среды. Эта система реагирует на воздействие среды в целом в соответствии со своей предрасположенностью, то есть такими внутренними факторами, как условия питания, возраст, генетически контролируемая устойчивость и уже присутствующими нарушениями. Существуют различные формы биоиндикации. Если две одинаковые реакции вызываются различными антропогенными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Если биоиндикатор реагирует значительным отклонением жизненных проявлений от нормы, то он является чувствительным биоиндикатором. Аккумулятивные биоиндикаторы, напротив, накапливают антропогенное воздействие большей частью без быстро проявляющихся нарушений. Для биоиндикации пригодны в основном два метода - пассивный и активный мониторинг. В первом случае у свободно живущих организмов исследуются видимые или незаметные повреждения или отклонения от нормы, являющиеся признаками стрессового воздействия. При активном мониторинге пытаются обнаружить те же самые воздействия на тест-организмах, находящихся в стандартизированных условиях на исследуемой территории.
Все биоиндикаторы подразделяют на четыре группы:
5. ботанические;
6. зоологические;
7. микробиологические;
8. биохимические.
Растения обычно служат хорошими показателями нарушенности среды хозяйственной деятельностью, промышленными загрязнениями. Животные интересны как объект, физиологически близкий к человеку, по их реакциям можно предвидеть санитарные последствия загрязнений не только для природы в целом, но и для человека. Микробы - наиболее быстро реагирующие индикаторы, они лучше всего подходят для экотоксилогических экспериментов. Биологические факторы являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологичексое состояние растений в системе "почва -растение". Высокая чувствительность показателя микробной биомассы, характеризующего состояние растений, объясняется адекватностью отражения интенсивности биологического круговорота в системе "почва - растение". Чем активнее состояние растений (чем моложе растения), тем интенсивнее протекают биохимические процессы. Это отражается на характере корневых выделений, которые являются пищевым и энергетическим материалом для населяющих почву микроорганизмов. Последние увеличивают свою численность, что в конечном итоге влияет на микробную продуктивность. Микробиологические методы индикации разработаны еще недостаточно. Высокая динамичность микробиологических показателей, пестрота значений в связи с неравномерностью в почвенной толще, слабо разработанная микробная систематика и идентификация видов и другие причины затрудняют работу исследователей в этой области.
Агроэкологическое значение альтернативных систем земледелия.
Современное с/х России находится в такой ситуации, когда стало очевидно, что концепция традиционного развития АПК должны быть существенно пересмотрена с учетом эколого-экономических проблем. Ведение с/х в Р привело к тому, что при увеличивающихся энергозатратах на единицу продукции мы не стали получать больше. За последние 30 лет с/х угодья РФ сократились с 51 до 46 млн. га. Главный итог развития нашего аграрного сектора - это противоречие экономической политики и агроэкологических аспектов интенсификации с/х производства. Очевидно, что нормальное воспроизводство в аграрном секторе невозможно осуществить без затрат на экологию. Затраты на экологию подразделяют на плановые и неплановые. К первым относятся затраты, связанные с расходами на производство экологически безопасной продукции, повышение плодородия почв, предотвращение загрязнения и сохранение окружающей среды. К неплановым относятся убытки, связанные с невозможностью реализации продукции отраслей животноводства и растениеводства из-за нарушения медицинских нормативов. Также сюда относят расходы, связанные с компенсацией потерь при загрязнении АЭС. В условиях интенсивного ведения с/х производства АЭС, как правило, выходит из равновесия (сбой по биоэнергетическому потенциалу). В основу альтернативного земледелия входит задача сокращения до минимума негативного воздействия на АЭС и создание предпосылок для использования собственного (скрытого) биопотенциала. В ряде западных стран в 50-60-ые годы альтернативное земледелие (АЗ) получило название "с/х выживания". В начале 70-ых это направление приняло довольно большое распространение и в 1972г. в Версале состоялась первая международная конференция по АЗ. Решением этой конференции явилось образование международной организации по органическому земледелию (IFOAM). В 1997г. состоялось последнее собрание IFOAM, где была сформулирована генеральная задача: довести производство биологических продуктов питания до 10-20% от общего объема рыночного потенциала. Четко разграничить традиционное и альтернативное земледелие невозможно, поэтому между ними существуют перекликания. Цели АЗ:
1) Сохранение и повышение плодородия почв.
2) Защита окружающей природной среды.
3) Активизация круговорота веществ.
4) Улучшение качества продукции.
5) Производство гарантированного количества продукции.
6) Экономия невосполнимой энергии.
Существует несколько типов АЗ.
1) Органическое земледелие (США). Обеспечивает рациональное использование природных ресурсов, минимальное снижение или повышение урожаев при неблагоприятных почвенно-климатических условиях, эффективное вовлечение природной энергии при производстве пшеницы, картофеля, яблок. До 20% увеличиваются затраты рабочей силы, производительность труда в некоторых случаях снижается до 95% и возможно уменьшение урожая пшеницы до 45%, т.к. запрещено применение быстрорастворимых азотных удобрений, пестицидов и др. защита растений основывается на использовании биопрепаратов бактериального и грибного происхождения.
2) Биодинамическое земледелие. Возникло в начале нашего столетия, основатель - Р. Штайнер. В этой системе рассматривается с/х предприятия как самостоятельный организм, который развивается и функционирует вместе с общими процессами развития в биосфере и космонавтике. В основе всех препаратов лежит применение молотого Si. По законам биодинамики приготовленные растворы хранят только в емкостях естественного происхождения. Применение элементов биодинамики в традиционном с/х целесообразно лишь при относительно низком уровне агроценоза.
3) Органобиологическое земледелие. Минеральные вещества из почвы поглощаются растениями не только в форме ионов, но и в виде макромолекул.
Природно-хозяйственная система. Каким должно быть соотношение между природоемкостью производства и экологической техноемкостью территории.
Главная сущность нашего взаимодействия с окружающей природной средой: владение веществом, энергией и информацией.
Способы утилизации природных ресурсов
Функционирование биоэкономических систем
экономическая Экологическая
Подсистемы
1.экономический рост 1.развитие экол. сист.
2.стабилизация 2.сохр. экол. сист.
3.падение экономического роста 3.травма экол. сист.
4.гибель экол. сист.
Интегральный показатель
Обратная связь
Экономическая подсистема (природоемкость производства П):
Пч (чистая прибыль) max
З (затраты) min
Vt (поток техногенного загряз.) min
П изменяется в пространстве и во времени - П (R, t).
Экологическая подсистема (эколог. техноемкость территории - ЭТТ):
Рв (продуктивность) const
S (устойчивость) max
An (степень изменения экосистем) min
П <(=) ЭТТ
- коэффициент уравновешивания.
ЭТТ - это обобщенная характеристика территории, количественно соответствующая максимальной техногенной нагрузки, которую может выдержать в течении длительного времени совокупность реципиентов и экосистем территории без нарушения их структуры и свойств. Является частью полной экологической емкости.
Эколого-экономическая система - это определенное сочетание совместно функционирующих экологичейкой и экономической систем, обладающее новыми, эмержентными свойствами, не сводимыми к свойствам этих систем по отдельности.
Экологическая емкость территории - показатель способности территории к нейтрализации вредного воздействия.
Какие территории относятся к ЗЧЭС и ЗЭБ. (ЗАКОН ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, Раздел VII)
Чрезвычайные экологические ситуации
Статья 58. Зоны чрезвычайной экологической ситуации
1) 1. Зонами чрезвычайной экологической ситуации объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных.
2) Зоны чрезвычайной экологической ситуации объявляются постановлениями Верховного Совета Российской Федерации либо указами Президента Российской Федерации по представлению специально уполномоченных на то государственных органов Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды на основании заключения государственной экологической экспертизы.
3) В зоне чрезвычайной экологической ситуации прекращается деятельность, отрицательно влияющая на окружающую природную среду, приостанавливается работа предприятий, учреждений, организаций, цехов, агрегатов, оборудования, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, его генетический фонд и окружающую природную среду, ограничиваются отдельные виды природопользования, проводятся оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов.
4) Финансирование мероприятий по оздоровлению зон чрезвычайной экологической ситуации производится, в первую очередь, за счет средств министерств и ведомств, предприятий, учреждений, организаций, непосредственных виновников деградации природной среды, аварий или катастроф, а также за счет целевых средств федерального и республиканского бюджетов.
Статья 59. Зоны экологического бедствия
1) Зонами экологического бедствия объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны.
2) Зоны экологического бедствия объявляются в том же порядке, что и зоны чрезвычайной экологической ситуации.
3) В зоне экологического бедствия прекращается деятельность хозяйственных объектов, кроме связанных с обслуживанием проживающего на территории зоны населения, запрещается строительство, реконструкция новых хозяйственных объектов, существенно ограничиваются все виды природопользования, принимаются оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов и оздоровлению окружающей природной среды.
4) Финансирование мероприятий по оздоровлению зон экологического бедствия производится в порядке, установленном частью четвертой статьи 58 настоящего Закона.
Распределение нитратов в с/х культурах. Определение содержания нитратов в различных биологических объектах.
Нитратное загрязнение. Нитраты - естественная форма, но нитратное загрязнение подразумевает превышение ПДК. Источники нитратов: овощи, фрукты, картофель, вода, молочные и мясные продукты, хлебобулочные изделия, лекарства, воздух. Симптомы действия:
1) Острая и подострая токсичность - бессимптомный цианоз, наоушение поведенческих реакций; гепоксия, тахикардия, нарушения ЦНС и снижение работоспособности; летальный исход, головокружение и потеря сознания.
2) Хронические отравления, концерагенное действие - морфологические изменения внутренних органов; снижение иммуно-биологической реактивности; рак желудка, все это приводит к снижению аппетита, исхуданию.
3) Эмбриотоксическое действие - снижение массы и роста тела новорожденного, рассасывание плодов, выкидыши.
4) Мутагенное действие - ? (американцы считают, что нитраты оказывают мутагенное действие, наши - только в комплексе с другими токсикантами).
Вопрос о допустимом содержании нитратов в дневном рационе до сих пор остается спорным. По различным данным ПДК по нитратам варьирует от 100 до 900 мг/100 кг живого веса. ВОЗ при ООН установила единую норму - 500 мг/сутки. Для грудного ребенка доза 10 мг/сутки считается токсичной; для крупного рогатого скота - 75-140 мг/кг ж.в.; для рыбоводческих хозяйств - 20 мг/л. Нитраты, восстанавливаясь до нитритов, взаимодействующих с гемоглобином, служат источником заболевания метгемаглобиния. Благодаря работам Ильницкого стало известно, что нитраты вызывают комплекс заболеваний: сердечно-сосудистой, нервной систем, ослабляют иммунитет и ряд других. Природный ингибитор нитратов - L-форма аскорбиновой кислоты.
Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Трофическая структура и экологические пирамиды.
Пищевая цепь ? это механизм передачи энергии через ряд организмов, в котором каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему энергию и сырье. Место каждого звена в цепи ? трофический уровень. Пищевые цепи: пастбищные (цепи выедания), паразитные, детритные. Трофическая сеть ? совокупность 3-х пищевых цепей. Внутри каждой ЭС трофические сети имеют хорошо выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей. Экологические пирамиды - графическое изображение взаимоотношений между организмами в ЭС, выражающее трофическую структуру ЭС в геометрической форме; высота пропорциональна длине рассматриваемой пищевой цепи, то есть числу содержащихся в ней трофических уровней, а форма отражает эффективность превращения энергии при переходе с одного уровня на другой. Существуют пирамиды численности, биомассы и энергии.
Понятие ?качество с/х продукции?. Какими основными показателями его можно охарактеризовать.
Обеспечение населения продуктами питания является одной из главных задач с/х производства. Резкий спад продовольствия отмечается с 1990г. уровень падения в 1994г. составил от 30 до 60%. Общее количество продуктов питания в РФ 701,6 кг, а в передовых зарубежных странах - 959,9 кг. Вопрос не только в том, чтобы накормить население, но и в производстве экологически безопасной продукции. Эта проблема резко обострилась в последнее время с увеличением экологической напряженности. В обстановке глобального антропогенного загрязнения наибольшему отрицательному влиянию подвергается с/х. С продуктами питания человек получает от 70 до 90% загрязнителей. Примерно 6% детей рождается с отклонениями от генетического кода. Если эта цифра достигнет 11%, то человеку придет конец как виду. Качество продукции включает три основных показателя:
1) Пищевая ценность - полезность продукта для человека и содержание в нем ценных веществ (белков, жиров, углеводов, витаминов и пр.).
2) Органолептические свойства - хороший внешний вид продукта: цвет, запах, консистенция.
3) Безопасность продукта (отсутствие содержания в допустимых пределах токсичных веществ).
В РФ только в 1989г. был учрежден документ "медико-биологические требования и санитарные нормы пищевых продуктов", в то время как в зарубежных странах существует закон об ответственности исполнителя за качество продукции. В РФ недавно (конец 1991г.) было принято решение вносить показатель санитарной безопасности во все виды продуктов. В начале 80-ых в Р были разработаны нормативы для поллютантов. Среди известных токсикантов наиболее опасными являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, кантометанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. +вопрос 17.
Этапы развития биосферы.
Химическая эволюция:
1) образование из метана, циановодорода, водорода и других газов дезоксирибозы, рибозы и аминокислот;
2) полимеризация молекул.
Биологическая эволюция:
1) возникновение клетки;
2) появление многоклеточности;
3) бурный процесс видообразования;
4) возникновения фотосинтеза.
Основываясь на биологических учениях, Долло сформировал закон необратимости эволюции: организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию, которое было присуще его предкам. Основные тенденции:
1) постепенное увеличение общей биомассы и продуктивности;
2) увеличение информационной емкости биосферы;
3) увеличение числа геохимических барьеров и возрастание дифференцированной физико-географической структуры биосферы;
4) увеличение роли живого вещества и усложнение круговорота веществ;
5) трансформирующее воздействие человека (снижение биомассы, ее продуктивности и информационности, изменение характера аккумуляции солнечной энергии).
Основные представления об экологии. Важнейшие экологические концепции.
Экология ? это наука об изучении отношений между организмами и всеми биологическими и функциональными факторами, в совокупности воздействующими на данные организмы и находящиеся под влиянием последних. Экология является теоретической базой охраны природы и изучает различные закономерности и законы при взаимодействии организмов и окружающей среды. Структура экологии:
5) Аутоэология ? изучает экологию особей, то есть взаимодействие организмов с окружающей средой
6) Демэкология ? экология популяций, их взаимоотношение с окружающей средой
7) Синэкология - экология сообществ, их взаимоотношение с окружающей средой
8) Экосистемная экология ? изучает взаимоотношение сообществ с абиотической внешней средой.
Основные задачи экологии:
6) Разработка теорий функционирования систем
7) Оценка воздействия на структурно-функциональную организацию и динамику систем (всех иерархических уровней) внешних факторов, в том числе и антропогенных
8) Разработка теоретических основ конструирования устойчивых биогеоценозов с использованием моделирования и компьютеров
9) Разработка системы естественных тестов-индикаторов и критериев к наблюдениям за состоянием ЭС
10) Управление природными ресурсами
Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.
Характеристика антропогенных воздействий на АЭС.
Выделяют несколько типов воздействия человека на ЭС:
1) Природоохранительная
2) Технократический оптимум
3) Экологический алармизм (опасность тревоги)
4) Паритетное развитие природы и общества.
(1) - сводится к ликвидации противоречий между природой и человеком путем сохранения структуры ландшафтов и обеспечении жизнедеятельности за счет возобновляемых ресурсов. (2) - возник от людей технического склада мышления, считающих, что с помощью техники можно решить все проблемы. Его также называют автотрофным питанием: производство пищи на химических предприятиях; превращение всех тропических лесов в с/х угодья; производство искусственного белка; развитие с/х за счет индустриализации, интенсификации и механизации; создание сверхпродуктивной искусственной почвы; создание биотехнологических монстров. (3) - 1968г., Рим - Римский клуб - идеология экологического алармизма: человек должен остановиться и переоценить все свои действия по отношению к природе. (4) - синдром экологического сознания: высшее осознание человека его отношения к природе.
Понятие ?память почвы?. Его научное и практическое значение.
"Память" почвы - один из составляющих компонентов процессов саморегуляции. За счет различных деградационных процессов у почвы наступает ухудшение "памяти", ей не из чего восстанавливать свое первоначальное плодородие. Человек должен помочь ей в этом, но почва должна сохранить память об образовании гумуса (необходимы растительные остатки и группы, разлагающие их). Продуценты, консументы , редуценты - все это "память" почвы. На все загрязнения, техногенные и деградационные процессы существует "память". "Память" почвы является одним из самых определяющих моментов в экологии. С этой точки зрения и рассматриваются различные ПДК, фоновые усредненные показатели и т.д. Для поддержания "памяти" почвы следует поддерживать естественное плодородие почвы (вермикультура, органические удобрения и т.д.).
Использование метода инициированного микробного сообщества в экологических исследованиях.
Способность почвенных микроорганизмов чутко реагировать на малейшие изменения окружающей среды и высокая ферментативная активность позволяют использовать их для индикации состояния экосистем и деградации токсичных соединений в них. Эта особенность почвенных микроорганизмов делает их незаменимыми в современных экологических исследованиях для ранней диагностики изменений, происходящих в экосистемах под воздействием токсичных веществ и их микробной трансформации. Из множества почвенно-экологических факторов: физических, химических, агрохимических и биологических - последние являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологическое состояние растений в системе "почва - растение". Недостаток метода из-за высокой динамичности, пестроты значений в связи с неравномерностью распределения в толще почвы и слаборазвитой микробной систематики и идентификации видов. Высокая чувствительность показателя микробной биомассы, характеризующего состояние растений, объясняется адекватностью отражения интенсивности биологического круговорота в системе "почва - растение". Чем активнее состояние растений (чем моложе растения), тем интенсивнее протекают биохимические процессы. Это отражается на характере корневых выделений, которые являются пищевым и энергетическим материалом для населяющих почву микроорганизмов. Последние увеличивают свою численность, что в конечном итоге влияет на микробную продуктивность. Микроорганизмы, обладая исключительно высокой чувствительностью и большим видовым разнообразием, являются хорошими индикаторами состояния экосистем. Так, в условиях повышенного загрязнения биогеоценозов токсичными ТМ, переуплотнения почвы изменяется комплекс микробиологических показателей. Например, на участках повышенного антропогенного воздействия отмечается 7-10-кратное снижение численности аэробных гетеротрофных микроорганизмов. Изменяется также характер круговорота азота в системе "почва-растение" в результате почвенной микробиоты связывать атмосферный азот и использовать его в процессе ассимиляции. Микроорганизмам принадлежит основная роль в деградации токсикантов в почве, что обусловлено их высокой ферментативной активностью. Процесс деградации осуществляется либо путем перевода токсиканта в связанное состояние, либо превращением его в менее токсичное соединение. При этом микроорганизмы могут потреблять его в качестве ростовых и энергетических материалов. В использовании микроорганизмами пестицидов в качестве ростовых и энергетических субстратов, возможно, заключается радикальное решение детоксикации ксенобиотиков. Это положение подтверждает необходимость создания условий для нормального функционирования почвенной биоты с целью сохранения окружающей среды, здоровья Земли и обеспечения экологически чистой с/х продукции.
Классификация и свойства ЭС. Принципы классификации. Биологическая регуляция геохимической среды.
Экосистема (ЭС) ? биосистема, включающая все совместно функционирующие организмы и взаимодействующая с физической средой, при этом осуществляющая непрерывный круговорот веществ и энергии между живой и неживой частями природы. ЭС=биотоп (нежив.) + биота (жив.) ЭС состоит из двух ярусов: автотрофный и гетеротрофный.
Выделяют 6 компонентов ЭС:
1) Неорганические вещества
2) Органически соединения
3) Воздушная, водная субстратная среда
4) Продуценты
5) Консументы
6) Редуценты
Классификация ЭС: микроэкосистемы (ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд), макроэкосистемы (континент, океан) и глобальная ? биосфера. Крупная наземная ЭС ? биом.
антропогенное загрязнение почв и методы его диагностики.
Почвы загрязняются: ТМ, Пе, радиоактивно, диоксинами, микотоксинами. Методы: биологические ? биоиндикация и инструментальные (ААС, хроматография, радиометрия).
Пути предотвращения и снижения опасности загрязнения почв токсичными тяжелыми металлами.
Тяжелые металлы занимают особое место среди других токсикантов по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты. ТМ являются микроэлементами, однако значительные концентрации их в настоящее время в почве делают их токсичными для живых организмов. По степени опасности ТМ делят на три класса:
1) особо токсичные (As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn);
2) токсичные (B, Co, Ni, Mo, Sb, Cr, Cu);
3) слабо токсичные (Ba, V, W, Mn, Sr).
Опасность, вызванную загрязнением почв ТМ, обусловливает еще и слабое выведение их из почвы. В почве ТМ претерпевают ряд химических превращений, в ходе которых их токсичность изменяется в очень широких пределах. Наибольшую опасность представляют подвижные формы ТМ. Подвижность их существенно зависит от почвенно-экологических факторов, среди которых основными являются органическое вещество, кислотность почвы, ОВ-условия, плотность почв и др. Поэтому, регулируя почвенно-экологические факторы, можно снизить опасность поступления ТМ в пищевые цепи. Для ликвидации последствий загрязнения почв ТМ важное значение имеют предупредительные меры, которые базируются на совершенствовании технологий производства, в т.ч. технологий производства агрохимикатов. Хорошо очищенные отходы химической и машиностроительной промышленности после обогащения фосфором представляют большую ценность для с/х. Для очистки сточных вод, достаточно широко применяемых в качестве удобрения, используют различные вещества: известняк, ионообменные смолы, синтетические сорбенты. Эффективными методами являются обратный осмос, вымораживание, электролиз. Некоторые микроорганизмы способны концентрировать некоторые металлы. Эта способность дает возможность получать медь, уран и другие металлы микробиологическим путем и тем самым очищать сточные воды от ТМ. Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, связывающие ТМ в недоступные формы (органические и минеральные удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.). рекомендуется также возделывать культуры, толерантные к загрязнению и не влияющие на здоровье людей или используемые в технических целях. Для сильно загрязненных территорий практикуют удаление загрязненного слоя с последующим извлечением ТМ путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего вымывания раствором FeCl3 в кислой среде. Внесение в почву солей железа способствует улучшению физического состояния: происходит агрегирование почв за счет склеивающего эффекта железогуматных комплексов. При завершении очистки проводят комплексное окультуривание почвы: известкование, внесение органических и минеральных удобрений, компенсирующих потери биогенных элементов при промывке. Менее дорогим приемом рекультивации почв является внесение веществ-инактиваторов, например, меркапто-8-триазин. При этом Cd, Pb, Hg и Ni прочно фиксируются в почве в нерастворимом и недоступном растениям виде. Элементы питания - Ca, Mg, K и другие - при этом не закрепляются. Недостатком этого приема является ограниченная емкость и инактивирующая способность веществ-инактиваторов. В основе химической мелиорации также лежит перевод ТМ в недоступное состояние, главным образом путем изменения реакции среды. В гумидных регионах с избыточным увлажнением достигается это с помощью известкования. Защитное действие извести проявляется в результате замены водорода в ППК на кальций. При этом происходит нейтрализация среды и образование коллоидов гидроксидов ТМ, находящихся в почвенном растворе. Важное место в детоксикации ТМ отводится органическим удобрениям, которые также снижают подвижность ТМ вследствие образования органо-минеральных соединений, обладающих низкой растворимостью. Однако при этом необходимо учитывать степень разложения органического вещества. Внесение в почву неразложившейся и слаборазложившейся соломы повышало подвижность ТМ при рН 8. Для снижения фитотоксичности ТМ можно использовать природные цеолиты, которые являются не только хорошими сорбентами, но и источниками элементов питания, а также веществами, улучшающими структуру почвы. В целях снижения опасности загрязнения почв ТМ значительную роль играют агрономические средства защиты, главным образом подбор сельскохозяйственных культур, использование различных частей растений с учетом неодинаковой способности их к накоплению ТМ и др.
продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты (автотрофы) ? это те же фитоценозы, которые являются автрофными организмами, то есть вырабатывающие органическое вещество в процессе фотосинтеза и питающиеся неорганическими соединениями. Консументы (гетеротрофы) ? это все зооценозы, питающиеся органической пищей. Делятся на сапрофиты, питающиеся простыми органическими соединениями, и голозои, питающиеся сложными органическими соединениями. Редуценты ? гетеротрофные организмы, получающие энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапрофитами из растений и других организмов.
Современные представления о структуре экологии. Задачи и объекты экологии.
Экология ? это наука об изучении отношений между организмами и всеми биологическими и функциональными факторами, в совокупности воздействующими на данные организмы и находящиеся под влиянием последних. Экология является теоретической базой охраны природы и изучает различные закономерности и законы при взаимодействии организмов и окружающей среды. Структура экологии:
1) Аутоэология ? изучает экологию особей, то есть взаимодействие организмов с окружающей средой
2) Демэкология ? экология популяций, их взаимоотношение с окружающей средой
3) Синэкология - экология сообществ, их взаимоотношение с окружающей средой
4) Экосистемная экология ? изучает взаимоотношение сообществ с абиотической внешней средой.
Основные задачи экологии:
1) Разработка теорий функционирования систем
2) Оценка воздействия на структурно-функциональную организацию и динамику систем (всех иерархических уровней) внешних факторов, в том числе и антропогенных
3) Разработка теоретических основ конструирования устойчивых биогеоценозов с использованием моделирования и компьютеров
4) Разработка системы естественных тестов-индикаторов и критериев к наблюдениям за состоянием ЭС
5) Управление природными ресурсами
Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.
Основные пути поступления биогенных веществ в водоемы.
Источники биогенных веществ:
1) агроэкосистемы;
2) селитебная зона (коммунально-бытовое хозяйство);
3) животноводческий комплекс;
4) промышленные предприятия;
5) рекляционная зона и др.
Экологические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв.
Современные почвы характеризуются не только колоссальным антропогенным загрязнением, но и значительным снижением естественных природных механизмов, определяющих устойчивость и продуктивность экосистем, а также чистоту окружающей среды. Среди основных причин, приводящих к нарушению этих процессов, выступают дегумификация почвенного покрова, увеличение кислотности почв, нарушение гидрологического режима, переуплотнение почв и др. ухудшение экологического состояния почвенного покрова создает условия для продуцирования микроорганизмами необычайно токсичных веществ - микотоксинов, что может иметь непредсказуемые экологические последствия. В связи с этим следует поддерживать естественное плодородие почв. Основным направлением в решении этого вопроса является систематическое внесение органических удобрений. Для нечерноземных почв доза их составляет 6-7 т/га. Эффективным является и применение сидератов. Хорошие результаты дают применение соломы, 1 т которой эквивалентна 3,5-4 т навоза. Создание повышенного органического фона будет способствовать активизации биологических процессов в почве, что положительно скажется на обеспеченности растений питательными веществами и биологически активными соединениями, на лучшем фитосанитарном состоянии почв. В свою очередь, повышение этих показателей явится основой для экономии энергетических ресурсов. +вопрос 34.
Экология популяций и сообществ. Их видовая, пространственно-временная и экологическая структура, динамика.
Индивиды любого живого вида всегда представлены не изолированными отдельностями, а их определенным образом организованными совокупностями (правило объединения в популяции). Популяция ? форма существования вида, элементарная группировка организмов определенного вида, занимающая определенную территорию. Групповые свойства: смертность, рождаемость, численность, плотность, половой состав и генетическая приспособляемость. Образ жизни популяции: одиночный, групповой. Отношение внутри популяции: конкуренция, агрессия, территориальность. По размеру территории П. делятся на (Наумов): элементарные (или микропопуляции, занимают небольшой участок территории), экологические (совокупность элементарных) и географические (особи на территории с географически однородными условиями). Поддержание определенной численности популяции ? гомеостаз популяции. Сообщества (биоценозы) ? объединения популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную территорию, отличающуюся по ряду показателей от других территорий. Видовая структура ? разнообразие видов и соотношение их численности и массы. Пространственная структура: ярусность ? вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части, мозаичность ? расчлененность в горизонтальном направлении. Экологическая структура ? это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции. Экологическая ниша ? положение вида в биоценозе не территориальное, а функциональное, то есть комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
Агроэкологический мониторинг. Функциональные задачи. Порядок проведения.
Идея мониторинга возникла в 1972 г, а в 1983 г возникли отдельные схемы мониторинга.
Блок-схема мониторинга (по Израэлю Ю.А.).
информационная система управленческая система
наблюденияоценка факт. сост.
регулирование качества окр.
прогноз. сост. оценка прогн. сост. среды
Блок "наблюдения" может состоять из различных видов мониторинга:
1) глобальный (базовый, региональный, локальный), включая фоновый;
2) национальный;
3) межнациональный;
4) геофизический;
5) биологический.
Мониторинги проводят по средам (атмосфера, океан и т.д.), по факторам и источникам (радиоактивные продукты, шумы, генетический, космический и т.д.), по возможности и остроте проблемы. Порядок функционирования определяется положением, утвержденным правительством РФ. Задача экологического мониторинга заключается в том, чтобы понять степень опасности сложившейся ситуации и определить решения данной проблемы.
Биогеценоз и его структура. Биогеохимическая. Биоценотическая деятельность биогеоценоза.
Биогеоценоз - совокупность биотической и абиотической компонент, однородных по происхождению, растительности и зооценозам, литогенной основе, находящиеся на определенной территории земной поверхности. Пространственная структура: биотоп (абиотическая компонента) и биоценоз (биотическая компоненты: фитоценозы, зооценозы, микробоценозы). Биогеохимическая роль биогеоценозов: малый биологический и большой биогеохимический круговороты. Происходит взаимодействие абиотических факторов и живых организмов биосистемы, сопровождающееся непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходит внутри ЭС называется биогеохимическим круговоротом. Круговорот в биогеоценозе с одной стороны, дает возможность саморегуляции его и придает ему устойчивость, а с другой - регулирует поток всех элементов на земле. Т.е. круговорот - мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в круговорот огромные массы биосферы и определяющий ее высокий кислородный потенциал. Происходит на всей поверхности земли и дает большой геохимический эффект, вовлекая ежегодно в построение органического вещества огромные количества C, P, S и т.д.
Методы определения состояния АЭС. Оценка антропогенных воздействий в системе ?почва ? растение?. Индикация антропогенных нагрузок. Методы индикации.
Для оценки любой экосистемы применяются следующие простые и комплексные параметры:
1) Запас живой биомассы (г/м2, т/га).
2) Запас мертвого органического вещества (мортмасса).
3) Интегральная характеристика структуры органического вещества экосистемы или соотношение запасов гумуса, фитомассы, зоомассы и биомассы микроорганизмов.
4) Скорость воспроизводства органического вещества, как отношение величины первичной продукции к запасу живой фитомассы (в %).
5) Опад (г/м2, т/га в год) - количество органического вещества, заключенное во всех ежегодно отмирающих частях растений наземных и подземных.
6) Истинный прирост (т/га в год) - количество органического вещества, остающегося в сообществе в результате годичного прироста за вычетом опада.
7) Скорость общего оборота органического вещества или отношение величины запаса живого и мертвого органического вещества; этот показатель позволяет выделить подвижность органического вещества при трансформации продукции.
8) Скорость деструктивных процессов - отношение ежегодного поступления мортмассы к ее запасу.
Для ЭС в условиях загрязнения используются дополнительные показатели:
1) Годичное накопление химических элементов (кг/га в год) биотической компоненты.
2) Годичный возврат химических элементов с опадом (кг/га в год).
Для определения состояния АЭС используют физические, химические, но предпочтительнее биологические методы. Все биоиндикаторы подразделяют на четыре группы:
1. ботанические;
2. зоологические;
3. микробиологические;
4. биохимические.
Растения обычно служат хорошими показателями нарушенности среды хозяйственной деятельностью, промышленными загрязнениями. Животные интересны как объект, физиологически близкий к человеку, по их реакциям можно предвидеть санитарные последствия загрязнений не только для природы в целом, но и для человека. Микробы - наиболее быстро реагирующие индикаторы, они лучше всего подходят для экотоксилогических экспериментов. Биологические факторы являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологичексое состояние растений в системе "почва -растение".
Основные токсиканты в пищевых продуктах.
Наиболее опасными токсикантами являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, нитриты, нитрозоамины, кантоменанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. Тяжелые металлы. Среднее содержание Pb в продуктах питания 0,2 мг/кг, в т.ч.
Фрукты 0,01-0,6
Овощи 0,02-1,6
Крупы 0,03-3
Мучные изд. 0,03-0,82
Мясо/рыба 0,01-0,78
Молоко 0,01-0,1
Взрослый человек усваивает 10% Pb, а дети - 40%. Из крови Pb поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата. 90% Pb выводится с фикалиями. Биологический период полувыведения Pb из мягких тканях и органов 20 дней, а из костей - до 20 лет. По данным ФАО ДСД (допустимая суточная доза) Pb - 0,007 мг/кг массы тела, а ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/кг. Нитратное загрязнение. Нитраты - естественная форма, но нитратное загрязнение подразумевает превышение ПДК. По данным института питания нитраты и их производные встречаются практически во всех мясных, рыбных и молочных продуктах. Долгое время считали, что нитраты - источник заболевания метгемаглобиния. Благодаря работам Ильницкого стало известно, что нитраты вызывают комплекс заболеваний: сердечно-сосудистой, нервной систем, ослабляют иммунитет и ряд других. Основной поставщик нитратов - овощи. Природный ингибитор нитратов - витамин С. Микотоксины - это яды, продуцируемые грибами. Грибы - вездесущи, они выдерживают высокое давление, обладают очень мощным ферментативным аппаратом, который позволяет им адаптироваться в окружающей среде. Продуцированию микотоксинов способствует длительное неправильное применение химических средств защиты, монокультура и др. Диоксины - это высокотоксичные вещества, сложной химической структуры, суперяды, ксенобиотики, имеющие техногенное происхождение, связанное, главным образом, с производством и использованием хлорорганических соединений и их утилизацией. Источниками диоксинов является также нефтепереработка, металлургическая промышленность, сталелитейное производство, переправка металлолома, производство алюминия, выхлопы автотранспорта, пестициды, хлорированная вода и др.
Механизм гомеостаза. Динамика ЭС.
Гомеостаз - состояние внутреннего динамического равновесия организма или природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением и постоянной саморегуляцией. Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни. Абиотические факторы регулируют существование и жизнедеятельность популяций. В то же самое время эти факторы находятся под постоянным влиянием самих живых организмов. Важные для жизни химические элементы и органические соединения образуют непрерывной поток между живым и неживым: потребление и выделение углекислого газа, кислорода, воды, образование и разложение растительного и животного опада, образование почвенных органических соединений .живые организмы черпают из среды жизненные ресурсы (например, кислород из атмосферы в процессе дыхания и углекислый газ в процессе фотосинтеза). Они поставляют в среду продукты жизнедеятельности (кислород в процессе фотосинтеза и углекислый газ в процессе разложения органических веществ и дыхания). Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и передается организмам всех популяций, населяющих биогеоценоз. Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, необходимых для роста, развития и размножения, а также воссоздание среды обитания живыми организмами - условия самовоспроизводства экосистем. Сложившиеся в ходе эволюции экосистемы находятся в равновесии со средой и проявляют устойчивость - свойство сообщества и экосистемы выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Способность организмов переносить неблагоприятные условия и высокий потенциал размножения обеспечивают сохранение популяций в экосистеме, что гарантирует устойчивость. Совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяций - биотический потенциал. Сочетание лимитирующих факторов среды, ограничивающих рост популяции - сопротивление среды. Принцип изменения популяции - изменение популяции какого-либо вида есть результат нарушения равновесия между ее биотическим потенциалом и сопротивлением среды. Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Существует положительная и отрицательная обратная связь. Механизм положительной обратной связи всегда действует в ЕЭС. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник - жертва, паразит - хозяин на всех уровнях пищевых цепей. Внутрипопуляционные механизмы гомеостаза: конкуренция, антагонизм, территориальность. Основной принцип стабильности ЭС: видовое разнообразие обеспечивает стабильность ЭС. В ЭС постоянно происходят изменения в их состояния, жизнедеятельности и соотношении популяций. Все изменения относят к двум типам: циклические и поступательные. Циклические изменения отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявление эндогенных ритмов организмов. В процессе суточной и сезонной динамики целостность биоценоза не нарушается. Он испытывает лишь колебания. Поступательные изменения в ЭС приводят к смене одного биоценоза другим. Причинами подобных смен могут являться внешние факторы, действующие длительное время в одном направлении, в т.ч. и антропогенный. Нарушение естественных цепей питания под воздействием антропогенного фактора (бесконтрольная вырубка лесов, загрязнение водоемов, уничтожение пестицидами микрофлоры почвы и др.), неразумное вмешательство в экосистемы приводит к неконтролируемому росту численности особей отдельных популяций и к нарушению природных экологических сообществ. С течением времени происходит развитие экосистемы, изменение его видовой структуры и протекающих в нем процессов. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга во времени называется сукцессией. Сукцессии бывают первичными и вторичными. Первичная сукцессия - развитие ЭС на незаселенных раннее участках (постепенное обрастание голой скалы). По мере усложнения сообщества усложняются и связи между популяциями. Высшей точкой развития является стабилизированная система, в которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса организмов. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма. Смена экосистем под воздействием антропогенного фактора - самая быстрая. Она проходит за несколько лет, а часто скачком. Экосистемы меняются и под действием абиотических факторов, например, климата.
Методы экологических исследований.
1) Полевые ? закладка пробных площадей (1-100 м2) и учетных площадок (1-4 м2), закладка транссект в виде продольных площадок
2) Лабораторные ? могут включать различные химические методы по накоплению конкретных веществ, физиологические, показывающие состояние, жизненность фитоценозов
3) Экспериментальные ? изучение причин и следствий, происходящих изменений
4) Магрирования ? с использованием математико-статистических способов и компьютера
5) Дистанционный анализ природных условий (аэрофотосъемка и космическая съемка)
Биоиндикация экологического состояния почв в условиях антропогенного загрязнения.
Методы:
1) Ботанические (фито)
2) Почвенно-зоологические
3) Биохимические (ферментные)
4) Микробиологические
См. ?54
Экологическое значение гумуса в почве в условиях повышенного загрязнения токсичными тяжелыми металлами.
Гумус обладает высокими сорбционными свойствами, поэтому в почвах с высоким его содержанием металлы могут образовывать сложные и комплексные соединения, менее доступные для поглощения растениями. Например, гуминовая кислота почвы, содержащей 4% гумуса, может связать, в расчете на 1 га : 17929 кг Fe, 913 кг Mn, 1517 кг Cu, 4500 кг Pb, 1015 кг Zn. поэтому почвы разного генетического типа характеризуются различной сорбционной способностью.
Основные законы экологии. Их практическое значение.
Закон лимитирующего фактора (Либих 1840) ? если какой-то фактор находится в минимуме, его невозможно заменить другими факторами. Закон Шелхорда ? любой живой организм имеет эволюционно унаследованные пределы устойчивости к любому экологическому фактору. Закон внутреннего динамического равновесия ? вещество, энергия. Информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного показателя вызывает сопутствующие изменения других, но сохраняется общая сумма вещественных, энергетических, информационных и динамических качеств экосистемы. Следствия:
1) Любое изменение среды неизбежно приводит к возникновению цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации изменений или формирования новых природных экосистем.
2) Взаимодействие вещественно энергетических компонентов, информации и динамических качеств природных экосистем количественно не линейно, то есть слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызывать сильное отклонение других показателей и наоборот.
3) Прошедшие в экосистемах отклонения относительно необратимы и проходят по иерархии снизу вверх от места воздействия до биосферы.
Естественно исторический закон проявляется в устойчивой внутренней связи явлений природы, устойчиво повторяющимися отношениями между явлениями в направленности или порядке следований событий. Закон максимизации энергии ? в соперничестве с другими системами сохраняется та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и максимально эффективному использованию этой энергии. Системно-генетический закон ? многие природные системы в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры. Закон развития природных систем за счет окружающей их среды ? любая природная система может развиваться только за счет использования материально генетических и энергетических возможностей окружающей ее среды; обособленное развитие системы невозможно. Следствия:
1) Абсолютно безотходное производство невозможно.
2) Любая, более высокоорганизованная биосистема, видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для менее высокоорганизованных систем, благодаря этому в земной биосфере невозможно повторное возникновение жизни.
Закон периодичной географической зональности ? со сменой физико-географических поясов, аналогичные ландшафтные зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются. Закон эволюционно экологической необратимости ? экосистема, потерявшая часть своих элементов или сменившаяся другой в результате дисбаланса компонентов, не может вернуться к первоначальному своему состоянию, так как в ходе преобразования произошли эволюционные изменения. Законы Коммонера:
1) Все связано со всем
2) Природа знает лучше
3) Все должно куда-то деваться
4) За все надо платить
Порядок расчета выноса биогенных веществ в водные объекты с с/х территорий.
На состояние какого-либо водоема (озера) оказывает влияние АЭС, коммунально-бытовое хозяйство (селитебная зона), животноводческий комплекс, промышленные предприятия и др. Допустим, население города 1 млн. чел., площадь 20000 га, и период берем 1 год.
БНокбх=Н n 365(суток)=1000000ч 8(г/сутки с человека) 365=2920 106 (г)=2920(т)
БНдкбх=S h c=20000га 400 мм 3,8мг/л=304т
БНожк=50000голов 160г/сутки с головы 365=2920т
БНопп=500000(м3) 160мг/л=80т
БНо и БНд - организованная и дифузионно расредоточенная нагрузка
h - количество вымываемой воды.
Основные направления воздействия с/х производства на природные комплексы и их компоненты.
Результат деятельности с/х:
1) Переуплотнение почв и нарушение водно-воздушного режима.
2) Отсутствие научно обоснованных севооборотов и преобладание монокультуры.
3) Низкие нормы и нарушение технологий применения органических и минеральных удобрений ведет к потере плодородия почв.
4) Нарушение технологии применения пестицидов привело к избытку пестицидов в почвах, водах и т.д., что негативно влияет на все элементы ЭС.
5) Прогрессирующее увеличение почв с низким рН.
6) Отсутствие экологического обоснования с/х машин и орудий.
7) Отсутствие правовой ответственности специалистов с/х производства за экологические нарушения.
8) Резкое увеличение без должного экологического обоснования нагрузки отходов различных производств, осадков сточных вод и т.д.
9) Ежегодно потеря веществ в результате смыва в 2-3 раза больше, чем применяем их с удобрениями.
10) Потеря гуиуса, питательных веществ, эвтрофикация водоемов.
11) При уборке, транспортировке и хранении потеря урожая до 30%.
12) Повсеместное ухудшение качества продукции.
Циклические процессы в атмосфере и деятельность человека. Практическое применение природной цикличности.
Многие процессы и явления в природе подвержены различным циклическим изменениям. В лесостепной части России шесть раз отмечались 29-летние периоды, причем цикличность была обусловлена периодами активности солнца. За эти циклы обнаружена тесная корреляция приростов древесных (по диаметру) по сравнению с вековым ходом солнечной активности. Кроме активности солнца на популяционную активность могут влиять другие циклы космической активности, приливные и отливные явления, эволюция движения земли. Таким образом, природная цикличность - явление комплексное и характеризуется совмещенностью космических, климатических, биологических и других циклов, принадлежащих к различным причинно-следственным категориям и рангам. Общий природный цикл характерен для конкретного ландшафта и даже местности. Природный цикл - это самостоятельный экологический ранг, существующий в окружающей среде и представляющий собой систему взаимосвязанных синхронизированных колебаний в многолетней изменчивости биоценозов и их абиотических компонентов. Природный цикл является временный и территориальной единицей. Знание начала позволяют провести правильные хозяйственные мероприятия, организовать мероприятия по борьбе с вредителями и предусмотреть стадийность развития различных популяций. Определение начала циклов: опыт людей, летописи природы, микроприродные циклы(например, появление болотной растительности и некоторое увеличение зеркало вод).
Целенаправленная регуляция круговорота веществ в биосфере человеком:
1) Освоение новых видов энергий
2) Сокращение использования сырья
3) Совершенствование технологий
4) Налаживание переработки отходов
5) Установление природоохранных нормативов
6) Сохранение эталонных участков природных территорий
7) Запрет на уничтожение видов
8) В с/х ? восстановление почвенного плодородия
С/х ЭС в условиях техногенеза.
Агроэкосистема (АЭС) ? совокупность биогенных и абиогенных компонентов участков суши преобразованных человеком, используемых для производства сельхозпродукции. Основа АЭС ? почва, с/х угодия. Типы АЭС:
1) Пропашное земледелие
2) Многолетнее земледелие
3) Многоурожайное земледелие
4) МезоАЭС (крупномасштабная)
5) МикроАЭС (грядка)
Суша занимает площадь 14,9 млрд. га, из которой 10% приходится на АЭС. Основная мысль экологии: замена крупномасштабных хозяйств на мелкомасштабные. Задачи функционирования АЭС: поддержание условий воспроизводства почвенных ресурсов и деградация АЭС в результате загрязненя почвенных ресурсов (имеются в виду загрязнения техногенного происхождения).
Техногенез ? совокупность геохимических и геофизических процессов, связанных с деятельностью человека и включающих:
1) извлечение химических элементов из природных сред,
2) концентрацию химических элементов,
3) перегруппировку химических элементов,
4) рассеивание этих элементов в окружающей среде.
В условиях техногенеза биогенная миграция вещества и энергии заменяется техногенной. Проявление техногенеза в основном имеют аварийно-катасрофический, непреднамеренный и целенаправленный характер. Источниками техногенного загрязнения почв являются различные агротехнические приемы: применение пестицидов, органических и минеральных удобрений, орошение сточными водами и др. Техногенез характеризуются следующими показателями:
1) Технофильность (Т) - дает соотношение количества добываемого элемента к его содержанию в земной коре. Наиболее высокой технофильностью обладают C, Cl, Pb, Hg, Zn, Ni, Cu и т.д.
2) Биофильность - отношение среднего содержания элемента в живом веществе планеты к содержанию в земной коре.
3) Деструктивная активность - отношение массы элемента годовой добычи и выбросов в окружающую среду к массе элемента биологической продукции наземных растений в течении года (совмещает два предыдущих показателя). ДА для Hg=5104; Cd, F, As - 5103; Sb, Pb, U - 5102; Se, Be, Ba, Sn - 5101; для всех остальных элементов - 5.
Понятие биотехносферы и ноосферы как трансформируемой человеком косной и живой среды.
Сущность принципиального различия между биосферой и биотехносферой. Антропосфера -сфера деятельности человека, развивается стихийно. В ходе развития производительных сил антропосфера превратилась в биотехносферу - в общество с индустрией, языком, религией и другими атрибутами. Ноосфера ? сфера взаимодействия природы и общества, в которой разумная деятельность людей становится главнейшим определяющим фактором развития. Ноосфера ? сфера разума. Основные характеристики перехода биосферы в биотехносферу и ноосферу:
1) Возрастающее количество извлекаемого материала из литосферы.
2) Массовое употребление продуктов фотосинтеза прошлых геоэпох.
3) Процессы ноосферы приводят к рассеиванию энергии земли, а не к ее накоплению.
4) Создание в массовом количестве веществ, которые раннее в биосфере отсутствовали (металлизация биосферы).
5) Появление новых трансурановых химических элементов, развитие ядерной техники и энергетики.
6) Выход за пределы планеты, развитие космонавтики.
Экологические аспекты использования вермикультуры и биогумуса.
Вермикультура ? разведение червей в неволе с целью получения биомассы и биогумуса ? продукта переработки червем навоза и других органических отходов. Влияние биогумуса на растения:
1) Повышение урожайности
2) Увеличение содержания витаминов
3) Повышение общей стрессоустойчивости растения
4) Улучшение вкусовых качеств, товарного вида и лежкости продукции
Ускорение сроков созревания
Экономический механизм охраны окружающей природной среды.
(ЗАКОН ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, Раздел III)
Статья 15. Задачи экономического механизма охраны окружающей природной среды.
Экономический механизм охраны окружающей природной среды имеет своими задачами:
планирование и финансирование природоохранительных мероприятий;
установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов;
установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду, размещение отходов и другие виды вредного воздействия;
предоставление предприятиям, учреждениям и организациям, а также гражданам налоговых, кредитных и иных льгот при внедрении ими малоотходных и ресурсосберегающих технологий и нетрадиционных видов энергии, осуществлении других эффективных мер по охране окружающей природной среды;
возмещение в установленном порядке вреда, причиненного окружающей природной среде и здоровью человека.
Статья 17. Планирование, финансирование и материально-техническое обеспечение экологических программ и мероприятий по охране окружающей природной среды.
1.Планирование мероприятий по охране окружающей природной среды и природопользованию осуществляется в составе программ, прогнозов социально-экономического развития на основе государственной экологической программы, с учетом природоресурсного потенциала отдельных регионов.
2.Финансирование экологических программ и мероприятий по охране окружающей природной среды производится за счет:
республиканского бюджета Российской Федерации, бюджетов республик в составе Российской Федерации, бюджетов автономной области,
автономных округов, областей, краев и местных Советов народных депутатов;
средств предприятий, учреждений и организаций;
федерального, республиканских, краевых, областных, местных экологических фондов;
фондов экологического страхования;
кредитов банков;
добровольных взносов населения, иностранных юридических лиц и граждан, а также других источников.
3.Финансирование экологических программ и мероприятий по охране окружающей природной среды в федеральном, республиканских и других бюджетах выделяется отдельной строкой и обеспечивается материально-техническими ресурсами.
Статья 20. Платность использования природных ресурсов.
1.Платность природопользования включает плату за природные ресурсы, за загрязнение окружающей природной среды и за другие виды воздействия.
2.Плата за природные ресурсы (земля, недра, вода, лес и иная растительность, животный мир, рекреационные и другие природные ресурсы) взимается:
за право пользования природными ресурсами в пределах установленных лимитов;
за сверхлимитное и нерациональное использование природных ресурсов;
на воспроизводство и охрану природных ресурсов.
3.Плата за загрязнение окружающей природной среды и другие виды воздействия взимается за:
выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов и другие виды загрязнения в пределах установленных лимитов;
за выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов и другие виды загрязнения сверх установленных лимитов.
4.Плата за нормативные и сверхнормативные выбросы и сбросы вредных веществ, размещение отходов перечисляется предприятиями, учреждениями, организациями в бесспорном порядке: 90 процентов - на специальные счета внебюджетных государственных экологических фондов, 10 процентов - в доход республиканского бюджета Российской
Федерации для финансирования деятельности территориальных органов государственного управления в области охраны окружающей природной среды.
5.Порядок исчисления и применения нормативов платы за использование природных ресурсов определяется Правительством Российской Федерации.
6.Внесение платы за использование природных ресурсов не освобождает природопользователя от выполнения мероприятий по охране окружающей природной среды и возмещение вреда, причиненного экологическим правонарушением.
Понятие об АЭС. Их отличие от естественных ЭС.
Агроэкосистема (АЭС) ? совокупность биогенных и абиогенных компонентов участков суши преобразованных человеком, используемых для производства сельхозпродукции. Естественные ЭС - совокупность организмов и неживых веществ, связанных между собой потоками вещества и энергии. Процесс формирования ЕЭС происходит под воздействием солнечной энергии. Формирование АЭС требует использования дополнительной антропогенной энергии (энергии, высвобождаемой при освобождении участка от растительности). Основа существования у ЕЭС и АЭС - первичный процесс - автотрофность. Основа АЭС ? почва, с/х угодия.
Типы АЭС:
1) Пропашное земледелие
2) Многолетнее земледелие
3) Многоурожайное земледелие
4) МезоАЭС (крупномасштабная)
5) МикроАЭС (грядка)
Понятие о фоновом, региональном и локальном загрязнении природных сред. ПДК, ВДК, ПДВ, ВДВ, ВДС, ПДУ, ОБУВ загрязняющих веществ для воздуха, воды, почвы, биологических объектов. Методы установления (ПДК и ПДВ).
ПДК (предельно допустимая концентрация) - количество вредных веществ в среде, практически не влияющее на здоровье человека и благополучие его потомства.
При отсутствии ПДК для расчета показателей относительной опасности применяется ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ).
ПДВ (предельно допустимый выброс) - максимальное количество загрязнителей, попадающих в среду в единицу времени.
Эти два значения лежат в основе санитарно-гигенического нормирования, которое учитывает 4 показателя:
- транслокационный (переход загрязняющих веществ из почвы в растение через корневую систему);
- миграционно-воздушный (переход загрязняющих веществ в воздух);
- миграционно-водный (переход загрязняющих веществ в воду);
- общесанитарный (влияние загрязняющих веществ на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность).
ПДУ ? предельно допустимы уровень, устанавливается, как правило, для шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий
ПДС ? предельно допустимый сброс.
Экологические функции почвенного покрова. Их определения.
Почва ? это экологический узел связи биосферы, в котором наиболее интенсивно протекают взаимодействия живой и неживой, синтез и разрушение органических веществ, круговорот элементов и детоксикация различных загрязнителей. Функции почв:
1) Основа ЭС
2) Жизненное пространство
3) Механическая опора для растений
4) Хранитель семян
5) Аккумулятор воды и питательных веществ
6) Депо ферментов
7) Регулятор гидротермического режима
8) Санитарная
9) Информационная
10) Геохимический барьер
11) Аккумулятор биогенной энергии в виде гумуса
Охарактеризуйте автотрофное, гетеротрофное, редуцентное звенья ЭС. Можно ли говорить об этих звеньях в с/х?
С точки зрения трофической структуры, ЭС можно разделить на два яруса: верхний автотрофный (продуценты) (самостоятельно питающийся: фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений) и нижний гетеротрофный (консументы) (питаемый другими: органическая пища). Автотрофы: фототрофы + хемотрофы. Гетеротрофы: сапрофаги + биофаги. В ЭС пищевые и энергетические связи между звеньями идут в направлении: автотрофы консументы редуценты.
Экологические проблемы России.
При характеристике экологич. проблем следует рассказать о составе хоз-ва, т.к. каждая из отраслей может вызвать специфические экологич. проблемы. Развитие добывающей промышленности вед?т к сокращению запасов полезных ископаемых.Тепловая энергетика загрязняет воздух соединениями серы, отвалы шлаков выводят из оборота пахотные земли, загрязняют поверхностные и подземные воды. Главн. загрязнителями среды являются химия, металлургия и целлюлозно-бумажная промышленность. Среди отраслей сельского хоз. растениеводство может способствовать эрозии почв, их деградации. Крупные животноводческие комплексы с токами нечистот могут загрязнять водоемы, неумеренный выпас скота может привести к уничтожению растительного покрова. Строительство, транспорт изымают из оборота земельные угодья, губят естесвенные природные сообщества. Основными путями решения экологических проблем могут быть не только строительсво разнообразных очистных сооружений и устройств, но и внедрение новых малоотходных технологий, перепрофилирование производства, перенос их на новое место с целью снижения вредного воздействия.
Проблемы развития Москвы и московского региона.
В Москве и моск. регионе есть много отраслей хоз-ва, которые вызывают экологические проблемы. Тепловая энергетика загрязняет воздух соединениями серы. Отвалы шлаков выводят из оборота пахотные земли, загрязняют поверхностные и подземные воды. Главными загрязнителями окруж. среды явл-ся химия, металлургия и целлюлозно-бумажная промышленность. Строительство, транспорт изымают из оборота земельные угодия, губят естественные природные сообщества. Основными путями решения экологических проблем могут быть строительство очистных сооружений и устройств и внедрение малоотходных технологий, перепрофилирование производств, перенос их на новое место с целью снижения вредного воздействия.
АНТРОПОГЕНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
нежелательное изменение свойств среды в результате хозяйственной деятельности человека. Главный источник ? возвращение в природу отходов производств. Загрязнение литосферы ? образование нарушенных земель,
возникающих в процессе строительства и горных выработок, а также загрязнения промышленными и с/х отходами и бытовым мусором. Загрязнение гидросферы ? результат сброса сточных вод (общий объем ? 1 тыс. км3 в год), нефтяное загрязнение (особенно Северного, Средиземного, Карибского морей. Персидского и Мексиканского заливов). Загрязнение атмосферы ? окислами углерода, серы и азота, при сгорании минерального топлива. Ежегодное поступление в атмосферу сернистого газа оценивается в 100?150 млн т.
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ
комплекс мер по восстановлению целостности нарушенных в результате человеческой деятельности ландшафтов. Особенно часто проводится в местах добычи полезных ископаемых (создание искусственных водоемов с зонами отдыха в заброшенных карьерах, облесение терриконов и т. д.). К Р. л. относится восстановление лесов на вырубках и гарях.
Soul экологические отношения
ГЛАВА I
Рост.
Хлорфторуглеводороды (ХФУ) принадлежат к числу самых полезных соединений, когда-либо изобретенных человечеством (см. табл.). Они нетоксичны и стойки, не горят, не реагируют с другими веществами, не вызывают коррозии. Благодаря низкой теплопроводности они являются отличными изоляторами в составе пенопластов, используемых при изготовлении стаканчиков для горячих напитков, контейнеров для гамбургеров или утеплителей для стен. Некоторые ХФУ испаряются и повторно конденсируются при комнатной температуре, что делает их прекрасными хладагентами для холодильников и кондиционеров (в этом качестве они известны под названием ?фреоны?). ХФУ являются хорошими растворителями для очистки различных металлических поверхностей, от сложных электронных схем до заклепок, соединяющих различные части самолета. ХФУ недороги в производстве, и их можно выбрасывать, как думали раньше, без ущерба для окружающей среды, просто выпустив в виде газов а атмосферу.
Как видно на диаграмме с 1950 по 1975г. объем мирового производства ХФУ ежегодно возрастал на 7-10%, со временем удвоения 10 или менее лет. В 80-х годах мир ежегодно производил около 1 млн.т ХФУ. Только в США ХФУ в качестве хладагентов работали в 10 млн. бытовых и 90 млн. автомобильных кондиционеров, сотнях тысяч охладителей в ресторанах, супермаркетах, авторефрижераторах. Средний житель Северной Америки или Европы имел в своем пользовании 0,85 кг. ХФУ в год. Средний житель Китая или Индии использовал в среднем меньше 0,03 кг ХФУ.2 Увеличение числа химических компаний в Северной Америке, Европе, Советском Союзе и Азии происходило главным образом за счет капиталовложений в производство ХФУ. Для ещ? большего числа компаний они были необходимы в производственном процессе.
Производство двух наиболее широко применяемых ХФУ быстро росло вплоть до 1974г., когда появились первые статьи, объясняющие влияние этих веществ на озоновый слой. Последующее сокращение производства ХФУ произошло в результате активных выступлений защитников окружающей среды против использования аэрозольных баллончиков, содержащих ХФУ. В США их производство было окончательно запрещено в 1978г. Начиная с 1982г. расширение других областей применения ХФУ снова привело к росту их мирового производства.
Источник: Chemical Manufacturers Association
ГЛАВА II
1.Первые сигналы.
В 1974г. были опубликованы две научные статьи, которые предупреждали об опасности, угрожающей озоновому слою. В одной статье говорилась, что атомы хлора в стратосфере способны разрушать озоновый слой.5 Вторая сообщала, сто ХФУ достигают стратосферы и, разлагаясь, освобождают атомы хлора.6 Вместе эти публикации предсказывали, что использование человеком ХФУ может привести к до тех пор неизвестной экологической опасности.
Благодаря стабильности и инертности ХФУ они не растворяются в дождевой воде и не реагируют с другими газами. Связи углерод?фтор и углерод?хлор в этих соединениях столь прочны, что солнечное излучение с той длиной волны, которая достигает нижних слоев атмосферы, не разрушает их. Пожалуй, единственной возможностью для молекул ХФУ ?исчезнуть? из атмосферы остается возможность подняться очень высоко, в самые верхние ее слои, туда, где они встретят коротковолновое УФ-излучение, никогда не достигающее земной поверхности, поскольку озоновый и кислородный ?фильтры? не пропускают его. Это излучение в конце концов разрывает молекулу ХФУ, освобождая радикал хлора.
Здесь-то и начинается беда. Свободный радикал хлор (CL) может реагировать с молекулой озона, образуя кислород (О2) и оксид хлора (ClO). Затем оксид хлора реагирует с атомом кислорода (О), образуя кислород и снова радикал хлора. Этот радикал может реагировать с новой молекулой озона, образуя кислород и оксид хлора, и т.д.
Один атом хлора может проходить через эту серию реакций снова и снова, разрушая одну молекулу озона за другой. Один атом хлора в среднем может разрушить 100 тыс. Молекул озона до того, как он в конце концов исчезнет из стратосферы. Обычным путем удаления хлора является его реакция с метаном с образованием соляной кислоты (HCl). В этот момент могут наблюдаться два явления: молекула HCl либо разлагается, снова освобождая атом Cl, который продолжает цикл разрушения озона, либо опускается в нижние слои атмосферы, где она обычно растворяется в воде и возвращается на Землю в виде кислого дождя.
Многократная химическая регенерация атома Cl представляет собой только одну характеристику коварного процесса разрушения озона. Другой является длительный период запаздывания между синтезом молекулы ХФУ и ее появлением в стратосфере. В одних случаях, когда ХФУ используются в качестве аэрозольного реактивного топлива, их распыление в воздухе очень быстро следует за производством. В других случаях, когда ХФУ выступает в роли хладагентов или пенопластов, они могут храниться годами и даже десятилетиями после производства. После того как они попадут в атмосферу, может пройти до пятнадцати лет, пока молекула ХФУ пройдет свой путь от земной поверхности к верхним слоям стратосферы, где она разрушится и прореагирует с озоном. Таким образом, наблюдается результатом действия ХФУ, произведенных и выброшенных в атмосферу 15 или более лет тому назад.
2.Первый отклик.
Две статьи, предсказавшие в 1974г. разрушение озонового слоя, положили начало буму исследований в области химии атмосферного хлора во всем мире. В США научная информация моментально проникла и в политическую сферу. Это произошло частично потому, что авторами первых статей были американцы, обеспокоенные судьбой своего открытия. Поэтому они действовали энергично, привлекая к этой проблеме внимание общественности (особенно Ф.Шервуд Роуланд, который незамедлительно передал результаты исследования в Национальную академию наук и Конгресс). Другим фактором, который немедленно вызвал политическую дискуссию а США, было широкое, умело организованно экологическое движение.
Когда американские защитники окружающей среды осознавали последствия связи озона и ХФУ, они приступили к действиям. Началом стало осуждение использования аэрозольных баллончиков. Это безумие, говорили они, угрожать жизни всего мира из-за удобства опрыскать себя дезодорантом. Их выбор аэрозольного баллончика в качестве мишени был огромным упрощением проблемы, поскольку в ряде баллончиков использовались аэрозольные распылители на другой основе, не содержащей ХФУ. Но для того чтобы сделать эту проблему простой и понятной, баллончики были заклеймены, и потребители ответили на призыв. Объем продаж этого вида продукции сократился более чем на 60%. Рост политического давления заставил принять закон, запрещающий производство аэрозолей, содержащих ХФУ.
Со стороны промышленности, как и следовало ожидать, последовало сопротивление такому развитию событий. Представитель компании Du Pont в 1974г. сделал следующее заявление перед конгрессом:?Гипотеза связи хлора с истощением озонового слоя является в настоящее время чисто спекулятивной и не имеет никаких доказательств, чтобы поддерживать ее?. Но при этом он добавил: ?Если достоверные научные данные... покажут, что любые хлорфторуглеводороды не могут использоваться без вреда для здоровья, Du Pont остановит производство этих соединений?. Четырнадцать лет спустя Du Pont, крупнейший в мире производитель ХФУ, выполнил свое обещание.
Закон, запрещающий использование ХФУ в качестве аэрозольных распылителей, был принят в США в 1978г. Совместно с действиями потребителей, которые уже сократили покупку аэрозолей, этот запрет привел к падению мирового производства ХФУ на 25%. В большинстве стран, однако, аэрозольные распылители по-прежнему содержали ХФУ, и в других областях приминения ХФУ, особенно в электронной промышленности, объем их потребления продолжал рости. Тем не менее к середине 80-х годов мировое потребление ХФУ вернулось к уровню 1975г. (см. диограмму).
ГЛАВА III
1.Разрушение: Озоновая дыра.
В октябре 1984г. ученые Британской антарктической экспедиции (British Antarctic Survey) обнаружили, что содержание озона в стратосфере над станцией Халли-Бей снизилось на 40%. Измерения концентрации озона в течение примерно 10 лет показали, что она непрерывно уменьшается.(см. рисунок.)
Концентрация озона в атмосфере над антарктической станцией Халли-Бей измерялась в октябре, когда в Южном полушарии наступает весна и Солнце возвращается на континент. Снижение концентрации озона наблюдалась на протяжении более чем десятилетнего периода до опубликования в 1985г. статьи, объявившей о существовании озоновой дыры.
Источник: J.C. Farman et al.
Ученые усомнились в достоверности полученных данных. Снижение концентрации на 40% казалось просто немыслимым. Согласно прогнозам компьютерной модели, основанным на данных атмосферной химии, в этот момент уменьшение содержания озона могло составлять максимум несколько процентов.
Британские ученые проверили всю свою контрольно-измерительную аппаратуру и просмотрели все результаты подобного рода измерений, полученные в других частях Земли. Наконец они нашли то, что искали. Вторая исследовательская станция, расположенная приблизительно в 1600 км к северо-западу, также сообщала о небывалом снижении концентрации стратосферного озона.
В мае 1985г. была опубликована историческая статья, объявившая о появлении в Южном полушарии озоновой дыры.7 Ученые НАСА (США) тщательно проанализировали данные об атмосферном озоне, полученные спутником Nimbus7. Измерения проводились непрерывно начиная с 1978г. Спутник ни разу не обнаружил озоновой дыры.
Перепроверив все данные, специалисты из НАСА установили, что их компьютер отбрасывал очень низкие значения концентрации озона как ошибку в показаниях приборов. К счастью, все значения, отбракованные компьютером, удалось восстановить. Они показали, что содержание озона над Южным полюсом уменьшается в течение последних 10 лет, подтвердив тем самым наблюдения станции Халли-Бей.
Более того, была получена детальная карта дыра в озоновом слое. Она оказалась огромной, величиной с континентальную часть США, и с каждым годом становилась все глубже.
Почему дыра? Почему над Антарктидой? Что эти данные предвещают с точки зрения Земли от УФ-радиации? В течение нескольких последующих лет была проведена колоссальная работа по решению этой загадки. Одно из наиболее впечатляющих доказательств того, что хлор действительно является агентом, ответственным за появление озоновой дыры, появилось в сентябре 1987г., когда ученые пролетели на самолете из Южной Америки прямо к Южному полюсу, в зону озоновой дыры. Результаты их измерений концентрации озона и ClO по мере движения самолета показаны на рисунке. Увеличение и уменьшение концентрации озона являются почти точным зеркальным отражением уменьшения и увеличения концентрации ClО.8 Более того, концентрация ClO в самой озоновой дыре в сотни раз превышает любой уровень, который можно было бы объяснить с точки зрения атмосферной химии. Это явление часто называют ?дымовым ружьем?. Даже производители ХФУ убедились в том, что озоновую дыру нельзя считать нормальным явлением. Это свидетельство глубоких изменений в атмосфере, вызванных искусственными хлорсодержащими загрязнителями.
Ученым потребовалось несколько лет, чтобы найти объяснение появлению озоновой дыры. Вкратце оно таково.
Поскольку Антарктида окружена океаном, ветры могут непрерывно циркулировать вокруг континента, на котором нет горных цепей. Во время южной зимы они образуют околополюсный вихрь, воронку из ветров, которая собирает воздух над Антарктидой и удерживает его, не позволяя смешиваться с остальной атмосферой. Этот вихрь служит изолированным ?реакционным котлом? для полярных атмосферных химических соединений (он значительно сильнее того, что образуется над Северным полюсом, поэтому северная озоновая дыра проявляется значительно слабее).
Зимой стратосфера над Антарктикой ? самое холодное пространство на Земле (температура падает до -90?С). В условиях такого экстремального холода пары воды в виде тумана из слою. Поверхность этих чрезвычайно мелких кристаллов способствует ускорению химических реакций, которые приводят к освобождению хлора, разрушающего озон..
атомы хлора, образующиеся в темноте антарктической зимы, не сразу вступают в цепную реакцию разрушения озона. Они реагируют с озоном, образуя оксид хлора ClO. Радикалы ClO реагируют друг с другом с образованием относительно стабильного димера ClO? ОСl, молекулы которого висят в воздухе, дожидаясь возвращения Солнца.9
Когда наступает антарктическая весна и становится светло, солнечная радиация разрушает димер ClO? ОСl, освобождая чрезвычайно реакционно-способный хлор, который начинает взаимодействовать с озоном. Концентрация озона в течение нескольких недель резко падает. По некоторым оценкам, исчезает более 97% озона.
Вернувшееся солнечное тепло постепенно рассеивает вихрь вокруг полюса, позволяя южному полярному воздуху снова перемешиваться. Обедненный озоном воздух рассеивается по всему земному шару, и уровень озона над Антарктидой становится почти нормальным.
Дыры меньшего размера наблюдаются над Северным полюсом во время арктической весны. Вряд ли следует ожидать, что дискретные озоновые дыры будут найдены где-нибудь еще. Но поскольку газы в атмосфере перемешиваются, концентрация озона в стратосфере над всей планетой зримо уменьшается. Вследствие длительных запаздываний, необходимых, чтобы молекулы ХФУ достигали стратосферы, дальнейшее истощение озонового слоя неизбежно. Из-за долгого времени жизни в атмосфере молекул ХФУ и атомов хлора оно продлится по меньшей мере 100 лет, даже если производство ХФУ будет повсюду немедленно прекращено.
2.Следующий отклик.
Существуют некоторые разногласия среди тех, кто был вовлечен в глобальные переговоры о том, стало ли для политиков сообщение об озоновой дыре в 1985г. таким же побуждением к действию, как и для ученых. Хотя в ходе международных переговоров был подготовлен запрет на производство ХФУ, они не достигли большого прогресса. Совещание в Вене, которое состоялось за два дня месяца до опубликования сообщения об озоновой дыре, выработало оптимистическое заключение, что государства должны принять ?соответствующие меры? для защиты озонового слоя, но оно не установило никаких сроков и не оговорило никаких санкций. Промышленность отказалась, от поисков заменителей ХФУ, поскольку не было очевидным, что они понадобятся в ближайшее время. В этот момент еще не была установлена определенная связь антарктической озоновой дыры с ХФУ. Эта связь обнаружилась только через 3 года.
Однако между совещанием в марте 1985г. в Вене, где фактически не было предпринято никаких реальных действий, и в октябре 1987г. в Монреале, где был подписан первый международный протокол о защите озонового слоя, произошел ряд событий. Дыра над Антарктидой произвела большой психологический эффект, может быть, еще больший из-за того, что причина ее появления была непонятна. Не вызывало сомнений, что озоновый слой ведет себя странным образом. И хотя еще не существовало надежных доказательств, все склонялись к тому, что виновниками, по всей видимости, являются ХФУ.
Независимо от наличия или отсутствия доказательств, возможно, ничего бы не произошло, если бы не было ЮНЕП. Она вела и стимулировала международный политический процесс. Ее сотрудники собирали и обрабатывали научные данные, представляли их правительствам, определяли место проведения переговоров на высоком уровне и действовали как посредники. Директор ЮНЕП Мустафа Толба показал себя искусным дипломатом в вопросах защиты окружающей среды, оставаясь нейтральным во многих спорах, возникнувших по пустякам, неустанно напоминая каждому, что ни одно краткосрочное или эгоистическое соображение не является таким же важным, как целостность озонового слоя.
Процесс переговоров не был легким. Ни одно государство никогда ранее не сталкивалось с глобальной экологической проблемой до того, как она была полностью изучена и причинила ощутимый ущерб здоровью людей или экономике. Страны ? основные производители ХФУ сыграли известную роль, пытаясь блокировать любые строгие запреты на использование ХФУ.
Судьба важных решений иногда висела на тонкой политической нити. США, например, играли роль сильного лидера, которая несколько раз находилась под ударом из-за глубоких внутренних разногласий а администрации Рейгана. Эти разногласия привлекли внимание общественности, когда была опубликована часть речи министра внутренних дел Д.Ходела, в которой он заявил, что разрушение озонового слоя не повлечет за собой проблем, если люди, выходя на улицу, будут надевать широкополые шляпы и солнцезащитные очки. Международное осмеяние, которому подверглось это заявление, сыграло на руку тем членам администрации США, которые пытались настроить президента на серьезное отношение к озоновой проблеме.
ЮНЕП набирала силу. Давление на правительства Европы и США со стороны экологических групп нарастало. Ученые проводили семинары для обучения журналистов, парламентариев и широкой общественности. Отвечая на давление со всех сторон, национальные правительства на удивление быстро подписали в 1987г. в Монреале Протокол о веществах, разрушающих озоновый слой (Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer). В Монреальском протоколе прежде всего говорилось о том, что мировое производство пяти наиболее широко применяемых ХФУ должно быть заморожено на уровне 1986г. Затем производство должно сократится на 20% к 1993г. и еще на 30% к 1998г. Это соглашение было подписано 36 государствами, включая всех главных производителей ХФУ.
Монреальский протокол явился историческим соглашением. Его выполнение продвинулось значительно дальше, чем могли мечтать защитники окружающей среды в условиях тогдашней политической обстановки. Но вскоре стало ясно, что приведенные в нем темпы сокращения производства ХФУ совершенно недостаточны. На графике показано, что случится с концентрацией разрушающего озон хлора в стратосфере, если его производство останется на уровне 1986г. или будет заморожено в соответствии с Монреальским протоколом. Из-за больших запасов ХФУ, уже произведенных, но еще не использованных и тех, которые уже попали в окружающую среду, но не достигли стратосферы, количество хлора будет постоянно увеличиваться. Даже в случае исполнения монреальских договоренностей концентрация стратосферного хлора неизбежно увеличится вдвое по сравнению с сегодняшним уровнем.
Сохранение объемов производства ХФУ на уровне 1986г. приведет к увеличению концентрации хлора в стратосфере в период с 1950 по 2100г. более чем в 60 раз. Согласно Монреальскому протоколу, объемы выбросов должны быть ниже, хотя допустимый уровень 1980г. Лондонским соглашением установлен запрет на использование ХФУ, вследствие чего, начиная примерно с 2005г., концентрация хлора в стратосфере будет снижаться.
Источники: J.Hoffman et al.; R. E. Benedick.
Причины неэффективности соглашения были понятны. Многие страны третьего мира не подписали протокол. В Китае, например, планировалось оборудовать большинство новых квартир первыми холодильниками собственного производства, а это предполагало резкое увеличение спроса на фреоны. Советский Союз занимался отговорками, утверждая, что пятилетние планирование не позволяет осуществить быстрые реформы в производстве ХФУ. Все это требовало и в конце концов привело к созданию плана медленного, поэтапного уничтожения ХФУ. Однако большинство его производителей все еще надеялись сохранить хотя бы часть своего рынка.
В течении года после подписания Монреальского протокола был отмечен еще больший уровень разрушения озонового слоя. В печати появились доказательства реальности существования ?дымового оружия?. После этого Du Pont объявила о полном прекращении производства ХФУ. В 1989г. США и государства Европейского сообщества приняли решение к 2000г., остановить производство пяти наиболее широко применяемых ХФУ. Они призвали все страны мира присоединиться к Монреальсклму протоколу, требуя периодической переоценки состояния озонового слоя и, в случае необходимости, применения более строгих мер.
После дальнейших переговоров, снова проведенных ЮНЕП, в 1990г. правительства 92 стран встретились в Лондоне и пришли к соглашению о полном прекращении производства ХФУ к 2000 году. Они добавили к списку запрещенных веществ метилхлороформ, четыреххлористый углерод и хлорбромуглеводороды, которые также разрушают озон. Несколько стран третьего мира оказались подписывать документ до тех пор, пока не был основан международный фонд, оказывающий техническую поддержку в создании альтернативных химических соединений. После отказа Соединенных Штатов внести свой вклад в этот фонд соглашение оказалось под угрозой, но в конце концов фонд был создан. Снижение уровня стратосферного хлора, ожидаемого после вступления Лондонского соглашения, показано на графике.
3.Обойдемся без хлорфторуглеводов
Пока шли дипломатические переговоры, один за другим стали появляться сотни способов снижения выбросов существующих ХФУ и начался поиск альтернативных им веществ.
После запрета на производство ХФУ, принятого в 1978г. в США, производители открыли альтернативные аэрозольные распылители, большинство из которых оказалось дешевле ХФУ. По словам специалиста в области атмосферной химии М.Дж,Молина, ?в 1978г., когда США запретили использование ХФУ в качестве распылителей, эксперты предупреждали, что это приведет к увеличению безработицы. Ничего подобного не произошло. В любом случае в мир не может взять на себя ответственность за выбросы ХФУ в окружающую среду?.10
Хладагрегаты, содержащиеся в рефрижераторах и кондиционерах, обычно выпускаются в воздух во время ремонта этих агрегатов или по окончании срока их службы. Теперь изобретены способы рекуперации, очистки и повторного использования этих хладагентов. Некоторые хладагенты , способные заменить ХФУ, были известны давно (они применялись до того, как были синтезированы ХФУ), ведется поиск и других заменителей.
Электронные и авиакосмические компании разработали альтернативные растворители для очистки электронных плат и деталей самолетов. Они также по-новому организовали производственные процессы, что исключило многочисленные промывки и принесло значительный экономический эффект. Несколько фирм США и Японии организовали коалицию по безвозмездному распространению результатов своих исследований среди производителей электронной продукции во всем мире, тем самым помогая им отказываться от использования хлорфторуглеводородистых растворителей.11
Химические компании идут по пути синтеза гидрогенерированных ХФУ (их способность разрушать озоновый слой составляет лишь 2 ?10%) и получения других, совершенно новых веществ, которые могут заменить ХФУ в специальных областях.
Используемый для изоляции пенопласт выдувается теперь другими газами; гамбургеры пакуются в бумагу или картон; потребители вернулись к керамическим кофейным чашкам вместо одноразовых пластиковых стаканчиков.
Оказалось, что мир может обойтись без ХФУ. Промышленность приспосабливается к полному отказу от этих важных химических соединений со значительно меньшими затратами и экономическими потерями, чем кто-либо предполагал, когда начались международные переговоры. Поскольку ХФУ входит в число газов, вызывающих парниковый эффект, и действуют в тысячи раз сильнее, чем диоксид углерода, отказ от них означает уменьшение не только для озонового слоя, но и возможности глобального потепления климата.
Между тем данные о состоянии стратосферы продолжают поступать. Весной 1991г. НАСА сообщил что новое измерения с помощью спутников в Северном полушарии показали: разрушение озонового слоя происходит в два раза быстрее по сравнению с расчетными значениями. В первые в 1991г. снижение уровня озона над населенными районами Северной Америки, Европы и Центральной Азии произошло летом, когда угроза радиации людям и злакам особенно велика. В течении 80-х годов содержание озона в летний период снизилось на 3% в Северном полушарии и на 5% в Южном, что в три раза опережает темпы его истощения в 70-е годы.12 А осенью 1991г. озоновая дыра над южным полюсом была как никогда большой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Каждый может извлечь много уроков из озоновой истории, в зависимости от его темперамента и политических убеждений. Вот выводы которые сделала я.
Политики могут объединиться на международной основе, чтобы не дать человеческой деятельности выйти за приделы земли.
Людям и государствам не обязательно становиться святыми для того, чтобы наладить эффективное международное сотрудничество по сложным проблемам. Для начала активных действий не обязательно полное знание предмета или научные доказательства.
Для решения глобальных проблем вовсе не обязательно создавать ?всемирное правительство?, но необходимо глобальное научное сотрудничество, глобальная информационная система, международный форум который мог бы вырабатывать специальные соглашения.
Ученые, технологи, политики, предприниматели и потребители в случае необходимости могут реагировать достаточно быстро, но не моментально.
Если понимание проблемы не является полным, принятие соглашений в области охраны окружающей среды следует подходить гибко и регулярно их пересматривать. Необходим постоянный мониторинг, позволяющий получать данные о состоянии окружающей среды.
Все главные действующие лица соглашения по озоновому слою сыграли и будут играть важную роль. Это международный посредник, подобный ЮНЕП; некоторые национальные правительства, готовы взять на себя политическое лидерство; гибкие и ответственные корпорации; ученые, которые могут и хотят взаимодействовать с политиками; оказывающие давление активисты движения в защиту окружающей среды; бдительные потребители, желающие изменить свой выбор в пользу экологически чистой продукции; изобретатели и рационализаторы способные сделать жизнь возможной, комфортабельной и приносящей пользу, пусть даже в рамках некоторых приделов.
Из прочитанной озоновой истории мы, безусловно, увидели все структурные элементы системы, вышедший за пределы и потерпевшей крах: экспоненциальный рост, подверженный разрушению экологический предел и длительное запаздывание ответственных физических и политических действий. С момента появления первых научных статей до подписания Монреальского протокола прошло 13 лет. Пройдет еще 13 лет, прежде чем монреальские решения, усиленные Лондонским соглашением, будут притворены в жизнь. И более столетия потребуется, чтобы атомы хлора исчезли из атмосферы.
Наша атмосфера во все большей степени испытывает воздействие газов, вызывающих парниковый эффект и грозящих изменением климата, а также химических веществ, уменьшающих озоновый слой. Другие загрязняющие вещества, включая те, которые вызывают кислотные дожди, нередко ?путешествуют? в атмосфере на далекие расстояния и наносят ущерб земле и воде. Во многих частях света эти опасные вещества нередко пересекают государственные границы, прежде чем они осядут на поверхности Земли.
Главный источник выбросов в атмосферу ? это потребление энергии. Потребление энергии существенно важно для экономического и социального развития, а также улучшения качества жизни. Однако большая часть мировой энергии производится и потребляется такими способами, которые нельзя сохранить в случае значительного увеличения общего объема производимой энергии. Борьба с выбросами в атмосферу будет зависеть от повышения эффективности производства, передачи, распределения и потребления энергии, а также от создания экологически безопасных энергетических систем.
В то же время существует потребность в справедливом и достаточном объеме энергии для удовлетворения нужд в развивающихся странах. Внимание должно быть также уделено тем странам, которые в значительной степени зависят от экспорта или потребления ископаемых видов топлива, в частности нефти, а также тем странам, промышленность которых является особенно энергоемкой. Некоторым странам нелегко найти альтернативу для ископаемых видов топлива.
Правительствам следует:
разработать более точную методику прогнозирования уровней атмосферного загрязнения и концентраций газов, вызывающих парниковый эффект, которые могут повлечь за собой опасные нарушения в системе климата и окружающей среде в целом;
модернизировать существующие энергетические системы для повышения их эффективности, разработать новые и возобновляемые источники энергии, например, энергию солнца, ветра, воды, биомассы, геотермальных источников, океана, животных и человека;
содействовать получению населением знаний о том, как разрабатывать и использовать более эффективные и менее загрязняющие виды энергии;
координировать региональные энергетические планы с тем, чтобы эффективно производить и распределять экологически безопасные виды энергии;
способствовать проведению экологической оценки и другим видам принятия решений, которые предусматривают сочетание энергетической, экологической и экономической политики на постоянной основе;
разработать для потребителей программы по маркировке энергоэффективности;
транспорт ? это существенный фактор экономического и социального развития, я потребность в нем безусловно будет возрастать, однако этот вид человеческой деятельности также является источником загрязнения атмосферы.
Правительствам следует:
стимулировать введение национальных стандартов энергоэффективности и уровня выбросов в атмосферу, а также способствовать ознакомлению населения с энергосистемами;
развивать эффективные, рентабельные, менее загрязняющие и более безопасные виды транспорта в сельской местности и городах наряду с экологически оправданной сетью дорог;
поощрять виды транспорта, которые в минимальной степени загрязняют атмосферу и не наносят ущерба окружающей среде;
планировать городские и региональные поселения таким образом, чтобы снизить вредное воздействие транспорта на окружающую среду.
Промышленность обеспечивает товары, услуги и рабочие места, услуги и рабочие места, однако промышленное использование ресурсов и материалов является причиной загрязнения атмосферы. Промышленность должна более эффективно и использовать материалы и ресурсы, устанавливать оборудование, контролирующие контролирующее загрязнение среды, заменить хлорфторуглероды и другие разрушающие озоновый слой вещества более безопасными, а также снизить количество отходов. Повышение эффективности и снижение объема отходов выгодно в экологическом и экономическом отношении.
Правительствам следует:
использовать административные и экономические меры для стимулирования промышленности к разработке более безопасных, более чистых и эффективных технологий;
содействовать передаче таких технологий развивающимся странам;
использовать оценки экологического воздействия для содействия устойчивому промышленному развитию.
Определенные виды землепользования и использования морских ресурсов могут уменьшить количество зеленых растений, поглощающих из земной атмосферы двуокись углерода ? газа, вызывающего парниковый эффект.
Правительствам следует способствовать рациональному использованию и сохранению природных поглотителей и накопителей парниковых газов, включая леса и экосистемы соленой воды.
Озоновый слой в стратосфере планеты продолжает уменьшаться из-за выбросов в атмосферу хлорфторуглеродов и других веществ, содержащих химически активные соединения хлора и брома.
Правительствам следует:
вводить в действие международные соглашения, призывающие к уменьшению использования веществ, разрушающих озоновый слой;
разработать безопасные заменители этих химических веществ и проследить за тем, чтобы они были доступны как развивающимся, так и развитым странам.
На основе исследований воздействия поверхности Земли, правительствам следует рассмотреть меры по защите здоровья людей, сельского хозяйства и жизни в морях.
Правительствам следует разработать или укрепить региональные соглашения, с целью уменьшения потоков загрязняющих веществ, причиняющих вред здоровью людей и лесов и ведущих и к окислению озер и рек. Странам также следует иметь системы раннего оповещения и реагирования на загрязнение атмосферы в результате промышленных аварий, стихийных бедствий или уничтожения природных ресурсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Donella H.Meadows, Dennis L.Meadows, Jorgen Randers ?Beyond the Limits?, 1995
Arjun Makhijani, Annie Makhijani, and Amanda Bickel, Saving Our Skins: Technical Potential and Policies for the Elimination of Ozone-Depleting Chlorine Compounds ( Washington, DC: Environmental Policy Institute and the Institute for Energy and Environmental Research, September 1988), 83.
Robin Russell Jones, ?Ozone Depletion and Cancer Risk?, The Lancet (22 August 1987),443.
Office of Air and Radiation, U.S. Environmental Protection Agency, Assessing the Risks of Trace Gases in the Earth?s Atmosphere, vol VIII (Washington, DC: Government Printing Office, december 1987).
Richard S.Stolarski and Ralph J.Cicerone, ?Stratospheric Chlorine: A Possible Sink for Ozone?, Canadian Journal of Chemmistry 52 (1974).
Mario J.Molina and F.Sherwood Rowland, ?Stratospheric Sink for Chloroflumethanes: Chlorine Atomic Catalysed Destruction of Ozone?, Nature 249 (1974):810.
J.C.Farman, B.G.Gardiner, and J.D.Shanklin, ?Large Losses of Total Ozon in Antarctica Reveal Seasonal ClO/NO2 Interaction?, Nature315 (1985): 207.
J.G.Anderson, W.H. Brune, and M.J.Proffitt, ?Ozone Destruction by Chlorine Radicals within the Antarctic Vortex: The Spatial and Temporal Evolution of ClO-O3 A
Mario J.Molina, ?The Antarctic Ozone Hole?, Oceanus 31 (Summer 1988).
Mario J.Molina, ?Stratospheric Ozone: Current Concerns? (доклад на: Symposium on Global Environmental Chemistry ? Challenges and Initiatives, 198th National Meeting of the American Chemical Society, September 10-15, 1989, Miami Beach, Florida).
The Industrial Coalition for Ozone Layer Protection , 1440 New York Avenue NW, Suite 300, Washington, DC 20005.
William K. Stevens, ?Summertime Harm to Shield of Ozone Detected over U.S.?, New York Times, 23 October 1991,1.
О. К. Дрейер ?Экология и устойчивое развитие? М., УРАО, 1997.
Б. В. Ерофеев ?Экологическое право? М, Новый Юрист, 1998.
Отличия windows oт dos:
1.единый пользовательский интерфейс (его структура единообразна)
2.многозадачность ? возможность одновременно выполнять несколько программ, переключая их с одной на другую. Управлять их приоритетами.
3.сохр. возможность выполнять dos-приложения.
4.windows имеет единые средства обмена данными (буфер обмена ? участок памяти, в который мы можем помещать объекты).
5.возможность исп. в программах объекты , создаваемых средствами др. программ (интеграция функций программ).
6.возможность без проблем подключать новые внешние устройства. Технология Plug&Play.
7.windows поддерживает масштабируемые шрифты ? технология wysiwyg
8.windows поддерживает мультимедиа (комплекс развлекательных программ). Спец. Технология, позволяющая, с помощью ПО и техн. средств объединить на ПК обычную информацию со звуком и движущимися изображениями). 2
Динамические и статистические войства популяции
Любая популяция характеризуется двумя категориями свойств, поскольку, являясь самостоятельной биологической системой, она состоит из отдельных составных компонентов организмов, которые привносят в нее свои свойства.
Биологические свойства популяции - это такие свойства, которые присущи как популяции, так и составляющим ее орга¬низмам. Они характеризуют жизненный цикл популяции. Популяция, так лес, как и отдельный организм, растет, диффе¬ренцируете я, саморегулируется, стареет и отмирает.
Групповые свойства популяции - это такие свойства, ко¬торые присущи популяции как самостоятельной б пологи че
с ко и системе и не присущи отдельно взятому организму, вхо¬дящему в ее состав. Особь рождается, стареет, умирает, но применительно к ней нельзя говорить о рождаемости, смерт¬ности, возрастной структуре и т.д. - характеристиках, имею¬щих смысл только на групповом уровне.
Групповые свойства популяции в свою очередь подраз¬деляются на два вида;
1) статические свойства;
2) динамические свойства.
Статические свойства — это такие свойству которые можно охарактеризовать в любой конкретный момент. К ним относятся: численность, плотность, половой состав, возраст¬ной состав, пространственная структура. Сейчас охарактери¬зуем ути свойства более подробно.
Численность, Численность - ято общее количество осо¬бей, обитающих па данной территории или в данном объеме биотопа. Она зависит от целого ряда свойств популяции и факторов окружающей срелы.
Численность унитарных организмов можно рассчитать ло следующей формуле:
N = N + В - D - С - Е,
где N. — число особей в данный момент; N — число особей, находившихся в данной популяции в предыдущий момент; В -число особей, родившихся за время t; D - число особей, по¬гибших за время t; С - число особей, иммигрировавших в популяцию :ia время t; E — число особей, эмигрировавших ну популяции за время t.
Плот посты Плотность - это количество особей на еди¬нице площади или в единице объема. Она прямо пропорцио¬нально зависит от численности. При возрастании численно¬сти плотность не возрастает лишь в том случае, если возмож-но расселение особей вследствие расширения ареала. Различают два вида плотности:
1) средняя плотность - это количество особей в расчете
па единицу площади или объема всего биотопа;
2) экологическая, или удельная плотность — :зто количе¬
ство особей в расчете на единицу площади или объема тер¬
ритории, пригодной для обитания.
Половой состав. Половой состав характеризует соотно¬шение численности полов в популяции и выражается в про¬центах. Соотношение особей разного пола и особенно доля размножающихся самок в популяции имеют большое значе¬ние для дальнейшего роста се численности. У большинства видов механизм оплодотворения обеспечивает равное соот¬ношение зигот по половому признаку, но из этого не следует, что такое же соотношение характерно для популяции в це¬лом. Экологические и поведенческие различия между особя¬ми женского и мужского пола могут быть сильно выражены, но даже если образ их жизни сходен, они различаются по мно¬гим физиологическим признакам; телосложению, росту, еро-
35
кам полового созревания, устойчивости к изменению темпе¬ратуры, голоданию и т.д., что приводит к различиям в смерт¬ности пол влиянием факторов среды. Таким образом, соотно¬шение полов в популяции устанавливается не только по гене¬тическим законам, по и в известной мере под влиянием среды. У некоторых видов пол изначально определяется не генети¬чески, а экологическими факторами
Возрастной состав. Возрастной состав популяции харак¬теризует соотношение возрастных групп, отличающихся между собой по отношению к воспроизводству. Возрастные разли¬чия в популяции существенно усиливают се экологическую неоднородность и, следовательно, обеспечивают неодинако¬вую сопротивляемость среде. В результате повышается веро¬ятность того, что при сильных отклонениях от нормы в попу¬ляции сохраняется хотя бы часть жизнеспособных особей и она сможет продолжить свое существование. Возрастной со¬став популяции имеет приспособительный характер. Он фор¬мируется на основе биологических свойств вила, но всегда отражает также и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастной состав популяции влияет как па рождае¬мость, так и на смертность в данный момент, т.е. определяет LIC способность к размножению и показывает, чего можно ожидать в будущем.
Пространственная структура. Пространственная структура характеризует распределение особей в пределах биотопа. Различают следующие типы пространственной структуры: 1) равномерное распределение; 2) случайное рас¬пределение; 3} равномерное групповое распределение; 4) слу¬чайное групповое распределение: 5) групповое распределе¬ние с образованием скоплений групп (агрегаций).
Динамические свойства — это такие свойства, для опре¬деления которых требуется промежуток времени. К ним от¬носятся: рождаемость, смертность, рост численности, био¬тический потенциал.
Рождаемость. Рождаемость - это способность популя¬ции увеличивать свою численность в единицу времени за счет появления новых особей R процессе размножения. В эколо¬гии под рождаемостью понимается любое появление новых особей (деление клетки, прорастание семян, вылупливание из яиц и т.д.).
Смертность. Смертность-ото свойство популяции сни¬жать свою численность в единицу времени за счет гибели особей. Это антитеза рождаемости. В зависимости от спосо¬ба определения различают два тшда смертности — общую, или абсолютную, (D) и удельную (d ) смертность. Общая смерт¬ность это общее количество особей, погибших в единицу времени.
Рост численности. Рост численности - это свойство по¬пуляции изменять свою численность во времени.
Биотический потенциал. В идеальных условиях, когда среда не налагает никаких ограничений, удельная скорость роста численности становится постоянной и максимальной (т ). Она представляет собой единственный показатель на¬следственно обусловленной способности популяции к росту, который называется внутренняя скорость естественного рос¬та, или биотический потенциал
Структура и границы биосферы. Учение В.И. Вернадского о роли жизни в преобразовании верхних слоев Земли. Роль живого вещества и его функции в биосфере. Роль растительности в обеспечении кислородного режима биосферы. Защитная роль озонового экрана. Круговорот веществ и энергии в биосфере. Биогенная миграция атомов. Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
Структура биосферы
Биосфера включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы ≈ 12-17 км.
По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы:
апобиосфера – лежит над парабиосферой – живые организмы не встречаются;
парабиосфера – лежит над эубиосферой – организмы попадают случайно;
эубиосфера – собственно биосфера, где организмы встречаются регулярно;
метабиосфера – лежит под эубиосферой – организмы попадают случайно;
абиосфера – лежит под метабиосферой – живые организмы не встречаются.
Аэробиосфера – включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:
а) тропобиосфера – до высоты 6...7 км;
б) альтобиосфера – до нижней границы озонового экрана (20...25 км).
Озоновый экран – это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры» – области с пониженным содержанием озона.
Гидробиосфера – включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы ≈ 6...7 км, в отдельных случаях – до 11 км. К гидробиосфере относятся:
а) аквабиосфера – реки, озера и другие пресные воды;
б) маринобиосфера – моря и океаны.
Террабиосфера – поверхность суши. К террабиосфере относятся:
а) фитосфера – зона обитания наземных растений;
б) педосфера – тонкий слой почвы.
Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы ≈ 2...3 км (реже – до 5...6 км) на суше и ≈ 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.
В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.
Функции живого вещества в биосфере разнообразны:
Энергетическая – аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.
Концентрационная – в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.
Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.
Деструкционная – в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
Средообразующая – организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.
Транспортная – перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Взаимосвязь между компонентами биосферы
Растения являются продуцентами органического вещества, поэтому именно с них в экосистемах всегда начинаются цепи выедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы–редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы в неорганическую. Хемосинтезирующие организмы изменяют степени окисления элементов, переводят их из нерастворимой формы в растворимую, и наоборот.
Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.
Общая масса живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли превышает 120 млрд. тонн (в пересчете на сухое вещество). При этом поглощается примерно 170 млрд. тонн углекислого газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода и запасается 400•1015 килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.
Перемещение элементов по цепям (сетям) питания называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.
#Распределение живого вещества в биосфере. Продуктивность водных экосистем. Географическая зональность экосистем. Основные биомы Земли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ
Распределение живого вещества в гидросфере
Продуктивность различных экосистем в гидросфере Земли распределена неравномерно. Продуцентами органического вещества в водных экосистемах являются, как правило, водоросли. Лимитирующими факторами для водорослей являются: освещенность и содержание в воде биогенов (нитратов и фосфатов). В зависимости от освещенности и содержания биогенов продуктивность водных экосистем варьирует в широких пределах (см. табл.).
Общая годовая продукция всех трофических уровней Мирового океана составляет ≈ 55 млрд. тонн (продукция суши ≈ 120 млрд. тонн). Продуктивность промысловых ресурсов в 500 раз меньше – около 100 млн. тонн (в том числе, 85 млн. тонн – рыбы). Из 100 млн. тонн без ущерба для экосистем можно изъять лишь 80 млн. тонн, а фактически изымается 55 млн. тонн. Следовательно, резерв составляет лишь 25 млн. тонн. Таким образом, в обозримом будущем ресурсы Мирового океана будут близки к истощению.
Водоемы (экосистемы) Чистая продуктивность,
мг углерода на
1 кв. м за сутки
Зоны океана:
открытый океан в низких широтах –
открытый океан в высоких широтах –
шельфы –
эстуарии и рифы –
50
200
350
1000
Озера:
олиготрофные холодные –
мезотрофные умеренной зоны –
эутрофные тропические –
50-150
250-1000
600-8000
Реки:
умеренной зоны –
мутные –
тропические –
50-150
20-30
до 3000
Географическая зональность наземных экосистем
На Земле, в зависимости от географической широты, выделяется 7 климатических поясов. В пределах поясов в зависимости от количества осадков и характера их распределения по сезонам выделяются климатические области с влажным (гумидным) и сухим (аридным) климатом.
1. Экваториальный пояс. Слабые ветры; жарко и влажно. Сезонные колебания температуры малы.
2. Субэкваториальный пояс (в северном и южном полушарии). Летом экваториальные воздушные массы (влажные), зимой – тропические (сухие, более прохладные). Вблизи океанов велико воздействие тропических циклонов.
3. Тропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны пассаты – устойчивые восточные ветры; заметны сезонные изменения температуры. Включает области пустынного и влажного климата.
4. Субтропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны устойчивые сухие западные ветры. Летом тропические воздушные массы (сухие, теплые), зимой – умеренные (влажные, холодные). Хорошо выражены сезонные изменения. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным (средиземноморским) и муссонным климатом.
5. Умеренный пояс (в северном и южном полушарии). Характерны западные ветры. Зимой образуется снежный покров. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным, морским и муссонным климатом.
6. Субарктический (субантарктический) пояс. Летом умеренные воздушные массы (теплые влажные), зимой арктические и антарктические (холодные сухие). Большие сезонные колебания освещенности и температуры.
7. Арктический (антарктический) пояс. Растительность отсутствует (ледниковые пустыни).
Основные биомы Земли
В соответствии с климатическими поясами и областями выделяются крупнейшие подразделения биосферы – биомы. Биомы представляют собой совокупность живых организмов в сочетании с определенными условиями их обитания в обширных ландшафтно-географических зонах. Видовой состав организмов в разных экосистемах одного биома может быть совершенно различным – в этом отличие биомов от флористических и фаунистических царств и областей, которые характеризуются единством флоры или фауны.
Дождевые экваториальные леса, или вечнозеленые тропические леса. Расположены в экваториальном климатическом поясе Южной Америки, Центральной Африки, Океании. Объем первичной чистой продукции превышает 35 тонн сухого вещества на 1 га в год. Однако вторичная продукция экосистем значительно ниже: почти все образованное органическое вещество потребляется животными, а остатки подвергаются минерализации.
В дождевых экваториальных лесах исключительно высок уровень видового разнообразия организмов: здесь встречается около 40% видов известных растений, однако плотность популяций многих видов часто не превышает нескольких особей на 1 га – поэтому флора этого биома очень уязвима и с трудом восстанавливается.
Муссонные листопадные леса отличаются от дождевых экваториальных лесов чередованием сухих сезонов и сезонов проливных дождей. В условиях периодического увлажнения, высокой температуры и освещенности уровень годовой первичной продукции достигает 25 т/га. Видовое разнообразие организмов ниже, чем в дождевых экваториальных лесах, что связано с наличием засушливого периода.
Саванны занимают большую часть субэкваториального климатического пояса в Южной Америке и Африке. Годовая первичная продукция саванн не превышает 20 т/га. Для саванн характерно обилие травоядных млекопитающих.
Тропические пустыни северного и южного полушария расположены в тропических поясах Америки, Африки и Австралии (в зоне действия пассатов). Продуктивность пустынь очень низкая.
В более высоких широтах (≈ 40° с. ш. и ю. ш.) располагаются экосистемы, известные под названием растительность средиземноморского типа (Старый Свет) или чаппараль (Новый Свет). Годовая первичная продукция достигает 10 т/га.
На одной широте с растительностью средиземноморского типа располагаются экосистемы субтропических муссонных лесов. Среднегодовое количество осадков более 1000 мм с неравномерным распределением осадков; высокая продуктивность.
На этих же широтах в областях с сухим климатом располагаются субтропические пустыни. Среднегодовое количество осадков менее 500 мм; низкая продуктивность.
Степи (прерии, пампы) располагаются в более высоких широтах, занимая области умеренного пояса с континентальным климатом. Годовая первичная продукция достигает 15 т/га. В ХХ веке нерациональная распашка степей и прерий привела к деградации степных экосистем в Северной Америке и Евразии.
Леса умеренного пояса (листопадные широколиственные и хвойно-широколиственные леса) расположены на тех же широтах, что и степи, но в районах с более влажным (гумидным) климатом. Экосистемы лесов умеренного пояса характеризуются высокой устойчивостью. Продуктивность достигает 25 т/га.
Хвойные, или бореальные леса расположены в более высоких широтах умеренного пояса с холодным континентальным климатом (в основном, в северном полушарии и, частично, на юге Южной Америки). Продуктивность достигает 20 т/га. Видовое разнообразие резко снижается.
Тундра располагается в самых высоких широтах материков. Годовая продуктивность – менее 4 т/га, но весной и летом наблюдаются вспышки жизни при круглосуточной вегетации растений-эфемероидов.
В состав биосферы входят и другие группы экосистем: области высотной поясности, поймы, болота и агробиоценозы. Эти экосистемы настолько разнородны, что их единой классификации не существует.
Понятие о биосфере. Биосфера как большая экосистема.
Представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875), который понимал биосферу как тонкую пленку жизни на земной поверхности, которая в значительной мере определяет «лик Земли». Однако целостное учение о биосфере разработал российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1926).
В настоящее время существует множество подходов к определению понятия «биосфера».
Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сложившаяся в ходе исторического развития органического мира.
Биосфера – это активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая из известных экосистем.
Организм как среда обитания
Любой организм (даже самый мелкий) представляет собой сложную систему, которая обеспечивает разнообразные условия обитания для других организмов. Если организмы одного вида используют организм другого вида как среду обитания, то между ними возникают разнообразные биотические взаимодействия.
Совместное существование двух и более разноименных видов называется симбиоз (в широком смысле этого слова). В простейшем случае формируется двухкомпонентная система из двух организмов разных видов. В зависимости от типа взаимоотношений между симбионтами возможны частные типы симбиотических взаимодействий: комменсализм, паразитизм, мутуализм (подробно эти типы взаимодействий были рассмотрены в главе 4).
Организм как среда обитания имеет ряд преимуществ перед другими средами обитания: большое количество доступных пищевых ресурсов для гетеротрофных организмов, защищенность обитателей организмов, стабильность водного режима, температурного режима, водно-солевого режима (сходство с водной средой обитания). Положительные стороны организма как среды обитания приводят к дегенерации тела эндосимбионтов (яркий пример – постепенная редукция систем органов у сосальщиков и ленточных червей); как правило, наблюдается гигантизм – эндосимбионтные формы значительно крупнее, чем родственные им свободноживущие формы.
В то же время организм как среда обитания имеет и отрицательные стороны: ограниченность жизненного пространства, недостаток кислорода, трудности с распространением от одной особи хозяев к другой, защитные реакции организма хозяина, недостаток света для фотоавтотрофных организмов.
Отрицательные стороны организма как среды обитания приводят к появлению соответствующих черт специализации у эндосимбионтов:
ограниченность жизненного пространства приводит к возрастанию конкуренции между эндопаразитами (например, цепни–солитеры существуют в кишечнике хозяина в единственном экземпляре);
недостаток кислорода приводит к переходу на анаэробное дыхание и даже к утрате дыхательных ферментов (пример – взрослые аскариды);
трудности с распространением от одной особи хозяев к другой приводят к гипертрофированию половых систем и повышению плодовитости, к гермафродитизму (или постоянному контакту разнополых особей), к появлению различных способов бесполого размножения, к формированию жизненных циклов со сменой хозяев;
защитные реакции организма хозяина приводят к формированию различных прикрепительных органов, мощных защитных покровов и даже к изменению антигенной структуры эндосимбионтов (особенно у вирусов);
недостаток света для фотоавтотрофных организмов приводит к тому, что фотоавтотрофные эндосимбионты могут населять только поверхностные слои тела хозяина.
Сходство организма как среды обитания с водной средой обитания позволяет многим видам совершить переход из водной среды обитания в организм как среду обитания без существенных морфологических и физиологических изменений.
.
Почва как среда обитания (литосфера, или педосфера)
Почва, или педосфера – это рыхлый поверхностный слой суши, обладающий плодородием. Почва представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. В состав почвы входят разнообразные типы вещества: живое вещество (живые организмы), биогенное вещество (органические и неорганические вещества, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов), косное вещество (горные породы) и другие. Поэтому почва представляет собой особый тип вещества в биосфере – биокосное вещество.
Почва является экологическим фактором наземно-воздушной среды обитания и, в то же время, представляет собой самостоятельную среду обитания. Постоянные обитатели почвы называются эдафобионты. Особенности действия экологических факторов в почве:
достаточно высокое и стабильное содержание воды и разнообразных газов (промежуточное между водной и наземно-воздушной средой);
высокая концентрация органических и неорганических веществ;
стабильный температурный режим;
низкая освещенность (за исключением самых поверхностных слоев) – лимитирующий фактор для фотосинтезирующих организмов.
неоднородность почвы по вертикали и горизонтали создает условия для формирования множества экологических ниш.
Почва является средой обитания, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближает: неоднородность по вертикали, насыщенность почвенного воздуха водяными парами и наличие других форм воды, присутствие минеральных и органических веществ в почвенных растворах, возможность передвигаться в трех измерениях. С наземно-воздушной средой почву сближает: наличие почвенного воздуха, возможность пересыхания верхних горизонтов, резкие изменения температуры в верхних слоях.
Экологические группы прокариот. Неоднородность почвы в физико-химическом отношении создает благоприятные условия для разнообразных типов обмена веществ. По характеру обмена веществ у прокариот выделяются следующие группы:
Анаэробные гетеротрофы, не способные использовать неорганические окислители. В результате происходит анаэробное дыхание – брожение углеводов и гниение белков.
Анаэробные гетеротрофы, использующие неорганические окислители. Эти организмы полностью окисляют органические вещества с помощью сульфатов, нитратов, трехвалентного железа.
Аэробные гетеротрофы. К аэробному дыханию способно большинство обитателей почвы.
Факультативные анаэробы в присутствии кислорода осуществляют аэробное дыхание, а при недостатке кислорода переходят на анаэробное брожение или анаэробное дыхание с использованием неорганических окислителей. В то же время, существуют и облигатные анаэробы, для которых кислород является ядом.
Хемоавтотрофы (хемосинтезирующие прокариоты). Используют для восстановления углекислого газа энергию окисления неорганических веществ с помощью кислорода (аэробные хемоавтотрофы) или нитратов (анаэробные хемоавтотрофы).
Экологические группы грибов. Высокая концентрация органических веществ в верхних слоях почвы создает благоприятные условия для гетеротрофных организмов. Например, в почве широко распространены различные группы грибов.
Грибы-сапротрофы питаются мертвым органическим веществом. Существует несколько групп грибов–сапротрофов: подстилочные, гумусовые, ксилотрофы, копротрофы.
При взаимодействии с корнями высших растений микоризные грибы образуют микоризу. Между растением и грибом возникают сложные отношения, и в итоге происходит развитие высшего растения.
Экологические группы животных. Экологические группы животных выделяют по размерам тела. В состав почвенной фауны входят: микрофауна, мезофауна, макрофауна и мегафауна.
Микрофауна включает мельчайших животных, населяющих водную фазу почвы. В сущности, это водные организмы. Представители микрофауны способны переносить промерзание зимой и высыхание летом в состоянии анабиоза.
Мезофауна включает более крупных беспозвоночных. Лимитирующим фактором для этих организмов является содержание влаги: при недостатке влаги им угрожает пересыхание, а при избытке влаги – гибель от недостатка воздуха.
К макрофауне относятся еще более крупные беспозвоночные (размеры тела до нескольких сантиметров): дождевые черви, мокрицы, многоножки, личинки крупных насекомых (жуков), медведки. Для них почва является плотной средой. Часть из них передвигается, раздвигая почвенные частицы, а часть – роет новые ходы. В последнем случае развиваются разнообразные приспособления для рытья ходов. Неблагоприятные условия эти животные переносят на глубине в десятки сантиметров.
К мегафауне относятся относительно крупные млекопитающие–землерои (кроты, слепыши, цокоры). Эти организмы характеризуются компактным телом с короткой шеей и сильными копательными конечностями; глаза недоразвиты.
Кроме постоянных обитателей почвы выделяются группа обитателей нор: кролики, суслики, барсуки. Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают и спасаются от опасности в норах.
Наземно-воздушная среда обитания (атмосфера)
Наземно-воздушная обитания – самая сложная по экологическим условиям. Выход в наземно-воздушную среду обитания у разных групп организмов оказался возможным благодаря появлению специфических адаптаций, в том числе, и ароморфного характера. Постоянные обитатели наземно-воздушной среды обитания называются аэробионты.
Особенности наземно-воздушной среды обитания
и приспособленность организмов
к специфическим экологическим факторам
1. Недостаток воды часто является лимитирующим фактором для наземных организмов.
2. Низкая теплоемкость и низкая теплопроводность воздуха приводит к значительным перепадам температуры: при изменении прямой освещенности, суточные перепады, сезонные перепады (сезонность характерна для умеренных и высоких широт). В то же время, низкая теплоемкость и теплопроводность воздуха делают возможным развитие теплокровности у птиц и млекопитающих.
3. Низкая вязкость и низкая плотность воздуха позволяет приобретать разнообразную форму тела у животных. В то же время лимитирующим фактором становится гравитация. Для летающих животных необходимо формирование обтекаемой формы тела и крыльев. Для крупных животных необходимо формирование скелета. Для растений необходимо наличие механических тканей и определенной формы кроны.
4. Поглощение света происходит за счет топических межвидовых взаимодействий, что приводит к появлению ярусности.
5. Высокое содержание кислорода при низкой влажности воздуха приводит к появлению у животных разнообразных органов дыхания (трахеи, легкие).
6. Неравномерное распределение элементов минерального питания сказывается, в первую очередь, на растениях, что приводит к мозаицизму.
Основные экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам в наземно-воздушной среде обитания, были рассмотрены в главе 2.
Водная среда обитания (гидросфера)
Водную среду обитания образуют важнейшие компоненты гидросферы Земли входят: Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. К континентальным водам относятся реки, озера и ледники.
Водная среда обитания является исходной для всех земных форм жизни. Подавляющее большинство организмов – первично-водные, то есть сформировавшиеся именно в водной среде обитания. Постоянные обитатели гидросферы называются гидробионты.
Рассмотрим особенности водной среды обитания на примере Мирового океана. В Мировом океане различают две экологические области: бенталь – дно океана и пелагиаль – толщу воды.
Бенталь. Население дна (бентали) называется бентос («глубинный»). По вертикали бенталь делится на ряд зон (перечислены только основные): литораль – часть берега, заливаемая во время приливов; занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средой обитания; сублитораль – материковая отмель, или континентальный шельф – часть бентали от нижней границы приливов до глубины примерно 200 м; батиаль – область более или менее крутого материкового склона до глубины ≈ 3...4 км; абиссаль – область океанического ложа с глубиной ≈ 3...6 км.
Пелагиаль. Население пелагиали (водной толщи) называется пелагос. Совокупность организмов, парящих в толще воды и неспособных к передвижению против течения, называется планктон («блуждающий»). Различают фитопланктон (совокупность фотосинтезирующих планктонных организмов) и зоопланктон (совокупность планктонных организмов, неспособных к фотосинтезу). Организмы, способные к активному перемещению против течения, называются нектон. По вертикали пелагиаль делится на зоны (перечислены только основные):
нейсталь – поверхностный слой воды, граничащий с атмосферой; население нейстали называется нейстон; организмы, часть тела которых находится в воде, а часть над ее поверхностью, называются плейстон;
эпипелагиаль – соответствует глубине сублиторали;
батипелагиаль – соответствует глубине батиали;
абиссопелагиаль – соответствует глубине абиссали.
Совокупность организмов, способных вести и пелагический, и бентосный образ жизни, называется пелагобентос. Совокупность организмов, обитающих на различных предметах и живых телах, находящихся в толще воды, называется перифитон.
Особенности водной среды обитания и приспособленность
организмов к специфическим экологическим факторам
1. Низкое содержание растворенного кислорода. Содержание О2 в атмосфере составляет 210 мл/л, растворимость О2 в воде зависит от температуры: при 0 оС составляет 10,3 мл/л, а при 20 оС – 6,6 мл/л. Таким образом, содержание кислорода в воде примерно в 20–30 раз меньше, чем в атмосфере. При этом фактическое содержание кислорода может снижаться до 1 мл/л. Поэтому содержание кислорода является лимитирующим (ограничивающим) фактором для большинства гидробионтов.
Поверхностные слои воды содержат больше кислорода, а в глубинные слои кислород может поступать или путем диффузии (которая в воде протекает очень медленно), или за счет вертикального перемешивания водных масс.
2. Высокая теплоемкость и высокая теплопроводность воды обеспечивают выравнивание температур. По отношению к температурному фактору все организмы делятся на пойкилотермные (неспособные регулировать температуру тела) и гомейотермные (поддерживающие постоянную температуру тела).
Прямое влияние температуры на пойкилотермных гидробионтов заключается в изменении характера обмена веществ. Высокая теплопроводность воды приводит к появлению теплоизолирующих (жировых) слоев у гомейотермных (теплокровных) животных. Многие гидробионты защищаются от льдообразования в клетках, повышая внутриклеточное содержание антифризов (антифризы – вещества, снижающие температуру замерзания воды).
3. Сравнительно высокая вязкость воды. Оказывает наибольшее влияние на планктонные организмы (уменьшает скорость погружения и обеспечивает их парение в толще воды) и на нектонные организмы, передвигающиеся с большой скоростью (создает сопротивление). Для планктона характерно увеличение поверхности тела по сравнению с объемом тела, что облегчает парение. Для нектона характерна обтекаемая форма тела, что облегчает активное передвижение.
4. Высокая электропроводность воды делает возможным развитие электрических органов: высоковольтных (защита, нападение) и низковольтных (получение информации).
5. Интенсивное поглощение света в воде: красная часть спектра поглощается водой, а синяя часть – рассеивается; в итоге красные лучи доходят лишь до глубины 10 м, а сине-зеленые – до 160 м и более. По освещенности выделяют зоны: эуфотическая зона – благоприятные условия для фотосинтеза; дисфотическая, или сумеречная зона – неблагоприятные условия для фотосинтеза (здесь обитают, преимущественно, красные водоросли и цианобактерии); афотическая зона – фотосинтез невозможен.
6. Доступность водорастворимых веществ (ионы Na+, K+, Cl–, NH4+, NO3– ) и недоступность водонерастворимых веществ (связанные ионы Ca2+, ионы тяжелых металлов, фосфаты). Доступность элементов оказывает наибольшее влияние на водные растения. Лимитирующими факторами для водорослей являются концентрации биогенов: фосфатов и нитратов. По содержанию биогенов различают: эутрофные воды – высокое содержание биогенов; мезотрофные воды – умеренное содержание биогенов; олиготрофные воды – низкое содержание биогенов; дистрофные воды – высокое содержание биогенов в связанном состоянии.
7. Общая соленость воды оказывает наибольшее влияние на животных.
В соленых водах (гипертоническая среда) возникает проблема сохранения воды в пределах организма. У Одноклеточных животных реже сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются дистальные (всасывающие) части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения. У костистых рыб избыток солей выделяется через жабры.
В пресных водах (гипотоническая среда) возникает проблема удаления воды из организма. У Одноклеточных животных чаще сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются почечные (мальпигиевы) клубочки, проксимальные части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения, обеспечивающие интенсивное образование разбавленной мочи.
В разных зонах Мирового океана существуют свои особенности действия экологических факторов.
Литораль. В зоне литорали на морские организмы действуют экологические факторы, оказывающие на организмы благоприятное и неблагоприятное воздействие.
К благоприятным факторам в зоне литорали относятся: высокое содержание биогенов терригенного (материкового) происхождения; высокая аэрация воды вследствие прибоя; высокая освещенность.
Неблагоприятные (лимитирующие) факторы: периодическое обсыхание; разрушающее действие прибоя; перепады температур (температура воды и воздуха часто различаются); перепады солености (за счет стекания пресных вод и испарения морской воды в лужах); множество водных и наземных хищников.
Действие неблагоприятных (лимитирующих) факторов привело к развитию соответствующих адаптаций. Водоросли не высыхают, поскольку образуют густые скопления, сохраняющие влагу. Подвижные животные (черви, морские звезды, ракообразные, брюхоногие моллюски) скрываются в разнообразных укрытиях. Неподвижные животные обычно имеют раковины и панцири или же уменьшают поверхность испарения (актинии втягивают щупальца). Некоторые животные (крабы, рыбы–периофтальмусы) продолжают активный образ жизни во время отлива. На участках с очень сильным прибоем организмы или приобретают раковины (рачки–балянусы, мидии, морские блюдечки, некоторые морские ежи), или характеризуются сильно расчлененной формой тела (водоросли, кишечнополостные, морские лилии).
Коралловые рифы. Экосистемы коралловых рифов формируются на отмелях, образованных рифообразующими кораллами с известковым (реже – роговым) скелетом. Эти кишечнополостные требуют высокой температуры воды – не ниже 18 оС (термофилы) – и высокой солености (галофилы). Кораллам необходимы симбиотические известковые водоросли (для образования известкового скелета и дополнительного питания), поэтому рифообразующие кораллы могут существовать только при высокой освещенности: на глубине не более 40...50 м. Освещенность зависит от прозрачности воды, поэтому кораллы обитают в чистой воде. Кораллы поглощают большое количество кислорода (а его содержание в теплой воде и так невысокое), поэтому наиболее интенсивно они развиваются в прибойных участках.
Коралловые рифы относятся к наиболее продуктивным экосистемам Мирового океана (чистая первичная продуктивность составляет 1000 мг углерода на 1 кв. м за сутки) и отличаются высоким уровнем видового разнообразия (известно свыше 2500 видов коралловых рыб). Это связано с исключительно благоприятными условиями, в которых обитают кораллы, а также с тем, что биогены слабо мигрируют за пределы рифов.
Экосистемы коралловых рифов крайне уязвимы. Ливневые дожди вызывают опреснение воды и гибель живых кораллов (при их гниении дополнительно снижается содержание кислорода). Тропические ураганы и землетрясения разрушают сами рифы. Антропогенное загрязнение океана ослабляет живые кораллы, и они становятся уязвимыми для морских звезд «терновый венец».
Эпипелагиаль. К благоприятным факторам эпипелагиали открытого океана относятся: достаточно высокая аэрация; высокая освещенность. Лимитирующим фактором является низкое содержание биогенов за счет их миграции в придонные воды. Однако концентрация биогенов может возрастать за счет апвеллинга – выноса глубинных вод на поверхность, например, в приполярных зонах.
Основными продуцентами эпипелагиали являются планктонные диатомовые водоросли и перидинеи (способные к миксотрофному питанию) – около 1000 видов. Из-за низкого содержания биогенов продуктивность открытого океана очень низкая: ≈ 50 мг углерода/1 м2∙сутки в тропической зоне и 150...200 мг углерода/1 м2∙сутки в высоких широтах.
Разнообразие планктона в открытом океане выше, чем на шельфе, поскольку многие виды стеногалинны и не переносят опреснения прибрежных вод.
Абиссаль и абиссопелагиаль. Благоприятным фактором абиссали и абиссопелагиали является стабильность условий обитания. К лимитирующим факторам относятся: отсутствие света и невозможность фотосинтеза; высокое давление.
При снижении освещенности органы зрения у животных гипертрофируются, но при полном отсутствии света происходит полная редукция органов зрения. Для обитателей глубин характерна люминесценция с участием симбиотических светящихся бактерий.
Из-за нехватки света отсутствуют фотосинтезирующие продуценты. Следовательно, глубоководные экосистемы являются зависимыми от экосистем эпипелагиали, и их собственная продуктивность стремится к нулю. При наличии неорганических окислителей (например, вблизи гидротермальных сульфатных источников) продуцентами являются десульфирующие и другие хемосинтезирующие бактерии. Они участвуют в образовании симбиотических систем с различными беспозвоночными.
Динамика экосистем. Обратимые и необратимые изменения в экосистемах. Понятие экологической сукцессии как процесса развития и восстановления нарушенных экосистем. Развитие экосистем от неустойчивых к устойчивым. Саморегуляция в экосистемах
Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах на образование вторичной продукции расходуется лишь часть прироста биомассы; в экосистеме происходит накопление органического вещества. Такие экосистемы закономерно сменяются другими типами экосистем. Закономерная смена экосистем на определенной территории называется сукцессия. Пример сукцессии: озеро → зарастающее озеро →болото → торфяник → лес.
Различают следующие формы сукцессий:
первичные – возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
вторичные – возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
обратимые – возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк → гарь → березняк → ельник);
необратимые – возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем; реликтовая экосистема – это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
антропогенные – возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического вещества и энергии на трофических уровнях приводит к повышению устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии в определенных почвенно-климатических условиях формируются окончательные климаксные сообщества. В климаксных сообществах весь прирост биомассы трофического уровня расходуется на образование вторичной продукции. Такие экосистемы могут существовать бесконечно долго.
В деградирующих (зависимых) экосистемах энергетический баланс отрицательный – энергии, поступившей на низшие трофические уровни, недостаточно для функционирования высших трофических уровней. Такие экосистемы неустойчивы и могут существовать только при дополнительных затратах энергии (например, экосистемы населенных пунктов и антропогенных ландшафтов). Как правило, в деградирующих экосистемах число трофических уровней снижается до минимума, что еще больше увеличивает их неустойчивость.
Трофическая структура сообществ.
Трофическая структура биоценоза
Трофическая, или экологическая структура биоценоза определяется характером пищевых отношений. Поэтому в состав биоценозов входят различные группы организмов в определенном соотношении. В сходных почвенно-климатических условиях формируются биоценозы со сходной трофической структурой, например, сообщества североамериканских прерий и евро–азиатских степей, сообщества дождевых лесов Южной Америки и Африки.
Биоценозы со сходной экологической структурой часто имеют различный видовой состав. Виды, выполняющие одни и те же функции в разных сообществах, называются замещающими, или викарирующими. Например, сходны экологические ниши европейского благородного оленя и североамериканского оленя вапити, европейского бурого медведя и североамериканского медведя гризли. В Австралии при отсутствии плацентарных млекопитающих их функции выполняют аналогичные виды сумчатых млекопитающих: сумчатый крот, сумчатые белки, сумчатые сони, сумчатые медведи (коала).
.
#Понятие экосистемы. Компоненты экосистем и основные процессы, протекающие в экосистемах. Биогеоценоз как вариант наземных экосистем.
Экосистема – это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы – это основные природные единицы на поверхности Земли.
Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).
Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ.
Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть и долговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы – всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).
Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.
Биогеоценозы характеризуются следующими чертами:
биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности; в отличие от экосистемы пространственные границы биогеоценозов не могут быть проведены произвольно
биогеоценозы существуют длительное время;
биогеоценоз – это биокосная система, представляющая собой единство живой и неживой природы;
биогеоценоз – это элементарная биохорологическая ячейка биосферы (то есть биолого-пространственная единица биосферы);
биогеоценоз – это арена первичных эволюционных преобразований (то есть эволюция популяций протекает в конкретных естественноисторических условиях, в конкретных биогеоценозах).
Таким образом, как и экосистема, биогеоценоз представляет собой единство биоценоза и его неживой среды обитания; при этом основой биогеоценоза является биоценоз. Понятия экосистемы и биогеоценоза внешне сходны, но, в действительности, они различны. Иначе говоря, любой биогеоценоз – это экосистема, но не любая экосистема – биогеоценоз.
#Структура экосистемы: продуценты, консументы, редуценты, абиотическая среда. Биоценоз – основа функционирования экосистемы.
Структура экосистемы
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистеме возможны только за счет постоянного притока высокоорганизованной энергии. Основным первичным источником энергии на Земле является солнечная энергия.
В экосистемах наблюдается постоянный поток энергии, которая переходит из одной формы в другую.
Фотосинтезирующие организмы переводят энергию солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Эти организмы являются производителями, или продуцентами органического вещества. В большинстве случаев функции продуцентов в экосистемах выполняют растения.
Гетеротрофные организмы получают энергию при поглощении органических веществ и называются потребителями, или консументами. Существуют консументы первого порядка (растительноядные организмы, или фитофаги), второго порядка (организмы, питающиеся фитофагами, или зоофаги) и высших порядков (хищники и сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты). В большинстве случаев функции консументов в экосистемах выполняют животные. Организмы, которые специализируются на добывании строго определенной пищи, называются монофаги. Организмы, которые могут питаться различной пищей, называются полифаги. Для полифагов характерен широкий спектр питания, включающий основную, второстепенную и случайную пищу.
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности в любой форме потребляются организмами, разрушающими мертвое органическое вещество до неорганических веществ – редуцентами, или деструкторами. К редуцентам относятся различные животные (как правило, беспозвоночные), грибы, прокариоты:
некрофаги – трупоеды;
копрофаги (копрофилы, копротрофы) – питаются экскрементами;
сапрофаги (сапрофиты, сапрофилы, сапротрофы) – питаются мертвым органическим веществом (опавшими листьями, линочными шкурками); к сапрофагам относятся:
ксилофаги (ксилофилы, ксилотрофы) – питаются древесиной;
кератинофаги (кератинофилы, кератинотрофы) – питаются роговым веществом;
детритофаги – питаются полуразложившимся органическим веществом;
окончательные минерализаторы – полностью разлагают органическое вещество.
Продуценты и редуценты обеспечивают круговорот веществ в экосистеме: окисленные формы углерода и минеральных веществ превращаются в восстановленные и наоборот; происходит превращение неорганических веществ в органические, а органических – в неорганические.
#Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме как условие существования устойчивых экосистем. Естественные и искусственные экосистемы. Пищевые цепи и сети. Пищевая и детритная цепь. Принципы передачи энергии по пищевым цепям. Правило экологической пирамиды.
Пищевые цепи
При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи.
Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни:
1-й уровень – продуценты (растения);
2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги);
3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги);
4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники);
5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты).
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности каждого уровня разрушаются редуцентами. Трофические цепи, которые начинаются с редуцентов, называются детритные цепи. Детритные цепи являются основой существования зависимых экосистем, в которых органического вещества, произведенного продуцентами, недостаточно для обеспечения энергией консументов (например, глубоководные экосистемы, экосистемы пещер, экосистемы почвы). В этом случае существование экосистемы возможно за счет энергии, содержащейся в мертвом органическом веществе.
Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. Таким образом, в реальных экосистемах пищевые цепи превращаются в пищевые сети.
Ниже приведен фрагмент пищевой сети смешанного леса.
Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га•год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) или рационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть – на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, линочные шкурки и иные отходы у животных), часть – на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности
+ прирост биомассы
Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе – по отношению к консументам и редуцентам.
Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.
Видовая структура биоценозов. Количественные отношения видов. Доминирующие, субдоминирующие и кодоминирующие виды. Виды–эдификаторы. Связь видового разнообразия с устойчивостью сообществ
Видовая структура биоценоза
Видовая структура биоценоза включает разнообразие видов и соотношение их численности или биомассы. Видовое разнообразие зависит от почвенно-климатических условий, от истории и современного состояния сообществ. Видовое разнообразие зависит также от степени однородности среды обитания: наибольшее видовое разнообразие наблюдается при наличии неоднородности среды обитания (пограничный эффект, или эффект опушки). Неоднородность среды обитания создается как за счет неоднородности абиотических факторов, так и действия биотических факторов.
Виды в составе биоценоза различаются по численности. Наиболее многочисленные виды называются доминирующими, или доминантами. Менее многочисленные виды – субдоминирующими, или доминантами 2-го порядка. При наличии двух и более доминирующих видов они называются кодоминирующими. Часто доминирующие виды обладают средообразующим действием, такие виды называются эдификаторами. Обычно эдификаторами являются растения, но иногда эдификаторами являются животные (например, колонии сурков).
Видов с низкой численностью в сообществе больше, чем видов с высокой численностью. Но редкие и малочисленные виды увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для замещения доминантов. Чем больше резерв «второстепенных» видов, тем выше вероятность того, что среди них найдутся такие виды, которые могут выполнить роль доминантов при любых изменениях среды, тем выше устойчивость биоценоза.
Между общим видовым разнообразием и численностью видов существует определенная связь: со снижением видового разнообразия резко повышается численность отдельных видов. Таким образом, в нарушенных сообществах ослабевают биоценотические связи, и некоторые виды получают возможность беспрепятственно размножаться.
Наибольшее видовое разнообразие наблюдается в дождевых экваториальных лесах – сообществах, существующих в относительно постоянных условиях среды. Наименьшее видовое разнообразие наблюдается в высоких широтах и в специфических условиях (например, в эфемерных, или временных водоемах). Чем специфичнее условия среды, тем ниже уровень видового разнообразия, и тем выше вероятность вспышек численности отдельных видов (апериодических популяционных волн с большой амплитудой).
#Пространственная структура биоценоза. Ярусность, мозаичность.
Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется структурой фитоценоза. Пространственная структура биоценоза характеризуется вертикальной неоднородностью (ярусностью) и горизонтальной неоднородностью (мозаичностью).
Ярусность формируется, в основном, в лесах и определяется уменьшением освещенности. В смешанных лесах хорошо выделяется I ярус (светолюбивые деревья – дуб, сосна), II ярус (теневыносливые деревья – липа, клены), III ярус (кустарники – лещина, бересклет, жимолость), IV ярус (высокие травянистые растения), V ярус (низкие травянистые растения, папоротники, напочвенные мхи и лишайники).
Мозаичность формируется, в основном, в открытых местообитаниях (лугах, болотах) и определяется микрорельефом, неравномерным распределением влаги и элементов минерального питания.
Ярусность в открытых местообитаниях более или менее выражена при наличии высоких травянистых растений. Мозаичность в лесах определяется жизнедеятельностью отдельных видов растений (фитогенная мозаичность) и отмиранием деревьев (образуются ветровально–почвенные комплексы).
Понятие о биоценозе. Биоценотическая среда. Структурные компоненты биоценозов. Фитоценоз как основа большинства наземных сообществ.
Группировки совместно обитающих организмов называются сообщества, или биоценозы. Непосредственное окружение организмов составляет их биоценотическую среду. Раздел экологии, изучающий закономерности формирования и функционирования сообществ, называется синэкология, или биоценология.
В понятие среды обитания организмов входят почвенно-климатические факторы, образующие в совокупности экотоп, или первичную среду обитания. Совокупность почвенных факторов называется эдафотоп, а совокупность климатических факторов – климатоп. Организмы активно воздействуют на экотоп и преобразуют его в биотоп, или вторичную среду обитания.
В состав каждого биоценоза входят: фитоценоз (растительное сообщество), зооценоз (сообщество животных) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов, к которым относятся как прокариоты, так и низшие эукариоты). Основой большинства наземных биоценозов являются фитоценозы, определяющие пространственные границы биоценозов, их внешний вид и строение.
Фитоценоз – это конкретная группировка растений, однородная по внешности, флористическому составу, строению, по условиям существования. Каждый фитоценоз уникален, относительно однороден, имеет пространственные границы; формирование и существование фитоценоза определяется взаимоотношениями между растениями и средой обитания.
Отношения «хищник–жертва» и «паразит–хозяин».
Отношения «паразит–хозяин»
Паразитизм – это форма взаимоотношений, при которой организм–паразит использует хозяина и как местообитание, и как источник пищи. При истинном паразитизме метаболические системы паразита и хозяина неразрывно связаны.
Различают следующие виды паразитизма:
а) экзопаразитизм и эндопаразитизм – в первом случае паразит находится на поверхности тела хозяина, во втором случае – внутри тела хозяина;
б) облигатный и факультативный – в первом случае паразит не может существовать без хозяина, во втором случае – способен и к самостоятельному существованию (например, используя трупы хозяев или отходы их жизнедеятельности);
в) временный и стационарный – в первом случае паразит нападает на хозяина только для питания, во втором случае – проводит на хозяине большую часть жизни.
При паразитизме во многих случаях наблюдается смена хозяев. Разным стадиям жизненного цикла паразитов часто соответствуют разные (обычно строго определенные) хозяева.
Численность популяций при взаимодействиях «паразит–хозяин» также регулируется системой обратных связей. Но в отличие от хищников паразиты любого типа оказывают меньшее влияние на численность эксплуатируемой популяции, но зато сами паразиты вследствие специализации гораздо сильнее зависят от эксплуатируемой популяции, чем хищник от жертвы. Поэтому амплитуда колебаний численности паразита более тесно связана с амплитудой колебаний численности хозяина, но фазовый сдвиг значительно меньше, чем в системе «хищник–жертва».
Подобные взаимодействия наблюдаются и при бэтсовской мимикрии. Бэтсовская мимикрия заключается в том, что незащищенный вид–имитатор подражает внешнему виду защищенного вида–модели (пример: внешнее сходство незащищенных бабочек–стеклянниц и жалящих ос). Тогда можно считать, что незащищенный вид–имитатор «эксплуатирует» предостерегающую окраску защищенного вида–модели, то есть ведет себя подобно информационному паразиту. В этом случае численность вида–имитатора должна быть значительно ниже численности вида–модели.
5. Экология сообществ
.
Отношения «хищник–жертва» («продуцент–консумент»)
Этот тип межвидовых взаимодействий отличается асимметрией. Популяция жертвы может существовать без популяции хищника, но популяция хищника не может существовать без популяции жертвы. Увеличение численности жертвы расширяет ресурсную базу хищника, а увеличение численности хищника является элиминирующим фактором для жертвы.
Поэтому взаимодействие «хищник–жертва» носит периодический характер и описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра, в которые вводятся константы хищничества. Устойчивость системы «хищник–жертва» основана на системе обратных связей.
Положительные обратные связи означают, что при увеличении численности жертвы возрастает численность хищника, а при уменьшении численности жертвы численность хищника уменьшается.
Отрицательные обратные связи означают, что при увеличении численности хищника численность жертвы уменьшается, а при уменьшении численности хищника численность жертвы увеличивается.
При наличии специализированных хищников связь между популяцией жертвы и популяцией хищника оказывается более тесной. Если же хищник менее специализирован (полифаг), то взаимозависимость между популяциями выражена слабее.
Комменсализм
– форма взаимодействий, при которой организм–комменсал использует организм хозяина как местообитание, но не вступает с ним в тесные метаболические взаимодействия. Как правило, комменсал получает выгоду от сотрудничества, а вид–хозяин при этом не страдает. Примеры комменсализма:
комменсал обитает в жилище хозяина (например, некоторые черви–нереиды поселяются в раковинах, занятых раками-отшельниками);
комменсал находит у хозяина защиту от других организмов (например, мелкие рыбы находят защиту между щупальцами кишечнополостных);
комменсал использует остатки пищи, которой питается хозяин, или пищу, которая сопутствует хозяину (например, многие птицы питаются насекомыми, которых вспугивают пасущиеся копытные).
К сложным симбиотическим взаимодействиям относятся: взаимодействие между грибом и водорослью в теле лишайника, взаимодействия между проростками орхидей и грибами, между заростками плаунов и грибами.
Симбиотические взаимодействия также описываются уравнениями Лотки–Вольтерра.
Взаимовыгодные связи. Их разнообразие в природе. Симбиоз и его формы.
Симбиотические взаимодействия
К симбиотическим межвидовым взаимодействиям в узком смысле слова относятся мутуализм (облигатные взаимодействия ++), протокооперация (факультативные взаимодействия ++) и комменсализм (взаимодействия +0). В широком смысле к симбиотическим связям могут относиться и более сложные взаимодействия, например, реципрокный (взаимный) паразитизм.
Мутуализм – это форма симбиоза, при которой два разных организма получают преимущество от совместного существования – такой тип взаимодействий называется реципрокным. Мутуализм относится к облигатным (обязательным) взаимодействиям, поскольку ни один из пары организмов не может существовать без партнера. Примерами трофического мутуализма служат взаимоотношения между термитами и обитающими в их кишечнике многожгутиковыми простейшими, между жвачными парнокопытными и обитающими в их желудке инфузориями.
Протокооперация относится к факультативным (необязательным) взаимодействиям, поскольку оба партнера могут существовать друг без друга. Примерами протокооперации служат: симбиоз актинии и рака-отшельника, симбиоз между человеком и обитающими в его кишечнике непатогенными бактериями, наличие сходной предостерегающей окраски у разных защищенных видов насекомых, например, черно-желто-полосатая окраска тела ос, пчел и шмелей (мюллеровская мимикрия).
Конкуренция и ее проявление в природе. Её роль в формировании сообществ
Конкуренция
Конкуренция возникает при взаимодействии популяций со сходным экологическим спектром, при наличии общих доступных ресурсов. Существует множество типов конкуренции. Прямая (интерференционная) конкуренция возникает при непосредственном контакте конкурирующих организмов. Косвенная (эксплуатационная) конкуренция возникает в результате уменьшении объема доступного ресурса. В сообществах конкурентные отношения существуют одновременно между несколькими видами. Тогда возникает диффузная конкуренция, то есть, конкуренция, обусловленная влиянием на популяцию всех видов, входящих в состав сообщества.
В лабораторных условиях (в смешанных популяциях разных видов инфузорий–туфелек) был доказан принцип конкурентного исключения (правило Гаузе, или закон Гаузе): два вида не могут занимать одну экологическую нишу – в результате конкуренции в данной нише сохраняется только один, наиболее конкурентоспособный вид. Популяции менее конкурентоспособных видов «уходят» от конкуренции, формируя новые системы связей с окружающей их средой, новые экологические ниши. Таким образом, конкуренция способствует формированию новых экологических связей, образованию новых экологических ниш и, в конечном итоге, повышает уровень биологического разнообразия в сообществах. Рост численности конкурирующих популяций описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра. Решение этой системы уравнений позволяет найти численности обеих популяций, при которых они могут существовать длительное время.
Типы взаимодействия между популяциями разных видов.
Любая популяция существует в окружении популяций других видов организмов и взаимодействует с ними. К межвидовым (межпопуляционным) взаимодействиям относятся трофические, топические и информационно-сигнальные связи. Обычно в первую очередь изучаются трофические отношения, связанные с потреблением пищи. Все многообразие межвидовых трофических взаимодействий можно разделить на несколько основных типов: конкуренция, симбиотические взаимодействия и взаимодействия «хищник–жертва» («паразит–хозяин»).
Численность; критическая численность, эффективная численность. Плотность; оптимальная плотность. Пространственная структура популяции.
Основные характеристики популяции
Популяции обладают рядом свойств, которые не присущи отдельно взятой особи или просто группе особей. К основным характеристикам популяции относятся: численность, плотность, рождаемость, смертность, относительный и абсолютный прирост.
1. Численность. Существует нижний предел численности, ниже которого популяция прекращает свое воспроизведение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критической численности нужно учитывать не всех особей, а только тех, которые принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций.
Обычно численность популяций измеряется сотнями и тысячами особей. У человека минимальная численность популяций составляет около 100 особей. У крупных наземных млекопитающих численность популяций может снижаться до нескольких десятков особей (микропопуляции). У растений и беспозвоночных существуют также мегапопуляции, численность которых достигает миллионов особей.
В стабильных по численности популяциях число особей, оставляющих потомство, должно быть равно числу таких особей в предыдущих поколениях. Для управления численностью популяций необходимо знать их основные характеристики. Лишь в этом случае возможно прогнозирование изменения состояния популяции при воздействии на неё.
2. Плотность. Плотность популяции является производной характеристикой. Обычно плотность определяется как среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. Плотность можно выражать также как массу (биомассу) членов популяции на единице площади или в единице объема.
Сравнительно многочисленные популяции могут обладать низкой плотностью. Низкая плотность снижает внутривидовую конкуренцию и повышает шансы отдельных членов популяции на выживание. При низкой плотности популяция не оказывает заметного влияния на функционирование сообществ и экосистем; например, энергия, затраченная хищником на поиск жертвы, не компенсируется энергетическими выгодами от съеденной жертвы – тогда становится бессмысленной пищевая специализация хищника.
Возможна и обратная ситуация: сравнительно малочисленная популяция может обладать высокой плотностью. В этом случае гарантируется образование брачных пар. При малочисленности, но высокой плотности популяция может оказывать значительное влияние на функционирование сообществ и экосистем.
Таким образом, низкая плотность популяции уменьшает ее шансы на воспроизведение, но увеличивает шансы на выживание. Высокая плотность, наоборот, увеличивает шансы на воспроизведение, но уменьшает шансы на выживание. Следовательно, каждая конкретная популяция должна обладать некоторой оптимальной плотностью.
Распределение плотности популяции тесно связано с ее пространственной структурой. Существует множество типов пространственной структуры популяций и, соответственно, типов популяционных ареалов: сплошные, разорванные, сетчатые, кольцевые, ленточные и комбинированные.
#Рождаемость и смертность; абсолютные и относительные показатели рождаемости и смертности. Относительный прирост популяции. Абсолютный прирост популяции. Кривые изменения численности популяции. Жизненные стратегии(к и р стратегии)
3. Рождаемость и смертность.
Рождаемость – это число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени. Новой особью (или особью нулевого возраста) может считаться зигота, яйцо, личинка или особь, вышедшая из-под родительской опеки. Различают абсолютную и относительную рождаемость.
Абсолютная рождаемость – это абсолютное число новых особей: например, в популяции в течение года родилось 156 новых особей.
Относительная (удельная) рождаемость – отношение числа новых особей к числу имевшихся особей; относительная рождаемость может рассчитываться или на одну особь, или на 1000 особей. Например, в популяции в начале года было 10 000 особей, а в течение года родилось 156 новых особей; тогда относительная рождаемость равна 156 : 10000 = 0,0156 на одну особь, или 0,0156 • 1000 = 15,6 на тысячу особей.
Существуют моноциклические (у растений монокарпические) виды, представители которых размножаются один раз в жизни, и полициклические (у растений поликарпические) виды, представители которых размножаются неоднократно.
Численность популяции может увеличиваться не только за счет рождаемости, но и за счет иммиграции особей из других популяций. Существуют зависимые и полузависимые популяции, которые поддерживают и увеличивают свою численность именно за счет иммиграции.
Смертность – это понятие, противоположное рождаемости. Различают абсолютную смертность (количество погибших особей за единицу времени) и относительную (удельную) смертность (количество погибших особей за единицу времени в расчете на одну особь или на 1000 особей).
В отличие от рождаемости смертность наблюдается постоянно. Характер смертности описывается таблицами и кривыми выживаемости, которые показывают, какая часть новорожденных особей дожила до определенного возраста.
Численность популяции может уменьшаться не только за счет смертности, но и за счет эмиграции особей.
4. Относительный прирост популяции. Этот параметр представляет собой разность между относительной рождаемостью и относительной смертностью. Это важнейшая характеристика популяции (обычно обозначается символом r). Относительный прирост популяции может быть положительным, нулевым и отрицательным.
Для изолированной популяции: прирост = рождаемость – смертность. Для открытой популяции: прирост = (рождаемость + иммиграция) – (смертность + эмиграция).
5. Абсолютный прирост популяции. Этот показатель представляет собой это изменение абсолютной численности популяции за бесконечно малый промежуток времени. Абсолютное изменение численности популяции в единицу времени обозначается выражением dN/dt.
Если относительный прирост популяции (r) – величина постоянная (не зависит от численности популяции), то изменение численности популяции описывается уравнением неограниченного (экспоненциального) роста. В этом случае численность популяции в данный момент времени зависит, в первую очередь, от величины r.
Однако в реальных сообществах всегда существуют лимитирующие факторы, ограничивающие численность популяций. Максимально возможная численность популяции в данных условиях называется ёмкость экологической ниши и обозначается символом К. В этом случае изменение численности популяции описывается логистическим уравнением, которому соответствует кривая ограниченного роста.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от действия внешних факторов, быстро изменяют свою численность. Периодические изменения численности популяций называются популяционными волнами. В некоторых случаях численность изменяется в тысячи и миллионы раз. Эти популяции редко дос
тигают численности К и существуют за счет высокого значения r. Такой способ воспроизведения популяций называется r–стратегия.
r–Стратеги (эксплеренты) характеризуются низкой конкурентоспособностью, высокой плодовитостью, отсутствием заботы о потомстве, быстрым развитием и короткой продолжительностью жизни. r–Стратегов образно называют «шакалами», поскольку они способны за короткое время завоевывать освободившееся экологическое пространство.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от их плотности (то есть от характеристики самой популяции), в меньшей степени зависят от действия внешних факторов. Они поддерживают численность, близкую к величине К, поэтому способ воспроизведения таких популяций называется К–стратегия.
К–Стратеги (виоленты) характеризуются высокой конкурентоспособностью, низкой плодовитостью, заботой о потомстве, длительным развитием и длительной продолжительностью жизни. К–Стратегов образно называют «львами», поскольку они способны долгое время удерживать экологическое пространство.
Кроме r–стратегии и К–стратегии выделяется еще и S–стратегия. S–Стратеги (патиенты) населяют местообитания с неблагоприятными условиями жизни для большинства организмов, в которых конкуренция практически отсутствует. Поэтому S–стратегов образно называют «верблюдами». По низкому значению r они близки к «львам» (виолентам), а по высокому значению К – к «шакалам» (эксплерентам). По длительности развития и длительности жизни S–стратеги могут быть сходными и с r–стратегами, и с К–стратегами.
Биологическая структура популяции
В понятие биологической структуры популяции включается ее половая, возрастная (онтогенетическая) и этологическая структура.
Половая структура популяции определяется соотношением полов, которая изменяется с возрастом:
первичное соотношение полов – при образовании зигот;
вторичное соотношение полов – у новорожденных (независимо от способа рождения);
третичное соотношение полов – к моменту наступления половой зрелости.
Таким образом, половая структура популяции оказывается тесно связанной с ее возрастной структурой.
#Возрастная и половая структура популяции. Этологическая структура популяции; внутрипопуляционные группировки у животных.
Возрастная структура популяции зависит от способа размножения, от особенностей жизненного цикла и типа онтогенеза. Иногда принадлежность к возрастной группе определяется астрономическим возрастом особи (сеголетки, двухлетки и т.д.). Чаще выделяют следующие возрастные группы:
1. Новорожденные особи, или особи нулевого возраста (отложенные яйца, вылупившиеся личинки, споры или семена растений, проростки растений).
2. Особи на раннем прегенеративном (ювенильном) этапе онтогенеза; они значительно отличаются от взрослых особей.
3. Особи на позднем прегенеративном (имматурном, виргинильном) этапе онтогенеза; они сходны с взрослыми особями, но еще не могут размножаться.
4. Особи на генеративном этапе онтогенеза, которые активно размножаются.
5. Особи на постгенеративном (сенильном) этапе онтогенеза, которые уже не могут размножаться.
В конкретных случаях эта классификация уточняется. Иногда выделяют неполночленные популяции, в которых отсутствует та, или иная возрастная группа. Например, многие беспозвоночные и однолетние растения зимуют на стадии яйца или семян.
Взаимосвязь половой и возрастной структуры отражается в виде половозрастных пирамид. Пример половозрастной пирамиды для нормальной полночленной популяции показан на рисунке.
Наличие сложной половозрастной структуры обусловливает внутрипопуляционную дифференциацию экологических ниш, особенно, у животных с полным метаморфозом. Экологическая ниша всей популяции распадается на субниши, которые занимают особи, принадлежащие к разным половозрастным группам. При дифференциации ниш происходит снижение уровня конкуренции, в первую очередь, топической и трофической.
Приведем примеры дифференциации внутривидовых ниш у животных:
Виды Прегенеративные стадии (личинки) Генеративные стадии (половозрелые особи)
Среда обитания Характер питания Среда обитания Характер питания
Лягушки Водная Фитофаги Наземно-воздушная Зоофаги
Стрекозы Водная Хищники Наземно-воздушная Хищники
Бабочки Наземно-воздушная Фитофаги–листогрызы Наземно-воздушная Питаются нектаром
Кровососущие комары Водная Детрито-
фаги Наземно-воздушная Самки питаются кровью позвоночных, а самцы – нектаром
Кровососущие клещи Наземно-воздушная Личинки (нимфы) нападают на мелких позвоночных Наземно-воздушная Взрослые клещи нападают на крупных млекопитающих
Этологическая (поведенческая) структура популяций у животных обусловлена наличием внутрипопуляционных группировок, члены которых непосредственно взаимодействуют между собой. Такие группировки называют демы (семьи), соседства, субпопуляции, парцеллы, локусы.
Существует множество уровней агрегации особей: одиночные особи, семьи, колонии, стада, стаи.
Одиночные особи могут существовать ограниченное время; по крайней мере, в период размножения неизбежно существование брачных пар и появление самок с потомством. Поэтому одиночный образ жизни периодически становится семейным. В состав семьи входят особи, связанные ближайшей степенью родства: родители и их непосредственные потомки. Существуют семьи с участием только одного из родителей (обычно, матери), двух родителей (моногамные), нескольких родителей (полигамные), с участием потомков из нескольких приплодов.
На уровне одиночных особей и семей проявляется наличие индивидуальных участков и охраняемых территорий. Индивидуальный участок – это часть территории (акватории), на которой особь проводит значительную часть времени. Охраняемая территория отличается от индивидуального участка тем, что ее владелец активно защищает свои владения.
Колонии – групповые поселения оседлых животных. Выделяют постоянные колонии (например, у грызунов) и временные (например, у птиц в период размножения). К колониям формально относятся поселения пчел, муравьев, термитов (на самом деле, это семьи).
Стада – более или менее постоянные объединения подвижных животных. Немногочисленные стада с нарушенным соотношением полов фактически являются семьями; например, прайды львов состоят из 1-3 самцов, нескольких самок и детенышей. Для стад характерно наличие строгой иерархии – порядка соподчинения особей.
Стаи – временные объединения животных, например, на определенных стадиях развития (мальки рыб) или в определенные сезоны (птицы, псовые). Стаи обеспечивают определенные функции вида: защиту от врагов, добычу пищи, миграции. Уровень соподчинения в стаях меньше, чем в стадах, и может вообще отсутствовать.
В любом случае, внутрипопуляционная группировка обладает признаками, отсутствующими у отдельных особей. В группе облегчается добывание пищи, происходит обмен пищей, повышается защищенность от неблагоприятных факторов. Эффект группы выражается в том, что происходит оптимизация физиологических процессов: например, снижается потребление кислорода, уменьшается частота сердечных сокращений, частота дыхания, повышается вероятность успешного размножения. Однако при чрезмерном увеличении численности группы возрастает внутривидовая конкуренция, и перечисленные положительные эффекты сменяются прямо противоположными.
Экологическая валентность. Примеры организмов, различающихся по экологической валентности: эврибионты (эвриионные, эвритермные, эвригалинные, эвриоксибионты) и стенобионты (стеноионные, ацидофильные, кальциефильные, стенотермные, криофильные, термофильные, стеногалинные, стенооксибионты). Экологический спектр.
Пределы изменчивости значения экологического фактора, в которых возможно существование данного вида, называются экологической валентностью. Организмы, которые характеризуются широкой экологической валентностью, называются эврибионты. Иначе, эврибионты – это организмы, способные существовать при различных значениях данного экологического фактора. Однако большинство организмов является стенобионтами. Стенобионты – это организмы, которые способны существовать в сравнительно узком интервале значений фактора. По различиям в экологической валентности по отношению к различным факторам среды выделяют различные группы организмов, например:
По отношению к кислотности: эвриионные – могут существовать в широком интервале рН (сосна, березы, тысячелистник, ландыш); стеноионные – могут существовать только при определенных значениях рН, например: ацидофильные, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица); кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна).
По отношению к температуре: эвритермные – могут существовать в широком интервале температур; стенотермные – могут существовать в узком интервале температур; криофильные – могут существовать только при пониженных температурах; термофильные – могут существовать только при повышенных температурах.
По отношению к солености: эвригалинные – могут существовать при различной солености воды; стеногалинные – могут существовать только при определенной солености воды.
По отношению к содержанию кислорода в воде: эвриоксибионты – способны переносить пониженное содержание кислорода; стенооксибионты – требуют повышенного содержания кислорода.
#Биоритмы. Природа биоритмов (экзогенные и эндогенные). Факторы-сигналы. Циркадные и цирканные биоритмы. Фотопериодизм; фотопериодические реакции животных и растений. Термопериодизм.
Биологические ритмы (биоритмы)
Действие экологических факторов на организмы непостоянно во времени. Поэтому в большинстве случаев наблюдается цикличность действия факторов и, соответственно, цикличность в жизнедеятельности организмов. Периодичность в действии факторов приводит к существованию биологических ритмов. Природные биоритмы делятся на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные).
Экзогенные ритмы имеют геофизическую природу. По величине периода колебаний выделяют суточные, приливно-отливные, месячные, годичные и более длительные биоритмы. Внешними факторами–сигналами могут быть: температура, освещенность, влажность.
Эндогенные ритмы связаны с автоколебаниями в пределах одного организма (например, изменение температуры тела в течение суток). Эти ритмы, в значительной мере, являются генетически обусловленными. Иначе говоря, эндогенные ритмы являются физиологическими. Эндогенные ритмы контролируются системами обратных связей внутри организма.
В ходе эволюции многие экзогенные ритмы превратились в эндогенные, наследственно обусловленные.
Например, некоторые суточные ритмы сохраняются даже при постоянстве внешних условий (суточная активность, изменение температуры тела). Однако периодичность физиологических процессов при отсутствии внешних сигналов несколько отличается от 24–часовой. Такие ритмы называются циркадными (околосуточными). Некоторые годичные ритмы могут также сохраняться при постоянстве внешних условий (например, цикличность размножения растений и животных в неволе). Однако периодичность этих процессов также несколько отличается от календарного года. Такие ритмы называются цирканными (окологодичными).
Фотопериодизм
Одним из наиболее важных экзогенных факторов является чередование светлого и темного времени суток (длина светового дня). Реакция организмов на сезонные изменения длины дня называется фотопериодизм. Фотопериодизм дает возможность организмам заранее подготовиться к изменениям среды. Иначе говоря, фотопериодизм – это реакция организмов на будущие события.
У животных изменение длины светового дня определяет сроки размножения, миграции, подготовки к спячке или к другим формам покоя. У растений изменение длины светового дня определяет начало цветения, начало листопада, начало подготовки к глубокому покою.
Длина светового дня, обеспечивающая переход в очередную фазу развития, называется критической. Различают два вида фотопериодической реакции: короткодневная (реакция на уменьшение продолжительности светового дня) и длиннодневная (реакция на увеличение продолжительности светового дня). Например, редис при увеличении светового дня (весной) образует корнеплоды, а при уменьшении светового дня (летом) – дает цветки и плоды. В то же время, часть организмов и их функций не зависят от длины дня (нейтральная фотопериодическая реакция). Это касается многих обитателей низких широт, организмов с коротким жизненным циклом.
Кроме фотопериодизма существуют и другие виды периодических реакций, например, термопериодизм – реакция организмов на сезонные изменения среднесуточной температуры. Однако эти реакции менее выражены и не играют столь большой роли в жизни организмов, как фотопериодизм.
#Совместное действие экологических факторов. Экологическая ниша.
Совместное действие экологических факторов
На любой организм одновременно действует множество экологических факторов. К каждому фактору среды виды приспосабливаются относительно независимым путем. Например, вид, эврибионтный по отношению к температуре, может быть стенобионтным по отношению к влажности. Благодаря этому возникает экологический спектр вида – набор экологических валентностей.
Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. При этом, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений оптимальная температура для фотосинтеза составляет примерно 25-35 оС, а оптимальная температура для дыхания – примерно 50-55 оС.
Ответные реакции на действие экологических факторов зависят от индивидуальных особенностей особей, от половозрастных различий и других причин. Например, минимальная температура, переносимая бабочкой мельничной огневкой, составляет: –27 оС для яиц, –7 оС для гусениц и –22 оС для имаго. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире, чем экологическая валентность отдельных особей.
Факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума, становятся ограничивающими, или лимитирующими факторами. Тогда при наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора.
Часто изменение одного фактора связано с изменением другого: например, сухие почвы обычно имеют щелочную реакцию, а переувлажненные – кислую. Тогда наблюдается взаимодействие факторов. Если факторы взаимодействуют между собой, то неблагоприятное действие лимитирующего фактора можно частично скомпенсировать изменением другого фактора. Например, для водных организмов уменьшение содержания кислорода до определенных пределов может быть скомпенсировано понижением температуры.
Экологическая ниша
Экологическая ниша – это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.
Термин экологическая ниша предложил в 1917 г. Дж. Гриннелл для характеристики пространственного распределения внутривидовых экологических группировок.
Первоначально понятие экологической ниши было близко к понятию местообитание. Но в 1927 г. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Отечественный эколог Г. Ф. Гаузе расширил это определение: экологическая ниша – это место вида в экосистеме.
В 1984 г. С. Спурр и Б. Барнес выделили три компонента ниши: пространственный (где), временной (когда) и функциональный (как). В этой концепции ниши подчеркивается важность как пространственного, так временного компонента ниши, включающего ее сезонные и суточные изменения с учетом цирканных и циркадных биоритмов.
Часто используется образное определение экологической ниши: местообитание – это адрес вида, а экологическая ниша – его профессия (Ю. Одум).
В 1957-1965 гг. Дж. Хатчинсон определил экологическую нишу как часть экологического гиперпространства, в которой возможно существование и воспроизведение вида.
В обычном физическом пространстве положение точки описывается с помощью ее проекции на три взаимно перпендикулярные координатные оси. При добавлении временной координатной оси образуется четырехмерное пространство–время, которое уже нельзя представить графически. Экологическое гиперпространство представляет собой n-мерное пространство, в котором координаты точек определяются проекциями на оси градаций множества экологических факторов: абиотических, биотических, антропогенных. Экологическое гиперпространство отличается от экологического спектра тем, что учитывает взаимодействие экологических факторов между собой в пространстве и времени.
Существует понятие фундаментальной ниши (теоретически возможной ниши для вида при отсутствии конкуренции) и реализованной ниши (т.е. фактической, в конкретных условиях). Понятие ниши тесно связано с понятием экологического оптимума. Фундаментальной нише соответствует аутэкологический (или физиологический) оптимум, то есть оптимум в отсутствие конкурентов. Реализованной нише соответствует синэкологический оптимум, то есть оптимум в конкретных условиях, в присутствии всего комплекса биотических и антропогенных факторов.
Более подробно внутривидовая структура ниши будет рассмотрена в следующей главе.
.
.
#Экологическая структура вида. Популяция как форма существования вида. Основные характеристики популяций
В биологии существует множество концепций и множество определений вида. Одно из простейших определений вида гласит: вид – это совокупность организмов (особей), сходных между собой по ряду существенных признаков, населяющих определенный ареал, способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, похожее на родителей.
Ареал – это участок земной поверхности (территория или акватория), на котором существует и воспроизводит себя данный вид организмов. В большинстве случаев площадь ареала настолько велика, что организмы одного и того же вида должны адаптироваться к воздействию экологических факторов в разных условиях. Таким образом, вид обладает определенной экологической структурой.
Наиболее крупная внутривидовая экологическая группировка называется климатип, или географическая раса. С точки зрения систематики, климатип представляет собой подвид. Каждый климатип приспособлен к почвенно-климатическим условиям определенного географического региона.
Следующий уровень экологической структуры вида – экотип, или экологическая раса. С точки зрения систематики, экотип представляет собой разновидность. Каждый экотип приспособлен к условиям определенного местообитания. Например, экотип сосны на болоте отличается от экотипа сосны на песчаных дюнах.
Более дробная группировка – изореагент, или физиологическая раса. Это группа особей одного вида, реагирующих на действие экологических факторов сходным образом. С точки зрения систематики, изореагент представляет собой форму. Например, дуб черешчатый образует две формы (зимнюю и летнюю), у которых наблюдаются различные фотопериодические реакции.
И, наконец, мельчайшая внутривидовая экологическая группировка называется биотип. Биотип – это особи с одинаковым генотипом (линия, или клон), у которых совершенно одинаковые генетически обусловленные реакции на воздействие экологических факторов.
Элементарной внутривидовой группировкой, которой соответствует собственная реализованная экологическая ниша, является популяция. В состав популяции могут входить разные экотипы, изореагенты и биотипы в различных соотношениях.
Наиболее полным и всеобъемлющим определением популяции является следующее:
Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группировка особей одного вида, населяющая определенный ареал в течение длительного ряда поколений, образующая собственную генетическую систему, формирующая собственную экологическую нишу и более или менее изолированная от других подобных группировок данного вида.
Популяция есть форма существования вида и элементарная единица эволюции.
Практическое значение популяционной биологии связано с тем, что популяция есть единица эксплуатации, охраны и подавления.
Экологический оптимум и экологический пессимум. Понятие об аутэкологическом и синэкологическом оптимуме. Закон экологического оптимума
Общая характеристика действия экологических факторов
Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.
Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называются пессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.
В большинстве случаев зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют кривые нормального распределения.
В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.
Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.
Различают аутэкологический оптимум и синэкологический оптимум. Аутэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов без учета его взаимодействия с другими видами (обычно игнорируется конкуренция). Синэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов с учетом межвидовых взаимодействий в данном сообществе (обычно учитывается конкуренция).
Общее представление о среде обитания и экологических факторах. Факторы–ресурсы. Элиминирующие факторы.
Все организмы на Земле существуют в определенных условиях. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует, называется среда обитания. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм, называются экологические факторы. Факторы, которые необходимы для существования определенного вида, называются факторами–ресурсами. Факторы, которые приводят к снижению численности вида (к его элиминации), называются элиминирующими факторами.
Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.
#Абиотические факторы: основные, дополнительные и катастрофические. Адаптации организмов; экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам: световому, температурному, водному, химическому, кислородному
Абиотические факторы
К абиотическим факторам относятся разнообразные воздействия неживых (физико-химических) компонентов природы на биологические системы. Выделяют следующие основные абиотические факторы:
световой режим (освещенность);
температурный режим (температура);
водный режим (влажность),
кислородный режим (содержание кислорода);
физико-механические свойства среды (плотность, вязкость, давление);
химические свойства среды (кислотность, содержание разнообразных химических веществ).
Кроме того, существуют дополнительные абиотические факторы: движение среды (ветер, течение воды, прибой, ливни), неоднородность среды (наличие убежищ). Иногда действие абиотических факторов приобретает катастрофический характер: при пожарах, наводнениях, засухах. При крупных природных и техногенных катастрофах может наступать полная гибель всех организмов.
По отношению к действию основных абиотических факторов выделяют экологические группы организмов.
Для описания этих групп используются термины, включающие корни древнегреческого происхождения: -фиты (от «фитон» – растение), -филы (от «филео» – люблю), -трофы (от «трофе» – пища), -фаги (от «фагос» – пожиратель). Корень -фиты употребляется по отношению к растениям и прокариотам (бактериям), корень -филы – по отношению к животным (реже по отношению к растениям, грибам и прокариотам), корень -трофы – по отношению к растениям, грибам и некоторым прокариотам, корень -фаги – по отношению к животным, а также некоторым вирусам.
Рассмотрим некоторые экологические группы организмов.
Световой режим оказывает прямое влияние, в первую очередь, на растения. По отношению к освещенности выделяют следующие экологические группы растений:
гелиофиты – светолюбивые растения (растения открытых пространств, постоянно хорошо освещаемых местообитаний). Характерные адаптации: укороченные междоузлия, сильное ветвление, листья мелкие или с рассеченной пластинкой, хорошо развиты покровные и механические ткани, часто развито опушение, часто имеется восковой налет, палисадная хлоренхима многослойная, хлоропластов много, но они мелкие.
сциофиты – тенелюбивые растения, которые плохо переносят интенсивное освещение (растения нижних ярусов тенистых лесов). Характерные адаптации: крупные тонкие листья, характерна листовая мозаика, палисадная хлоренхима однослойная, хлоропластов мало, но они крупные.
факультативные гелиофиты – теневыносливые растения (предпочитают высокую интенсивность света, но способны развиваться и при пониженной освещенности). Эти растения обладают частично признаками гелиофитов, частично – признаками сциофитов.
Температурный режим. Повышение устойчивости растений к пониженным температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением поверхности (например, за счет листопада, преобразованием типичных листьев в хвою). Повышение устойчивости растений к высоким температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением нагреваемой площади, образованием толстой корки (существуют растения–пирофиты, которые способны переносить пожары).
Животные осуществляют регуляцию температуры тела различными способами:
биохимическая регуляция – изменение интенсивности обмена веществ и уровня теплопродукции;
физическая терморегуляция – изменение уровня теплоотдачи;
этологическая терморегуляция (поведенческие реакции).
В зависимости от климатических условий у близких видов животных наблюдается изменчивость размеров и пропорций тела, которые описываются эмпирическими правилами, установленными в XIX веке. Правило Бергмана – если два близких вида животных отличаются размерами, то более крупный вид обитает в более холодных условиях, а мелкий – в теплом климате. Правило Аллена – если два близких вида животных обитают в разных климатических условиях, то отношение поверхности тела к объему тела уменьшается с продвижением в высокие широты.
Водный режим. Растения по способности поддерживать водный баланс делятся на пойкилогидрические и гомейогидрические. Пойкилогидрические растения легко поглощают и легко теряют воду, переносят длительное обезвоживание. Как правило, это растения со слабо развитыми тканями (мохообразные, некоторые папоротники и цветковые), а также водоросли, грибы и лишайники. Гомейогидрические растения способны поддерживать постоянное содержание воды в тканях. Среди них выделяют следующие экологические группы:
гидатофиты – растения, погруженные в воду; без воды они быстро погибают;
гидрофиты – растения крайне переувлажненных местообитаний (берега водоемов, болота); характеризуются высоким уровнем транспирации; способны произрастать лишь при постоянном интенсивном поглощении воды;
гигрофиты – требуют влажных почв и высокой влажности воздуха; как и растения предыдущих групп не переносят высыхания; теневые гигрофиты – растения нижних ярусов сырых лесов (недотрога, цирцея альпийская); световые гигрофиты – растения открытых переувлажненных местообитаний (росянка, подмаренник болотный);
мезофиты – требуют умеренного увлажнения, способны переносить кратковременную засуху; это большая и неоднородная группа растений;
ксерофиты – растения, способные добывать влагу при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать воду; для ксерофитов характерны: хорошо развитая кутикула, восковой налет, сильное опушение; ксерофиты делятся на два типа – суккуленты и склерофиты;
суккуленты – растения с развитой водозапасающей паренхимой в разных органах; сосущая сила корней невелика (до 8 атм.), фиксация углекислого газа происходит ночью (кислый метаболизм толстянковых); различают стеблевые суккуленты (кактусы), листовые суккуленты (очитки, молодило), корневые суккуленты (кислица);
склерофиты – растения с развитой склеренхимой; сосущая сила корней составляет десятки атмосфер; различают эуксерофиты (розеточные побеги) и стипаксерофиты (ковыли, типчак).
В ряде случаев вода имеется в большом количестве, но малодоступна для растений (низкая температура, высокая соленость или высокая кислотность). В этом случае растения приобретают ксероморфные признаки, например, растения болот, засоленных почв (галофиты).
Животные по отношению к воде делятся на следующие экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы.
Сокращение потерь воды достигается различными способами. В первую очередь, развиваются водонепроницаемые покровы тела (членистоногие, рептилии, птицы). Совершенствуются выделительные органы: мальпигиевы сосуды у паукообразных и трахейно-дышащих, тазовые почки у амниот. Повышается концентрация продуктов азотного обмена: мочевины, мочевой кислоты и других. Испарение воды зависит от температуры, поэтому важную роль в сохранении воды играют поведенческие реакции избегания перегрева. Особое значение имеет сохранение воды при эмбриональном развитии вне материнского организма, что приводит к появлению зародышевых оболочек; у насекомых формируются серозная и амниотическая оболочки, у яйцекладущих амниот – сероза, амнион и аллантоис.
Химические свойства среды.
Кислородный режим. По отношению к содержанию кислорода все организмы делятся на аэробных (нуждающихся в повышенном содержании кислорода) и анаэробных (не нуждающихся в кислороде). Анаэробы делятся на факультативных (способных существовать и при наличии, и при отсутствии кислорода) и облигатных (не способных существовать в кислородной среде).
Содержание доступных элементов минерального питания наиболее важно для растений. По отношению к валовому содержанию элементов минерального питания выделяют следующие экологические группы растений:
олиготрофные – нетребовательны к содержанию элементов минерального питания в почве;
эутрофные, или мегатрофные – требовательны к плодородию почв; среди эутрофных растений выделяются нитрофилы, требующие высокого содержания в почве азота;
мезотрофные – занимают промежуточное положение между олиготрофными и мегатрофными растениями.
Среди организмов, всасывающих готовые органические вещества всей поверхностью тела (например, среди грибов), различают следующие экологические группы:
Подстилочные сапротрофы – разлагают подстилку.
Гумусовые сапротрофы – разлагают гумус.
Ксилотрофы, или ксилофилы – развиваются на древесине (на мертвых или ослабленных частях растений).
Копротрофы, или копрофилы – развиваются на остатках экскрементов.
Кислотность почвы (рН) также важна для растений. Различают ацидофильные растения, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица), кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна) и растения, нетребовательные к рН почвы (сосна, березы, тысячелистник, ландыш).
Биотические факторы; взаимодействия трофические (прямые и косвенные), топические (прямые, форические и фабрические), информационно-сигнальные. Основные типы парных взаимодействий: комменсализм, хищничество, паразитизм, протокооперация, мутуализм, аменсализм, конкуренция, нейтрализм
Биотические факторы
К биотическим факторам относятся разнообразные способы взаимодействия организмов между собой. Все взаимодействия организмов можно разделить на внутривидовые и межвидовые, прямые и косвенные.
Различают множество типов парных взаимодействий:
1. Трофические – связанные с питанием и потоками энергии:
прямые: взаимодействия «хищник–жертва», «паразит–хозяин»;
косвенные: конкуренция; трофический симбиоз.
2. Топические – связанные с изменением условий обитания:
прямые топические: одни организмы изменяют среду обитания для других;
форические: перенос организмов одного вида организмами другого вида;
фабрические: организмы (или их части) одного вида используются организмами другого вида как строительный материал.
3. Информационно-сигнальные – связанные с передачей информации:
реципрокный альтруизм (взаимопомощь);
мимикрия (миметизм, или подражание).
Биотические связи для разных групп организмов могут быть благоприятными (+), неблагоприятными (–) и нейтральными (0). Выделяют следующие типы парных межвидовых биотических взаимодействий:
Вид А Вид В Тип взаимодействия
+ 0 комменсализм (нахлебничество) –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – безразлично
+ – хищничество, паразитизм –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – неблагоприятно
+ + протокооперация, мутуализм –
взаимодействие благоприятно для обоих видов
– 0 аменсализм –
для вида А взаимодействие неблагоприятно, для вида В – безразлично
– – конкуренция –
взаимодействие неблагоприятно для обоих видов
0 0 нейтрализм –
взаимодействие безразлично для обоих видов
.
Экология как наука, изучающая отношения между организмами и их взаимосвязи с окружающей средой.Предмет и задачи экологии. Организм и надорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии.Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология).Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.
Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.
Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология – это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» – жилище, местопребывание, убежище).
Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект – это часть окружающего мира, которая изучается данной наукой; предмет науки – это наиболее главные существенные стороны ее объекта).
Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
По определению Р. Риклефса (1979), экологию можно представить «... как трехмерное сооружение из лежащих один над другим горизонтальных слоев, соответствующих различным уровням биологической организации – от индивидуума через популяцию и сообщество к экосистеме; вертикальные разрезы, проходящие через все слои, делят все сооружение на секции, соответствующие форме, функции, развитию, регуляции и адаптации. Каждому уровню экологической организации присущи свои особые структурные и функциональные характеристики».
Из множества определений предмета экологии вытекает и множество задач, стоящих перед современной экологией:
Изучение структуры пространственно-временных объединений организмов (популяций, сообществ, экосистем, биосферы).
Изучение круговорота веществ и потоков энергии в надорганизменных системах.
Изучение закономерностей функционирования экосистем и биосферы в целом.
Изучение реакции надорганизменных систем на воздействие разнообразных экологических факторов.
Моделирование биологических явлений для экологического прогнозирования.
Создание теоретической основы охраны природы.
Научное обоснование производственных и социально-экономических программ.
Структура современной экологии
Экология делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.
Основу экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».
Биоэкология (как и любая наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:
1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.
2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.
3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.
К общей биоэкологии относятся и другие разделы:
эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;
палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;
морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;
физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;
биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;
математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.
Частная биоэкология изучает экологию отдельных таксономических групп, например: экология животных, экология млекопитающих, экология выхухоли; экология растений, экология опыления, экология сосны; экология водорослей; экология грибов и т. д.
Биоэкология тесно связана с ландшафтной экологией, например:
экологией водных ландшафтов (гидробиологией) – океанов, рек, озер, водохранилищ, каналов...
экологией наземных ландшафтов – лесов, степей, пустынь, высокогорий...
Отдельно выделяются разделы фундаментальной экологии, связанные с существованием и деятельностью человека:
экология человека – изучает человека как биологический вид, вступающий в разнообразные экологические взаимодействия;
социальная экология – изучает взаимодействие человеческого общества и окружающей среды;
глобальная экология – изучает наиболее крупномасштабные проблемы экологии человека и социальной экологии.
Прикладная экология включает: промышленную экологию, сельскохозяйственную экологию, экологию города (населенных пунктов), медицинскую экологию, экологию административных районов, экологическое право, экологию катастроф и многие другие разделы. Прикладная экология тесно связана с охраной природы и окружающей среды.
Экологические знания должны служить основой рационального природопользования. На их основе базируется создание и развитие сети охраняемых территорий: заказников, заповедников и национальных парков, а также охрана отдельных памятников природы. Рациональное использование природных ресурсов является основой устойчивого развития человечества.
Во второй половине ХХ века в связи с интенсивным воздействием человеческого общества на биосферу начинается экологический кризис, особенно обострившийся в последние десятилетия. Современная экология включает множество разделов и охватывает самые разнообразные стороны человеческой деятельности; происходит экологизация всего общества.
30Структура и границы биосферы. Учение В.И. Вернадского о роли жизни в преобразовании верхних слоев Земли. Роль живого вещества и его функции в биосфере. Роль растительности в обеспечении кислородного режима биосферы. Защитная роль озонового экрана. Круговорот веществ и энергии в биосфере. Биогенная миграция атомов. Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
Структура биосферы
Биосфера включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы ≈ 12-17 км.
По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы:
апобиосфера – лежит над парабиосферой – живые организмы не встречаются;
парабиосфера – лежит над эубиосферой – организмы попадают случайно;
эубиосфера – собственно биосфера, где организмы встречаются регулярно;
метабиосфера – лежит под эубиосферой – организмы попадают случайно;
абиосфера – лежит под метабиосферой – живые организмы не встречаются.
Аэробиосфера – включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:
а) тропобиосфера – до высоты 6...7 км;
б) альтобиосфера – до нижней границы озонового экрана (20...25 км).
Озоновый экран – это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры» – области с пониженным содержанием озона.
Гидробиосфера – включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы ≈ 6...7 км, в отдельных случаях – до 11 км. К гидробиосфере относятся:
а) аквабиосфера – реки, озера и другие пресные воды;
б) маринобиосфера – моря и океаны.
Террабиосфера – поверхность суши. К террабиосфере относятся:
а) фитосфера – зона обитания наземных растений;
б) педосфера – тонкий слой почвы.
Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы ≈ 2...3 км (реже – до 5...6 км) на суше и ≈ 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.
В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.
Функции живого вещества в биосфере разнообразны:
Энергетическая – аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.
Концентрационная – в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.
Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.
Деструкционная – в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
Средообразующая – организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.
Транспортная – перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Взаимосвязь между компонентами биосферы
Растения являются продуцентами органического вещества, поэтому именно с них в экосистемах всегда начинаются цепи выедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы–редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы в неорганическую. Хемосинтезирующие организмы изменяют степени окисления элементов, переводят их из нерастворимой формы в растворимую, и наоборот.
Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.
Общая масса живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли превышает 120 млрд. тонн (в пересчете на сухое вещество). При этом поглощается примерно 170 млрд. тонн углекислого газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода и запасается 400•1015 килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.
Перемещение элементов по цепям (сетям) питания называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.
#31Распределение живого вещества в биосфере. Продуктивность водных экосистем. Географическая зональность экосистем. Основные биомы Земли.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ
Распределение живого вещества в гидросфере
Продуктивность различных экосистем в гидросфере Земли распределена неравномерно. Продуцентами органического вещества в водных экосистемах являются, как правило, водоросли. Лимитирующими факторами для водорослей являются: освещенность и содержание в воде биогенов (нитратов и фосфатов). В зависимости от освещенности и содержания биогенов продуктивность водных экосистем варьирует в широких пределах (см. табл.).
Общая годовая продукция всех трофических уровней Мирового океана составляет ≈ 55 млрд. тонн (продукция суши ≈ 120 млрд. тонн). Продуктивность промысловых ресурсов в 500 раз меньше – около 100 млн. тонн (в том числе, 85 млн. тонн – рыбы). Из 100 млн. тонн без ущерба для экосистем можно изъять лишь 80 млн. тонн, а фактически изымается 55 млн. тонн. Следовательно, резерв составляет лишь 25 млн. тонн. Таким образом, в обозримом будущем ресурсы Мирового океана будут близки к истощению.
Водоемы (экосистемы) Чистая продуктивность,
мг углерода на
1 кв. м за сутки
Зоны океана:
открытый океан в низких широтах –
открытый океан в высоких широтах –
шельфы –
эстуарии и рифы –
50
200
350
1000
Озера:
олиготрофные холодные –
мезотрофные умеренной зоны –
эутрофные тропические –
50-150
250-1000
600-8000
Реки:
умеренной зоны –
мутные –
тропические –
50-150
20-30
до 3000
Географическая зональность наземных экосистем
На Земле, в зависимости от географической широты, выделяется 7 климатических поясов. В пределах поясов в зависимости от количества осадков и характера их распределения по сезонам выделяются климатические области с влажным (гумидным) и сухим (аридным) климатом.
1. Экваториальный пояс. Слабые ветры; жарко и влажно. Сезонные колебания температуры малы.
2. Субэкваториальный пояс (в северном и южном полушарии). Летом экваториальные воздушные массы (влажные), зимой – тропические (сухие, более прохладные). Вблизи океанов велико воздействие тропических циклонов.
3. Тропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны пассаты – устойчивые восточные ветры; заметны сезонные изменения температуры. Включает области пустынного и влажного климата.
4. Субтропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны устойчивые сухие западные ветры. Летом тропические воздушные массы (сухие, теплые), зимой – умеренные (влажные, холодные). Хорошо выражены сезонные изменения. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным (средиземноморским) и муссонным климатом.
5. Умеренный пояс (в северном и южном полушарии). Характерны западные ветры. Зимой образуется снежный покров. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным, морским и муссонным климатом.
6. Субарктический (субантарктический) пояс. Летом умеренные воздушные массы (теплые влажные), зимой арктические и антарктические (холодные сухие). Большие сезонные колебания освещенности и температуры.
7. Арктический (антарктический) пояс. Растительность отсутствует (ледниковые пустыни).
Основные биомы Земли
В соответствии с климатическими поясами и областями выделяются крупнейшие подразделения биосферы – биомы. Биомы представляют собой совокупность живых организмов в сочетании с определенными условиями их обитания в обширных ландшафтно-географических зонах. Видовой состав организмов в разных экосистемах одного биома может быть совершенно различным – в этом отличие биомов от флористических и фаунистических царств и областей, которые характеризуются единством флоры или фауны.
Дождевые экваториальные леса, или вечнозеленые тропические леса. Расположены в экваториальном климатическом поясе Южной Америки, Центральной Африки, Океании. Объем первичной чистой продукции превышает 35 тонн сухого вещества на 1 га в год. Однако вторичная продукция экосистем значительно ниже: почти все образованное органическое вещество потребляется животными, а остатки подвергаются минерализации.
В дождевых экваториальных лесах исключительно высок уровень видового разнообразия организмов: здесь встречается около 40% видов известных растений, однако плотность популяций многих видов часто не превышает нескольких особей на 1 га – поэтому флора этого биома очень уязвима и с трудом восстанавливается.
Муссонные листопадные леса отличаются от дождевых экваториальных лесов чередованием сухих сезонов и сезонов проливных дождей. В условиях периодического увлажнения, высокой температуры и освещенности уровень годовой первичной продукции достигает 25 т/га. Видовое разнообразие организмов ниже, чем в дождевых экваториальных лесах, что связано с наличием засушливого периода.
Саванны занимают большую часть субэкваториального климатического пояса в Южной Америке и Африке. Годовая первичная продукция саванн не превышает 20 т/га. Для саванн характерно обилие травоядных млекопитающих.
Тропические пустыни северного и южного полушария расположены в тропических поясах Америки, Африки и Австралии (в зоне действия пассатов). Продуктивность пустынь очень низкая.
В более высоких широтах (≈ 40° с. ш. и ю. ш.) располагаются экосистемы, известные под названием растительность средиземноморского типа (Старый Свет) или чаппараль (Новый Свет). Годовая первичная продукция достигает 10 т/га.
На одной широте с растительностью средиземноморского типа располагаются экосистемы субтропических муссонных лесов. Среднегодовое количество осадков более 1000 мм с неравномерным распределением осадков; высокая продуктивность.
На этих же широтах в областях с сухим климатом располагаются субтропические пустыни. Среднегодовое количество осадков менее 500 мм; низкая продуктивность.
Степи (прерии, пампы) располагаются в более высоких широтах, занимая области умеренного пояса с континентальным климатом. Годовая первичная продукция достигает 15 т/га. В ХХ веке нерациональная распашка степей и прерий привела к деградации степных экосистем в Северной Америке и Евразии.
Леса умеренного пояса (листопадные широколиственные и хвойно-широколиственные леса) расположены на тех же широтах, что и степи, но в районах с более влажным (гумидным) климатом. Экосистемы лесов умеренного пояса характеризуются высокой устойчивостью. Продуктивность достигает 25 т/га.
Хвойные, или бореальные леса расположены в более высоких широтах умеренного пояса с холодным континентальным климатом (в основном, в северном полушарии и, частично, на юге Южной Америки). Продуктивность достигает 20 т/га. Видовое разнообразие резко снижается.
Тундра располагается в самых высоких широтах материков. Годовая продуктивность – менее 4 т/га, но весной и летом наблюдаются вспышки жизни при круглосуточной вегетации растений-эфемероидов.
В состав биосферы входят и другие группы экосистем: области высотной поясности, поймы, болота и агробиоценозы. Эти экосистемы настолько разнородны, что их единой классификации не существует.
29Понятие о биосфере. Биосфера как большая экосистема.
Представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875), который понимал биосферу как тонкую пленку жизни на земной поверхности, которая в значительной мере определяет «лик Земли». Однако целостное учение о биосфере разработал российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1926).
В настоящее время существует множество подходов к определению понятия «биосфера».
Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сложившаяся в ходе исторического развития органического мира.
Биосфера – это активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая из известных экосистем.
28Организм как среда обитания
Любой организм (даже самый мелкий) представляет собой сложную систему, которая обеспечивает разнообразные условия обитания для других организмов. Если организмы одного вида используют организм другого вида как среду обитания, то между ними возникают разнообразные биотические взаимодействия.
Совместное существование двух и более разноименных видов называется симбиоз (в широком смысле этого слова). В простейшем случае формируется двухкомпонентная система из двух организмов разных видов. В зависимости от типа взаимоотношений между симбионтами возможны частные типы симбиотических взаимодействий: комменсализм, паразитизм, мутуализм (подробно эти типы взаимодействий были рассмотрены в главе 4).
Организм как среда обитания имеет ряд преимуществ перед другими средами обитания: большое количество доступных пищевых ресурсов для гетеротрофных организмов, защищенность обитателей организмов, стабильность водного режима, температурного режима, водно-солевого режима (сходство с водной средой обитания). Положительные стороны организма как среды обитания приводят к дегенерации тела эндосимбионтов (яркий пример – постепенная редукция систем органов у сосальщиков и ленточных червей); как правило, наблюдается гигантизм – эндосимбионтные формы значительно крупнее, чем родственные им свободноживущие формы.
В то же время организм как среда обитания имеет и отрицательные стороны: ограниченность жизненного пространства, недостаток кислорода, трудности с распространением от одной особи хозяев к другой, защитные реакции организма хозяина, недостаток света для фотоавтотрофных организмов.
Отрицательные стороны организма как среды обитания приводят к появлению соответствующих черт специализации у эндосимбионтов:
ограниченность жизненного пространства приводит к возрастанию конкуренции между эндопаразитами (например, цепни–солитеры существуют в кишечнике хозяина в единственном экземпляре);
недостаток кислорода приводит к переходу на анаэробное дыхание и даже к утрате дыхательных ферментов (пример – взрослые аскариды);
трудности с распространением от одной особи хозяев к другой приводят к гипертрофированию половых систем и повышению плодовитости, к гермафродитизму (или постоянному контакту разнополых особей), к появлению различных способов бесполого размножения, к формированию жизненных циклов со сменой хозяев;
защитные реакции организма хозяина приводят к формированию различных прикрепительных органов, мощных защитных покровов и даже к изменению антигенной структуры эндосимбионтов (особенно у вирусов);
недостаток света для фотоавтотрофных организмов приводит к тому, что фотоавтотрофные эндосимбионты могут населять только поверхностные слои тела хозяина.
Сходство организма как среды обитания с водной средой обитания позволяет многим видам совершить переход из водной среды обитания в организм как среду обитания без существенных морфологических и физиологических изменений.
.
27Почва как среда обитания (литосфера, или педосфера)
Почва, или педосфера – это рыхлый поверхностный слой суши, обладающий плодородием. Почва представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. В состав почвы входят разнообразные типы вещества: живое вещество (живые организмы), биогенное вещество (органические и неорганические вещества, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов), косное вещество (горные породы) и другие. Поэтому почва представляет собой особый тип вещества в биосфере – биокосное вещество.
Почва является экологическим фактором наземно-воздушной среды обитания и, в то же время, представляет собой самостоятельную среду обитания. Постоянные обитатели почвы называются эдафобионты. Особенности действия экологических факторов в почве:
достаточно высокое и стабильное содержание воды и разнообразных газов (промежуточное между водной и наземно-воздушной средой);
высокая концентрация органических и неорганических веществ;
стабильный температурный режим;
низкая освещенность (за исключением самых поверхностных слоев) – лимитирующий фактор для фотосинтезирующих организмов.
неоднородность почвы по вертикали и горизонтали создает условия для формирования множества экологических ниш.
Почва является средой обитания, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближает: неоднородность по вертикали, насыщенность почвенного воздуха водяными парами и наличие других форм воды, присутствие минеральных и органических веществ в почвенных растворах, возможность передвигаться в трех измерениях. С наземно-воздушной средой почву сближает: наличие почвенного воздуха, возможность пересыхания верхних горизонтов, резкие изменения температуры в верхних слоях.
Экологические группы прокариот. Неоднородность почвы в физико-химическом отношении создает благоприятные условия для разнообразных типов обмена веществ. По характеру обмена веществ у прокариот выделяются следующие группы:
Анаэробные гетеротрофы, не способные использовать неорганические окислители. В результате происходит анаэробное дыхание – брожение углеводов и гниение белков.
Анаэробные гетеротрофы, использующие неорганические окислители. Эти организмы полностью окисляют органические вещества с помощью сульфатов, нитратов, трехвалентного железа.
Аэробные гетеротрофы. К аэробному дыханию способно большинство обитателей почвы.
Факультативные анаэробы в присутствии кислорода осуществляют аэробное дыхание, а при недостатке кислорода переходят на анаэробное брожение или анаэробное дыхание с использованием неорганических окислителей. В то же время, существуют и облигатные анаэробы, для которых кислород является ядом.
Хемоавтотрофы (хемосинтезирующие прокариоты). Используют для восстановления углекислого газа энергию окисления неорганических веществ с помощью кислорода (аэробные хемоавтотрофы) или нитратов (анаэробные хемоавтотрофы).
Экологические группы грибов. Высокая концентрация органических веществ в верхних слоях почвы создает благоприятные условия для гетеротрофных организмов. Например, в почве широко распространены различные группы грибов.
Грибы-сапротрофы питаются мертвым органическим веществом. Существует несколько групп грибов–сапротрофов: подстилочные, гумусовые, ксилотрофы, копротрофы.
При взаимодействии с корнями высших растений микоризные грибы образуют микоризу. Между растением и грибом возникают сложные отношения, и в итоге происходит развитие высшего растения.
Экологические группы животных. Экологические группы животных выделяют по размерам тела. В состав почвенной фауны входят: микрофауна, мезофауна, макрофауна и мегафауна.
Микрофауна включает мельчайших животных, населяющих водную фазу почвы. В сущности, это водные организмы. Представители микрофауны способны переносить промерзание зимой и высыхание летом в состоянии анабиоза.
Мезофауна включает более крупных беспозвоночных. Лимитирующим фактором для этих организмов является содержание влаги: при недостатке влаги им угрожает пересыхание, а при избытке влаги – гибель от недостатка воздуха.
К макрофауне относятся еще более крупные беспозвоночные (размеры тела до нескольких сантиметров): дождевые черви, мокрицы, многоножки, личинки крупных насекомых (жуков), медведки. Для них почва является плотной средой. Часть из них передвигается, раздвигая почвенные частицы, а часть – роет новые ходы. В последнем случае развиваются разнообразные приспособления для рытья ходов. Неблагоприятные условия эти животные переносят на глубине в десятки сантиметров.
К мегафауне относятся относительно крупные млекопитающие–землерои (кроты, слепыши, цокоры). Эти организмы характеризуются компактным телом с короткой шеей и сильными копательными конечностями; глаза недоразвиты.
Кроме постоянных обитателей почвы выделяются группа обитателей нор: кролики, суслики, барсуки. Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают и спасаются от опасности в норах.
26Наземно-воздушная среда обитания (атмосфера)
Наземно-воздушная обитания – самая сложная по экологическим условиям. Выход в наземно-воздушную среду обитания у разных групп организмов оказался возможным благодаря появлению специфических адаптаций, в том числе, и ароморфного характера. Постоянные обитатели наземно-воздушной среды обитания называются аэробионты.
Особенности наземно-воздушной среды обитания
и приспособленность организмов
к специфическим экологическим факторам
1. Недостаток воды часто является лимитирующим фактором для наземных организмов.
2. Низкая теплоемкость и низкая теплопроводность воздуха приводит к значительным перепадам температуры: при изменении прямой освещенности, суточные перепады, сезонные перепады (сезонность характерна для умеренных и высоких широт). В то же время, низкая теплоемкость и теплопроводность воздуха делают возможным развитие теплокровности у птиц и млекопитающих.
3. Низкая вязкость и низкая плотность воздуха позволяет приобретать разнообразную форму тела у животных. В то же время лимитирующим фактором становится гравитация. Для летающих животных необходимо формирование обтекаемой формы тела и крыльев. Для крупных животных необходимо формирование скелета. Для растений необходимо наличие механических тканей и определенной формы кроны.
4. Поглощение света происходит за счет топических межвидовых взаимодействий, что приводит к появлению ярусности.
5. Высокое содержание кислорода при низкой влажности воздуха приводит к появлению у животных разнообразных органов дыхания (трахеи, легкие).
6. Неравномерное распределение элементов минерального питания сказывается, в первую очередь, на растениях, что приводит к мозаицизму.
Основные экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам в наземно-воздушной среде обитания, были рассмотрены в главе 2.
25Водная среда обитания (гидросфера)
Водную среду обитания образуют важнейшие компоненты гидросферы Земли входят: Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. К континентальным водам относятся реки, озера и ледники.
Водная среда обитания является исходной для всех земных форм жизни. Подавляющее большинство организмов – первично-водные, то есть сформировавшиеся именно в водной среде обитания. Постоянные обитатели гидросферы называются гидробионты.
Рассмотрим особенности водной среды обитания на примере Мирового океана. В Мировом океане различают две экологические области: бенталь – дно океана и пелагиаль – толщу воды.
Бенталь. Население дна (бентали) называется бентос («глубинный»). По вертикали бенталь делится на ряд зон (перечислены только основные): литораль – часть берега, заливаемая во время приливов; занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средой обитания; сублитораль – материковая отмель, или континентальный шельф – часть бентали от нижней границы приливов до глубины примерно 200 м; батиаль – область более или менее крутого материкового склона до глубины ≈ 3...4 км; абиссаль – область океанического ложа с глубиной ≈ 3...6 км.
Пелагиаль. Население пелагиали (водной толщи) называется пелагос. Совокупность организмов, парящих в толще воды и неспособных к передвижению против течения, называется планктон («блуждающий»). Различают фитопланктон (совокупность фотосинтезирующих планктонных организмов) и зоопланктон (совокупность планктонных организмов, неспособных к фотосинтезу). Организмы, способные к активному перемещению против течения, называются нектон. По вертикали пелагиаль делится на зоны (перечислены только основные):
нейсталь – поверхностный слой воды, граничащий с атмосферой; население нейстали называется нейстон; организмы, часть тела которых находится в воде, а часть над ее поверхностью, называются плейстон;
эпипелагиаль – соответствует глубине сублиторали;
батипелагиаль – соответствует глубине батиали;
абиссопелагиаль – соответствует глубине абиссали.
Совокупность организмов, способных вести и пелагический, и бентосный образ жизни, называется пелагобентос. Совокупность организмов, обитающих на различных предметах и живых телах, находящихся в толще воды, называется перифитон.
Особенности водной среды обитания и приспособленность
организмов к специфическим экологическим факторам
1. Низкое содержание растворенного кислорода. Содержание О2 в атмосфере составляет 210 мл/л, растворимость О2 в воде зависит от температуры: при 0 оС составляет 10,3 мл/л, а при 20 оС – 6,6 мл/л. Таким образом, содержание кислорода в воде примерно в 20–30 раз меньше, чем в атмосфере. При этом фактическое содержание кислорода может снижаться до 1 мл/л. Поэтому содержание кислорода является лимитирующим (ограничивающим) фактором для большинства гидробионтов.
Поверхностные слои воды содержат больше кислорода, а в глубинные слои кислород может поступать или путем диффузии (которая в воде протекает очень медленно), или за счет вертикального перемешивания водных масс.
2. Высокая теплоемкость и высокая теплопроводность воды обеспечивают выравнивание температур. По отношению к температурному фактору все организмы делятся на пойкилотермные (неспособные регулировать температуру тела) и гомейотермные (поддерживающие постоянную температуру тела).
Прямое влияние температуры на пойкилотермных гидробионтов заключается в изменении характера обмена веществ. Высокая теплопроводность воды приводит к появлению теплоизолирующих (жировых) слоев у гомейотермных (теплокровных) животных. Многие гидробионты защищаются от льдообразования в клетках, повышая внутриклеточное содержание антифризов (антифризы – вещества, снижающие температуру замерзания воды).
3. Сравнительно высокая вязкость воды. Оказывает наибольшее влияние на планктонные организмы (уменьшает скорость погружения и обеспечивает их парение в толще воды) и на нектонные организмы, передвигающиеся с большой скоростью (создает сопротивление). Для планктона характерно увеличение поверхности тела по сравнению с объемом тела, что облегчает парение. Для нектона характерна обтекаемая форма тела, что облегчает активное передвижение.
4. Высокая электропроводность воды делает возможным развитие электрических органов: высоковольтных (защита, нападение) и низковольтных (получение информации).
5. Интенсивное поглощение света в воде: красная часть спектра поглощается водой, а синяя часть – рассеивается; в итоге красные лучи доходят лишь до глубины 10 м, а сине-зеленые – до 160 м и более. По освещенности выделяют зоны: эуфотическая зона – благоприятные условия для фотосинтеза; дисфотическая, или сумеречная зона – неблагоприятные условия для фотосинтеза (здесь обитают, преимущественно, красные водоросли и цианобактерии); афотическая зона – фотосинтез невозможен.
6. Доступность водорастворимых веществ (ионы Na+, K+, Cl–, NH4+, NO3– ) и недоступность водонерастворимых веществ (связанные ионы Ca2+, ионы тяжелых металлов, фосфаты). Доступность элементов оказывает наибольшее влияние на водные растения. Лимитирующими факторами для водорослей являются концентрации биогенов: фосфатов и нитратов. По содержанию биогенов различают: эутрофные воды – высокое содержание биогенов; мезотрофные воды – умеренное содержание биогенов; олиготрофные воды – низкое содержание биогенов; дистрофные воды – высокое содержание биогенов в связанном состоянии.
7. Общая соленость воды оказывает наибольшее влияние на животных.
В соленых водах (гипертоническая среда) возникает проблема сохранения воды в пределах организма. У Одноклеточных животных реже сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются дистальные (всасывающие) части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения. У костистых рыб избыток солей выделяется через жабры.
В пресных водах (гипотоническая среда) возникает проблема удаления воды из организма. У Одноклеточных животных чаще сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются почечные (мальпигиевы) клубочки, проксимальные части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения, обеспечивающие интенсивное образование разбавленной мочи.
В разных зонах Мирового океана существуют свои особенности действия экологических факторов.
Литораль. В зоне литорали на морские организмы действуют экологические факторы, оказывающие на организмы благоприятное и неблагоприятное воздействие.
К благоприятным факторам в зоне литорали относятся: высокое содержание биогенов терригенного (материкового) происхождения; высокая аэрация воды вследствие прибоя; высокая освещенность.
Неблагоприятные (лимитирующие) факторы: периодическое обсыхание; разрушающее действие прибоя; перепады температур (температура воды и воздуха часто различаются); перепады солености (за счет стекания пресных вод и испарения морской воды в лужах); множество водных и наземных хищников.
Действие неблагоприятных (лимитирующих) факторов привело к развитию соответствующих адаптаций. Водоросли не высыхают, поскольку образуют густые скопления, сохраняющие влагу. Подвижные животные (черви, морские звезды, ракообразные, брюхоногие моллюски) скрываются в разнообразных укрытиях. Неподвижные животные обычно имеют раковины и панцири или же уменьшают поверхность испарения (актинии втягивают щупальца). Некоторые животные (крабы, рыбы–периофтальмусы) продолжают активный образ жизни во время отлива. На участках с очень сильным прибоем организмы или приобретают раковины (рачки–балянусы, мидии, морские блюдечки, некоторые морские ежи), или характеризуются сильно расчлененной формой тела (водоросли, кишечнополостные, морские лилии).
Коралловые рифы. Экосистемы коралловых рифов формируются на отмелях, образованных рифообразующими кораллами с известковым (реже – роговым) скелетом. Эти кишечнополостные требуют высокой температуры воды – не ниже 18 оС (термофилы) – и высокой солености (галофилы). Кораллам необходимы симбиотические известковые водоросли (для образования известкового скелета и дополнительного питания), поэтому рифообразующие кораллы могут существовать только при высокой освещенности: на глубине не более 40...50 м. Освещенность зависит от прозрачности воды, поэтому кораллы обитают в чистой воде. Кораллы поглощают большое количество кислорода (а его содержание в теплой воде и так невысокое), поэтому наиболее интенсивно они развиваются в прибойных участках.
Коралловые рифы относятся к наиболее продуктивным экосистемам Мирового океана (чистая первичная продуктивность составляет 1000 мг углерода на 1 кв. м за сутки) и отличаются высоким уровнем видового разнообразия (известно свыше 2500 видов коралловых рыб). Это связано с исключительно благоприятными условиями, в которых обитают кораллы, а также с тем, что биогены слабо мигрируют за пределы рифов.
Экосистемы коралловых рифов крайне уязвимы. Ливневые дожди вызывают опреснение воды и гибель живых кораллов (при их гниении дополнительно снижается содержание кислорода). Тропические ураганы и землетрясения разрушают сами рифы. Антропогенное загрязнение океана ослабляет живые кораллы, и они становятся уязвимыми для морских звезд «терновый венец».
Эпипелагиаль. К благоприятным факторам эпипелагиали открытого океана относятся: достаточно высокая аэрация; высокая освещенность. Лимитирующим фактором является низкое содержание биогенов за счет их миграции в придонные воды. Однако концентрация биогенов может возрастать за счет апвеллинга – выноса глубинных вод на поверхность, например, в приполярных зонах.
Основными продуцентами эпипелагиали являются планктонные диатомовые водоросли и перидинеи (способные к миксотрофному питанию) – около 1000 видов. Из-за низкого содержания биогенов продуктивность открытого океана очень низкая: ≈ 50 мг углерода/1 м2∙сутки в тропической зоне и 150...200 мг углерода/1 м2∙сутки в высоких широтах.
Разнообразие планктона в открытом океане выше, чем на шельфе, поскольку многие виды стеногалинны и не переносят опреснения прибрежных вод.
Абиссаль и абиссопелагиаль. Благоприятным фактором абиссали и абиссопелагиали является стабильность условий обитания. К лимитирующим факторам относятся: отсутствие света и невозможность фотосинтеза; высокое давление.
При снижении освещенности органы зрения у животных гипертрофируются, но при полном отсутствии света происходит полная редукция органов зрения. Для обитателей глубин характерна люминесценция с участием симбиотических светящихся бактерий.
Из-за нехватки света отсутствуют фотосинтезирующие продуценты. Следовательно, глубоководные экосистемы являются зависимыми от экосистем эпипелагиали, и их собственная продуктивность стремится к нулю. При наличии неорганических окислителей (например, вблизи гидротермальных сульфатных источников) продуцентами являются десульфирующие и другие хемосинтезирующие бактерии. Они участвуют в образовании симбиотических систем с различными беспозвоночными.
24Динамика экосистем. Обратимые и необратимые изменения в экосистемах. Понятие экологической сукцессии как процесса развития и восстановления нарушенных экосистем. Развитие экосистем от неустойчивых к устойчивым. Саморегуляция в экосистемах
Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах на образование вторичной продукции расходуется лишь часть прироста биомассы; в экосистеме происходит накопление органического вещества. Такие экосистемы закономерно сменяются другими типами экосистем. Закономерная смена экосистем на определенной территории называется сукцессия. Пример сукцессии: озеро → зарастающее озеро →болото → торфяник → лес.
Различают следующие формы сукцессий:
первичные – возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
вторичные – возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
обратимые – возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк → гарь → березняк → ельник);
необратимые – возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем; реликтовая экосистема – это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
антропогенные – возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического вещества и энергии на трофических уровнях приводит к повышению устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии в определенных почвенно-климатических условиях формируются окончательные климаксные сообщества. В климаксных сообществах весь прирост биомассы трофического уровня расходуется на образование вторичной продукции. Такие экосистемы могут существовать бесконечно долго.
В деградирующих (зависимых) экосистемах энергетический баланс отрицательный – энергии, поступившей на низшие трофические уровни, недостаточно для функционирования высших трофических уровней. Такие экосистемы неустойчивы и могут существовать только при дополнительных затратах энергии (например, экосистемы населенных пунктов и антропогенных ландшафтов). Как правило, в деградирующих экосистемах число трофических уровней снижается до минимума, что еще больше увеличивает их неустойчивость.
20Трофическая структура сообществ.
Трофическая структура биоценоза
Трофическая, или экологическая структура биоценоза определяется характером пищевых отношений. Поэтому в состав биоценозов входят различные группы организмов в определенном соотношении. В сходных почвенно-климатических условиях формируются биоценозы со сходной трофической структурой, например, сообщества североамериканских прерий и евро–азиатских степей, сообщества дождевых лесов Южной Америки и Африки.
Биоценозы со сходной экологической структурой часто имеют различный видовой состав. Виды, выполняющие одни и те же функции в разных сообществах, называются замещающими, или викарирующими. Например, сходны экологические ниши европейского благородного оленя и североамериканского оленя вапити, европейского бурого медведя и североамериканского медведя гризли. В Австралии при отсутствии плацентарных млекопитающих их функции выполняют аналогичные виды сумчатых млекопитающих: сумчатый крот, сумчатые белки, сумчатые сони, сумчатые медведи (коала).
.
#21Понятие экосистемы. Компоненты экосистем и основные процессы, протекающие в экосистемах. Биогеоценоз как вариант наземных экосистем.
Экосистема – это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы – это основные природные единицы на поверхности Земли.
Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).
Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ.
Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть и долговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы – всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).
Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.
Биогеоценозы характеризуются следующими чертами:
биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности; в отличие от экосистемы пространственные границы биогеоценозов не могут быть проведены произвольно
биогеоценозы существуют длительное время;
биогеоценоз – это биокосная система, представляющая собой единство живой и неживой природы;
биогеоценоз – это элементарная биохорологическая ячейка биосферы (то есть биолого-пространственная единица биосферы);
биогеоценоз – это арена первичных эволюционных преобразований (то есть эволюция популяций протекает в конкретных естественноисторических условиях, в конкретных биогеоценозах).
Таким образом, как и экосистема, биогеоценоз представляет собой единство биоценоза и его неживой среды обитания; при этом основой биогеоценоза является биоценоз. Понятия экосистемы и биогеоценоза внешне сходны, но, в действительности, они различны. Иначе говоря, любой биогеоценоз – это экосистема, но не любая экосистема – биогеоценоз.
#22Структура экосистемы: продуценты, консументы, редуценты, абиотическая среда. Биоценоз – основа функционирования экосистемы.
Структура экосистемы
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистеме возможны только за счет постоянного притока высокоорганизованной энергии. Основным первичным источником энергии на Земле является солнечная энергия.
В экосистемах наблюдается постоянный поток энергии, которая переходит из одной формы в другую.
Фотосинтезирующие организмы переводят энергию солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Эти организмы являются производителями, или продуцентами органического вещества. В большинстве случаев функции продуцентов в экосистемах выполняют растения.
Гетеротрофные организмы получают энергию при поглощении органических веществ и называются потребителями, или консументами. Существуют консументы первого порядка (растительноядные организмы, или фитофаги), второго порядка (организмы, питающиеся фитофагами, или зоофаги) и высших порядков (хищники и сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты). В большинстве случаев функции консументов в экосистемах выполняют животные. Организмы, которые специализируются на добывании строго определенной пищи, называются монофаги. Организмы, которые могут питаться различной пищей, называются полифаги. Для полифагов характерен широкий спектр питания, включающий основную, второстепенную и случайную пищу.
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности в любой форме потребляются организмами, разрушающими мертвое органическое вещество до неорганических веществ – редуцентами, или деструкторами. К редуцентам относятся различные животные (как правило, беспозвоночные), грибы, прокариоты:
некрофаги – трупоеды;
копрофаги (копрофилы, копротрофы) – питаются экскрементами;
сапрофаги (сапрофиты, сапрофилы, сапротрофы) – питаются мертвым органическим веществом (опавшими листьями, линочными шкурками); к сапрофагам относятся:
ксилофаги (ксилофилы, ксилотрофы) – питаются древесиной;
кератинофаги (кератинофилы, кератинотрофы) – питаются роговым веществом;
детритофаги – питаются полуразложившимся органическим веществом;
окончательные минерализаторы – полностью разлагают органическое вещество.
Продуценты и редуценты обеспечивают круговорот веществ в экосистеме: окисленные формы углерода и минеральных веществ превращаются в восстановленные и наоборот; происходит превращение неорганических веществ в органические, а органических – в неорганические.
#23Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме как условие существования устойчивых экосистем. Естественные и искусственные экосистемы. Пищевые цепи и сети. Пищевая и детритная цепь. Принципы передачи энергии по пищевым цепям. Правило экологической пирамиды.
Пищевые цепи
При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи.
Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни:
1-й уровень – продуценты (растения);
2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги);
3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги);
4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники);
5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты).
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности каждого уровня разрушаются редуцентами. Трофические цепи, которые начинаются с редуцентов, называются детритные цепи. Детритные цепи являются основой существования зависимых экосистем, в которых органического вещества, произведенного продуцентами, недостаточно для обеспечения энергией консументов (например, глубоководные экосистемы, экосистемы пещер, экосистемы почвы). В этом случае существование экосистемы возможно за счет энергии, содержащейся в мертвом органическом веществе.
Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. Таким образом, в реальных экосистемах пищевые цепи превращаются в пищевые сети.
Ниже приведен фрагмент пищевой сети смешанного леса.
Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га•год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) или рационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть – на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, линочные шкурки и иные отходы у животных), часть – на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности
+ прирост биомассы
Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе – по отношению к консументам и редуцентам.
Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.
18Видовая структура биоценозов. Количественные отношения видов. Доминирующие, субдоминирующие и кодоминирующие виды. Виды–эдификаторы. Связь видового разнообразия с устойчивостью сообществ
Видовая структура биоценоза
Видовая структура биоценоза включает разнообразие видов и соотношение их численности или биомассы. Видовое разнообразие зависит от почвенно-климатических условий, от истории и современного состояния сообществ. Видовое разнообразие зависит также от степени однородности среды обитания: наибольшее видовое разнообразие наблюдается при наличии неоднородности среды обитания (пограничный эффект, или эффект опушки). Неоднородность среды обитания создается как за счет неоднородности абиотических факторов, так и действия биотических факторов.
Виды в составе биоценоза различаются по численности. Наиболее многочисленные виды называются доминирующими, или доминантами. Менее многочисленные виды – субдоминирующими, или доминантами 2-го порядка. При наличии двух и более доминирующих видов они называются кодоминирующими. Часто доминирующие виды обладают средообразующим действием, такие виды называются эдификаторами. Обычно эдификаторами являются растения, но иногда эдификаторами являются животные (например, колонии сурков).
Видов с низкой численностью в сообществе больше, чем видов с высокой численностью. Но редкие и малочисленные виды увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для замещения доминантов. Чем больше резерв «второстепенных» видов, тем выше вероятность того, что среди них найдутся такие виды, которые могут выполнить роль доминантов при любых изменениях среды, тем выше устойчивость биоценоза.
Между общим видовым разнообразием и численностью видов существует определенная связь: со снижением видового разнообразия резко повышается численность отдельных видов. Таким образом, в нарушенных сообществах ослабевают биоценотические связи, и некоторые виды получают возможность беспрепятственно размножаться.
Наибольшее видовое разнообразие наблюдается в дождевых экваториальных лесах – сообществах, существующих в относительно постоянных условиях среды. Наименьшее видовое разнообразие наблюдается в высоких широтах и в специфических условиях (например, в эфемерных, или временных водоемах). Чем специфичнее условия среды, тем ниже уровень видового разнообразия, и тем выше вероятность вспышек численности отдельных видов (апериодических популяционных волн с большой амплитудой).
#19Пространственная структура биоценоза. Ярусность, мозаичность.
Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется структурой фитоценоза. Пространственная структура биоценоза характеризуется вертикальной неоднородностью (ярусностью) и горизонтальной неоднородностью (мозаичностью).
Ярусность формируется, в основном, в лесах и определяется уменьшением освещенности. В смешанных лесах хорошо выделяется I ярус (светолюбивые деревья – дуб, сосна), II ярус (теневыносливые деревья – липа, клены), III ярус (кустарники – лещина, бересклет, жимолость), IV ярус (высокие травянистые растения), V ярус (низкие травянистые растения, папоротники, напочвенные мхи и лишайники).
Мозаичность формируется, в основном, в открытых местообитаниях (лугах, болотах) и определяется микрорельефом, неравномерным распределением влаги и элементов минерального питания.
Ярусность в открытых местообитаниях более или менее выражена при наличии высоких травянистых растений. Мозаичность в лесах определяется жизнедеятельностью отдельных видов растений (фитогенная мозаичность) и отмиранием деревьев (образуются ветровально–почвенные комплексы).
17Понятие о биоценозе. Биоценотическая среда. Структурные компоненты биоценозов. Фитоценоз как основа большинства наземных сообществ.
Группировки совместно обитающих организмов называются сообщества, или биоценозы. Непосредственное окружение организмов составляет их биоценотическую среду. Раздел экологии, изучающий закономерности формирования и функционирования сообществ, называется синэкология, или биоценология.
В понятие среды обитания организмов входят почвенно-климатические факторы, образующие в совокупности экотоп, или первичную среду обитания. Совокупность почвенных факторов называется эдафотоп, а совокупность климатических факторов – климатоп. Организмы активно воздействуют на экотоп и преобразуют его в биотоп, или вторичную среду обитания.
В состав каждого биоценоза входят: фитоценоз (растительное сообщество), зооценоз (сообщество животных) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов, к которым относятся как прокариоты, так и низшие эукариоты). Основой большинства наземных биоценозов являются фитоценозы, определяющие пространственные границы биоценозов, их внешний вид и строение.
Фитоценоз – это конкретная группировка растений, однородная по внешности, флористическому составу, строению, по условиям существования. Каждый фитоценоз уникален, относительно однороден, имеет пространственные границы; формирование и существование фитоценоза определяется взаимоотношениями между растениями и средой обитания.
16Отношения «хищник–жертва» и «паразит–хозяин».
Отношения «паразит–хозяин»
Паразитизм – это форма взаимоотношений, при которой организм–паразит использует хозяина и как местообитание, и как источник пищи. При истинном паразитизме метаболические системы паразита и хозяина неразрывно связаны.
Различают следующие виды паразитизма:
а) экзопаразитизм и эндопаразитизм – в первом случае паразит находится на поверхности тела хозяина, во втором случае – внутри тела хозяина;
б) облигатный и факультативный – в первом случае паразит не может существовать без хозяина, во втором случае – способен и к самостоятельному существованию (например, используя трупы хозяев или отходы их жизнедеятельности);
в) временный и стационарный – в первом случае паразит нападает на хозяина только для питания, во втором случае – проводит на хозяине большую часть жизни.
При паразитизме во многих случаях наблюдается смена хозяев. Разным стадиям жизненного цикла паразитов часто соответствуют разные (обычно строго определенные) хозяева.
Численность популяций при взаимодействиях «паразит–хозяин» также регулируется системой обратных связей. Но в отличие от хищников паразиты любого типа оказывают меньшее влияние на численность эксплуатируемой популяции, но зато сами паразиты вследствие специализации гораздо сильнее зависят от эксплуатируемой популяции, чем хищник от жертвы. Поэтому амплитуда колебаний численности паразита более тесно связана с амплитудой колебаний численности хозяина, но фазовый сдвиг значительно меньше, чем в системе «хищник–жертва».
Подобные взаимодействия наблюдаются и при бэтсовской мимикрии. Бэтсовская мимикрия заключается в том, что незащищенный вид–имитатор подражает внешнему виду защищенного вида–модели (пример: внешнее сходство незащищенных бабочек–стеклянниц и жалящих ос). Тогда можно считать, что незащищенный вид–имитатор «эксплуатирует» предостерегающую окраску защищенного вида–модели, то есть ведет себя подобно информационному паразиту. В этом случае численность вида–имитатора должна быть значительно ниже численности вида–модели.
.
15Отношения «хищник–жертва» («продуцент–консумент»)
Этот тип межвидовых взаимодействий отличается асимметрией. Популяция жертвы может существовать без популяции хищника, но популяция хищника не может существовать без популяции жертвы. Увеличение численности жертвы расширяет ресурсную базу хищника, а увеличение численности хищника является элиминирующим фактором для жертвы.
Поэтому взаимодействие «хищник–жертва» носит периодический характер и описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра, в которые вводятся константы хищничества. Устойчивость системы «хищник–жертва» основана на системе обратных связей.
Положительные обратные связи означают, что при увеличении численности жертвы возрастает численность хищника, а при уменьшении численности жертвы численность хищника уменьшается.
Отрицательные обратные связи означают, что при увеличении численности хищника численность жертвы уменьшается, а при уменьшении численности хищника численность жертвы увеличивается.
При наличии специализированных хищников связь между популяцией жертвы и популяцией хищника оказывается более тесной. Если же хищник менее специализирован (полифаг), то взаимозависимость между популяциями выражена слабее.
14Комменсализм
– форма взаимодействий, при которой организм–комменсал использует организм хозяина как местообитание, но не вступает с ним в тесные метаболические взаимодействия. Как правило, комменсал получает выгоду от сотрудничества, а вид–хозяин при этом не страдает. Примеры комменсализма:
комменсал обитает в жилище хозяина (например, некоторые черви–нереиды поселяются в раковинах, занятых раками-отшельниками);
комменсал находит у хозяина защиту от других организмов (например, мелкие рыбы находят защиту между щупальцами кишечнополостных);
комменсал использует остатки пищи, которой питается хозяин, или пищу, которая сопутствует хозяину (например, многие птицы питаются насекомыми, которых вспугивают пасущиеся копытные).
К сложным симбиотическим взаимодействиям относятся: взаимодействие между грибом и водорослью в теле лишайника, взаимодействия между проростками орхидей и грибами, между заростками плаунов и грибами.
Симбиотические взаимодействия также описываются уравнениями Лотки–Вольтерра.
13Взаимовыгодные связи. Их разнообразие в природе. Симбиоз и его формы.Симбиотические взаимодействия
К симбиотическим межвидовым взаимодействиям в узком смысле слова относятся мутуализм (облигатные взаимодействия ++), протокооперация (факультативные взаимодействия ++) и комменсализм (взаимодействия +0). В широком смысле к симбиотическим связям могут относиться и более сложные взаимодействия, например, реципрокный (взаимный) паразитизм.
Мутуализм – это форма симбиоза, при которой два разных организма получают преимущество от совместного существования – такой тип взаимодействий называется реципрокным. Мутуализм относится к облигатным (обязательным) взаимодействиям, поскольку ни один из пары организмов не может существовать без партнера. Примерами трофического мутуализма служат взаимоотношения между термитами и обитающими в их кишечнике многожгутиковыми простейшими, между жвачными парнокопытными и обитающими в их желудке инфузориями.
Протокооперация относится к факультативным (необязательным) взаимодействиям, поскольку оба партнера могут существовать друг без друга. Примерами протокооперации служат: симбиоз актинии и рака-отшельника, симбиоз между человеком и обитающими в его кишечнике непатогенными бактериями, наличие сходной предостерегающей окраски у разных защищенных видов насекомых, например, черно-желто-полосатая окраска тела ос, пчел и шмелей (мюллеровская мимикрия).
12Конкуренция и ее проявление в природе. Её роль в формировании сообществ
Конкуренция
Конкуренция возникает при взаимодействии популяций со сходным экологическим спектром, при наличии общих доступных ресурсов. Существует множество типов конкуренции. Прямая (интерференционная) конкуренция возникает при непосредственном контакте конкурирующих организмов. Косвенная (эксплуатационная) конкуренция возникает в результате уменьшении объема доступного ресурса. В сообществах конкурентные отношения существуют одновременно между несколькими видами. Тогда возникает диффузная конкуренция, то есть, конкуренция, обусловленная влиянием на популяцию всех видов, входящих в состав сообщества.
В лабораторных условиях (в смешанных популяциях разных видов инфузорий–туфелек) был доказан принцип конкурентного исключения (правило Гаузе, или закон Гаузе): два вида не могут занимать одну экологическую нишу – в результате конкуренции в данной нише сохраняется только один, наиболее конкурентоспособный вид. Популяции менее конкурентоспособных видов «уходят» от конкуренции, формируя новые системы связей с окружающей их средой, новые экологические ниши. Таким образом, конкуренция способствует формированию новых экологических связей, образованию новых экологических ниш и, в конечном итоге, повышает уровень биологического разнообразия в сообществах. Рост численности конкурирующих популяций описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра. Решение этой системы уравнений позволяет найти численности обеих популяций, при которых они могут существовать длительное время.
11Типы взаимодействия между популяциями разных видов.
Любая популяция существует в окружении популяций других видов организмов и взаимодействует с ними. К межвидовым (межпопуляционным) взаимодействиям относятся трофические, топические и информационно-сигнальные связи. Обычно в первую очередь изучаются трофические отношения, связанные с потреблением пищи. Все многообразие межвидовых трофических взаимодействий можно разделить на несколько основных типов: конкуренция, симбиотические взаимодействия и взаимодействия «хищник–жертва» («паразит–хозяин»).
8Численность; критическая численность, эффективная численность. Плотность; оптимальная плотность. Пространственная структура популяции.
Основные характеристики популяции
Популяции обладают рядом свойств, которые не присущи отдельно взятой особи или просто группе особей. К основным характеристикам популяции относятся: численность, плотность, рождаемость, смертность, относительный и абсолютный прирост.
1. Численность. Существует нижний предел численности, ниже которого популяция прекращает свое воспроизведение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критической численности нужно учитывать не всех особей, а только тех, которые принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций.
Обычно численность популяций измеряется сотнями и тысячами особей. У человека минимальная численность популяций составляет около 100 особей. У крупных наземных млекопитающих численность популяций может снижаться до нескольких десятков особей (микропопуляции). У растений и беспозвоночных существуют также мегапопуляции, численность которых достигает миллионов особей.
В стабильных по численности популяциях число особей, оставляющих потомство, должно быть равно числу таких особей в предыдущих поколениях. Для управления численностью популяций необходимо знать их основные характеристики. Лишь в этом случае возможно прогнозирование изменения состояния популяции при воздействии на неё.
2. Плотность. Плотность популяции является производной характеристикой. Обычно плотность определяется как среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. Плотность можно выражать также как массу (биомассу) членов популяции на единице площади или в единице объема.
Сравнительно многочисленные популяции могут обладать низкой плотностью. Низкая плотность снижает внутривидовую конкуренцию и повышает шансы отдельных членов популяции на выживание. При низкой плотности популяция не оказывает заметного влияния на функционирование сообществ и экосистем; например, энергия, затраченная хищником на поиск жертвы, не компенсируется энергетическими выгодами от съеденной жертвы – тогда становится бессмысленной пищевая специализация хищника.
Возможна и обратная ситуация: сравнительно малочисленная популяция может обладать высокой плотностью. В этом случае гарантируется образование брачных пар. При малочисленности, но высокой плотности популяция может оказывать значительное влияние на функционирование сообществ и экосистем.
Таким образом, низкая плотность популяции уменьшает ее шансы на воспроизведение, но увеличивает шансы на выживание. Высокая плотность, наоборот, увеличивает шансы на воспроизведение, но уменьшает шансы на выживание. Следовательно, каждая конкретная популяция должна обладать некоторой оптимальной плотностью.
Распределение плотности популяции тесно связано с ее пространственной структурой. Существует множество типов пространственной структуры популяций и, соответственно, типов популяционных ареалов: сплошные, разорванные, сетчатые, кольцевые, ленточные и комбинированные.
#9Рождаемость и смертность; абсолютные и относительные показатели рождаемости и смертности. Относительный прирост популяции. Абсолютный прирост популяции. Кривые изменения численности популяции. Жизненные стратегии(к и р стратегии)
Рождаемость и смертность.
Рождаемость – это число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени. Новой особью (или особью нулевого возраста) может считаться зигота, яйцо, личинка или особь, вышедшая из-под родительской опеки. Различают абсолютную и относительную рождаемость.
Абсолютная рождаемость – это абсолютное число новых особей: например, в популяции в течение года родилось 156 новых особей.
Относительная (удельная) рождаемость – отношение числа новых особей к числу имевшихся особей; относительная рождаемость может рассчитываться или на одну особь, или на 1000 особей. Например, в популяции в начале года было 10 000 особей, а в течение года родилось 156 новых особей; тогда относительная рождаемость равна 156 : 10000 = 0,0156 на одну особь, или 0,0156 • 1000 = 15,6 на тысячу особей.
Существуют моноциклические (у растений монокарпические) виды, представители которых размножаются один раз в жизни, и полициклические (у растений поликарпические) виды, представители которых размножаются неоднократно.
Численность популяции может увеличиваться не только за счет рождаемости, но и за счет иммиграции особей из других популяций. Существуют зависимые и полузависимые популяции, которые поддерживают и увеличивают свою численность именно за счет иммиграции.
Смертность – это понятие, противоположное рождаемости. Различают абсолютную смертность (количество погибших особей за единицу времени) и относительную (удельную) смертность (количество погибших особей за единицу времени в расчете на одну особь или на 1000 особей).
В отличие от рождаемости смертность наблюдается постоянно. Характер смертности описывается таблицами и кривыми выживаемости, которые показывают, какая часть новорожденных особей дожила до определенного возраста.
Численность популяции может уменьшаться не только за счет смертности, но и за счет эмиграции особей.
4. Относительный прирост популяции. Этот параметр представляет собой разность между относительной рождаемостью и относительной смертностью. Это важнейшая характеристика популяции (обычно обозначается символом r). Относительный прирост популяции может быть положительным, нулевым и отрицательным.
Для изолированной популяции: прирост = рождаемость – смертность. Для открытой популяции: прирост = (рождаемость + иммиграция) – (смертность + эмиграция).
5. Абсолютный прирост популяции. Этот показатель представляет собой это изменение абсолютной численности популяции за бесконечно малый промежуток времени. Абсолютное изменение численности популяции в единицу времени обозначается выражением dN/dt.
Если относительный прирост популяции (r) – величина постоянная (не зависит от численности популяции), то изменение численности популяции описывается уравнением неограниченного (экспоненциального) роста. В этом случае численность популяции в данный момент времени зависит, в первую очередь, от величины r.
Однако в реальных сообществах всегда существуют лимитирующие факторы, ограничивающие численность популяций. Максимально возможная численность популяции в данных условиях называется ёмкость экологической ниши и обозначается символом К. В этом случае изменение численности популяции описывается логистическим уравнением, которому соответствует кривая ограниченного роста.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от действия внешних факторов, быстро изменяют свою численность. Периодические изменения численности популяций называются популяционными волнами. В некоторых случаях численность изменяется в тысячи и миллионы раз. Эти популяции редко дос
тигают численности К и существуют за счет высокого значения r. Такой способ воспроизведения популяций называется r–стратегия.
r–Стратеги (эксплеренты) характеризуются низкой конкурентоспособностью, высокой плодовитостью, отсутствием заботы о потомстве, быстрым развитием и короткой продолжительностью жизни. r–Стратегов образно называют «шакалами», поскольку они способны за короткое время завоевывать освободившееся экологическое пространство.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от их плотности (то есть от характеристики самой популяции), в меньшей степени зависят от действия внешних факторов. Они поддерживают численность, близкую к величине К, поэтому способ воспроизведения таких популяций называется К–стратегия.
К–Стратеги (виоленты) характеризуются высокой конкурентоспособностью, низкой плодовитостью, заботой о потомстве, длительным развитием и длительной продолжительностью жизни. К–Стратегов образно называют «львами», поскольку они способны долгое время удерживать экологическое пространство.
Кроме r–стратегии и К–стратегии выделяется еще и S–стратегия. S–Стратеги (патиенты) населяют местообитания с неблагоприятными условиями жизни для большинства организмов, в которых конкуренция практически отсутствует. Поэтому S–стратегов образно называют «верблюдами». По низкому значению r они близки к «львам» (виолентам), а по высокому значению К – к «шакалам» (эксплерентам). По длительности развития и длительности жизни S–стратеги могут быть сходными и с r–стратегами, и с К–стратегами.
Биологическая структура популяции
В понятие биологической структуры популяции включается ее половая, возрастная (онтогенетическая) и этологическая структура.
Половая структура популяции определяется соотношением полов, которая изменяется с возрастом:
первичное соотношение полов – при образовании зигот;
вторичное соотношение полов – у новорожденных (независимо от способа рождения);
третичное соотношение полов – к моменту наступления половой зрелости.
Таким образом, половая структура популяции оказывается тесно связанной с ее возрастной структурой.
#10Возрастная и половая структура популяции. Этологическая структура популяции; внутрипопуляционные группировки у животных.
Возрастная структура популяции зависит от способа размножения, от особенностей жизненного цикла и типа онтогенеза. Иногда принадлежность к возрастной группе определяется астрономическим возрастом особи (сеголетки, двухлетки и т.д.). Чаще выделяют следующие возрастные группы:
1. Новорожденные особи, или особи нулевого возраста (отложенные яйца, вылупившиеся личинки, споры или семена растений, проростки растений).
2. Особи на раннем прегенеративном (ювенильном) этапе онтогенеза; они значительно отличаются от взрослых особей.
3. Особи на позднем прегенеративном (имматурном, виргинильном) этапе онтогенеза; они сходны с взрослыми особями, но еще не могут размножаться.
4. Особи на генеративном этапе онтогенеза, которые активно размножаются.
5. Особи на постгенеративном (сенильном) этапе онтогенеза, которые уже не могут размножаться.
В конкретных случаях эта классификация уточняется. Иногда выделяют неполночленные популяции, в которых отсутствует та, или иная возрастная группа. Например, многие беспозвоночные и однолетние растения зимуют на стадии яйца или семян.
Взаимосвязь половой и возрастной структуры отражается в виде половозрастных пирамид. Пример половозрастной пирамиды для нормальной полночленной популяции показан на рисунке.
Наличие сложной половозрастной структуры обусловливает внутрипопуляционную дифференциацию экологических ниш, особенно, у животных с полным метаморфозом. Экологическая ниша всей популяции распадается на субниши, которые занимают особи, принадлежащие к разным половозрастным группам. При дифференциации ниш происходит снижение уровня конкуренции, в первую очередь, топической и трофической.
Приведем примеры дифференциации внутривидовых ниш у животных:
Виды Прегенеративные стадии (личинки) Генеративные стадии (половозрелые особи)
Среда обитания Характер питания Среда обитания Характер питания
Лягушки Водная Фитофаги Наземно-воздушная Зоофаги
Стрекозы Водная Хищники Наземно-воздушная Хищники
Бабочки Наземно-воздушная Фитофаги–листогрызы Наземно-воздушная Питаются нектаром
Кровососущие комары Водная Детрито-
фаги Наземно-воздушная Самки питаются кровью позвоночных, а самцы – нектаром
Кровососущие клещи Наземно-воздушная Личинки (нимфы) нападают на мелких позвоночных Наземно-воздушная Взрослые клещи нападают на крупных млекопитающих
Этологическая (поведенческая) структура популяций у животных обусловлена наличием внутрипопуляционных группировок, члены которых непосредственно взаимодействуют между собой. Такие группировки называют демы (семьи), соседства, субпопуляции, парцеллы, локусы.
Существует множество уровней агрегации особей: одиночные особи, семьи, колонии, стада, стаи.
Одиночные особи могут существовать ограниченное время; по крайней мере, в период размножения неизбежно существование брачных пар и появление самок с потомством. Поэтому одиночный образ жизни периодически становится семейным. В состав семьи входят особи, связанные ближайшей степенью родства: родители и их непосредственные потомки. Существуют семьи с участием только одного из родителей (обычно, матери), двух родителей (моногамные), нескольких родителей (полигамные), с участием потомков из нескольких приплодов.
На уровне одиночных особей и семей проявляется наличие индивидуальных участков и охраняемых территорий. Индивидуальный участок – это часть территории (акватории), на которой особь проводит значительную часть времени. Охраняемая территория отличается от индивидуального участка тем, что ее владелец активно защищает свои владения.
Колонии – групповые поселения оседлых животных. Выделяют постоянные колонии (например, у грызунов) и временные (например, у птиц в период размножения). К колониям формально относятся поселения пчел, муравьев, термитов (на самом деле, это семьи).
Стада – более или менее постоянные объединения подвижных животных. Немногочисленные стада с нарушенным соотношением полов фактически являются семьями; например, прайды львов состоят из 1-3 самцов, нескольких самок и детенышей. Для стад характерно наличие строгой иерархии – порядка соподчинения особей.
Стаи – временные объединения животных, например, на определенных стадиях развития (мальки рыб) или в определенные сезоны (птицы, псовые). Стаи обеспечивают определенные функции вида: защиту от врагов, добычу пищи, миграции. Уровень соподчинения в стаях меньше, чем в стадах, и может вообще отсутствовать.
В любом случае, внутрипопуляционная группировка обладает признаками, отсутствующими у отдельных особей. В группе облегчается добывание пищи, происходит обмен пищей, повышается защищенность от неблагоприятных факторов. Эффект группы выражается в том, что происходит оптимизация физиологических процессов: например, снижается потребление кислорода, уменьшается частота сердечных сокращений, частота дыхания, повышается вероятность успешного размножения. Однако при чрезмерном увеличении численности группы возрастает внутривидовая конкуренция, и перечисленные положительные эффекты сменяются прямо противоположными.
6Совместное действие экологических факторов. Экологическая ниша.
Совместное действие экологических факторов
На любой организм одновременно действует множество экологических факторов. К каждому фактору среды виды приспосабливаются относительно независимым путем. Например, вид, эврибионтный по отношению к температуре, может быть стенобионтным по отношению к влажности. Благодаря этому возникает экологический спектр вида – набор экологических валентностей.
Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. При этом, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений оптимальная температура для фотосинтеза составляет примерно 25-35 оС, а оптимальная температура для дыхания – примерно 50-55 оС.
Ответные реакции на действие экологических факторов зависят от индивидуальных особенностей особей, от половозрастных различий и других причин. Например, минимальная температура, переносимая бабочкой мельничной огневкой, составляет: –27 оС для яиц, –7 оС для гусениц и –22 оС для имаго. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире, чем экологическая валентность отдельных особей.
Факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума, становятся ограничивающими, или лимитирующими факторами. Тогда при наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора.
Часто изменение одного фактора связано с изменением другого: например, сухие почвы обычно имеют щелочную реакцию, а переувлажненные – кислую. Тогда наблюдается взаимодействие факторов. Если факторы взаимодействуют между собой, то неблагоприятное действие лимитирующего фактора можно частично скомпенсировать изменением другого фактора. Например, для водных организмов уменьшение содержания кислорода до определенных пределов может быть скомпенсировано понижением температуры.
Экологическая ниша
Экологическая ниша – это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.
Термин экологическая ниша предложил в 1917 г. Дж. Гриннелл для характеристики пространственного распределения внутривидовых экологических группировок.
Первоначально понятие экологической ниши было близко к понятию местообитание. Но в 1927 г. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Отечественный эколог Г. Ф. Гаузе расширил это определение: экологическая ниша – это место вида в экосистеме.
В 1984 г. С. Спурр и Б. Барнес выделили три компонента ниши: пространственный (где), временной (когда) и функциональный (как). В этой концепции ниши подчеркивается важность как пространственного, так временного компонента ниши, включающего ее сезонные и суточные изменения с учетом цирканных и циркадных биоритмов.
Часто используется образное определение экологической ниши: местообитание – это адрес вида, а экологическая ниша – его профессия (Ю. Одум).
В 1957-1965 гг. Дж. Хатчинсон определил экологическую нишу как часть экологического гиперпространства, в которой возможно существование и воспроизведение вида.
В обычном физическом пространстве положение точки описывается с помощью ее проекции на три взаимно перпендикулярные координатные оси. При добавлении временной координатной оси образуется четырехмерное пространство–время, которое уже нельзя представить графически. Экологическое гиперпространство представляет собой n-мерное пространство, в котором координаты точек определяются проекциями на оси градаций множества экологических факторов: абиотических, биотических, антропогенных. Экологическое гиперпространство отличается от экологического спектра тем, что учитывает взаимодействие экологических факторов между собой в пространстве и времени.
Существует понятие фундаментальной ниши (теоретически возможной ниши для вида при отсутствии конкуренции) и реализованной ниши (т.е. фактической, в конкретных условиях). Понятие ниши тесно связано с понятием экологического оптимума. Фундаментальной нише соответствует аутэкологический (или физиологический) оптимум, то есть оптимум в отсутствие конкурентов. Реализованной нише соответствует синэкологический оптимум, то есть оптимум в конкретных условиях, в присутствии всего комплекса биотических и антропогенных факторов.
Более подробно внутривидовая структура ниши будет рассмотрена в следующей главе.
#7Экологическая структура вида. Популяция как форма существования вида.Основные характеристики популяций
В биологии существует множество концепций и множество определений вида. Одно из простейших определений вида гласит: вид – это совокупность организмов (особей), сходных между собой по ряду существенных признаков, населяющих определенный ареал, способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, похожее на родителей.
Ареал – это участок земной поверхности (территория или акватория), на котором существует и воспроизводит себя данный вид организмов. В большинстве случаев площадь ареала настолько велика, что организмы одного и того же вида должны адаптироваться к воздействию экологических факторов в разных условиях. Таким образом, вид обладает определенной экологической структурой.
Наиболее крупная внутривидовая экологическая группировка называется климатип, или географическая раса. С точки зрения систематики, климатип представляет собой подвид. Каждый климатип приспособлен к почвенно-климатическим условиям определенного географического региона.
Следующий уровень экологической структуры вида – экотип, или экологическая раса. С точки зрения систематики, экотип представляет собой разновидность. Каждый экотип приспособлен к условиям определенного местообитания. Например, экотип сосны на болоте отличается от экотипа сосны на песчаных дюнах.
Более дробная группировка – изореагент, или физиологическая раса. Это группа особей одного вида, реагирующих на действие экологических факторов сходным образом. С точки зрения систематики, изореагент представляет собой форму. Например, дуб черешчатый образует две формы (зимнюю и летнюю), у которых наблюдаются различные фотопериодические реакции.
И, наконец, мельчайшая внутривидовая экологическая группировка называется биотип. Биотип – это особи с одинаковым генотипом (линия, или клон), у которых совершенно одинаковые генетически обусловленные реакции на воздействие экологических факторов.
Элементарной внутривидовой группировкой, которой соответствует собственная реализованная экологическая ниша, является популяция. В состав популяции могут входить разные экотипы, изореагенты и биотипы в различных соотношениях.
Наиболее полным и всеобъемлющим определением популяции является следующее:
Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группировка особей одного вида, населяющая определенный ареал в течение длительного ряда поколений, образующая собственную генетическую систему, формирующая собственную экологическую нишу и более или менее изолированная от других подобных группировок данного вида.
Популяция есть форма существования вида и элементарная единица эволюции.
Практическое значение популяционной биологии связано с тем, что популяция есть единица эксплуатации, охраны и подавления.
4Экологическая валентность. Примеры организмов, различающихся по экологической валентности: эврибионты (эвриионные, эвритермные, эвригалинные, эвриоксибионты) и стенобионты (стеноионные, ацидофильные, кальциефильные, стенотермные, криофильные, термофильные, стеногалинные, стенооксибионты). Экологический спектр.
Пределы изменчивости значения экологического фактора, в которых возможно существование данного вида, называются экологической валентностью. Организмы, которые характеризуются широкой экологической валентностью, называются эврибионты. Иначе, эврибионты – это организмы, способные существовать при различных значениях данного экологического фактора. Однако большинство организмов является стенобионтами. Стенобионты – это организмы, которые способны существовать в сравнительно узком интервале значений фактора. По различиям в экологической валентности по отношению к различным факторам среды выделяют различные группы организмов, например:
По отношению к кислотности: эвриионные – могут существовать в широком интервале рН (сосна, березы, тысячелистник, ландыш); стеноионные – могут существовать только при определенных значениях рН, например: ацидофильные, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица); кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна).
По отношению к температуре: эвритермные – могут существовать в широком интервале температур; стенотермные – могут существовать в узком интервале температур; криофильные – могут существовать только при пониженных температурах; термофильные – могут существовать только при повышенных температурах.
По отношению к солености: эвригалинные – могут существовать при различной солености воды; стеногалинные – могут существовать только при определенной солености воды.
По отношению к содержанию кислорода в воде: эвриоксибионты – способны переносить пониженное содержание кислорода; стенооксибионты – требуют повышенного содержания кислорода.
#5Биоритмы. Природа биоритмов (экзогенные и эндогенные). Факторы-сигналы. Циркадные и цирканные биоритмы. Фотопериодизм; фотопериодические реакции животных и растений. Термопериодизм.
Биологические ритмы (биоритмы)
Действие экологических факторов на организмы непостоянно во времени. Поэтому в большинстве случаев наблюдается цикличность действия факторов и, соответственно, цикличность в жизнедеятельности организмов. Периодичность в действии факторов приводит к существованию биологических ритмов. Природные биоритмы делятся на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные).
Экзогенные ритмы имеют геофизическую природу. По величине периода колебаний выделяют суточные, приливно-отливные, месячные, годичные и более длительные биоритмы. Внешними факторами–сигналами могут быть: температура, освещенность, влажность.
Эндогенные ритмы связаны с автоколебаниями в пределах одного организма (например, изменение температуры тела в течение суток). Эти ритмы, в значительной мере, являются генетически обусловленными. Иначе говоря, эндогенные ритмы являются физиологическими. Эндогенные ритмы контролируются системами обратных связей внутри организма.
В ходе эволюции многие экзогенные ритмы превратились в эндогенные, наследственно обусловленные.
Например, некоторые суточные ритмы сохраняются даже при постоянстве внешних условий (суточная активность, изменение температуры тела). Однако периодичность физиологических процессов при отсутствии внешних сигналов несколько отличается от 24–часовой. Такие ритмы называются циркадными (околосуточными). Некоторые годичные ритмы могут также сохраняться при постоянстве внешних условий (например, цикличность размножения растений и животных в неволе). Однако периодичность этих процессов также несколько отличается от календарного года. Такие ритмы называются цирканными (окологодичными).
Фотопериодизм
Одним из наиболее важных экзогенных факторов является чередование светлого и темного времени суток (длина светового дня). Реакция организмов на сезонные изменения длины дня называется фотопериодизм. Фотопериодизм дает возможность организмам заранее подготовиться к изменениям среды. Иначе говоря, фотопериодизм – это реакция организмов на будущие события.
У животных изменение длины светового дня определяет сроки размножения, миграции, подготовки к спячке или к другим формам покоя. У растений изменение длины светового дня определяет начало цветения, начало листопада, начало подготовки к глубокому покою.
Длина светового дня, обеспечивающая переход в очередную фазу развития, называется критической. Различают два вида фотопериодической реакции: короткодневная (реакция на уменьшение продолжительности светового дня) и длиннодневная (реакция на увеличение продолжительности светового дня). Например, редис при увеличении светового дня (весной) образует корнеплоды, а при уменьшении светового дня (летом) – дает цветки и плоды. В то же время, часть организмов и их функций не зависят от длины дня (нейтральная фотопериодическая реакция). Это касается многих обитателей низких широт, организмов с коротким жизненным циклом.
Кроме фотопериодизма существуют и другие виды периодических реакций, например, термопериодизм – реакция организмов на сезонные изменения среднесуточной температуры. Однако эти реакции менее выражены и не играют столь большой роли в жизни организмов, как фотопериодизм.
3Экологический оптимум и экологический пессимум. Понятие об аутэкологическом и синэкологическом оптимуме. Закон экологического оптимума
Общая характеристика действия экологических факторов
Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.
Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называются пессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.
В большинстве случаев зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют кривые нормального распределения.
В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.
Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.
Различают аутэкологический оптимум и синэкологический оптимум. Аутэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов без учета его взаимодействия с другими видами (обычно игнорируется конкуренция). Синэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов с учетом межвидовых взаимодействий в данном сообществе (обычно учитывается конкуренция).
2Общее представление о среде обитания и экологических факторах. Факторы–ресурсы. Элиминирующие факторы.
Все организмы на Земле существуют в определенных условиях. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует, называется среда обитания. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм, называются экологические факторы. Факторы, которые необходимы для существования определенного вида, называются факторами–ресурсами. Факторы, которые приводят к снижению численности вида (к его элиминации), называются элиминирующими факторами.
Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.
#Абиотические факторы: основные, дополнительные и катастрофические. Адаптации организмов; экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам: световому, температурному, водному, химическому, кислородному
Абиотические факторы
К абиотическим факторам относятся разнообразные воздействия неживых (физико-химических) компонентов природы на биологические системы. Выделяют следующие основные абиотические факторы:
световой режим (освещенность);
температурный режим (температура);
водный режим (влажность),
кислородный режим (содержание кислорода);
физико-механические свойства среды (плотность, вязкость, давление);
химические свойства среды (кислотность, содержание разнообразных химических веществ).
Кроме того, существуют дополнительные абиотические факторы: движение среды (ветер, течение воды, прибой, ливни), неоднородность среды (наличие убежищ). Иногда действие абиотических факторов приобретает катастрофический характер: при пожарах, наводнениях, засухах. При крупных природных и техногенных катастрофах может наступать полная гибель всех организмов.
По отношению к действию основных абиотических факторов выделяют экологические группы организмов.
Для описания этих групп используются термины, включающие корни древнегреческого происхождения: -фиты (от «фитон» – растение), -филы (от «филео» – люблю), -трофы (от «трофе» – пища), -фаги (от «фагос» – пожиратель). Корень -фиты употребляется по отношению к растениям и прокариотам (бактериям), корень -филы – по отношению к животным (реже по отношению к растениям, грибам и прокариотам), корень -трофы – по отношению к растениям, грибам и некоторым прокариотам, корень -фаги – по отношению к животным, а также некоторым вирусам.
Рассмотрим некоторые экологические группы организмов.
Световой режим оказывает прямое влияние, в первую очередь, на растения. По отношению к освещенности выделяют следующие экологические группы растений:
гелиофиты – светолюбивые растения (растения открытых пространств, постоянно хорошо освещаемых местообитаний). Характерные адаптации: укороченные междоузлия, сильное ветвление, листья мелкие или с рассеченной пластинкой, хорошо развиты покровные и механические ткани, часто развито опушение, часто имеется восковой налет, палисадная хлоренхима многослойная, хлоропластов много, но они мелкие.
сциофиты – тенелюбивые растения, которые плохо переносят интенсивное освещение (растения нижних ярусов тенистых лесов). Характерные адаптации: крупные тонкие листья, характерна листовая мозаика, палисадная хлоренхима однослойная, хлоропластов мало, но они крупные.
факультативные гелиофиты – теневыносливые растения (предпочитают высокую интенсивность света, но способны развиваться и при пониженной освещенности). Эти растения обладают частично признаками гелиофитов, частично – признаками сциофитов.
Температурный режим. Повышение устойчивости растений к пониженным температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением поверхности (например, за счет листопада, преобразованием типичных листьев в хвою). Повышение устойчивости растений к высоким температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением нагреваемой площади, образованием толстой корки (существуют растения–пирофиты, которые способны переносить пожары).
Животные осуществляют регуляцию температуры тела различными способами:
биохимическая регуляция – изменение интенсивности обмена веществ и уровня теплопродукции;
физическая терморегуляция – изменение уровня теплоотдачи;
этологическая терморегуляция (поведенческие реакции).
В зависимости от климатических условий у близких видов животных наблюдается изменчивость размеров и пропорций тела, которые описываются эмпирическими правилами, установленными в XIX веке. Правило Бергмана – если два близких вида животных отличаются размерами, то более крупный вид обитает в более холодных условиях, а мелкий – в теплом климате. Правило Аллена – если два близких вида животных обитают в разных климатических условиях, то отношение поверхности тела к объему тела уменьшается с продвижением в высокие широты.
Водный режим. Растения по способности поддерживать водный баланс делятся на пойкилогидрические и гомейогидрические. Пойкилогидрические растения легко поглощают и легко теряют воду, переносят длительное обезвоживание. Как правило, это растения со слабо развитыми тканями (мохообразные, некоторые папоротники и цветковые), а также водоросли, грибы и лишайники. Гомейогидрические растения способны поддерживать постоянное содержание воды в тканях. Среди них выделяют следующие экологические группы:
гидатофиты – растения, погруженные в воду; без воды они быстро погибают;
гидрофиты – растения крайне переувлажненных местообитаний (берега водоемов, болота); характеризуются высоким уровнем транспирации; способны произрастать лишь при постоянном интенсивном поглощении воды;
гигрофиты – требуют влажных почв и высокой влажности воздуха; как и растения предыдущих групп не переносят высыхания; теневые гигрофиты – растения нижних ярусов сырых лесов (недотрога, цирцея альпийская); световые гигрофиты – растения открытых переувлажненных местообитаний (росянка, подмаренник болотный);
мезофиты – требуют умеренного увлажнения, способны переносить кратковременную засуху; это большая и неоднородная группа растений;
ксерофиты – растения, способные добывать влагу при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать воду; для ксерофитов характерны: хорошо развитая кутикула, восковой налет, сильное опушение; ксерофиты делятся на два типа – суккуленты и склерофиты;
суккуленты – растения с развитой водозапасающей паренхимой в разных органах; сосущая сила корней невелика (до 8 атм.), фиксация углекислого газа происходит ночью (кислый метаболизм толстянковых); различают стеблевые суккуленты (кактусы), листовые суккуленты (очитки, молодило), корневые суккуленты (кислица);
склерофиты – растения с развитой склеренхимой; сосущая сила корней составляет десятки атмосфер; различают эуксерофиты (розеточные побеги) и стипаксерофиты (ковыли, типчак).
В ряде случаев вода имеется в большом количестве, но малодоступна для растений (низкая температура, высокая соленость или высокая кислотность). В этом случае растения приобретают ксероморфные признаки, например, растения болот, засоленных почв (галофиты).
Животные по отношению к воде делятся на следующие экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы.
Сокращение потерь воды достигается различными способами. В первую очередь, развиваются водонепроницаемые покровы тела (членистоногие, рептилии, птицы). Совершенствуются выделительные органы: мальпигиевы сосуды у паукообразных и трахейно-дышащих, тазовые почки у амниот. Повышается концентрация продуктов азотного обмена: мочевины, мочевой кислоты и других. Испарение воды зависит от температуры, поэтому важную роль в сохранении воды играют поведенческие реакции избегания перегрева. Особое значение имеет сохранение воды при эмбриональном развитии вне материнского организма, что приводит к появлению зародышевых оболочек; у насекомых формируются серозная и амниотическая оболочки, у яйцекладущих амниот – сероза, амнион и аллантоис.
Химические свойства среды.
Кислородный режим. По отношению к содержанию кислорода все организмы делятся на аэробных (нуждающихся в повышенном содержании кислорода) и анаэробных (не нуждающихся в кислороде). Анаэробы делятся на факультативных (способных существовать и при наличии, и при отсутствии кислорода) и облигатных (не способных существовать в кислородной среде).
Содержание доступных элементов минерального питания наиболее важно для растений. По отношению к валовому содержанию элементов минерального питания выделяют следующие экологические группы растений:
олиготрофные – нетребовательны к содержанию элементов минерального питания в почве;
эутрофные, или мегатрофные – требовательны к плодородию почв; среди эутрофных растений выделяются нитрофилы, требующие высокого содержания в почве азота;
мезотрофные – занимают промежуточное положение между олиготрофными и мегатрофными растениями.
Среди организмов, всасывающих готовые органические вещества всей поверхностью тела (например, среди грибов), различают следующие экологические группы:
Подстилочные сапротрофы – разлагают подстилку.
Гумусовые сапротрофы – разлагают гумус.
Ксилотрофы, или ксилофилы – развиваются на древесине (на мертвых или ослабленных частях растений).
Копротрофы, или копрофилы – развиваются на остатках экскрементов.
Кислотность почвы (рН) также важна для растений. Различают ацидофильные растения, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица), кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна) и растения, нетребовательные к рН почвы (сосна, березы, тысячелистник, ландыш).
Биотические факторы; взаимодействия трофические (прямые и косвенные), топические (прямые, форические и фабрические), информационно-сигнальные. Основные типы парных взаимодействий: комменсализм, хищничество, паразитизм, протокооперация, мутуализм, аменсализм, конкуренция, нейтрализм
Биотические факторы
К биотическим факторам относятся разнообразные способы взаимодействия организмов между собой. Все взаимодействия организмов можно разделить на внутривидовые и межвидовые, прямые и косвенные.
Различают множество типов парных взаимодействий:
1. Трофические – связанные с питанием и потоками энергии:
прямые: взаимодействия «хищник–жертва», «паразит–хозяин»;
косвенные: конкуренция; трофический симбиоз.
2. Топические – связанные с изменением условий обитания:
прямые топические: одни организмы изменяют среду обитания для других;
форические: перенос организмов одного вида организмами другого вида;
фабрические: организмы (или их части) одного вида используются организмами другого вида как строительный материал.
3. Информационно-сигнальные – связанные с передачей информации:
реципрокный альтруизм (взаимопомощь);
мимикрия (миметизм, или подражание).
Биотические связи для разных групп организмов могут быть благоприятными (+), неблагоприятными (–) и нейтральными (0). Выделяют следующие типы парных межвидовых биотических взаимодействий:
Вид А Вид В Тип взаимодействия
+ 0 комменсализм (нахлебничество) –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – безразлично
+ – хищничество, паразитизм –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – неблагоприятно
+ + протокооперация, мутуализм –
взаимодействие благоприятно для обоих видов
– 0 аменсализм –
для вида А взаимодействие неблагоприятно, для вида В – безразлично
– – конкуренция –
взаимодействие неблагоприятно для обоих видов
0 0 нейтрализм –
взаимодействие безразлично для обоих видов
1Экология как наука, изучающая отношения между организмами и их взаимосвязи с окружающей средой. Предмет и задачи экологии. Организм и надорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии. Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология). Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.
Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.
Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология – это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» – жилище, местопребывание, убежище).
Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект – это часть окружающего мира, которая изучается данной наукой; предмет науки – это наиболее главные существенные стороны ее объекта).
Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
По определению Р. Риклефса (1979), экологию можно представить «... как трехмерное сооружение из лежащих один над другим горизонтальных слоев, соответствующих различным уровням биологической организации – от индивидуума через популяцию и сообщество к экосистеме; вертикальные разрезы, проходящие через все слои, делят все сооружение на секции, соответствующие форме, функции, развитию, регуляции и адаптации. Каждому уровню экологической организации присущи свои особые структурные и функциональные характеристики».
Из множества определений предмета экологии вытекает и множество задач, стоящих перед современной экологией:
Изучение структуры пространственно-временных объединений организмов (популяций, сообществ, экосистем, биосферы).
Изучение круговорота веществ и потоков энергии в надорганизменных системах.
Изучение закономерностей функционирования экосистем и биосферы в целом.
Изучение реакции надорганизменных систем на воздействие разнообразных экологических факторов.
Моделирование биологических явлений для экологического прогнозирования.
Создание теоретической основы охраны природы.
Научное обоснование производственных и социально-экономических программ.
Структура современной экологии
Экология делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.
Основу экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».
Биоэкология (как и любая наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:
1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.
2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.
3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.
К общей биоэкологии относятся и другие разделы:
эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;
палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;
морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;
физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;
биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;
математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.
Частная биоэкология изучает экологию отдельных таксономических групп, например: экология животных, экология млекопитающих, экология выхухоли; экология растений, экология опыления, экология сосны; экология водорослей; экология грибов и т. д.
Биоэкология тесно связана с ландшафтной экологией, например:
экологией водных ландшафтов (гидробиологией) – океанов, рек, озер, водохранилищ, каналов...
экологией наземных ландшафтов – лесов, степей, пустынь, высокогорий...
Отдельно выделяются разделы фундаментальной экологии, связанные с существованием и деятельностью человека:
экология человека – изучает человека как биологический вид, вступающий в разнообразные экологические взаимодействия;
социальная экология – изучает взаимодействие человеческого общества и окружающей среды;
глобальная экология – изучает наиболее крупномасштабные проблемы экологии человека и социальной экологии.
Прикладная экология включает: промышленную экологию, сельскохозяйственную экологию, экологию города (населенных пунктов), медицинскую экологию, экологию административных районов, экологическое право, экологию катастроф и многие другие разделы. Прикладная экология тесно связана с охраной природы и окружающей среды.
Экологические знания должны служить основой рационального природопользования. На их основе базируется создание и развитие сети охраняемых территорий: заказников, заповедников и национальных парков, а также охрана отдельных памятников природы. Рациональное использование природных ресурсов является основой устойчивого развития человечества.
Во второй половине ХХ века в связи с интенсивным воздействием человеческого общества на биосферу начинается экологический кризис, особенно обострившийся в последние десятилетия. Современная экология включает множество разделов и охватывает самые разнообразные стороны человеческой деятельности; происходит экологизация всего общества.
31Распределение живого вещества в биосфере. Продуктивность водных экосистем. Географическая зональность экосистем. Основные биомы Земли.
Распределение живого вещества в биосфере
Распределение живого вещества в гидросфере
Продуктивность различных экосистем в гидросфере Земли распределена неравномерно. Продуцентами органического вещества в водных экосистемах являются, как правило, водоросли. Лимитирующими факторами для водорослей являются: освещенность и содержание в воде биогенов (нитратов и фосфатов). В зависимости от освещенности и содержания биогенов продуктивность водных экосистем варьирует в широких пределах (см. табл.).
Общая годовая продукция всех трофических уровней Мирового океана составляет ≈ 55 млрд. тонн (продукция суши ≈ 120 млрд. тонн). Продуктивность промысловых ресурсов в 500 раз меньше – около 100 млн. тонн (в том числе, 85 млн. тонн – рыбы). Из 100 млн. тонн без ущерба для экосистем можно изъять лишь 80 млн. тонн, а фактически изымается 55 млн. тонн. Следовательно, резерв составляет лишь 25 млн. тонн. Таким образом, в обозримом будущем ресурсы Мирового океана будут близки к истощению.
Водоемы (экосистемы) Чистая продуктивность,
мг углерода на
1 кв. м за сутки
Зоны океана:
открытый океан в низких широтах –
открытый океан в высоких широтах –
шельфы –
эстуарии и рифы –
50
200
350
1000
Озера:
олиготрофные холодные –
мезотрофные умеренной зоны –
эутрофные тропические –
50-150
250-1000
600-8000
Реки:
умеренной зоны –
мутные –
тропические –
50-150
20-30
до 3000
Географическая зональность наземных экосистем
На Земле, в зависимости от географической широты, выделяется 7 климатических поясов. В пределах поясов в зависимости от количества осадков и характера их распределения по сезонам выделяются климатические области с влажным (гумидным) и сухим (аридным) климатом.
1. Экваториальный пояс. Слабые ветры; жарко и влажно. Сезонные колебания температуры малы.
2. Субэкваториальный пояс (в северном и южном полушарии). Летом экваториальные воздушные массы (влажные), зимой – тропические (сухие, более прохладные). Вблизи океанов велико воздействие тропических циклонов.
3. Тропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны пассаты – устойчивые восточные ветры; заметны сезонные изменения температуры. Включает области пустынного и влажного климата.
4. Субтропический пояс (в северном и южном полушарии). Характерны устойчивые сухие западные ветры. Летом тропические воздушные массы (сухие, теплые), зимой – умеренные (влажные, холодные). Хорошо выражены сезонные изменения. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным (средиземноморским) и муссонным климатом.
5. Умеренный пояс (в северном и южном полушарии). Характерны западные ветры. Зимой образуется снежный покров. В зависимости от количества осадков выделяют области с континентальным, умеренно континентальным, морским и муссонным климатом.
6. Субарктический (субантарктический) пояс. Летом умеренные воздушные массы (теплые влажные), зимой арктические и антарктические (холодные сухие). Большие сезонные колебания освещенности и температуры.
7. Арктический (антарктический) пояс. Растительность отсутствует (ледниковые пустыни).
Основные биомы Земли
В соответствии с климатическими поясами и областями выделяются крупнейшие подразделения биосферы – биомы. Биомы представляют собой совокупность живых организмов в сочетании с определенными условиями их обитания в обширных ландшафтно-географических зонах. Видовой состав организмов в разных экосистемах одного биома может быть совершенно различным – в этом отличие биомов от флористических и фаунистических царств и областей, которые характеризуются единством флоры или фауны.
Дождевые экваториальные леса, или вечнозеленые тропические леса. Расположены в экваториальном климатическом поясе Южной Америки, Центральной Африки, Океании. Объем первичной чистой продукции превышает 35 тонн сухого вещества на 1 га в год. Однако вторичная продукция экосистем значительно ниже: почти все образованное органическое вещество потребляется животными, а остатки подвергаются минерализации.
В дождевых экваториальных лесах исключительно высок уровень видового разнообразия организмов: здесь встречается около 40% видов известных растений, однако плотность популяций многих видов часто не превышает нескольких особей на 1 га – поэтому флора этого биома очень уязвима и с трудом восстанавливается.
Муссонные листопадные леса отличаются от дождевых экваториальных лесов чередованием сухих сезонов и сезонов проливных дождей. В условиях периодического увлажнения, высокой температуры и освещенности уровень годовой первичной продукции достигает 25 т/га. Видовое разнообразие организмов ниже, чем в дождевых экваториальных лесах, что связано с наличием засушливого периода.
Саванны занимают большую часть субэкваториального климатического пояса в Южной Америке и Африке. Годовая первичная продукция саванн не превышает 20 т/га. Для саванн характерно обилие травоядных млекопитающих.
Тропические пустыни северного и южного полушария расположены в тропических поясах Америки, Африки и Австралии (в зоне действия пассатов). Продуктивность пустынь очень низкая.
В более высоких широтах (≈ 40° с. ш. и ю. ш.) располагаются экосистемы, известные под названием растительность средиземноморского типа (Старый Свет) или чаппараль (Новый Свет). Годовая первичная продукция достигает 10 т/га.
На одной широте с растительностью средиземноморского типа располагаются экосистемы субтропических муссонных лесов. Среднегодовое количество осадков более 1000 мм с неравномерным распределением осадков; высокая продуктивность.
На этих же широтах в областях с сухим климатом располагаются субтропические пустыни. Среднегодовое количество осадков менее 500 мм; низкая продуктивность.
Степи (прерии, пампы) располагаются в более высоких широтах, занимая области умеренного пояса с континентальным климатом. Годовая первичная продукция достигает 15 т/га. В ХХ веке нерациональная распашка степей и прерий привела к деградации степных экосистем в Северной Америке и Евразии.
Леса умеренного пояса (листопадные широколиственные и хвойно-широколиственные леса) расположены на тех же широтах, что и степи, но в районах с более влажным (гумидным) климатом. Экосистемы лесов умеренного пояса характеризуются высокой устойчивостью. Продуктивность достигает 25 т/га.
Хвойные, или бореальные леса расположены в более высоких широтах умеренного пояса с холодным континентальным климатом (в основном, в северном полушарии и, частично, на юге Южной Америки). Продуктивность достигает 20 т/га. Видовое разнообразие резко снижается.
Тундра располагается в самых высоких широтах материков. Годовая продуктивность – менее 4 т/га, но весной и летом наблюдаются вспышки жизни при круглосуточной вегетации растений-эфемероидов.
В состав биосферы входят и другие группы экосистем: области высотной поясности, поймы, болота и агробиоценозы. Эти экосистемы настолько разнородны, что их единой классификации не существует.
30Структура и границы биосферы. Учение В.И. Вернадского о роли жизни в преобразовании верхних слоев Земли. Роль живого вещества и его функции в биосфере. Роль растительности в обеспечении кислородного режима биосферы. Защитная роль озонового экрана. Круговорот веществ и энергии в биосфере. Биогенная миграция атомов. Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
Структура биосферы
Биосфера включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы ≈ 12-17 км.
По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы:
апобиосфера – лежит над парабиосферой – живые организмы не встречаются;
парабиосфера – лежит над эубиосферой – организмы попадают случайно;
эубиосфера – собственно биосфера, где организмы встречаются регулярно;
метабиосфера – лежит под эубиосферой – организмы попадают случайно;
абиосфера – лежит под метабиосферой – живые организмы не встречаются.
Аэробиосфера – включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:
а) тропобиосфера – до высоты 6...7 км;
б) альтобиосфера – до нижней границы озонового экрана (20...25 км).
Озоновый экран – это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры» – области с пониженным содержанием озона.
Гидробиосфера – включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы ≈ 6...7 км, в отдельных случаях – до 11 км. К гидробиосфере относятся:
а) аквабиосфера – реки, озера и другие пресные воды;
б) маринобиосфера – моря и океаны.
Террабиосфера – поверхность суши. К террабиосфере относятся:
а) фитосфера – зона обитания наземных растений;
б) педосфера – тонкий слой почвы.
Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы ≈ 2...3 км (реже – до 5...6 км) на суше и ≈ 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.
В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.
Функции живого вещества в биосфере разнообразны:
Энергетическая – аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.
Концентрационная – в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.
Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.
Деструкционная – в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
Средообразующая – организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.
Транспортная – перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Взаимосвязь между компонентами биосферы
Растения являются продуцентами органического вещества, поэтому именно с них в экосистемах всегда начинаются цепи выедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы–редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы в неорганическую. Хемосинтезирующие организмы изменяют степени окисления элементов, переводят их из нерастворимой формы в растворимую, и наоборот.
Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.
Общая масса живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли превышает 120 млрд. тонн (в пересчете на сухое вещество). При этом поглощается примерно 170 млрд. тонн углекислого газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода и запасается 400•1015 килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.
Перемещение элементов по цепям (сетям) питания называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.
29Понятие о биосфере. Биосфера как большая экосистема.
Представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875), который понимал биосферу как тонкую пленку жизни на земной поверхности, которая в значительной мере определяет «лик Земли». Однако целостное учение о биосфере разработал российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1926).
В настоящее время существует множество подходов к определению понятия «биосфера».
Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сложившаяся в ходе исторического развития органического мира.
Биосфера – это активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая из известных экосистем.
28Организм как среда обитания
Любой организм (даже самый мелкий) представляет собой сложную систему, которая обеспечивает разнообразные условия обитания для других организмов. Если организмы одного вида используют организм другого вида как среду обитания, то между ними возникают разнообразные биотические взаимодействия.
Совместное существование двух и более разноименных видов называется симбиоз (в широком смысле этого слова). В простейшем случае формируется двухкомпонентная система из двух организмов разных видов. В зависимости от типа взаимоотношений между симбионтами возможны частные типы симбиотических взаимодействий: комменсализм, паразитизм, мутуализм (подробно эти типы взаимодействий были рассмотрены в главе 4).
Организм как среда обитания имеет ряд преимуществ перед другими средами обитания: большое количество доступных пищевых ресурсов для гетеротрофных организмов, защищенность обитателей организмов, стабильность водного режима, температурного режима, водно-солевого режима (сходство с водной средой обитания). Положительные стороны организма как среды обитания приводят к дегенерации тела эндосимбионтов (яркий пример – постепенная редукция систем органов у сосальщиков и ленточных червей); как правило, наблюдается гигантизм – эндосимбионтные формы значительно крупнее, чем родственные им свободноживущие формы.
В то же время организм как среда обитания имеет и отрицательные стороны: ограниченность жизненного пространства, недостаток кислорода, трудности с распространением от одной особи хозяев к другой, защитные реакции организма хозяина, недостаток света для фотоавтотрофных организмов.
Отрицательные стороны организма как среды обитания приводят к появлению соответствующих черт специализации у эндосимбионтов:
ограниченность жизненного пространства приводит к возрастанию конкуренции между эндопаразитами (например, цепни–солитеры существуют в кишечнике хозяина в единственном экземпляре);
недостаток кислорода приводит к переходу на анаэробное дыхание и даже к утрате дыхательных ферментов (пример – взрослые аскариды);
трудности с распространением от одной особи хозяев к другой приводят к гипертрофированию половых систем и повышению плодовитости, к гермафродитизму (или постоянному контакту разнополых особей), к появлению различных способов бесполого размножения, к формированию жизненных циклов со сменой хозяев;
защитные реакции организма хозяина приводят к формированию различных прикрепительных органов, мощных защитных покровов и даже к изменению антигенной структуры эндосимбионтов (особенно у вирусов);
недостаток света для фотоавтотрофных организмов приводит к тому, что фотоавтотрофные эндосимбионты могут населять только поверхностные слои тела хозяина.
Сходство организма как среды обитания с водной средой обитания позволяет многим видам совершить переход из водной среды обитания в организм как среду обитания без существенных морфологических и физиологических изменений.
27Почва как среда обитания (литосфера, или педосфера)
Почва, или педосфера – это рыхлый поверхностный слой суши, обладающий плодородием. Почва представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. В состав почвы входят разнообразные типы вещества: живое вещество (живые организмы), биогенное вещество (органические и неорганические вещества, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов), косное вещество (горные породы) и другие. Поэтому почва представляет собой особый тип вещества в биосфере – биокосное вещество.
Почва является экологическим фактором наземно-воздушной среды обитания и, в то же время, представляет собой самостоятельную среду обитания. Постоянные обитатели почвы называются эдафобионты. Особенности действия экологических факторов в почве:
достаточно высокое и стабильное содержание воды и разнообразных газов (промежуточное между водной и наземно-воздушной средой);
высокая концентрация органических и неорганических веществ;
стабильный температурный режим;
низкая освещенность (за исключением самых поверхностных слоев) – лимитирующий фактор для фотосинтезирующих организмов.
неоднородность почвы по вертикали и горизонтали создает условия для формирования множества экологических ниш.
Почва является средой обитания, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближает: неоднородность по вертикали, насыщенность почвенного воздуха водяными парами и наличие других форм воды, присутствие минеральных и органических веществ в почвенных растворах, возможность передвигаться в трех измерениях. С наземно-воздушной средой почву сближает: наличие почвенного воздуха, возможность пересыхания верхних горизонтов, резкие изменения температуры в верхних слоях.
Экологические группы прокариот. Неоднородность почвы в физико-химическом отношении создает благоприятные условия для разнообразных типов обмена веществ. По характеру обмена веществ у прокариот выделяются следующие группы:
Анаэробные гетеротрофы, не способные использовать неорганические окислители. В результате происходит анаэробное дыхание – брожение углеводов и гниение белков.
Анаэробные гетеротрофы, использующие неорганические окислители. Эти организмы полностью окисляют органические вещества с помощью сульфатов, нитратов, трехвалентного железа.
Аэробные гетеротрофы. К аэробному дыханию способно большинство обитателей почвы.
Факультативные анаэробы в присутствии кислорода осуществляют аэробное дыхание, а при недостатке кислорода переходят на анаэробное брожение или анаэробное дыхание с использованием неорганических окислителей. В то же время, существуют и облигатные анаэробы, для которых кислород является ядом.
Хемоавтотрофы (хемосинтезирующие прокариоты). Используют для восстановления углекислого газа энергию окисления неорганических веществ с помощью кислорода (аэробные хемоавтотрофы) или нитратов (анаэробные хемоавтотрофы).
Экологические группы грибов. Высокая концентрация органических веществ в верхних слоях почвы создает благоприятные условия для гетеротрофных организмов. Например, в почве широко распространены различные группы грибов.
Грибы-сапротрофы питаются мертвым органическим веществом. Существует несколько групп грибов–сапротрофов: подстилочные, гумусовые, ксилотрофы, копротрофы.
При взаимодействии с корнями высших растений микоризные грибы образуют микоризу. Между растением и грибом возникают сложные отношения, и в итоге происходит развитие высшего растения.
Экологические группы животных. Экологические группы животных выделяют по размерам тела. В состав почвенной фауны входят: микрофауна, мезофауна, макрофауна и мегафауна.
Микрофауна включает мельчайших животных, населяющих водную фазу почвы. В сущности, это водные организмы. Представители микрофауны способны переносить промерзание зимой и высыхание летом в состоянии анабиоза.
Мезофауна включает более крупных беспозвоночных. Лимитирующим фактором для этих организмов является содержание влаги: при недостатке влаги им угрожает пересыхание, а при избытке влаги – гибель от недостатка воздуха.
К макрофауне относятся еще более крупные беспозвоночные (размеры тела до нескольких сантиметров): дождевые черви, мокрицы, многоножки, личинки крупных насекомых (жуков), медведки. Для них почва является плотной средой. Часть из них передвигается, раздвигая почвенные частицы, а часть – роет новые ходы. В последнем случае развиваются разнообразные приспособления для рытья ходов. Неблагоприятные условия эти животные переносят на глубине в десятки сантиметров.
К мегафауне относятся относительно крупные млекопитающие–землерои (кроты, слепыши, цокоры). Эти организмы характеризуются компактным телом с короткой шеей и сильными копательными конечностями; глаза недоразвиты.
Кроме постоянных обитателей почвы выделяются группа обитателей нор: кролики, суслики, барсуки. Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают и спасаются от опасности в норах.
26Наземно-воздушная среда обитания (атмосфера)
Наземно-воздушная обитания – самая сложная по экологическим условиям. Выход в наземно-воздушную среду обитания у разных групп организмов оказался возможным благодаря появлению специфических адаптаций, в том числе, и ароморфного характера. Постоянные обитатели наземно-воздушной среды обитания называются аэробионты.
Особенности наземно-воздушной среды обитания
и приспособленность организмов
к специфическим экологическим факторам
1. Недостаток воды часто является лимитирующим фактором для наземных организмов.
2. Низкая теплоемкость и низкая теплопроводность воздуха приводит к значительным перепадам температуры: при изменении прямой освещенности, суточные перепады, сезонные перепады (сезонность характерна для умеренных и высоких широт). В то же время, низкая теплоемкость и теплопроводность воздуха делают возможным развитие теплокровности у птиц и млекопитающих.
3. Низкая вязкость и низкая плотность воздуха позволяет приобретать разнообразную форму тела у животных. В то же время лимитирующим фактором становится гравитация. Для летающих животных необходимо формирование обтекаемой формы тела и крыльев. Для крупных животных необходимо формирование скелета. Для растений необходимо наличие механических тканей и определенной формы кроны.
4. Поглощение света происходит за счет топических межвидовых взаимодействий, что приводит к появлению ярусности.
5. Высокое содержание кислорода при низкой влажности воздуха приводит к появлению у животных разнообразных органов дыхания (трахеи, легкие).
6. Неравномерное распределение элементов минерального питания сказывается, в первую очередь, на растениях, что приводит к мозаицизму.
Основные экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам в наземно-воздушной среде обитания, были рассмотрены в главе
25Водная среда обитания (гидросфера)
Водную среду обитания образуют важнейшие компоненты гидросферы Земли входят: Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. К континентальным водам относятся реки, озера и ледники.
Водная среда обитания является исходной для всех земных форм жизни. Подавляющее большинство организмов – первично-водные, то есть сформировавшиеся именно в водной среде обитания. Постоянные обитатели гидросферы называются гидробионты.
Рассмотрим особенности водной среды обитания на примере Мирового океана. В Мировом океане различают две экологические области: бенталь – дно океана и пелагиаль – толщу воды.
Бенталь. Население дна (бентали) называется бентос («глубинный»). По вертикали бенталь делится на ряд зон (перечислены только основные): литораль – часть берега, заливаемая во время приливов; занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средой обитания; сублитораль – материковая отмель, или континентальный шельф – часть бентали от нижней границы приливов до глубины примерно 200 м; батиаль – область более или менее крутого материкового склона до глубины ≈ 3...4 км; абиссаль – область океанического ложа с глубиной ≈ 3...6 км.
Пелагиаль. Население пелагиали (водной толщи) называется пелагос. Совокупность организмов, парящих в толще воды и неспособных к передвижению против течения, называется планктон («блуждающий»). Различают фитопланктон (совокупность фотосинтезирующих планктонных организмов) и зоопланктон (совокупность планктонных организмов, неспособных к фотосинтезу). Организмы, способные к активному перемещению против течения, называются нектон. По вертикали пелагиаль делится на зоны (перечислены только основные):
нейсталь – поверхностный слой воды, граничащий с атмосферой; население нейстали называется нейстон; организмы, часть тела которых находится в воде, а часть над ее поверхностью, называются плейстон;
эпипелагиаль – соответствует глубине сублиторали;
батипелагиаль – соответствует глубине батиали;
абиссопелагиаль – соответствует глубине абиссали.
Совокупность организмов, способных вести и пелагический, и бентосный образ жизни, называется пелагобентос. Совокупность организмов, обитающих на различных предметах и живых телах, находящихся в толще воды, называется перифитон.
Особенности водной среды обитания и приспособленность
организмов к специфическим экологическим факторам
1. Низкое содержание растворенного кислорода. Содержание О2 в атмосфере составляет 210 мл/л, растворимость О2 в воде зависит от температуры: при 0 оС составляет 10,3 мл/л, а при 20 оС – 6,6 мл/л. Таким образом, содержание кислорода в воде примерно в 20–30 раз меньше, чем в атмосфере. При этом фактическое содержание кислорода может снижаться до 1 мл/л. Поэтому содержание кислорода является лимитирующим (ограничивающим) фактором для большинства гидробионтов.
Поверхностные слои воды содержат больше кислорода, а в глубинные слои кислород может поступать или путем диффузии (которая в воде протекает очень медленно), или за счет вертикального перемешивания водных масс.
2. Высокая теплоемкость и высокая теплопроводность воды обеспечивают выравнивание температур. По отношению к температурному фактору все организмы делятся на пойкилотермные (неспособные регулировать температуру тела) и гомейотермные (поддерживающие постоянную температуру тела).
Прямое влияние температуры на пойкилотермных гидробионтов заключается в изменении характера обмена веществ. Высокая теплопроводность воды приводит к появлению теплоизолирующих (жировых) слоев у гомейотермных (теплокровных) животных. Многие гидробионты защищаются от льдообразования в клетках, повышая внутриклеточное содержание антифризов (антифризы – вещества, снижающие температуру замерзания воды).
3. Сравнительно высокая вязкость воды. Оказывает наибольшее влияние на планктонные организмы (уменьшает скорость погружения и обеспечивает их парение в толще воды) и на нектонные организмы, передвигающиеся с большой скоростью (создает сопротивление). Для планктона характерно увеличение поверхности тела по сравнению с объемом тела, что облегчает парение. Для нектона характерна обтекаемая форма тела, что облегчает активное передвижение.
4. Высокая электропроводность воды делает возможным развитие электрических органов: высоковольтных (защита, нападение) и низковольтных (получение информации).
5. Интенсивное поглощение света в воде: красная часть спектра поглощается водой, а синяя часть – рассеивается; в итоге красные лучи доходят лишь до глубины 10 м, а сине-зеленые – до 160 м и более. По освещенности выделяют зоны: эуфотическая зона – благоприятные условия для фотосинтеза; дисфотическая, или сумеречная зона – неблагоприятные условия для фотосинтеза (здесь обитают, преимущественно, красные водоросли и цианобактерии); афотическая зона – фотосинтез невозможен.
6. Доступность водорастворимых веществ (ионы Na+, K+, Cl–, NH4+, NO3– ) и недоступность водонерастворимых веществ (связанные ионы Ca2+, ионы тяжелых металлов, фосфаты). Доступность элементов оказывает наибольшее влияние на водные растения. Лимитирующими факторами для водорослей являются концентрации биогенов: фосфатов и нитратов. По содержанию биогенов различают: эутрофные воды – высокое содержание биогенов; мезотрофные воды – умеренное содержание биогенов; олиготрофные воды – низкое содержание биогенов; дистрофные воды – высокое содержание биогенов в связанном состоянии.
7. Общая соленость воды оказывает наибольшее влияние на животных.
В соленых водах (гипертоническая среда) возникает проблема сохранения воды в пределах организма. У Одноклеточных животных реже сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются дистальные (всасывающие) части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения. У костистых рыб избыток солей выделяется через жабры.
В пресных водах (гипотоническая среда) возникает проблема удаления воды из организма. У Одноклеточных животных чаще сокращаются сократительные вакуоли, у Многоклеточных – развиваются почечные (мальпигиевы) клубочки, проксимальные части почечных канальцев, нефридиев и других органов выделения, обеспечивающие интенсивное образование разбавленной мочи.
В разных зонах Мирового океана существуют свои особенности действия экологических факторов.
Литораль. В зоне литорали на морские организмы действуют экологические факторы, оказывающие на организмы благоприятное и неблагоприятное воздействие.
К благоприятным факторам в зоне литорали относятся: высокое содержание биогенов терригенного (материкового) происхождения; высокая аэрация воды вследствие прибоя; высокая освещенность.
Неблагоприятные (лимитирующие) факторы: периодическое обсыхание; разрушающее действие прибоя; перепады температур (температура воды и воздуха часто различаются); перепады солености (за счет стекания пресных вод и испарения морской воды в лужах); множество водных и наземных хищников.
Действие неблагоприятных (лимитирующих) факторов привело к развитию соответствующих адаптаций. Водоросли не высыхают, поскольку образуют густые скопления, сохраняющие влагу. Подвижные животные (черви, морские звезды, ракообразные, брюхоногие моллюски) скрываются в разнообразных укрытиях. Неподвижные животные обычно имеют раковины и панцири или же уменьшают поверхность испарения (актинии втягивают щупальца). Некоторые животные (крабы, рыбы–периофтальмусы) продолжают активный образ жизни во время отлива. На участках с очень сильным прибоем организмы или приобретают раковины (рачки–балянусы, мидии, морские блюдечки, некоторые морские ежи), или характеризуются сильно расчлененной формой тела (водоросли, кишечнополостные, морские лилии).
Коралловые рифы. Экосистемы коралловых рифов формируются на отмелях, образованных рифообразующими кораллами с известковым (реже – роговым) скелетом. Эти кишечнополостные требуют высокой температуры воды – не ниже 18 оС (термофилы) – и высокой солености (галофилы). Кораллам необходимы симбиотические известковые водоросли (для образования известкового скелета и дополнительного питания), поэтому рифообразующие кораллы могут существовать только при высокой освещенности: на глубине не более 40...50 м. Освещенность зависит от прозрачности воды, поэтому кораллы обитают в чистой воде. Кораллы поглощают большое количество кислорода (а его содержание в теплой воде и так невысокое), поэтому наиболее интенсивно они развиваются в прибойных участках.
Коралловые рифы относятся к наиболее продуктивным экосистемам Мирового океана (чистая первичная продуктивность составляет 1000 мг углерода на 1 кв. м за сутки) и отличаются высоким уровнем видового разнообразия (известно свыше 2500 видов коралловых рыб). Это связано с исключительно благоприятными условиями, в которых обитают кораллы, а также с тем, что биогены слабо мигрируют за пределы рифов.
Экосистемы коралловых рифов крайне уязвимы. Ливневые дожди вызывают опреснение воды и гибель живых кораллов (при их гниении дополнительно снижается содержание кислорода). Тропические ураганы и землетрясения разрушают сами рифы. Антропогенное загрязнение океана ослабляет живые кораллы, и они становятся уязвимыми для морских звезд «терновый венец».
Эпипелагиаль. К благоприятным факторам эпипелагиали открытого океана относятся: достаточно высокая аэрация; высокая освещенность. Лимитирующим фактором является низкое содержание биогенов за счет их миграции в придонные воды. Однако концентрация биогенов может возрастать за счет апвеллинга – выноса глубинных вод на поверхность, например, в приполярных зонах.
Основными продуцентами эпипелагиали являются планктонные диатомовые водоросли и перидинеи (способные к миксотрофному питанию) – около 1000 видов. Из-за низкого содержания биогенов продуктивность открытого океана очень низкая: ≈ 50 мг углерода/1 м2∙сутки в тропической зоне и 150...200 мг углерода/1 м2∙сутки в высоких широтах.
Разнообразие планктона в открытом океане выше, чем на шельфе, поскольку многие виды стеногалинны и не переносят опреснения прибрежных вод.
Абиссаль и абиссопелагиаль. Благоприятным фактором абиссали и абиссопелагиали является стабильность условий обитания. К лимитирующим факторам относятся: отсутствие света и невозможность фотосинтеза; высокое давление.
При снижении освещенности органы зрения у животных гипертрофируются, но при полном отсутствии света происходит полная редукция органов зрения. Для обитателей глубин характерна люминесценция с участием симбиотических светящихся бактерий.
Из-за нехватки света отсутствуют фотосинтезирующие продуценты. Следовательно, глубоководные экосистемы являются зависимыми от экосистем эпипелагиали, и их собственная продуктивность стремится к нулю. При наличии неорганических окислителей (например, вблизи гидротермальных сульфатных источников) продуцентами являются десульфирующие и другие хемосинтезирующие бактерии. Они участвуют в образовании симбиотических систем с различными беспозвоночными.
24Динамика экосистем. Обратимые и необратимые изменения в экосистемах. Понятие экологической сукцессии как процесса развития и восстановления нарушенных экосистем. Развитие экосистем от неустойчивых к устойчивым. Саморегуляция в экосистемах
Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах на образование вторичной продукции расходуется лишь часть прироста биомассы; в экосистеме происходит накопление органического вещества. Такие экосистемы закономерно сменяются другими типами экосистем. Закономерная смена экосистем на определенной территории называется сукцессия. Пример сукцессии: озеро → зарастающее озеро →болото → торфяник → лес.
Различают следующие формы сукцессий:
первичные – возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
вторичные – возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
обратимые – возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк → гарь → березняк → ельник);
необратимые – возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем; реликтовая экосистема – это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
антропогенные – возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического вещества и энергии на трофических уровнях приводит к повышению устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии в определенных почвенно-климатических условиях формируются окончательные климаксные сообщества. В климаксных сообществах весь прирост биомассы трофического уровня расходуется на образование вторичной продукции. Такие экосистемы могут существовать бесконечно долго.
В деградирующих (зависимых) экосистемах энергетический баланс отрицательный – энергии, поступившей на низшие трофические уровни, недостаточно для функционирования высших трофических уровней. Такие экосистемы неустойчивы и могут существовать только при дополнительных затратах энергии (например, экосистемы населенных пунктов и антропогенных ландшафтов). Как правило, в деградирующих экосистемах число трофических уровней снижается до минимума, что еще больше увеличивает их неустойчивость.
23Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме как условие существования устойчивых экосистем. Естественные и искусственные экосистемы. Пищевые цепи и сети. Пищевая и детритная цепь. Принципы передачи энергии по пищевым цепям. Правило экологической пирамиды.
Пищевые цепи
При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи.
Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни:
1-й уровень – продуценты (растения);
2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги);
3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги);
4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники);
5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты).
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности каждого уровня разрушаются редуцентами. Трофические цепи, которые начинаются с редуцентов, называются детритные цепи. Детритные цепи являются основой существования зависимых экосистем, в которых органического вещества, произведенного продуцентами, недостаточно для обеспечения энергией консументов (например, глубоководные экосистемы, экосистемы пещер, экосистемы почвы). В этом случае существование экосистемы возможно за счет энергии, содержащейся в мертвом органическом веществе.
Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. Таким образом, в реальных экосистемах пищевые цепи превращаются в пищевые сети.
Ниже приведен фрагмент пищевой сети смешанного леса.
Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га•год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) или рационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть – на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, линочные шкурки и иные отходы у животных), часть – на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности
+ прирост биомассы
Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе – по отношению к консументам и редуцентам.
Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.
22Структура экосистемы: продуценты, консументы, редуценты, абиотическая среда. Биоценоз – основа функционирования экосистемы.
Структура экосистемы
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистеме возможны только за счет постоянного притока высокоорганизованной энергии. Основным первичным источником энергии на Земле является солнечная энергия.
В экосистемах наблюдается постоянный поток энергии, которая переходит из одной формы в другую.
Фотосинтезирующие организмы переводят энергию солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Эти организмы являются производителями, или продуцентами органического вещества. В большинстве случаев функции продуцентов в экосистемах выполняют растения.
Гетеротрофные организмы получают энергию при поглощении органических веществ и называются потребителями, или консументами. Существуют консументы первого порядка (растительноядные организмы, или фитофаги), второго порядка (организмы, питающиеся фитофагами, или зоофаги) и высших порядков (хищники и сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты). В большинстве случаев функции консументов в экосистемах выполняют животные. Организмы, которые специализируются на добывании строго определенной пищи, называются монофаги. Организмы, которые могут питаться различной пищей, называются полифаги. Для полифагов характерен широкий спектр питания, включающий основную, второстепенную и случайную пищу.
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности в любой форме потребляются организмами, разрушающими мертвое органическое вещество до неорганических веществ – редуцентами, или деструкторами. К редуцентам относятся различные животные (как правило, беспозвоночные), грибы, прокариоты:
некрофаги – трупоеды;
копрофаги (копрофилы, копротрофы) – питаются экскрементами;
сапрофаги (сапрофиты, сапрофилы, сапротрофы) – питаются мертвым органическим веществом (опавшими листьями, линочными шкурками); к сапрофагам относятся:
ксилофаги (ксилофилы, ксилотрофы) – питаются древесиной;
кератинофаги (кератинофилы, кератинотрофы) – питаются роговым веществом;
детритофаги – питаются полуразложившимся органическим веществом;
окончательные минерализаторы – полностью разлагают органическое вещество.
Продуценты и редуценты обеспечивают круговорот веществ в экосистеме: окисленные формы углерода и минеральных веществ превращаются в восстановленные и наоборот; происходит превращение неорганических веществ в органические, а органических – в неорганические.
21Понятие экосистемы. Компоненты экосистем и основные процессы, протекающие в экосистемах. Биогеоценоз как вариант наземных экосистем.
Экосистема – это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы – это основные природные единицы на поверхности Земли.
Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).
Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ.
Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть и долговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы – всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).
Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.
Биогеоценозы характеризуются следующими чертами:
биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности; в отличие от экосистемы пространственные границы биогеоценозов не могут быть проведены произвольно
биогеоценозы существуют длительное время;
биогеоценоз – это биокосная система, представляющая собой единство живой и неживой природы;
биогеоценоз – это элементарная биохорологическая ячейка биосферы (то есть биолого-пространственная единица биосферы);
биогеоценоз – это арена первичных эволюционных преобразований (то есть эволюция популяций протекает в конкретных естественноисторических условиях, в конкретных биогеоценозах).
Таким образом, как и экосистема, биогеоценоз представляет собой единство биоценоза и его неживой среды обитания; при этом основой биогеоценоза является биоценоз. Понятия экосистемы и биогеоценоза внешне сходны, но, в действительности, они различны. Иначе говоря, любой биогеоценоз – это экосистема, но не любая экосистема – биогеоценоз.
20Трофическая структура сообществ.
Трофическая структура биоценоза
Трофическая, или экологическая структура биоценоза определяется характером пищевых отношений. Поэтому в состав биоценозов входят различные группы организмов в определенном соотношении. В сходных почвенно-климатических условиях формируются биоценозы со сходной трофической структурой, например, сообщества североамериканских прерий и евро–азиатских степей, сообщества дождевых лесов Южной Америки и Африки.
Биоценозы со сходной экологической структурой часто имеют различный видовой состав. Виды, выполняющие одни и те же функции в разных сообществах, называются замещающими, или викарирующими. Например, сходны экологические ниши европейского благородного оленя и североамериканского оленя вапити, европейского бурого медведя и североамериканского медведя гризли. В Австралии при отсутствии плацентарных млекопитающих их функции выполняют аналогичные виды сумчатых млекопитающих: сумчатый крот, сумчатые белки, сумчатые сони, сумчатые медведи (коала).
19Пространственная структура биоценоза. Ярусность, мозаичность.
Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется структурой фитоценоза. Пространственная структура биоценоза характеризуется вертикальной неоднородностью (ярусностью) и горизонтальной неоднородностью (мозаичностью).
Ярусность формируется, в основном, в лесах и определяется уменьшением освещенности. В смешанных лесах хорошо выделяется I ярус (светолюбивые деревья – дуб, сосна), II ярус (теневыносливые деревья – липа, клены), III ярус (кустарники – лещина, бересклет, жимолость), IV ярус (высокие травянистые растения), V ярус (низкие травянистые растения, папоротники, напочвенные мхи и лишайники).
Мозаичность формируется, в основном, в открытых местообитаниях (лугах, болотах) и определяется микрорельефом, неравномерным распределением влаги и элементов минерального питания.
Ярусность в открытых местообитаниях более или менее выражена при наличии высоких травянистых растений. Мозаичность в лесах определяется жизнедеятельностью отдельных видов растений (фитогенная мозаичность) и отмиранием деревьев (образуются ветровально–почвенные комплексы).
18Видовая структура биоценозов. Количественные отношения видов. Доминирующие, субдоминирующие и кодоминирующие виды. Виды–эдификаторы. Связь видового разнообразия с устойчивостью сообществ
Видовая структура биоценоза
Видовая структура биоценоза включает разнообразие видов и соотношение их численности или биомассы. Видовое разнообразие зависит от почвенно-климатических условий, от истории и современного состояния сообществ. Видовое разнообразие зависит также от степени однородности среды обитания: наибольшее видовое разнообразие наблюдается при наличии неоднородности среды обитания (пограничный эффект, или эффект опушки). Неоднородность среды обитания создается как за счет неоднородности абиотических факторов, так и действия биотических факторов.
Виды в составе биоценоза различаются по численности. Наиболее многочисленные виды называются доминирующими, или доминантами. Менее многочисленные виды – субдоминирующими, или доминантами 2-го порядка. При наличии двух и более доминирующих видов они называются кодоминирующими. Часто доминирующие виды обладают средообразующим действием, такие виды называются эдификаторами. Обычно эдификаторами являются растения, но иногда эдификаторами являются животные (например, колонии сурков).
Видов с низкой численностью в сообществе больше, чем видов с высокой численностью. Но редкие и малочисленные виды увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для замещения доминантов. Чем больше резерв «второстепенных» видов, тем выше вероятность того, что среди них найдутся такие виды, которые могут выполнить роль доминантов при любых изменениях среды, тем выше устойчивость биоценоза.
Между общим видовым разнообразием и численностью видов существует определенная связь: со снижением видового разнообразия резко повышается численность отдельных видов. Таким образом, в нарушенных сообществах ослабевают биоценотические связи, и некоторые виды получают возможность беспрепятственно размножаться.
Наибольшее видовое разнообразие наблюдается в дождевых экваториальных лесах – сообществах, существующих в относительно постоянных условиях среды. Наименьшее видовое разнообразие наблюдается в высоких широтах и в специфических условиях (например, в эфемерных, или временных водоемах). Чем специфичнее условия среды, тем ниже уровень видового разнообразия, и тем выше вероятность вспышек численности отдельных видов (апериодических популяционных волн с большой амплитудой).
17Понятие о биоценозе. Биоценотическая среда. Структурные компоненты биоценозов. Фитоценоз как основа большинства наземных сообществ.
Группировки совместно обитающих организмов называются сообщества, или биоценозы. Непосредственное окружение организмов составляет их биоценотическую среду. Раздел экологии, изучающий закономерности формирования и функционирования сообществ, называется синэкология, или биоценология.
В понятие среды обитания организмов входят почвенно-климатические факторы, образующие в совокупности экотоп, или первичную среду обитания. Совокупность почвенных факторов называется эдафотоп, а совокупность климатических факторов – климатоп. Организмы активно воздействуют на экотоп и преобразуют его в биотоп, или вторичную среду обитания.
В состав каждого биоценоза входят: фитоценоз (растительное сообщество), зооценоз (сообщество животных) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов, к которым относятся как прокариоты, так и низшие эукариоты). Основой большинства наземных биоценозов являются фитоценозы, определяющие пространственные границы биоценозов, их внешний вид и строение.
Фитоценоз – это конкретная группировка растений, однородная по внешности, флористическому составу, строению, по условиям существования. Каждый фитоценоз уникален, относительно однороден, имеет пространственные границы; формирование и существование фитоценоза определяется взаимоотношениями между растениями и средой обитания.
16Отношения «хищник–жертва» и «паразит–хозяин».
Отношения «паразит–хозяин»
Паразитизм – это форма взаимоотношений, при которой организм–паразит использует хозяина и как местообитание, и как источник пищи. При истинном паразитизме метаболические системы паразита и хозяина неразрывно связаны.
Различают следующие виды паразитизма:
а) экзопаразитизм и эндопаразитизм – в первом случае паразит находится на поверхности тела хозяина, во втором случае – внутри тела хозяина;
б) облигатный и факультативный – в первом случае паразит не может существовать без хозяина, во втором случае – способен и к самостоятельному существованию (например, используя трупы хозяев или отходы их жизнедеятельности);
в) временный и стационарный – в первом случае паразит нападает на хозяина только для питания, во втором случае – проводит на хозяине большую часть жизни.
При паразитизме во многих случаях наблюдается смена хозяев. Разным стадиям жизненного цикла паразитов часто соответствуют разные (обычно строго определенные) хозяева.
Численность популяций при взаимодействиях «паразит–хозяин» также регулируется системой обратных связей. Но в отличие от хищников паразиты любого типа оказывают меньшее влияние на численность эксплуатируемой популяции, но зато сами паразиты вследствие специализации гораздо сильнее зависят от эксплуатируемой популяции, чем хищник от жертвы. Поэтому амплитуда колебаний численности паразита более тесно связана с амплитудой колебаний численности хозяина, но фазовый сдвиг значительно меньше, чем в системе «хищник–жертва».
Подобные взаимодействия наблюдаются и при бэтсовской мимикрии. Бэтсовская мимикрия заключается в том, что незащищенный вид–имитатор подражает внешнему виду защищенного вида–модели (пример: внешнее сходство незащищенных бабочек–стеклянниц и жалящих ос). Тогда можно считать, что незащищенный вид–имитатор «эксплуатирует» предостерегающую окраску защищенного вида–модели, то есть ведет себя подобно информационному паразиту. В этом случае численность вида–имитатора должна быть значительно ниже численности вида–модели.
15Отношения «хищник–жертва» («продуцент–консумент»)
Этот тип межвидовых взаимодействий отличается асимметрией. Популяция жертвы может существовать без популяции хищника, но популяция хищника не может существовать без популяции жертвы. Увеличение численности жертвы расширяет ресурсную базу хищника, а увеличение численности хищника является элиминирующим фактором для жертвы.
Поэтому взаимодействие «хищник–жертва» носит периодический характер и описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра, в которые вводятся константы хищничества. Устойчивость системы «хищник–жертва» основана на системе обратных связей.
Положительные обратные связи означают, что при увеличении численности жертвы возрастает численность хищника, а при уменьшении численности жертвы численность хищника уменьшается.
Отрицательные обратные связи означают, что при увеличении численности хищника численность жертвы уменьшается, а при уменьшении численности хищника численность жертвы увеличивается.
При наличии специализированных хищников связь между популяцией жертвы и популяцией хищника оказывается более тесной. Если же хищник менее специализирован (полифаг), то взаимозависимость между популяциями выражена слабее.
14Комменсализм
– форма взаимодействий, при которой организм–комменсал использует организм хозяина как местообитание, но не вступает с ним в тесные метаболические взаимодействия. Как правило, комменсал получает выгоду от сотрудничества, а вид–хозяин при этом не страдает. Примеры комменсализма:
комменсал обитает в жилище хозяина (например, некоторые черви–нереиды поселяются в раковинах, занятых раками-отшельниками);
комменсал находит у хозяина защиту от других организмов (например, мелкие рыбы находят защиту между щупальцами кишечнополостных);
комменсал использует остатки пищи, которой питается хозяин, или пищу, которая сопутствует хозяину (например, многие птицы питаются насекомыми, которых вспугивают пасущиеся копытные).
К сложным симбиотическим взаимодействиям относятся: взаимодействие между грибом и водорослью в теле лишайника, взаимодействия между проростками орхидей и грибами, между заростками плаунов и грибами.
Симбиотические взаимодействия также описываются уравнениями Лотки–Вольтерра.
13Взаимовыгодные связи. Их разнообразие в природе. Симбиоз и его формы.
Симбиотические взаимодействия
К симбиотическим межвидовым взаимодействиям в узком смысле слова относятся мутуализм (облигатные взаимодействия ++), протокооперация (факультативные взаимодействия ++) и комменсализм (взаимодействия +0). В широком смысле к симбиотическим связям могут относиться и более сложные взаимодействия, например, реципрокный (взаимный) паразитизм.
Мутуализм – это форма симбиоза, при которой два разных организма получают преимущество от совместного существования – такой тип взаимодействий называется реципрокным. Мутуализм относится к облигатным (обязательным) взаимодействиям, поскольку ни один из пары организмов не может существовать без партнера. Примерами трофического мутуализма служат взаимоотношения между термитами и обитающими в их кишечнике многожгутиковыми простейшими, между жвачными парнокопытными и обитающими в их желудке инфузориями.
Протокооперация относится к факультативным (необязательным) взаимодействиям, поскольку оба партнера могут существовать друг без друга. Примерами протокооперации служат: симбиоз актинии и рака-отшельника, симбиоз между человеком и обитающими в его кишечнике непатогенными бактериями, наличие сходной предостерегающей окраски у разных защищенных видов насекомых, например, черно-желто-полосатая окраска тела ос, пчел и шмелей (мюллеровская мимикрия).
12Конкуренция и ее проявление в природе. Её роль в формировании сообществ
Конкуренция Конкуренция возникает при взаимодействии популяций со сходным экологическим спектром, при наличии общих доступных ресурсов. Существует множество типов конкуренции. Прямая (интерференционная) конкуренция возникает при непосредственном контакте конкурирующих организмов. Косвенная (эксплуатационная) конкуренция возникает в результате уменьшении объема доступного ресурса. В сообществах конкурентные отношения существуют одновременно между несколькими видами. Тогда возникает диффузная конкуренция, то есть, конкуренция, обусловленная влиянием на популяцию всех видов, входящих в состав сообщества.
В лабораторных условиях (в смешанных популяциях разных видов инфузорий–туфелек) был доказан принцип конкурентного исключения (правило Гаузе, или закон Гаузе): два вида не могут занимать одну экологическую нишу – в результате конкуренции в данной нише сохраняется только один, наиболее конкурентоспособный вид. Популяции менее конкурентоспособных видов «уходят» от конкуренции, формируя новые системы связей с окружающей их средой, новые экологические ниши. Таким образом, конкуренция способствует формированию новых экологических связей, образованию новых экологических ниш и, в конечном итоге, повышает уровень биологического разнообразия в сообществах. Рост численности конкурирующих популяций описывается системой уравнений Лотки–Вольтерра. Решение этой системы уравнений позволяет найти численности обеих популяций, при которых они могут существовать длительное время.
11Типы взаимодействия между популяциями разных видов.
Любая популяция существует в окружении популяций других видов организмов и взаимодействует с ними. К межвидовым (межпопуляционным) взаимодействиям относятся трофические, топические и информационно-сигнальные связи. Обычно в первую очередь изучаются трофические отношения, связанные с потреблением пищи. Все многообразие межвидовых трофических взаимодействий можно разделить на несколько основных типов: конкуренция, симбиотические взаимодействия и взаимодействия «хищник–жертва» («паразит–хозяин»).
10Возрастная и половая структура популяции. Этологическая структура популяции; внутрипопуляционные группировки у животных.
Возрастная структура популяции зависит от способа размножения, от особенностей жизненного цикла и типа онтогенеза. Иногда принадлежность к возрастной группе определяется астрономическим возрастом особи (сеголетки, двухлетки и т.д.). Чаще выделяют следующие возрастные группы:
1. Новорожденные особи, или особи нулевого возраста (отложенные яйца, вылупившиеся личинки, споры или семена растений, проростки растений).
2. Особи на раннем прегенеративном (ювенильном) этапе онтогенеза; они значительно отличаются от взрослых особей.
3. Особи на позднем прегенеративном (имматурном, виргинильном) этапе онтогенеза; они сходны с взрослыми особями, но еще не могут размножаться.
4. Особи на генеративном этапе онтогенеза, которые активно размножаются.
5. Особи на постгенеративном (сенильном) этапе онтогенеза, которые уже не могут размножаться.
В конкретных случаях эта классификация уточняется. Иногда выделяют неполночленные популяции, в которых отсутствует та, или иная возрастная группа. Например, многие беспозвоночные и однолетние растения зимуют на стадии яйца или семян.
Взаимосвязь половой и возрастной структуры отражается в виде половозрастных пирамид. Пример половозрастной пирамиды для нормальной полночленной популяции показан на рисунке.
Наличие сложной половозрастной структуры обусловливает внутрипопуляционную дифференциацию экологических ниш, особенно, у животных с полным метаморфозом. Экологическая ниша всей популяции распадается на субниши, которые занимают особи, принадлежащие к разным половозрастным группам. При дифференциации ниш происходит снижение уровня конкуренции, в первую очередь, топической и трофической.
Приведем примеры дифференциации внутривидовых ниш у животных:
Виды Прегенеративные стадии (личинки) Генеративные стадии (половозрелые особи)
Среда обитания Характер питания Среда обитания Характер питания
Лягушки Водная Фитофаги Наземно-воздушная Зоофаги
Стрекозы Водная Хищники Наземно-воздушная Хищники
Бабочки Наземно-воздушная Фитофаги–листогрызы Наземно-воздушная Питаются нектаром
Кровососущие комары Водная Детрито-
фаги Наземно-воздушная Самки питаются кровью позвоночных, а самцы – нектаром
Кровососущие клещи Наземно-воздушная Личинки (нимфы) нападают на мелких позвоночных Наземно-воздушная Взрослые клещи нападают на крупных млекопитающих
Этологическая (поведенческая) структура популяций у животных обусловлена наличием внутрипопуляционных группировок, члены которых непосредственно взаимодействуют между собой. Такие группировки называют демы (семьи), соседства, субпопуляции, парцеллы, локусы.
Существует множество уровней агрегации особей: одиночные особи, семьи, колонии, стада, стаи.
Одиночные особи могут существовать ограниченное время; по крайней мере, в период размножения неизбежно существование брачных пар и появление самок с потомством. Поэтому одиночный образ жизни периодически становится семейным. В состав семьи входят особи, связанные ближайшей степенью родства: родители и их непосредственные потомки. Существуют семьи с участием только одного из родителей (обычно, матери), двух родителей (моногамные), нескольких родителей (полигамные), с участием потомков из нескольких приплодов.
На уровне одиночных особей и семей проявляется наличие индивидуальных участков и охраняемых территорий. Индивидуальный участок – это часть территории (акватории), на которой особь проводит значительную часть времени. Охраняемая территория отличается от индивидуального участка тем, что ее владелец активно защищает свои владения.
Колонии – групповые поселения оседлых животных. Выделяют постоянные колонии (например, у грызунов) и временные (например, у птиц в период размножения). К колониям формально относятся поселения пчел, муравьев, термитов (на самом деле, это семьи).
Стада – более или менее постоянные объединения подвижных животных. Немногочисленные стада с нарушенным соотношением полов фактически являются семьями; например, прайды львов состоят из 1-3 самцов, нескольких самок и детенышей. Для стад характерно наличие строгой иерархии – порядка соподчинения особей.
Стаи – временные объединения животных, например, на определенных стадиях развития (мальки рыб) или в определенные сезоны (птицы, псовые). Стаи обеспечивают определенные функции вида: защиту от врагов, добычу пищи, миграции. Уровень соподчинения в стаях меньше, чем в стадах, и может вообще отсутствовать.
В любом случае, внутрипопуляционная группировка обладает признаками, отсутствующими у отдельных особей. В группе облегчается добывание пищи, происходит обмен пищей, повышается защищенность от неблагоприятных факторов. Эффект группы выражается в том, что происходит оптимизация физиологических процессов: например, снижается потребление кислорода, уменьшается частота сердечных сокращений, частота дыхания, повышается вероятность успешного размножения. Однако при чрезмерном увеличении численности группы возрастает внутривидовая конкуренция, и перечисленные положительные эффекты сменяются прямо противоположными.
9Рождаемость и смертность; абсолютные и относительные показатели рождаемости и смертности. Относительный прирост популяции. Абсолютный прирост популяции. Кривые изменения численности популяции. Жизненные стратегии(к и р стратегии)
3. Рождаемость и смертность.
Рождаемость – это число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени. Новой особью (или особью нулевого возраста) может считаться зигота, яйцо, личинка или особь, вышедшая из-под родительской опеки. Различают абсолютную и относительную рождаемость.
Абсолютная рождаемость – это абсолютное число новых особей: например, в популяции в течение года родилось 156 новых особей.
Относительная (удельная) рождаемость – отношение числа новых особей к числу имевшихся особей; относительная рождаемость может рассчитываться или на одну особь, или на 1000 особей. Например, в популяции в начале года было 10 000 особей, а в течение года родилось 156 новых особей; тогда относительная рождаемость равна 156 : 10000 = 0,0156 на одну особь, или 0,0156 • 1000 = 15,6 на тысячу особей.
Существуют моноциклические (у растений монокарпические) виды, представители которых размножаются один раз в жизни, и полициклические (у растений поликарпические) виды, представители которых размножаются неоднократно.
Численность популяции может увеличиваться не только за счет рождаемости, но и за счет иммиграции особей из других популяций. Существуют зависимые и полузависимые популяции, которые поддерживают и увеличивают свою численность именно за счет иммиграции.
Смертность – это понятие, противоположное рождаемости. Различают абсолютную смертность (количество погибших особей за единицу времени) и относительную (удельную) смертность (количество погибших особей за единицу времени в расчете на одну особь или на 1000 особей).
В отличие от рождаемости смертность наблюдается постоянно. Характер смертности описывается таблицами и кривыми выживаемости, которые показывают, какая часть новорожденных особей дожила до определенного возраста.
Численность популяции может уменьшаться не только за счет смертности, но и за счет эмиграции особей.
4. Относительный прирост популяции. Этот параметр представляет собой разность между относительной рождаемостью и относительной смертностью. Это важнейшая характеристика популяции (обычно обозначается символом r). Относительный прирост популяции может быть положительным, нулевым и отрицательным.
Для изолированной популяции: прирост = рождаемость – смертность. Для открытой популяции: прирост = (рождаемость + иммиграция) – (смертность + эмиграция).
5. Абсолютный прирост популяции. Этот показатель представляет собой это изменение абсолютной численности популяции за бесконечно малый промежуток времени. Абсолютное изменение численности популяции в единицу времени обозначается выражением dN/dt.
Если относительный прирост популяции (r) – величина постоянная (не зависит от численности популяции), то изменение численности популяции описывается уравнением неограниченного (экспоненциального) роста. В этом случае численность популяции в данный момент времени зависит, в первую очередь, от величины r.
Однако в реальных сообществах всегда существуют лимитирующие факторы, ограничивающие численность популяций. Максимально возможная численность популяции в данных условиях называется ёмкость экологической ниши и обозначается символом К. В этом случае изменение численности популяции описывается логистическим уравнением, которому соответствует кривая ограниченного роста.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от действия внешних факторов, быстро изменяют свою численность. Периодические изменения численности популяций называются популяционными волнами. В некоторых случаях численность изменяется в тысячи и миллионы раз. Эти популяции редко дос
тигают численности К и существуют за счет высокого значения r. Такой способ воспроизведения популяций называется r–стратегия.
r–Стратеги (эксплеренты) характеризуются низкой конкурентоспособностью, высокой плодовитостью, отсутствием заботы о потомстве, быстрым развитием и короткой продолжительностью жизни. r–Стратегов образно называют «шакалами», поскольку они способны за короткое время завоевывать освободившееся экологическое пространство.
Популяции видов, у которых рождаемость и смертность в значительной мере зависят от их плотности (то есть от характеристики самой популяции), в меньшей степени зависят от действия внешних факторов. Они поддерживают численность, близкую к величине К, поэтому способ воспроизведения таких популяций называется К–стратегия.
К–Стратеги (виоленты) характеризуются высокой конкурентоспособностью, низкой плодовитостью, заботой о потомстве, длительным развитием и длительной продолжительностью жизни. К–Стратегов образно называют «львами», поскольку они способны долгое время удерживать экологическое пространство.
Кроме r–стратегии и К–стратегии выделяется еще и S–стратегия. S–Стратеги (патиенты) населяют местообитания с неблагоприятными условиями жизни для большинства организмов, в которых конкуренция практически отсутствует. Поэтому S–стратегов образно называют «верблюдами». По низкому значению r они близки к «львам» (виолентам), а по высокому значению К – к «шакалам» (эксплерентам). По длительности развития и длительности жизни S–стратеги могут быть сходными и с r–стратегами, и с К–стратегами.
Биологическая структура популяции
В понятие биологической структуры популяции включается ее половая, возрастная (онтогенетическая) и этологическая структура.
Половая структура популяции определяется соотношением полов, которая изменяется с возрастом:
первичное соотношение полов – при образовании зигот;
вторичное соотношение полов – у новорожденных (независимо от способа рождения);
третичное соотношение полов – к моменту наступления половой зрелости.
Таким образом, половая структура популяции оказывается тесно связанной с ее возрастной структурой.
8Численность; критическая численность, эффективная численность. Плотность; оптимальная плотность. Пространственная структура популяции.
Основные характеристики популяции
Популяции обладают рядом свойств, которые не присущи отдельно взятой особи или просто группе особей. К основным характеристикам популяции относятся: численность, плотность, рождаемость, смертность, относительный и абсолютный прирост.
1. Численность. Существует нижний предел численности, ниже которого популяция прекращает свое воспроизведение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критической численности нужно учитывать не всех особей, а только тех, которые принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций.
Обычно численность популяций измеряется сотнями и тысячами особей. У человека минимальная численность популяций составляет около 100 особей. У крупных наземных млекопитающих численность популяций может снижаться до нескольких десятков особей (микропопуляции). У растений и беспозвоночных существуют также мегапопуляции, численность которых достигает миллионов особей.
В стабильных по численности популяциях число особей, оставляющих потомство, должно быть равно числу таких особей в предыдущих поколениях. Для управления численностью популяций необходимо знать их основные характеристики. Лишь в этом случае возможно прогнозирование изменения состояния популяции при воздействии на неё.
2. Плотность. Плотность популяции является производной характеристикой. Обычно плотность определяется как среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. Плотность можно выражать также как массу (биомассу) членов популяции на единице площади или в единице объема.
Сравнительно многочисленные популяции могут обладать низкой плотностью. Низкая плотность снижает внутривидовую конкуренцию и повышает шансы отдельных членов популяции на выживание. При низкой плотности популяция не оказывает заметного влияния на функционирование сообществ и экосистем; например, энергия, затраченная хищником на поиск жертвы, не компенсируется энергетическими выгодами от съеденной жертвы – тогда становится бессмысленной пищевая специализация хищника.
Возможна и обратная ситуация: сравнительно малочисленная популяция может обладать высокой плотностью. В этом случае гарантируется образование брачных пар. При малочисленности, но высокой плотности популяция может оказывать значительное влияние на функционирование сообществ и экосистем.
Таким образом, низкая плотность популяции уменьшает ее шансы на воспроизведение, но увеличивает шансы на выживание. Высокая плотность, наоборот, увеличивает шансы на воспроизведение, но уменьшает шансы на выживание. Следовательно, каждая конкретная популяция должна обладать некоторой оптимальной плотностью.
Распределение плотности популяции тесно связано с ее пространственной структурой. Существует множество типов пространственной структуры популяций и, соответственно, типов популяционных ареалов: сплошные, разорванные, сетчатые, кольцевые, ленточные и комбинированные.
7Экологическая структура вида. Популяция как форма существования вида. Основные характеристики популяций
В биологии существует множество концепций и множество определений вида. Одно из простейших определений вида гласит: вид – это совокупность организмов (особей), сходных между собой по ряду существенных признаков, населяющих определенный ареал, способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, похожее на родителей.
Ареал – это участок земной поверхности (территория или акватория), на котором существует и воспроизводит себя данный вид организмов. В большинстве случаев площадь ареала настолько велика, что организмы одного и того же вида должны адаптироваться к воздействию экологических факторов в разных условиях. Таким образом, вид обладает определенной экологической структурой.
Наиболее крупная внутривидовая экологическая группировка называется климатип, или географическая раса. С точки зрения систематики, климатип представляет собой подвид. Каждый климатип приспособлен к почвенно-климатическим условиям определенного географического региона.
Следующий уровень экологической структуры вида – экотип, или экологическая раса. С точки зрения систематики, экотип представляет собой разновидность. Каждый экотип приспособлен к условиям определенного местообитания. Например, экотип сосны на болоте отличается от экотипа сосны на песчаных дюнах.
Более дробная группировка – изореагент, или физиологическая раса. Это группа особей одного вида, реагирующих на действие экологических факторов сходным образом. С точки зрения систематики, изореагент представляет собой форму. Например, дуб черешчатый образует две формы (зимнюю и летнюю), у которых наблюдаются различные фотопериодические реакции.
И, наконец, мельчайшая внутривидовая экологическая группировка называется биотип. Биотип – это особи с одинаковым генотипом (линия, или клон), у которых совершенно одинаковые генетически обусловленные реакции на воздействие экологических факторов.
Элементарной внутривидовой группировкой, которой соответствует собственная реализованная экологическая ниша, является популяция. В состав популяции могут входить разные экотипы, изореагенты и биотипы в различных соотношениях.
Наиболее полным и всеобъемлющим определением популяции является следующее:
Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группировка особей одного вида, населяющая определенный ареал в течение длительного ряда поколений, образующая собственную генетическую систему, формирующая собственную экологическую нишу и более или менее изолированная от других подобных группировок данного вида.
Популяция есть форма существования вида и элементарная единица эволюции.
Практическое значение популяционной биологии связано с тем, что популяция есть единица эксплуатации, охраны и подавления.
6Совместное действие экологических факторов. Экологическая ниша.
Совместное действие экологических факторов
На любой организм одновременно действует множество экологических факторов. К каждому фактору среды виды приспосабливаются относительно независимым путем. Например, вид, эврибионтный по отношению к температуре, может быть стенобионтным по отношению к влажности. Благодаря этому возникает экологический спектр вида – набор экологических валентностей.
Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. При этом, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений оптимальная температура для фотосинтеза составляет примерно 25-35 оС, а оптимальная температура для дыхания – примерно 50-55 оС.
Ответные реакции на действие экологических факторов зависят от индивидуальных особенностей особей, от половозрастных различий и других причин. Например, минимальная температура, переносимая бабочкой мельничной огневкой, составляет: –27 оС для яиц, –7 оС для гусениц и –22 оС для имаго. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире, чем экологическая валентность отдельных особей.
Факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума, становятся ограничивающими, или лимитирующими факторами. Тогда при наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора.
Часто изменение одного фактора связано с изменением другого: например, сухие почвы обычно имеют щелочную реакцию, а переувлажненные – кислую. Тогда наблюдается взаимодействие факторов. Если факторы взаимодействуют между собой, то неблагоприятное действие лимитирующего фактора можно частично скомпенсировать изменением другого фактора. Например, для водных организмов уменьшение содержания кислорода до определенных пределов может быть скомпенсировано понижением температуры.
Экологическая ниша
Экологическая ниша – это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.
Термин экологическая ниша предложил в 1917 г. Дж. Гриннелл для характеристики пространственного распределения внутривидовых экологических группировок.
Первоначально понятие экологической ниши было близко к понятию местообитание. Но в 1927 г. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Отечественный эколог Г. Ф. Гаузе расширил это определение: экологическая ниша – это место вида в экосистеме.
В 1984 г. С. Спурр и Б. Барнес выделили три компонента ниши: пространственный (где), временной (когда) и функциональный (как). В этой концепции ниши подчеркивается важность как пространственного, так временного компонента ниши, включающего ее сезонные и суточные изменения с учетом цирканных и циркадных биоритмов.
Часто используется образное определение экологической ниши: местообитание – это адрес вида, а экологическая ниша – его профессия (Ю. Одум).
В 1957-1965 гг. Дж. Хатчинсон определил экологическую нишу как часть экологического гиперпространства, в которой возможно существование и воспроизведение вида.
В обычном физическом пространстве положение точки описывается с помощью ее проекции на три взаимно перпендикулярные координатные оси. При добавлении временной координатной оси образуется четырехмерное пространство–время, которое уже нельзя представить графически. Экологическое гиперпространство представляет собой n-мерное пространство, в котором координаты точек определяются проекциями на оси градаций множества экологических факторов: абиотических, биотических, антропогенных. Экологическое гиперпространство отличается от экологического спектра тем, что учитывает взаимодействие экологических факторов между собой в пространстве и времени.
Существует понятие фундаментальной ниши (теоретически возможной ниши для вида при отсутствии конкуренции) и реализованной ниши (т.е. фактической, в конкретных условиях). Понятие ниши тесно связано с понятием экологического оптимума. Фундаментальной нише соответствует аутэкологический (или физиологический) оптимум, то есть оптимум в отсутствие конкурентов. Реализованной нише соответствует синэкологический оптимум, то есть оптимум в конкретных условиях, в присутствии всего комплекса биотических и антропогенных факторов.
Более подробно внутривидовая структура ниши будет рассмотрена в следующей главе.
5Биоритмы. Природа биоритмов (экзогенные и эндогенные). Факторы-сигналы. Циркадные и цирканные биоритмы. Фотопериодизм; фотопериодические реакции животных и растений. Термопериодизм.
Биологические ритмы (биоритмы)
Действие экологических факторов на организмы непостоянно во времени. Поэтому в большинстве случаев наблюдается цикличность действия факторов и, соответственно, цикличность в жизнедеятельности организмов. Периодичность в действии факторов приводит к существованию биологических ритмов. Природные биоритмы делятся на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные).
Экзогенные ритмы имеют геофизическую природу. По величине периода колебаний выделяют суточные, приливно-отливные, месячные, годичные и более длительные биоритмы. Внешними факторами–сигналами могут быть: температура, освещенность, влажность.
Эндогенные ритмы связаны с автоколебаниями в пределах одного организма (например, изменение температуры тела в течение суток). Эти ритмы, в значительной мере, являются генетически обусловленными. Иначе говоря, эндогенные ритмы являются физиологическими. Эндогенные ритмы контролируются системами обратных связей внутри организма.
В ходе эволюции многие экзогенные ритмы превратились в эндогенные, наследственно обусловленные.
Например, некоторые суточные ритмы сохраняются даже при постоянстве внешних условий (суточная активность, изменение температуры тела). Однако периодичность физиологических процессов при отсутствии внешних сигналов несколько отличается от 24–часовой. Такие ритмы называются циркадными (околосуточными). Некоторые годичные ритмы могут также сохраняться при постоянстве внешних условий (например, цикличность размножения растений и животных в неволе). Однако периодичность этих процессов также несколько отличается от календарного года. Такие ритмы называются цирканными (окологодичными).
Фотопериодизм
Одним из наиболее важных экзогенных факторов является чередование светлого и темного времени суток (длина светового дня). Реакция организмов на сезонные изменения длины дня называется фотопериодизм. Фотопериодизм дает возможность организмам заранее подготовиться к изменениям среды. Иначе говоря, фотопериодизм – это реакция организмов на будущие события.
У животных изменение длины светового дня определяет сроки размножения, миграции, подготовки к спячке или к другим формам покоя. У растений изменение длины светового дня определяет начало цветения, начало листопада, начало подготовки к глубокому покою.
Длина светового дня, обеспечивающая переход в очередную фазу развития, называется критической. Различают два вида фотопериодической реакции: короткодневная (реакция на уменьшение продолжительности светового дня) и длиннодневная (реакция на увеличение продолжительности светового дня). Например, редис при увеличении светового дня (весной) образует корнеплоды, а при уменьшении светового дня (летом) – дает цветки и плоды. В то же время, часть организмов и их функций не зависят от длины дня (нейтральная фотопериодическая реакция). Это касается многих обитателей низких широт, организмов с коротким жизненным циклом.
Кроме фотопериодизма существуют и другие виды периодических реакций, например, термопериодизм – реакция организмов на сезонные изменения среднесуточной температуры. Однако эти реакции менее выражены и не играют столь большой роли в жизни организмов, как фотопериодизм.
4Экологическая валентность. Примеры организмов, различающихся по экологической валентности: эврибионты (эвриионные, эвритермные, эвригалинные, эвриоксибионты) и стенобионты (стеноионные, ацидофильные, кальциефильные, стенотермные, криофильные, термофильные, стеногалинные, стенооксибионты). Экологический спектр.
Пределы изменчивости значения экологического фактора, в которых возможно существование данного вида, называются экологической валентностью. Организмы, которые характеризуются широкой экологической валентностью, называются эврибионты. Иначе, эврибионты – это организмы, способные существовать при различных значениях данного экологического фактора. Однако большинство организмов является стенобионтами. Стенобионты – это организмы, которые способны существовать в сравнительно узком интервале значений фактора. По различиям в экологической валентности по отношению к различным факторам среды выделяют различные группы организмов, например:
По отношению к кислотности: эвриионные – могут существовать в широком интервале рН (сосна, березы, тысячелистник, ландыш); стеноионные – могут существовать только при определенных значениях рН, например: ацидофильные, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица); кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна).
По отношению к температуре: эвритермные – могут существовать в широком интервале температур; стенотермные – могут существовать в узком интервале температур; криофильные – могут существовать только при пониженных температурах; термофильные – могут существовать только при повышенных температурах.
По отношению к солености: эвригалинные – могут существовать при различной солености воды; стеногалинные – могут существовать только при определенной солености воды.
По отношению к содержанию кислорода в воде: эвриоксибионты – способны переносить пониженное содержание кислорода; стенооксибионты – требуют повышенного содержания кислорода.
3Экологический оптимум и экологический пессимум. Понятие об аутэкологическом и синэкологическом оптимуме. Закон экологического оптимума
Общая характеристика действия экологических факторов
Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.
Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называются пессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.
В большинстве случаев зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют кривые нормального распределения.
В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.
Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.
Различают аутэкологический оптимум и синэкологический оптимум. Аутэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов без учета его взаимодействия с другими видами (обычно игнорируется конкуренция). Синэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов с учетом межвидовых взаимодействий в данном сообществе (обычно учитывается конкуренция).
32Абиотические факторы: основные, дополнительные и катастрофические. Адаптации организмов; экологические группы организмов, выделяемые по отношению к отдельным абиотическим факторам: световому, температурному, водному, химическому, кислородному
Абиотические факторы
К абиотическим факторам относятся разнообразные воздействия неживых (физико-химических) компонентов природы на биологические системы. Выделяют следующие основные абиотические факторы:
световой режим (освещенность);
температурный режим (температура);
водный режим (влажность),
кислородный режим (содержание кислорода);
физико-механические свойства среды (плотность, вязкость, давление);
химические свойства среды (кислотность, содержание разнообразных химических веществ).
Кроме того, существуют дополнительные абиотические факторы: движение среды (ветер, течение воды, прибой, ливни), неоднородность среды (наличие убежищ). Иногда действие абиотических факторов приобретает катастрофический характер: при пожарах, наводнениях, засухах. При крупных природных и техногенных катастрофах может наступать полная гибель всех организмов.
По отношению к действию основных абиотических факторов выделяют экологические группы организмов.
Для описания этих групп используются термины, включающие корни древнегреческого происхождения: -фиты (от «фитон» – растение), -филы (от «филео» – люблю), -трофы (от «трофе» – пища), -фаги (от «фагос» – пожиратель). Корень -фиты употребляется по отношению к растениям и прокариотам (бактериям), корень -филы – по отношению к животным (реже по отношению к растениям, грибам и прокариотам), корень -трофы – по отношению к растениям, грибам и некоторым прокариотам, корень -фаги – по отношению к животным, а также некоторым вирусам.
Рассмотрим некоторые экологические группы организмов.
Световой режим оказывает прямое влияние, в первую очередь, на растения. По отношению к освещенности выделяют следующие экологические группы растений:
гелиофиты – светолюбивые растения (растения открытых пространств, постоянно хорошо освещаемых местообитаний). Характерные адаптации: укороченные междоузлия, сильное ветвление, листья мелкие или с рассеченной пластинкой, хорошо развиты покровные и механические ткани, часто развито опушение, часто имеется восковой налет, палисадная хлоренхима многослойная, хлоропластов много, но они мелкие.
сциофиты – тенелюбивые растения, которые плохо переносят интенсивное освещение (растения нижних ярусов тенистых лесов). Характерные адаптации: крупные тонкие листья, характерна листовая мозаика, палисадная хлоренхима однослойная, хлоропластов мало, но они крупные.
факультативные гелиофиты – теневыносливые растения (предпочитают высокую интенсивность света, но способны развиваться и при пониженной освещенности). Эти растения обладают частично признаками гелиофитов, частично – признаками сциофитов.
Температурный режим. Повышение устойчивости растений к пониженным температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением поверхности (например, за счет листопада, преобразованием типичных листьев в хвою). Повышение устойчивости растений к высоким температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением нагреваемой площади, образованием толстой корки (существуют растения–пирофиты, которые способны переносить пожары).
Животные осуществляют регуляцию температуры тела различными способами:
биохимическая регуляция – изменение интенсивности обмена веществ и уровня теплопродукции;
физическая терморегуляция – изменение уровня теплоотдачи;
этологическая терморегуляция (поведенческие реакции).
В зависимости от климатических условий у близких видов животных наблюдается изменчивость размеров и пропорций тела, которые описываются эмпирическими правилами, установленными в XIX веке. Правило Бергмана – если два близких вида животных отличаются размерами, то более крупный вид обитает в более холодных условиях, а мелкий – в теплом климате. Правило Аллена – если два близких вида животных обитают в разных климатических условиях, то отношение поверхности тела к объему тела уменьшается с продвижением в высокие широты.
Водный режим. Растения по способности поддерживать водный баланс делятся на пойкилогидрические и гомейогидрические. Пойкилогидрические растения легко поглощают и легко теряют воду, переносят длительное обезвоживание. Как правило, это растения со слабо развитыми тканями (мохообразные, некоторые папоротники и цветковые), а также водоросли, грибы и лишайники. Гомейогидрические растения способны поддерживать постоянное содержание воды в тканях. Среди них выделяют следующие экологические группы:
гидатофиты – растения, погруженные в воду; без воды они быстро погибают;
гидрофиты – растения крайне переувлажненных местообитаний (берега водоемов, болота); характеризуются высоким уровнем транспирации; способны произрастать лишь при постоянном интенсивном поглощении воды;
гигрофиты – требуют влажных почв и высокой влажности воздуха; как и растения предыдущих групп не переносят высыхания; теневые гигрофиты – растения нижних ярусов сырых лесов (недотрога, цирцея альпийская); световые гигрофиты – растения открытых переувлажненных местообитаний (росянка, подмаренник болотный);
мезофиты – требуют умеренного увлажнения, способны переносить кратковременную засуху; это большая и неоднородная группа растений;
ксерофиты – растения, способные добывать влагу при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать воду; для ксерофитов характерны: хорошо развитая кутикула, восковой налет, сильное опушение; ксерофиты делятся на два типа – суккуленты и склерофиты;
суккуленты – растения с развитой водозапасающей паренхимой в разных органах; сосущая сила корней невелика (до 8 атм.), фиксация углекислого газа происходит ночью (кислый метаболизм толстянковых); различают стеблевые суккуленты (кактусы), листовые суккуленты (очитки, молодило), корневые суккуленты (кислица);
склерофиты – растения с развитой склеренхимой; сосущая сила корней составляет десятки атмосфер; различают эуксерофиты (розеточные побеги) и стипаксерофиты (ковыли, типчак).
В ряде случаев вода имеется в большом количестве, но малодоступна для растений (низкая температура, высокая соленость или высокая кислотность). В этом случае растения приобретают ксероморфные признаки, например, растения болот, засоленных почв (галофиты).
Животные по отношению к воде делятся на следующие экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы.
Сокращение потерь воды достигается различными способами. В первую очередь, развиваются водонепроницаемые покровы тела (членистоногие, рептилии, птицы). Совершенствуются выделительные органы: мальпигиевы сосуды у паукообразных и трахейно-дышащих, тазовые почки у амниот. Повышается концентрация продуктов азотного обмена: мочевины, мочевой кислоты и других. Испарение воды зависит от температуры, поэтому важную роль в сохранении воды играют поведенческие реакции избегания перегрева. Особое значение имеет сохранение воды при эмбриональном развитии вне материнского организма, что приводит к появлению зародышевых оболочек; у насекомых формируются серозная и амниотическая оболочки, у яйцекладущих амниот – сероза, амнион и аллантоис.
Химические свойства среды.
Кислородный режим. По отношению к содержанию кислорода все организмы делятся на аэробных (нуждающихся в повышенном содержании кислорода) и анаэробных (не нуждающихся в кислороде). Анаэробы делятся на факультативных (способных существовать и при наличии, и при отсутствии кислорода) и облигатных (не способных существовать в кислородной среде).
Содержание доступных элементов минерального питания наиболее важно для растений. По отношению к валовому содержанию элементов минерального питания выделяют следующие экологические группы растений:
олиготрофные – нетребовательны к содержанию элементов минерального питания в почве;
эутрофные, или мегатрофные – требовательны к плодородию почв; среди эутрофных растений выделяются нитрофилы, требующие высокого содержания в почве азота;
мезотрофные – занимают промежуточное положение между олиготрофными и мегатрофными растениями.
Среди организмов, всасывающих готовые органические вещества всей поверхностью тела (например, среди грибов), различают следующие экологические группы:
Подстилочные сапротрофы – разлагают подстилку.
Гумусовые сапротрофы – разлагают гумус.
Ксилотрофы, или ксилофилы – развиваются на древесине (на мертвых или ослабленных частях растений).
Копротрофы, или копрофилы – развиваются на остатках экскрементов.
Кислотность почвы (рН) также важна для растений. Различают ацидофильные растения, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица), кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна) и растения, нетребовательные к рН почвы (сосна, березы, тысячелистник, ландыш).
Биотические факторы; взаимодействия трофические (прямые и косвенные), топические (прямые, форические и фабрические), информационно-сигнальные. Основные типы парных взаимодействий: комменсализм, хищничество, паразитизм, протокооперация, мутуализм, аменсализм, конкуренция, нейтрализм
Биотические факторы
К биотическим факторам относятся разнообразные способы взаимодействия организмов между собой. Все взаимодействия организмов можно разделить на внутривидовые и межвидовые, прямые и косвенные.
Различают множество типов парных взаимодействий:
1. Трофические – связанные с питанием и потоками энергии:
прямые: взаимодействия «хищник–жертва», «паразит–хозяин»;
косвенные: конкуренция; трофический симбиоз.
2. Топические – связанные с изменением условий обитания:
прямые топические: одни организмы изменяют среду обитания для других;
форические: перенос организмов одного вида организмами другого вида;
фабрические: организмы (или их части) одного вида используются организмами другого вида как строительный материал.
3. Информационно-сигнальные – связанные с передачей информации:
реципрокный альтруизм (взаимопомощь);
мимикрия (миметизм, или подражание).
Биотические связи для разных групп организмов могут быть благоприятными (+), неблагоприятными (–) и нейтральными (0). Выделяют следующие типы парных межвидовых биотических взаимодействий:
Вид А Вид В Тип взаимодействия
+ 0 комменсализм (нахлебничество) –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – безразлично
+ – хищничество, паразитизм –
для вида А взаимодействие благоприятно, для вида В – неблагоприятно
+ + протокооперация, мутуализм –
взаимодействие благоприятно для обоих видов
– 0 аменсализм –
для вида А взаимодействие неблагоприятно, для вида В – безразлично
– – конкуренция –
взаимодействие неблагоприятно для обоих видов
0 0 нейтрализм –
взаимодействие безразлично для обоих видов
2Общее представление о среде обитания и экологических факторах. Факторы–ресурсы. Элиминирующие факторы.
Все организмы на Земле существуют в определенных условиях. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует, называется среда обитания. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм, называются экологические факторы. Факторы, которые необходимы для существования определенного вида, называются факторами–ресурсами. Факторы, которые приводят к снижению численности вида (к его элиминации), называются элиминирующими факторами.
Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.
1Экология как наука, изучающая отношения между организмами и их взаимосвязи с окружающей средой. Предмет и задачи экологии. Организм и надорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии. Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология). Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.
Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.
Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология – это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» – жилище, местопребывание, убежище).
Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект – это часть окружающего мира, которая изучается данной наукой; предмет науки – это наиболее главные существенные стороны ее объекта).
Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
По определению Р. Риклефса (1979), экологию можно представить «... как трехмерное сооружение из лежащих один над другим горизонтальных слоев, соответствующих различным уровням биологической организации – от индивидуума через популяцию и сообщество к экосистеме; вертикальные разрезы, проходящие через все слои, делят все сооружение на секции, соответствующие форме, функции, развитию, регуляции и адаптации. Каждому уровню экологической организации присущи свои особые структурные и функциональные характеристики».
Из множества определений предмета экологии вытекает и множество задач, стоящих перед современной экологией:
Изучение структуры пространственно-временных объединений организмов (популяций, сообществ, экосистем, биосферы).
Изучение круговорота веществ и потоков энергии в надорганизменных системах.
Изучение закономерностей функционирования экосистем и биосферы в целом.
Изучение реакции надорганизменных систем на воздействие разнообразных экологических факторов.
Моделирование биологических явлений для экологического прогнозирования.
Создание теоретической основы охраны природы.
Научное обоснование производственных и социально-экономических программ.
Структура современной экологии
Экология делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.
Основу экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».
Биоэкология (как и любая наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:
1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.
2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.
3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.
К общей биоэкологии относятся и другие разделы:
эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;
палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;
морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;
физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;
биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;
математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.
Частная биоэкология изучает экологию отдельных таксономических групп, например: экология животных, экология млекопитающих, экология выхухоли; экология растений, экология опыления, экология сосны; экология водорослей; экология грибов и т. д.
Биоэкология тесно связана с ландшафтной экологией, например:
экологией водных ландшафтов (гидробиологией) – океанов, рек, озер, водохранилищ, каналов...
экологией наземных ландшафтов – лесов, степей, пустынь, высокогорий...
Отдельно выделяются разделы фундаментальной экологии, связанные с существованием и деятельностью человека:
экология человека – изучает человека как биологический вид, вступающий в разнообразные экологические взаимодействия;
социальная экология – изучает взаимодействие человеческого общества и окружающей среды;
глобальная экология – изучает наиболее крупномасштабные проблемы экологии человека и социальной экологии.
Прикладная экология включает: промышленную экологию, сельскохозяйственную экологию, экологию города (населенных пунктов), медицинскую экологию, экологию административных районов, экологическое право, экологию катастроф и многие другие разделы. Прикладная экология тесно связана с охраной природы и окружающей среды.
Экологические знания должны служить основой рационального природопользования. На их основе базируется создание и развитие сети охраняемых территорий: заказников, заповедников и национальных парков, а также охрана отдельных памятников природы. Рациональное использование природных ресурсов является основой устойчивого развития человечества.
Во второй половине ХХ века в связи с интенсивным воздействием человеческого общества на биосферу начинается экологический кризис, особенно обострившийся в последние десятилетия. Современная экология включает множество разделов и охватывает самые разнообразные стороны человеческой деятельности; происходит экологизация всего общества.
топогафическая анатомия подмышечной впадины
1. Границы, слои подмышечной области
Подмышечная область (Regio axillaris) имеет следующие границы:
передняя граница - нижний край m. Pectoralis majur;
задняя - нижний край m. latissimus dorsi, m. тeres major;
внутренняя - линия соединяющая края вышеперечисленных мышц на грудной клетке;
наружная - линия соединяющая те же края по внутренней поверхности плеча.
Слои. Кожа (содержит большое количество больших потовых желез и сальных желез); поверхностная фасция практически не выражена; собственная фасция (faxcia axillaris) - в центре ее прободают кровеносные сосуды, нервы; с ней сращена пластина ключично-грудинной фасции, клетчатка подмышечной впадины. Далее идут мышцы, которые ограничивают подмышечную полость.
Стенки подмышечной полости:
передняя - большая и малая грудная мышца;
задняя - подключичная мышца;
широчайшая мышца спины;
большая круглая мышца;
внутренняя стенка - латеральная часть грудной клетки (до 1 и ребра), m. serratus major;
наружная - медиальная поверхность плечевой кости, m. coracobrachialis;
короткая головка m. bireps.
На передней стенке выделяют треугольники: trigonum clavpectorale, pectorale, subpectorale.
В задней стенке находится медиальное и латеральное отверстие. Медиальное отверстие (трехстороннее) - borameu brilaterim, ограничено сверху mm. subscapularis et tcres minor. снизу - большая круглая мышца, латерально - длинная голова m. triceps. Через него проходят a.v. circumfleca scapulae.
Латеральное отверстие (четырехстороннее) - foramen guadrilaterum, ограничена сверху mm. subscapularis et fores nunor, латерально-хирургическая шейка плечевой кости. Через него проходят - a. v. circumfexa hunuri postcrior, n. axillaris. Содержимое подмышечной впадины: рыхлая жировая клетчатка, лимфатические узлы, a. axillaris и ее ветви, v. axillaris и ее притоки, plexus brachialis и отходящие от него нервы, кожные ветви II-III межреберного нерва.
Между m. subscapularis и m. serratus anterior находится предлопаточная (актескапулярная) щель являющейся продолжением подмышечной впадины, она сообщается с подфасциальным пространством. Под подмышечный фасцией располагается подфасциальное клеточное пространство (spatirim axillare subfaxiale). Они сублекторального пространства оно отделяется местами ключично-грудной фасции. От влагалища сосудо-нервного пучка отделяется соединительно-тканная пластинка, которая на уровне II ребра соединяется с кишечно-грудинной фасцией, образуя купол, вследствие чего сублекторальное пространство замыкается.
Через сосуды и нервы, проходящие через трехстороннее и четырехстороннее отверстие, осуществляется связь с подостной ямкой лопатки, поддельтовидной области окружен клетчаткой и его влагалищем, которое образовано расщеплением задней стенки влагалища m. coracobrachialis. Вверху эта клетчатка достигает ключицы, а внизу она переходит в клетчатку, сопровождающую плечевые сосуды и их ветви (связь с клетчаткой передней и задней области плеча).
2. Лимфатические узлы
Лимфатические узлы составляют 5 групп:
nodi lympgatici axillares laterales - принимают лимфу от мышц, костей, суставов верхней конечности и молочной железы;
nadi lymphatici axillares pectorales (на медиальный стенке подмышечной впадины) - принимают лимфу от передне-боковой поверхности груди и живота (выше пупка), и молочной железы;
nodi lymphatici axillares subocapulanes (на задней стенке впадины) - принимают лимфу от верхней части спины, лопаточной области, плечевого сустава;
nodi lymphatici axillares centrales (в центре подмышечной полости) - принимают лимфу от верхней конечности, груди, спины, частично молочной железы;
nodi lymphatici axillares apicales (находятся в triganun vlavipectorale) - в них оканчиваются выносящие сосуды других подмышечных узлов, сосуды реберной плевры, мышечной железы. Через них осуществляется связь между подмышечной областью и надключичной области шеи.
Все лимфоузлы связаны между собой и образуют plexus lymphaticus от узлов подмышечной области осуществляется truncus subclavius, который на левой стороне впадает в грудной промок или подключичную вену, на правой стороне в те же вены.
Сосудисто-нервный пучок расположено по внутривенному краю m. coracobrachialis, короткой головки m. biceps. A. Axillays начинается у нижнего края I ребра и переходит в плечевую артерию возле внутреннего края m. latissimus dorse. V. axillaris находится кнутри от артерии и поверхностнее.
3. Отдел подмышечной артерии
Различают 3 отдела подмышечной артерии:
выше m. pertorales minor (tugonum clavipectorale);
позади n. pectorsles minor (trigonum pectorale);
ниже m. pectorales minor (trigonum subpectorale).
Первый отдел. V. axillaris располагается ниже и медиально, ветви pl. brachialis - выше и латерально, а между ними a. axillaris. С подмышечной веной граничит спереди и изнутри подключичные лимфоузлы. От a. axillaris отходят a. Thoracia suprema, a. thpnacoacromialis.
Второй отдел. Позади a. axillaris находится задний пучок плечевого сплетения, латериальный пучок - латерально, медиальный пучок - медиально. Медиальный пучок отделяет артерию от подмышечной вены.
От артерии отходят а. thoracica lateralis, сопровождающая n. thoracicus longus.
Из трех пучков плечевого сплетения возникают нервы: из наружного пучка - n. nusculocutaneus, корешек к n. meaianus, nn. ulnaris, из внутреннего - другой корешек к n. medialis, nn. ulnaris, cutaneus antebrachii medialis, cutaneus bracgii medialis, из заднего - nn. axillaris, radialis.
Третий отдел. Спереди a. axillaris, латерально n. musculo cutaneus медиально - n. cutaneus antebrachii medialis, n. cutaneris brachii medialis, n. ulnaris, v. axillaris.
От а. axillaris отходят: a. subscapularis, a. Cirusmphlexa huneri anterior, a. circumphlexa humen porterior (направляется в foramen guadrilatcrum вместе с n. axillaris).
A. subscapularis идут вдоль наружного края подлопаточной мышцы и распадается на a. thoracoaxronualis, a. сircumphleva xapulae. A. circumphlexa scapulac направляется в foramen trilaterum.
Из подключичной части плечевого сплетений возникают n. subscapularis, n. thoracoderscalis. N. musculocutaneus прободает ключично-плечевую мышцу и переходит на переднюю область плеча.
Экология - это наука, изучающая: Отношения живых организмов между собой и окружающей средой.
Какие системы изучает экология: Популяции, биоценозы и экосистемы.
- Основоположником экологии растений считают: А. Гумбольта.
- Какие зоны располагаются между зоной оптимума и пределами выносливости организма: Угнетения.
- В каких трудах Аристотель описан более 500 видов животных: «История животных».
- Какой ученый предложил термин «экология»: Геккель.
- Основоположником экологии животных считают: К. Рулье.
- Какое подразделение экологии изучает всю биосферу: Глобальная.
- В каких трудах Ж.Б. Ламарка дается эволюционное обоснование «лестницы существ»: «Философия зоологии».
- В каких трудах Ч. Дарвина «борьба за существование» является движущим фактором эволюции: «Происхождение видов».
- Какая отрасль экологии изучает особи и влияние на них экологических факторов: Аутэкология.
- Какая отрасль экологии изучает популяции и среду: Демэкология.
- Какая отрасль экологии, изучает биоценозы и среду: Синэкология.
- Континент можно отнести к: Макроэкосистеме.
- Какие особи относятся к геоксенам: Иногда посещающие почву для временного убежища.
- Какие особи относят к геобионтам: Постоянно обитающие в почве.
- Какие особи относятся к плейстону: Часть тела которых находится над водой, другая - в воде.
- Какие особи относятся к геофилам: Часть жизненного цикла которых проходит в почве.
- Организмы, относящиеся к нектону - это: Активно передвигающиеся особи толщи воды.
- Организмы, относящиеся к бентосу - это: Обитатели дна водоемов.
- Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, относятся к: Гетеротрофам.
- Жизнь на Земле зародилась в результате возникновения комплекса благоприятных факторов среды: Более 3 млрд лет назад,
- Особи, проживающие обособленно и независимо ведут: Одиночный образ жизни.
- Какие особи относятся к планктону: Населяющие толщу воды и не способные активно перемещаться в ней.
- Какие организмы относятся к эукариотам: Настоящие ядерные.
- Какие особи относятся к эктопаразитам: Наружные паразиты, обитающие на теле хозяина.
- Колебание численности популяции, если оно вызвано биотическими факторами, это: Осцилляции.
- Колебание численности популяции, если оно вызвано абиотическими факторами, это: Флуктуации.
- Основные направления экологии: Аут-, дем-, синэкология.
- По типу питания зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии - это: Гетеротрофы
- Основатель популяционного подхода в экологии: Линней К.
- Типы роста численности популяции бывают: Экспоненциальный и логистический
- Экологически маловыносливые виды называют: Стенобионтными
- Экологически выносливые организмы называют: Эврибионтными
- По какой формуле определяется смертность популяции: С=N/t
- Абиотическими факторами не являются: Взаимодействие типа «паразит-хозяин».
- Как называются организмы, способные выдерживать значительные колебания света: Эвритермные
- В наибольшей степени подвержены воздействию радиации, колебаний температур и силы ветров обитатели следующей среды: Наземно-воздушной.
- Первые живые обитатели Земли появились: В водной среде.
- Животное лучше ориентируется на территории, быстрее находит пищу и укрытие при: Оседлом образе жизни.
- Какие организмы способны выдерживать значительные колебания влажности: Эвригигробионтные
- Дайте определение закона толерантности организма: Фактором, ограничивающим процветание организма, может быть как минимум, так экологического воздействия.
- Слово «популяция» происходит от латинского «пополюс», что означает: Народ, население.
- Популяция - это: Группа организмов одного вида, занимающая определенное пространство и функциональная часть биотического сообщества.
- Сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, объединяют названием: Биотические факторы.
- Какие растения относят к гелиофитам: Светолюбивые
- Транспирация - это: Биологическое испарение воды растениями
- Агроэкосистемы можно рассматривать как пример фактора: Абиотического.
- Какие растения относят к сциофитам: Тенелюбивые
- Белка, проживающая в пихтовом лесу и белка, проживающая в словом лесу, составляют. Две популяции одного вида.
- Пелагос - это: Все обитатели толщи воды.
- Старые особи составляют большую долю в: В популяциях со снижающейся численностью.
- Выберите наиболее точное определение гомеостаза популяции: Поддержание определенной численности или равновесное состояние.
- По отношению к влажности выделяют следующие экологические группы растений: Гигрофильные, мезофильные, ксерофильные
- Какие организмы называют криофилами: Холодолюбивые
- Плотность популяции - это: Общее количество особей на единицу площади.
- Рождаемость популяции - это: Число новых особей, появившихся за промежуток времени
- Структура популяции - это: Распределение особей по территории, соотношение группы по полу, возрасту, морфе физиологическим, поведенческим особенностям.
- Общее количество особей популяции на данной территории или в данном объеме называют. Численностью.
- Как называются групповые поселения оседлых животных одной популяции: Колонии.
- Совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок территории называют:
- Элементарной популяцией.
- Что характеризует смертность популяции: Количество особей, погибающих за определенный период
- Какие особи в популяции относят к пострепродуктивным: Старые.
- Географическая популяция - это: Совокупность экологических популяций.
- Логистическая модель роста численности популяции при отображении на кривой имеет форму: S - образную.
- Виды, определяющие состояние окружающей среды: Индикаторы.
- К средам жизни организмов не относят: Антропогенную.
- Форма связей, характеризующаяся истреблением особей одного своего вида, называется: Внутривидовой агрессией.
- «Золотым веком» экологии считают: ХХ в.
- Величина ареала популяции определяется: Радиусом индивидуальной активности.
- Сообщество растений называется: Фитоценозом.
- Сообщество животных называется: 3ооценозом.
- Сообщество микроорганизмов называется: Микробиоценозом.
- Когда один вид питается другим наблюдаются: Трофические взаимоотношения.
- Когда один вид создает среду обитания для другого вида наблюдаются: Топические взаимоотношения.
- Когда один вид участвует в распространении другого вида наблюдаются: Форические взаимоотношения.
- Когда один вид использует для своих сооружений продукты выделения или мертвые остатки о вида, наблюдаются: Форические взаимоотношения.
- Если животное является переносчиком семян, пыльцы, спор растений, это явление называется: 3оохория.
- Если животное является переносчиком более мелкого животного, это явление называется: Форезия.
- Форма взаимоотношений, когда сожительство двух видов на одной территории, не влечет за собой ни положительных, ни отрицательных последствий для них называется: Нейтрализм.
- Отношения, при которых происходит торможение роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого называются: Аменсализм.
- Отношения, являющиеся результатом прямых пищевых связей, которые для одного из партнеров имеют отрицательные последствия, а для другого положительные называются: Хищничество и паразитизм.
- Форма пищевых связей между видами, когда организм-потребитель использует тело другого вида не только как источник пищи, но и как место своего обитания называется: Паразитизм.
- Взаимовыгодное сожительство двух видов называется: Мутуализм.
- Организмы, которые поселяются в жилищах других организмов, не причиняя им вреда и не принося пользы, называются: Комменсалы.
- Форма связей, отрицательно сказывающаяся на обоих партнерах называется: Конкуренция.
- Пространственная структура биоценоза в вертикальном направлении называется: Ярусность.
- Пространственная структура биоценоза в горизонтальном направлении называется: Мозаичность.
- Экотоном называют: Наиболее благоприятные условия для существования множества видов, характерных для зон между сообществами.
- Доминантные виды это: Виды в биоценозе, которые преобладают по численности.
- Видами-эдификаторами называют: Преобладающие по численности виды, без которых другие виды существовать не могут.
- Обилие вида это: Число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространств
- Степень доминирования это: Отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой групп
- Стремительный рост народонаселения называется: Демографическим взрывом
- Сколько заповедников в Казахстане: 10
- Деградация почвы под воздействием ветра приводит к: Ветровой эрозии
- Деградация почвы под воздействием воды приводит к: Водной эрозии
- Кто автор «закона толерантности», где наравне с минимумом, лимитирующим фактором является также максимум: В. Шелфорд
- Кто автор закона минимума, как лимитирующего фактора: Ю. Либих
- Кто автор закона: «природа знает лучше»: Д. Коммонер
- Ученый Ю. Либих сформулировал закон: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай»
- Ученый В. Шелфорд сформулировал закон: «Наравне с минимумом, лимитирующим фактором является также максимум»
- Основная часть пресных вод находится: В ледниках
- К естественным загрязнителям атмосферы относятся: Пылевые бури
- К искусственным загрязнителям атмосферы относятся: Хлорфторуглероды
- Лондонский смог вызывает: Воспаление бронхо-легочных заболеваний
- Лос-анджелесский смог вызывает: Воспаление слизистых оболочек носа и горла
- Место вида в природе, отношение его к пище и врагам (по Ч. Элтону) называется: Экологической нищей
- Наука «этология» изучает: Характер и поведение животных
- Озоноразруающие вещества в основном вызывают: Фреоны (хлорфторуглероды)
- В образовании «парниковых» газов в основном участвуют: Углекислый газ и метан
- Кислотные осадки в основном вызывают: Оксиды азота и серы
- В каком году был организован Алма-Атинский заповедник: 1931г.
- В каком году был организован Западно-Алтайский заповедник: 1992г.
- В каком году был организован Наурзумский заповедник: 1934г.
- В каком году был организован Маркакольский заповедник: 1977г.
- В каком году был организован Барсакельмесский заповедник: 1939г.
- В каком году был организован Кургальджинский заповедник: 1968г.
- В каком году был организован Устюртский заповедник: 1984г.
- В каком году был организован заповедник Аксу-Джабаглы: 1926г.
- В каком году был организован Ала-Кольскийзаповедник: 1998г.
- В каком году был организован Каратауский заповедник: 2004г.
- Запасы пресной воды на Земле от общего объема гидросферы составляют: 2%
- Мировой океан на Земле от общего объема гидросферы составляет: 96,5%
- Систему длительных наблюдений за состоянием окружающей среды и процессами, происходящие в экосистемах и биосфере называют: Мониторингом
- Кривые выживания строят для: Изучения закономерностей динамики популяций
- Теплолюбивые организмы: Термофилы
- Общегосударственная система мониторинга окружающей среды: Национальная
- Уровень Аральского моря стал понижаться: С 60-х годов
- К сукцессиям, вызванным антропогенными факторами, можно отнести: Изменение пойменных лугов как результат выпаса скота
- Сукцессия, которая начинается в лишенном жизни месте (например, на песчаной дюне), называется: Первичной
- Закон конкурентного исключения был предложен: Г. Гаузе
- «Пленками жизни» по В. Вернадскому являются: Области повышенной концентрации живых организмов, обитающих на границе сред
- Верхняя граница жизни, определяемая расположением озонового слоя, находится на высоте: 25-30км
- Жизнь в морях и океанах распространяется до глубины:11км
- В. Вернадский выделяет пять биогеохимических функций живого вещества в биосфере, одной из является: Газовая
- В каком году был принят Закон об охране атмосферного воздуха РК: В 2002г.
- В каком году был принят Земельный кодекс РК: В 2003г.
- В каком году был принят закон РК об охране окружающей среды: В 1997г.
- Консорции это: Группа организмов, поселяющихся на теле или в теле особи определенного вида – центрального члена консорции – способного создавать вокруг себя определенную микросреду
- Поддержание определенной численности или равновесное состояние называется: Гомеостазом
- Термин экосистема впервые был предложен: А. Тенсли
- Термин биогеоценоз впервые был предложен: В. Сукачевым
- Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических требований к абиотическим факторам среды, называется: Экологической нищей
- Кто автор учения о биосфере: В. Вернадский
- Последовательная замена одних биоценозов другими называется: Сукцессия
- Конечным итогом сукцессии является формирование устойчивой стадии или: Климакса
- Однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом называют: Биотоп
- Сообщество обитающих совместно организмов разных видов вместе с физической средой, функционирующее как единое целое, называется: Экосистемой
- Первым ученым, предложившим термин биосфера был: Э. Зюссом
- Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным фактором развития на нашей планете, называется: Ноосферой
- К микроэкоситеме относится: Ствол гниющего дерева
- К мезоэкосистеме относится: Лес
- К макроэкосистеме относится: Континент
- Глобальная экология изучает: Биосферу
- Все количество живых организмов планеты как единое целое называется (по В.И. Вернадскому): Живым веществом
- Вещество, в образовании которого участвуют живые и неживые процессы называется (по В.И. Вернадскому): Биокосным веществом
- Вещество, в образовании которого участвуют неживые процессы называется (по В.И. Вернадскому): Косным веществом
- В состав атмосферы входят вещества: Азот, кислород, аргон, углекислый газ
- Как называется отрасль экологии, изучающей биосферу: Глобальная экология
- Процессы образующие косное вещество биосферы называются: Неживым веществом
- Процессы образующие биокосное вещество биосферы: И живым, и неживым веществом
- К горючим полезным ископаемым относятся: Уголь, нефть, горячие сланцы
- К рудным полезным ископаемым относятся: Железо, алюминий, медь, олово
- К нерудным полезным ископаемым относятся: Фосфориты, апатиты
- К естественным строительным материалам относятся: Известняки, пески, гравий
- Какой из перечисленных ресурсов относится к неисчерпаемым: Солнечная энергия
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Плодородная почва
- Какие природные ресурсы относятся к группе исчерпаемых и возобновимых: Животные и растения
- Общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшающееся – это пр Пирамиды
- Озоновый слой в верхних слоях атмосферы: Является защитным экраном от ультрафиолетового излучения
- Интродукция – это: Вселение видов в новые места обитания
- Содержание углекислого газа в атмосфере составляет: 0,03%
- Содержание азота в атмосфере составляет: 78%
- Содержание аргона и других инертных газов в атмосфере составляет: 0,1%
- Слой атмосферы, формирующий биосферу называется: Тропосфера
- Озоновый слой находится: В стратосфере
- Альбедо – это: Отражательная способность
- Скорость круговорота воды составляет: 2 млн. лет
- Скорость круговорота углерода составляет: 300 лет
- Скорость круговорота кислорода составляет: 2000-2500 лет
- Согласно учению В.И. Вернадского биосфера состоит из следующих компонентов: Живое, косное, биокосное, биогенное
- К какому типу экосистем относятся стоячие воды: Ленточный тип
- К какому типу экосистем относятся текучие воды: Лотический тип
- Растения, произрастающие в условиях повышенного увлажнения: Гигрофиты
- Растения, произрастающие в условиях относительной влажности: Мезофиты
- Какой раздел экологии изучает сообщества: Синэкология.
- Отрасль экологии, изучающей популяции, называется: Демэкология.
- Подразделение экологии, изучающие особи и влияние на них экологических факторов: Аутэкология.
- К какому типу факторов относится организация заповедников: Антропогенному.
- Что изучает глобальная экология: Биосферу.
- Экологически маловыносливые виды называют: Стенобионтными.
- Экологически выносливые виды называют: Эврибионтными.
- Совокупность необходимых для организма элементов среды обитания- это: Условия жизни.
- Интенсивность экологического фактора, дающая наихудший эффект, называется: Пессимумом.
- Как называются организмы, способные выдерживать значительное колебания света: Эврифотные.
- Какова положительная роль ультрафиолетовых лучей: Участие в синтезе витамина D у животных.
- Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды называется: Экологической пластичностью.
- Как называются организмы, способные выдерживать значительное колебания температуры: Эвритемные.
- Шум промышленного предприятия можно отнести к: Антропогенным факторам.
- Фактор уровень которого близок к пределам выносливости данного организма, называют: Лимитирующим.
- Суточная смена температуры относится к: Абиотическим факторам.
- Экологические факторы – это: Отбельные элементы среды, воздействующие на организмы.
- Часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие – это: Среда.
- Как называется фактор, уровень которого близок к пределам выносливости организма: Лимитирующим.
- Как называются организмы, не способные выдерживать значительное колебания температуры: Стенотемные.
- По отношению к влажности выделяют следующие экологические группы растений: Гигрофильные, мезофильные, ксерофильные.
- К какому виду факторов относится вырубка лесов: Антропогенному.
- Организацию Красной Книги можно рассмотреть как пример фактора: Антропогенного.
- Число особей вида на единицу площади или на единицу объема занимаемого пространства показывает: Плотность популяции.
- Общее количество особей популяции на выделяемой территории называют: Численностью.
- Как называют групповые поселения оседлых животных одной популяции: Колонии.
- Форма связей, характеризующаяся истреблением особей одного своего вида, называется: Агрессией.
- Как называются длительное и постоянное объединения животных одной популяции: Стада.
- Как называются форма существования особей в популяции, при которой родители проявляют заботу о потомстве: Семейный образ жизни.
- Как называются форма связей, характеризующаяся проживанием на теле или в теле организма представителя своего же вида: Внутривидовой паразитизм.
- Как называются временные объединения оседлых животных, проявляющих полезную организованность действий: Стаи.
- Когда один вид использует для своих сооружений продукты выделения особей другого вида, наблюдается: Фабрические связи.
- Хищные животные – это: Консументы.
- Автотрофные организмы – это: Продуценты.
- Гетеротрофные организмы – это: Консументы.
- Как называются отрасль экологии, изучающей биоценозы: Синэкология.
- Какой способ защиты жертв относится к пассивному: Шипы.
- Какой способ защиты жертв относится к активному: Обманное поведение.
- Какой характеристикой биоценоза определяется распределение его на равновысокие структурные части: Ярусность.
- Как называются распределение частей растения в горизонтальном направлении: Мозаичность.
- Растительноядные животные – это: Консументы первого порядка.
- Взаимоотношения, возникающие между видами со сходными экологическими требованиями, называются: Конкуренцией.
- Разнообразие видов в сообществе называется: Видовой структурой биоценоза.
- Форма взаимоотношений, когда деятельность одного вида доставляет пищу или жилище другому, называется: Комменсализмом.
- Отношения, которые для одного из взаимодействующих видов имеют положительные последствия, для другого отрицательные, называются: Хищник-жертва.
- Отношения, которые для одного из взаимодействующих видов имеют положительные последствия, для другого отрицательные, называются: Паразит- хозяин.
- Физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого, называется: Топические связи.
- Сообщества обитающих совместно организмов разных видов вместе с физической средой обитания, функционирующее как единое целое, называется: Экосистемой.
- Бактерии и грибы чаще всего являются: Редуцентами.
- Участие одного вида в распространении другого – это: Форические связи.
- Взаимовыгодное сожительство называется: Мутуализмом.
- Природное жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется: Биотопом.
- Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических требований к абиотическим фактором среды, называется: Экологической нишей.
- Организмы, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды, называют: Продуцентами.
- Форма отношений, последствия совместного обитания которых для одного вида отрицательны, при этом другой не получает от них ни пользы, ни вреда, называется: Аменсализмом.
- Когда один вид питается другим, наблюдаются: Трофические связи.
- Оболочка Земли, которая населена живыми организмами и преобразуется под влиянием этих организмов, называется: Биосферой.
- Безразмерная устойчивая система живых и нежных компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот энергии и веществ: Боисфера.
- Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным (определенным) фактором развития на нашей планете, называются: Ноосферой.
- Как называются вещества, рожденные жизнью ( по В.И. Вернадскому): Живым веществом.
- Как называется вещество, в образовании которого участвуют живые и неживые процессы: Боиксным веществом.
- Как называется вещество, в образовании которого участвуют неживые процессы: Косным веществом.
- Назовите слои атмосферы: Тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
- Кто автор учение о биосфере: Вернадский.
- Какие процессы образуют биогенное вещество биосферы: Рождаются и перерабатываются жизнью.
- Какой закон экологии доказывает сохранение массы вещества: Все должно куда-то деваться.
- Как называются отрасль экологии, изучающая биосферу: Глобальная экология.
Какой из перечисленных ресурсов относится к неисчерпаемым: Солнечная энергия.
Какой из перечисленных ресурсов относится к невозобновимым ресурсам: Ископаемое топливо.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Плодородная почва.
- Природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, называются: Природными ресурсами.
- Какие ресурсы относятся к группе невосполнимых: Минеральное сырье.
- Какой аспект охраны природы занимается созданием безотходных технологий: Технико-технологический.
- Какой аспект охраны природы занимается сохранением биоразнообразия: Научно-познавательный.
- Какой аспект охраны природы определяет прогноз здоровья населения при планировании новых предприятий: Социально-гигиенический.
- Какой аспект охраны природы занимается определением законов об охране окружающей среды: Правовой.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Пресная вода.
- Какие природные ресурсы относятся к группе исчерпаемых и возобновимых: Животный мир.
- Озоновый слой в верхних слоях атмосферы: Является защитным экраном от ультрофиолетового излучения.
- Озоноразрушительные вещества: Фреоны.
- «Парниковые» газы – это: Углекислый газ и метан.
- Кислотные осадки возникают: Оксиды азота и серы.
- Кислотные осадки – это: Азотная и серная кислоты.
- Загрязнение природной среды живыми организмами, вызывающими у человека различные заболнвания, называются: Биологическим.
- «Парниковый» эффект: Вызовет повышение температуры и приведет к неблагоприятным изменениям в биосфере.
- Причиной раковых заболеваний могут стать: Канцерогены.
- К какому типу загрязняющих веществ относятся водоросли, вызывающие «цветение» водоемов: К биологическим загрязнителям.
- Озоновая «дыра» наиболее значительна над: Антарктидой.
- Выпадение кислотных дождей связано с: Выбросами в атмосферу диоксида серы и оксида азота.
- Кислотные осадки вызывают: Повышение кислотности водной среды.
- Назовите виды смогов: Лос-анджелесского и лондонского типов.
- К естественным фактором загрязнение атмосферы относятся: Вулканы.
- К искусственным фактором загрязнение относятся: Диоксид серы, выбрасываемый предприятиями.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Внедрение безотходных и малоотходных производств.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Организация санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Оснащение промышленных предприятий пыле- и газоулавливающими средствами.
- Почему возникла проблема недостатка пресной воды: В связи с загрязнением водоемов.
- Запасы пресной воды на Земле от общего объема гидросферы составляют( в процентах): 2.
- Основная часть пресных вод находится: Ледниках.
- Почему возникла проблема недостатка пресной воды: В связи с быстрым ростом народонаселения и его нуждами.
- Какие загрязнители воды относятся к биологическим: Бактерии.
- Назовите основные способы улучшения качества воды: Осветление, обесцвечивание, обеззараживание.
- К глобальной экологической проблеме в Казахстане отнесена проблема: Аральского моря.
- Как называется стремительный рост народонаселения: Демографическим взрывом.
- В чем основная особенность современного экологического кризиса: Глобальный характер.
- В чем причина сокращение численности осетровых в Каспийском море: Сокращение площадей нерестилищ, нарушение путей миграции.
- Природная территория, изъятая из хозяйственного использования и предназначенная для сохранения экосистем, видов живого или других объектов природы, называется: Заповедником.
Экология - это наука, изучающая: Отношения живых организмов между собой и окружающей средой.
Какие системы изучает экология: Популяции, биоценозы и экосистемы.
Основоположником экологии растений считают: А. Гумбольта.
Какие зоны располагаются между зоной оптимума и пределами выносливости организма: Угнетения.
В каких трудах Аристотель описан более 500 видов животных: «История животных».
Какой ученый предложил термин «экология»: Геккель.
Основоположником экологии животных считают: К. Рулье.
Какое подразделение экологии изучает всю биосферу: Глобальная.
В каких трудах Ж.Б. Ламарка дается эволюционное обоснование «лестницы существ»: «Философия зоологии».
В каких трудах Ч. Дарвина «борьба за существование» является движущим фактором эволюции: «Происхождение видов».
Какая отрасль экологии изучает особи и влияние на них экологических факторов: Аутэкология.
Какая отрасль экологии изучает популяции и среду: Демэкология.
Какая отрасль экологии, изучает биоценозы и среду: Синэкология.
Континент можно отнести к: Макроэкосистеме.
Какие особи относятся к геоксенам: Иногда посещающие почву для временного убежища.
Какие особи относят к геобионтам: Постоянно обитающие в почве.
Какие особи относятся к плейстону: Часть тела которых находится над водой, другая - в воде.
Какие особи относятся к геофилам: Часть жизненного цикла которых проходит в почве.
Организмы, относящиеся к нектону - это: Активно передвигающиеся особи толщи воды.
Организмы, относящиеся к бентосу - это: Обитатели дна водоемов.
Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, относятся к: Гетеротрофам.
Жизнь на Земле зародилась в результате возникновения комплекса благоприятных факторов среды: Более 3 млрд лет назад,
Особи, проживающие обособленно и независимо ведут: Одиночный образ жизни.
Какие особи относятся к планктону: Населяющие толщу воды и не способные активно перемещаться в ней.
Какие организмы относятся к эукариотам: Настоящие ядерные.
Какие особи относятся к эктопаразитам: Наружные паразиты, обитающие на теле хозяина.
Колебание численности популяции, если оно вызвано биотическими факторами, это: Осцилляции.
Колебание численности популяции, если оно вызвано абиотическими факторами, это: Флуктуации.
Основные направления экологии: Аут-, дем-, синэкология.
По типу питания зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии - это: Гетеротрофы
Основатель популяционного подхода в экологии: Линней К.
Типы роста численности популяции бывают: Экспоненциальный и логистический
Экологически маловыносливые виды называют: Стенобионтными
Экологически выносливые организмы называют: Эврибионтными
По какой формуле определяется смертность популяции: С=N/t
Абиотическими факторами не являются: Взаимодействие типа «паразит-хозяин».
Как называются организмы, способные выдерживать значительные колебания света: Эвритермные
В наибольшей степени подвержены воздействию радиации, колебаний температур и силы ветров обитатели следующей среды: Наземно-воздушной.
Первые живые обитатели Земли появились: В водной среде.
Животное лучше ориентируется на территории, быстрее находит пищу и укрытие при: Оседлом образе жизни.
Какие организмы способны выдерживать значительные колебания влажности: Эвригигробионтные
Дайте определение закона толерантности организма: Фактором, ограничивающим процветание организма, может быть как минимум, так экологического воздействия.
Слово «популяция» происходит от латинского «пополюс», что означает: Народ, население.
Популяция - это: Группа организмов одного вида, занимающая определенное пространство и функциональная часть биотического сообщества.
Сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, объединяют названием: Биотические факторы.
Какие растения относят к гелиофитам: Светолюбивые
Транспирация - это: Биологическое испарение воды растениями
Агроэкосистемы можно рассматривать как пример фактора: Абиотического.
Какие растения относят к сциофитам: Тенелюбивые
Белка, проживающая в пихтовом лесу и белка, проживающая в словом лесу, составляют. Две популяции одного вида.
- Пелагос - это: Все обитатели толщи воды.
- Старые особи составляют большую долю в: В популяциях со снижающейся численностью.
- Выберите наиболее точное определение гомеостаза популяции: Поддержание определенной численности или равновесное состояние.
- По отношению к влажности выделяют следующие экологические группы растений: Гигрофильные, мезофильные, ксерофильные
- Какие организмы называют криофилами: Холодолюбивые
- Плотность популяции - это: Общее количество особей на единицу площади.
- Рождаемость популяции - это: Число новых особей, появившихся за промежуток времени
- Структура популяции - это: Распределение особей по территории, соотношение группы по полу, возрасту, морфе физиологическим, поведенческим особенностям.
- Общее количество особей популяции на данной территории или в данном объеме называют. Численностью.
- Как называются групповые поселения оседлых животных одной популяции: Колонии.
- Совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок территории называют:
- Элементарной популяцией.
- Что характеризует смертность популяции: Количество особей, погибающих за определенный период
- Какие особи в популяции относят к пострепродуктивным: Старые.
- Географическая популяция - это: Совокупность экологических популяций.
- Логистическая модель роста численности популяции при отображении на кривой имеет форму: S - образную.
- Виды, определяющие состояние окружающей среды: Индикаторы.
- К средам жизни организмов не относят: Антропогенную.
- Форма связей, характеризующаяся истреблением особей одного своего вида, называется: Внутривидовой агрессией.
- «Золотым веком» экологии считают: ХХ в.
- Величина ареала популяции определяется: Радиусом индивидуальной активности.
- Сообщество растений называется: Фитоценозом.
- Сообщество животных называется: 3ооценозом.
- Сообщество микроорганизмов называется: Микробиоценозом.
- Когда один вид питается другим наблюдаются: Трофические взаимоотношения.
- Когда один вид создает среду обитания для другого вида наблюдаются: Топические взаимоотношения.
- Когда один вид участвует в распространении другого вида наблюдаются: Форические взаимоотношения.
- Когда один вид использует для своих сооружений продукты выделения или мертвые остатки о вида, наблюдаются: Форические взаимоотношения.
- Если животное является переносчиком семян, пыльцы, спор растений, это явление называется: 3оохория.
- Если животное является переносчиком более мелкого животного, это явление называется: Форезия.
- Форма взаимоотношений, когда сожительство двух видов на одной территории, не влечет за собой ни положительных, ни отрицательных последствий для них называется: Нейтрализм.
- Отношения, при которых происходит торможение роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого называются: Аменсализм.
- Отношения, являющиеся результатом прямых пищевых связей, которые для одного из партнеров имеют отрицательные последствия, а для другого положительные называются: Хищничество и паразитизм.
- Форма пищевых связей между видами, когда организм-потребитель использует тело другого вида не только как источник пищи, но и как место своего обитания называется: Паразитизм.
- Взаимовыгодное сожительство двух видов называется: Мутуализм.
- Организмы, которые поселяются в жилищах других организмов, не причиняя им вреда и не принося пользы, называются: Комменсалы.
- Форма связей, отрицательно сказывающаяся на обоих партнерах называется: Конкуренция.
- Пространственная структура биоценоза в вертикальном направлении называется: Ярусность.
- Пространственная структура биоценоза в горизонтальном направлении называется: Мозаичность.
- Экотоном называют: Наиболее благоприятные условия для существования множества видов, характерных для зон между сообществами.
- Доминантные виды это: Виды в биоценозе, которые преобладают по численности.
- Видами-эдификаторами называют: Преобладающие по численности виды, без которых другие виды существовать не могут.
- Обилие вида это: Число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространств
- Степень доминирования это: Отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой групп
- Стремительный рост народонаселения называется: Демографическим взрывом
- Сколько заповедников в Казахстане: 10
- Деградация почвы под воздействием ветра приводит к: Ветровой эрозии
- Деградация почвы под воздействием воды приводит к: Водной эрозии
- Кто автор «закона толерантности», где наравне с минимумом, лимитирующим фактором является также максимум: В. Шелфорд
- Кто автор закона минимума, как лимитирующего фактора: Ю. Либих
- Кто автор закона: «природа знает лучше»: Д. Коммонер
- Ученый Ю. Либих сформулировал закон: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай»
- Ученый В. Шелфорд сформулировал закон: «Наравне с минимумом, лимитирующим фактором является также максимум»
- Основная часть пресных вод находится: В ледниках
- К естественным загрязнителям атмосферы относятся: Пылевые бури
- К искусственным загрязнителям атмосферы относятся: Хлорфторуглероды
- Лондонский смог вызывает: Воспаление бронхо-легочных заболеваний
- Лос-анджелесский смог вызывает: Воспаление слизистых оболочек носа и горла
- Место вида в природе, отношение его к пище и врагам (по Ч. Элтону) называется: Экологической нищей
- Наука «этология» изучает: Характер и поведение животных
- Озоноразруающие вещества в основном вызывают: Фреоны (хлорфторуглероды)
- В образовании «парниковых» газов в основном участвуют: Углекислый газ и метан
- Кислотные осадки в основном вызывают: Оксиды азота и серы
- В каком году был организован Алма-Атинский заповедник: 1931г.
- В каком году был организован Западно-Алтайский заповедник: 1992г.
- В каком году был организован Наурзумский заповедник: 1934г.
- В каком году был организован Маркакольский заповедник: 1977г.
- В каком году был организован Барсакельмесский заповедник: 1939г.
- В каком году был организован Кургальджинский заповедник: 1968г.
- В каком году был организован Устюртский заповедник: 1984г.
- В каком году был организован заповедник Аксу-Джабаглы: 1926г.
- В каком году был организован Ала-Кольскийзаповедник: 1998г.
- В каком году был организован Каратауский заповедник: 2004г.
- Запасы пресной воды на Земле от общего объема гидросферы составляют: 2%
- Мировой океан на Земле от общего объема гидросферы составляет: 96,5%
- Систему длительных наблюдений за состоянием окружающей среды и процессами, происходящие в экосистемах и биосфере называют: Мониторингом
- Кривые выживания строят для: Изучения закономерностей динамики популяций
- Теплолюбивые организмы: Термофилы
- Общегосударственная система мониторинга окружающей среды: Национальная
- Уровень Аральского моря стал понижаться: С 60-х годов
- К сукцессиям, вызванным антропогенными факторами, можно отнести: Изменение пойменных лугов как результат выпаса скота
- Сукцессия, которая начинается в лишенном жизни месте (например, на песчаной дюне), называется: Первичной
- Закон конкурентного исключения был предложен: Г. Гаузе
- «Пленками жизни» по В. Вернадскому являются: Области повышенной концентрации живых организмов, обитающих на границе сред
- Верхняя граница жизни, определяемая расположением озонового слоя, находится на высоте: 25-30км
- Жизнь в морях и океанах распространяется до глубины:11км
- В. Вернадский выделяет пять биогеохимических функций живого вещества в биосфере, одной из является: Газовая
- В каком году был принят Закон об охране атмосферного воздуха РК: В 2002г.
- В каком году был принят Земельный кодекс РК: В 2003г.
- В каком году был принят закон РК об охране окружающей среды: В 1997г.
- Консорции это: Группа организмов, поселяющихся на теле или в теле особи определенного вида – центрального члена консорции – способного создавать вокруг себя определенную микросреду
- Поддержание определенной численности или равновесное состояние называется: Гомеостазом
- Термин экосистема впервые был предложен: А. Тенсли
- Термин биогеоценоз впервые был предложен: В. Сукачевым
- Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических требований к абиотическим факторам среды, называется: Экологической нищей
- Кто автор учения о биосфере: В. Вернадский
- Последовательная замена одних биоценозов другими называется: Сукцессия
- Конечным итогом сукцессии является формирование устойчивой стадии или: Климакса
- Однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом называют: Биотоп
- Сообщество обитающих совместно организмов разных видов вместе с физической средой, функционирующее как единое целое, называется: Экосистемой
- Первым ученым, предложившим термин биосфера был: Э. Зюссом
- Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным фактором развития на нашей планете, называется: Ноосферой
- К микроэкоситеме относится: Ствол гниющего дерева
- К мезоэкосистеме относится: Лес
- К макроэкосистеме относится: Континент
- Глобальная экология изучает: Биосферу
- Все количество живых организмов планеты как единое целое называется (по В.И. Вернадскому): Живым веществом
- Вещество, в образовании которого участвуют живые и неживые процессы называется (по В.И. Вернадскому): Биокосным веществом
- Вещество, в образовании которого участвуют неживые процессы называется (по В.И. Вернадскому): Косным веществом
- В состав атмосферы входят вещества: Азот, кислород, аргон, углекислый газ
- Как называется отрасль экологии, изучающей биосферу: Глобальная экология
- Процессы образующие косное вещество биосферы называются: Неживым веществом
- Процессы образующие биокосное вещество биосферы: И живым, и неживым веществом
- К горючим полезным ископаемым относятся: Уголь, нефть, горячие сланцы
- К рудным полезным ископаемым относятся: Железо, алюминий, медь, олово
- К нерудным полезным ископаемым относятся: Фосфориты, апатиты
- К естественным строительным материалам относятся: Известняки, пески, гравий
- Какой из перечисленных ресурсов относится к неисчерпаемым: Солнечная энергия
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Плодородная почва
- Какие природные ресурсы относятся к группе исчерпаемых и возобновимых: Животные и растения
- Общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшающееся – это пр Пирамиды
- Озоновый слой в верхних слоях атмосферы: Является защитным экраном от ультрафиолетового излучения
- Интродукция – это: Вселение видов в новые места обитания
- Содержание углекислого газа в атмосфере составляет: 0,03%
- Содержание азота в атмосфере составляет: 78%
- Содержание аргона и других инертных газов в атмосфере составляет: 0,1%
- Слой атмосферы, формирующий биосферу называется: Тропосфера
- Озоновый слой находится: В стратосфере
- Альбедо – это: Отражательная способность
- Скорость круговорота воды составляет: 2 млн. лет
- Скорость круговорота углерода составляет: 300 лет
- Скорость круговорота кислорода составляет: 2000-2500 лет
- Согласно учению В.И. Вернадского биосфера состоит из следующих компонентов: Живое, косное, биокосное, биогенное
- К какому типу экосистем относятся стоячие воды: Ленточный тип
- К какому типу экосистем относятся текучие воды: Лотический тип
- Растения, произрастающие в условиях повышенного увлажнения: Гигрофиты
- Растения, произрастающие в условиях относительной влажности: Мезофиты
- Какой раздел экологии изучает сообщества: Синэкология.
- Отрасль экологии, изучающей популяции, называется: Демэкология.
- Подразделение экологии, изучающие особи и влияние на них экологических факторов: Аутэкология.
- К какому типу факторов относится организация заповедников: Антропогенному.
- Что изучает глобальная экология: Биосферу.
- Экологически маловыносливые виды называют: Стенобионтными.
- Экологически выносливые виды называют: Эврибионтными.
- Совокупность необходимых для организма элементов среды обитания- это: Условия жизни.
- Интенсивность экологического фактора, дающая наихудший эффект, называется: Пессимумом.
- Как называются организмы, способные выдерживать значительное колебания света: Эврифотные.
- Какова положительная роль ультрафиолетовых лучей: Участие в синтезе витамина D у животных.
- Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды называется: Экологической пластичностью.
- Как называются организмы, способные выдерживать значительное колебания температуры: Эвритемные.
- Шум промышленного предприятия можно отнести к: Антропогенным факторам.
- Фактор уровень которого близок к пределам выносливости данного организма, называют: Лимитирующим.
- Суточная смена температуры относится к: Абиотическим факторам.
- Экологические факторы – это: Отбельные элементы среды, воздействующие на организмы.
- Часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие – это: Среда.
- Как называется фактор, уровень которого близок к пределам выносливости организма: Лимитирующим.
- Как называются организмы, не способные выдерживать значительное колебания температуры: Стенотемные.
- По отношению к влажности выделяют следующие экологические группы растений: Гигрофильные, мезофильные, ксерофильные.
- К какому виду факторов относится вырубка лесов: Антропогенному.
- Организацию Красной Книги можно рассмотреть как пример фактора: Антропогенного.
- Число особей вида на единицу площади или на единицу объема занимаемого пространства показывает: Плотность популяции.
- Общее количество особей популяции на выделяемой территории называют: Численностью.
- Как называют групповые поселения оседлых животных одной популяции: Колонии.
- Форма связей, характеризующаяся истреблением особей одного своего вида, называется: Агрессией.
- Как называются длительное и постоянное объединения животных одной популяции: Стада.
- Как называются форма существования особей в популяции, при которой родители проявляют заботу о потомстве: Семейный образ жизни.
- Как называются форма связей, характеризующаяся проживанием на теле или в теле организма представителя своего же вида: Внутривидовой паразитизм.
- Как называются временные объединения оседлых животных, проявляющих полезную организованность действий: Стаи.
- Когда один вид использует для своих сооружений продукты выделения особей другого вида, наблюдается: Фабрические связи.
- Хищные животные – это: Консументы.
- Автотрофные организмы – это: Продуценты.
- Гетеротрофные организмы – это: Консументы.
- Как называются отрасль экологии, изучающей биоценозы: Синэкология.
- Какой способ защиты жертв относится к пассивному: Шипы.
- Какой способ защиты жертв относится к активному: Обманное поведение.
- Какой характеристикой биоценоза определяется распределение его на равновысокие структурные части: Ярусность.
- Как называются распределение частей растения в горизонтальном направлении: Мозаичность.
- Растительноядные животные – это: Консументы первого порядка.
- Взаимоотношения, возникающие между видами со сходными экологическими требованиями, называются: Конкуренцией.
- Разнообразие видов в сообществе называется: Видовой структурой биоценоза.
- Форма взаимоотношений, когда деятельность одного вида доставляет пищу или жилище другому, называется: Комменсализмом.
- Отношения, которые для одного из взаимодействующих видов имеют положительные последствия, для другого отрицательные, называются: Хищник-жертва.
- Отношения, которые для одного из взаимодействующих видов имеют положительные последствия, для другого отрицательные, называются: Паразит- хозяин.
- Физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого, называется: Топические связи.
- Сообщества обитающих совместно организмов разных видов вместе с физической средой обитания, функционирующее как единое целое, называется: Экосистемой.
- Бактерии и грибы чаще всего являются: Редуцентами.
- Участие одного вида в распространении другого – это: Форические связи.
- Взаимовыгодное сожительство называется: Мутуализмом.
- Природное жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется: Биотопом.
- Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических требований к абиотическим фактором среды, называется: Экологической нишей.
- Организмы, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды, называют: Продуцентами.
- Форма отношений, последствия совместного обитания которых для одного вида отрицательны, при этом другой не получает от них ни пользы, ни вреда, называется: Аменсализмом.
- Когда один вид питается другим, наблюдаются: Трофические связи.
- Оболочка Земли, которая населена живыми организмами и преобразуется под влиянием этих организмов, называется: Биосферой.
- Безразмерная устойчивая система живых и нежных компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот энергии и веществ: Боисфера.
- Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным (определенным) фактором развития на нашей планете, называются: Ноосферой.
- Как называются вещества, рожденные жизнью ( по В.И. Вернадскому): Живым веществом.
- Как называется вещество, в образовании которого участвуют живые и неживые процессы: Боиксным веществом.
- Как называется вещество, в образовании которого участвуют неживые процессы: Косным веществом.
- Назовите слои атмосферы: Тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
- Кто автор учение о биосфере: Вернадский.
- Какие процессы образуют биогенное вещество биосферы: Рождаются и перерабатываются жизнью.
- Какой закон экологии доказывает сохранение массы вещества: Все должно куда-то деваться.
- Как называются отрасль экологии, изучающая биосферу: Глобальная экология.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к неисчерпаемым: Солнечная энергия.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к невозобновимым ресурсам: Ископаемое топливо.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Плодородная почва.
- Природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, называются: Природными ресурсами.
- Какие ресурсы относятся к группе невосполнимых: Минеральное сырье.
- Какой аспект охраны природы занимается созданием безотходных технологий: Технико-технологический.
- Какой аспект охраны природы занимается сохранением биоразнообразия: Научно-познавательный.
- Какой аспект охраны природы определяет прогноз здоровья населения при планировании новых предприятий: Социально-гигиенический.
- Какой аспект охраны природы занимается определением законов об охране окружающей среды: Правовой.
- Какой из перечисленных ресурсов относится к исчерпаемым и относительно возобновимым: Пресная вода.
- Какие природные ресурсы относятся к группе исчерпаемых и возобновимых: Животный мир.
- Озоновый слой в верхних слоях атмосферы: Является защитным экраном от ультрофиолетового излучения.
- Озоноразрушительные вещества: Фреоны.
- «Парниковые» газы – это: Углекислый газ и метан.
- Кислотные осадки возникают: Оксиды азота и серы.
- Кислотные осадки – это: Азотная и серная кислоты.
- Загрязнение природной среды живыми организмами, вызывающими у человека различные заболнвания, называются: Биологическим.
- «Парниковый» эффект: Вызовет повышение температуры и приведет к неблагоприятным изменениям в биосфере.
- Причиной раковых заболеваний могут стать: Канцерогены.
- К какому типу загрязняющих веществ относятся водоросли, вызывающие «цветение» водоемов: К биологическим загрязнителям.
- Озоновая «дыра» наиболее значительна над: Антарктидой.
- Выпадение кислотных дождей связано с: Выбросами в атмосферу диоксида серы и оксида азота.
- Кислотные осадки вызывают: Повышение кислотности водной среды.
- Назовите виды смогов: Лос-анджелесского и лондонского типов.
- К естественным фактором загрязнение атмосферы относятся: Вулканы.
- К искусственным фактором загрязнение относятся: Диоксид серы, выбрасываемый предприятиями.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Внедрение безотходных и малоотходных производств.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Организация санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий.
- Каковы меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха: Оснащение промышленных предприятий пыле- и газоулавливающими средствами.
- Почему возникла проблема недостатка пресной воды: В связи с загрязнением водоемов.
- Запасы пресной воды на Земле от общего объема гидросферы составляют( в процентах): 2.
- Основная часть пресных вод находится: Ледниках.
- Почему возникла проблема недостатка пресной воды: В связи с быстрым ростом народонаселения и его нуждами.
- Какие загрязнители воды относятся к биологическим: Бактерии.
- Назовите основные способы улучшения качества воды: Осветление, обесцвечивание, обеззараживание.
- К глобальной экологической проблеме в Казахстане отнесена проблема: Аральского моря.
- Как называется стремительный рост народонаселения: Демографическим взрывом.
- В чем основная особенность современного экологического кризиса: Глобальный характер.
- В чем причина сокращение численности осетровых в Каспийском море: Сокращение площадей нерестилищ, нарушение путей миграции.
- Природная территория, изъятая из хозяйственного использования и предназначенная для сохранения экосистем, видов живого или других объектов природы, называется: Заповедником.
Тестовые вопросы по экологии
Термин “экология” был предложен
В) Э. Геккелем;
$$$ 2
Группу особей одного вида, единого происхождения, занимающую определённый участок, называют
А) популяцией;
$$$ 3
Все популяции, занимающие данную территорию – это
С) сообщество;
$$$ 4
Средний прирост за единицу времени называют
В) темп роста;
$$$ 5
Узкая специализация видов характерна для отношений
В) хозяин – паразит;
$$$ 6
Одностороннее действие свойственно
А) Модифицирующим факторам;
$$$ 7
Разные группы организмов, поселяющихся на теле или в теле
определённого вида – это
Е) консорция.
$$$ 8
Показатель, характеризующий равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе – это
А) Обилие вида;
В) частота встречаемости;
С) степень доминирования;
D) степень устойчивости;
Е) консорция.
$$$ 9
Форму биотических отношений, при которой сожительство двух видов на одной территории не влечёт для них никаких последствий называют
А) Нейтрализмом;
$$$ 10
Взаимные положительные воздействия организмов в природе – это
В) мутуализм;
$$$ 11
Форезией называют
А) Перенос животными семян;
$$$ 12
Групповые поселения оседлых животных – это
В) колонии;
$$$ 13
Длительные и постоянные объединения животных – это
С) стада;
$$$ 14
Стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором
С) ноосфера;
$$$ 15
Природное, жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется
С) биотопом;
$$$ 16
Форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида живут за счёт питательных веществ или тканей другого вида
А) Паразитизм;
$$$ 17
Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами называются
В) гетеротрофными;
$$$ 18
Систему длительных наблюдений за состоянием окружающей среды и процессами, происходящими в экосистемах и биосфере называют
А) Мониторингом;
$$$ 19
Дайте определение толерантности организмов
С) лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия
$$$ 20
Перечислите все основные характеристики экосистемы
В) устойчивость, сохранение динамического равновесия, избыточность, гомеостаз;
$$$ 21
Назовите связи, имеющие наибольшее значение в биоценозе
Е) топические, форические, фабрические, трофические.
$$$ 22
Дайте определение аменсализма
Е) подавление одного организма другим без видимого сопротивления подавляемого.
$$$ 23
Дайте определение мутуализма
D) взаимовыгодные отношения видов;
$$$ 24
Дайте определение нейтрализма
А) Сожительство двух видов не влечёт каких – либо последствий для обоих;
$$$ 25
Естественные группировки особей одного вида, заселяющие общие места обитания и связанные общностью генофонда и закономерными функциональными взаимодействиями
А) Популяции;
$$$ 26
Воздушная оболочка Земли, осуществляющая защитные функции – это
С) атмосфера;
$$$ 27
Кто ввёл термин “биосфера” в научную литературу?
В) Э. Зюсс;
$$$ 28
Автор учения о биогеоценозах
В) В.Н. Сукачёв;
$$$ 29
Сфера разума – это
А) Ноосфера;
$$$ 30
Сколько заповедников в Казахстане?
В) 9;
$$$ 31
Границы биосферы в атмосфере достигают в основном
А) 4 - 5,5 км;
$$$ 32
Границы биосферы в гидросфере достигают глубины
А) 10 – 11 км;
$$$ 33
Границы биосферы в литосфере достигают до глубины
Е) 10 км.
$$$ 34
Что изучает синэкология?
В) сообщества;
$$$ 35
К невозобновимым ресурсам относятся:
С) полезные ископаемые;
$$$ 36
К возобновимым природным ресурсам относятся:
А) Лесные ресурсы, почва;
.
$$$ 37
Укажите относительно возобновимые ресурсы:
В) животный и растительный мир;
$$$ 38
Когда окончательно оформилась экология как самостоятельная наука?
D) в начале ХХ столетия;
$$$ 39
Кто автор труда “Происхождение видов путём естественного отбора”?
D) Ч. Дарвин;
$$$ 40
Кто один из первых сформулировал экологическое направление в зоологии?
А) К. Ф. Рулье;
$$$ 41
Изучением экологических проблем Земли как планеты занимается
С) глобальная экология;
$$$ 42
Что изучает аутэкология?
С) особи;
$$$ 43
Что изучает демэкология?
А) Популяции;
$$$ 44
Приспособления организмов к среде называют
D) адаптация;
$$$ 45
Что является основным загрязнителем атмосферы?
D) Углекислый газ СО2;
$$$ 46
Увеличение концентрации какого газа приводит к усилению парникового эффекта?
В) углекислого газа СО2;
$$$ 47
Укажите холодолюбивые организмы:
А) Креофилы;
$$$ 48
Активноплавающие крупные формы водных организмов называются:
С) нектонами;
$$$ 49
Обитатели дна водоемов называют:
D) бентос;
$$$ 50
Растения, живущие в условиях повышенной влажности:
С) гигрофиты;
$$$ 51
Растения сухих местообитаний:
В) ксерофиты;
$$$ 52
Растения, произрастающие в условиях средней увлажненности:
А) мезофиты;
$$$ 53
Влаголюбивые животные:
С) гигрофилы;
$$$ 54
Животные, имеющие постоянную температуру тела называются:
В) гомойтермными;
$$$ 55
К какой экосистеме относится Индийский океан?
С) макроэкосистеме;
$$$ 56
Животные, имеющие температуру тела, зависящую от внешней температуры называется:
А) пойкилотермными;
$$$ 57
Организмы, живущие за счет мертвого органического вещества и переводящие его в неорганические вещества:
С) редуценты;
$$$ 58
Гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество растений:
В) консументы;
$$$ 59
Кто ввёл понятие “экологическая ниша?”
Е) Ч. Эльтон.
$$$ 60
Специально приспособленная зона для отдыха людей называется:
А) Рекреационной зоной;
$$$ 61
Что означает процесс урбанизации?
С) рост и развитие городов, увеличение доли городского населения
$$$ 62
Загрязнителей воды называют:
В) гидрополлютантами;
$$$ 63
Наиболее распространёнными химическими загрязнителями воды являются:
С) нефть и нефтепродукты;
$$$ 64
Как называются сообщества животных?
В) зооценоз;
$$$ 65
Как называются сообщества растений?
А) Фитоценоз;
$$$ 66
К какой экосистеме относится биосфера?
D) глобальная экосистема;
$$$ 67
Какие компоненты экосистемы являются редуцентами?
Е) бактерии.
$$$ 68
Возврат популяции после её отклонения к исходному состоянию под влиянием факторов, сила которых определяется плотностью популяции – это:
В) регуляция;
$$$ 69
Основоположник биогеохимии, создавший учение о биосфере:
С) В.И. Вернадский
$$$ 70
В каком году был произведён атомный взрыв в Семипалатинске?
D) в 1949 году;
$$$ 71
Благодаря какому движению был закрыт Семипалатинский полигон?
D) Невада-Семей;
$$$ 72
В состав смога какие газы входят?
А) Оксиды азота и серы, органические соединения;
$$$ 73
Обычно смог появляется над:
D) крупными городами;
$$$ 74
К какой группе организмов относится человек?
В) к консументам;
$$$ 75
К какому трофическому уровню относится пчела?
D) ко второму уровню;
$$$ 76
Какое загрязнение вызывают вирусы?
В) химическое;
$$$ 77
Слово экология в переводе с греческого означает:
В) дом, жилище, учение;
$$$ 78
Симбиотические отношения, при которых присутствие каждого из двух видов становится обязательным для другого партнёра, называется:
В) мутуализм;
$$$ 79
Беспозвоночные различных видов населяют норы грызунов, находя там благоприятные для себя условия и не являясь при этом паразитами хозяина норы. Это явление называется:
В) квартиранством;
$$$ 80
Отношения типа “паразит - хозяин” состоят в том, что паразит:
D) приносит вред, но лишь в некоторых случаях приводит к скорой гибели хозяина;
$$$ 81
Темп роста – это
С) средний прирост за единицу времени;
$$$ 82
Территория, занимаемая популяцией называется:
В) ареал;
$$$ 83
Временные объединения животных, которые проявляют биологически полезную организованность действий называют
А) Стаи
$$$ 84
Сложная природная система, образованная живыми организмами, связанными друг с другом, называется
С) биоценозом;
$$$ 85
Участие одного вида в распространении другого называют:
А) Форической связью;
$$$ 86
Форму взаимоотношений между двумя видами, когда деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому называют:
С) комменсализмом;
$$$ 87
Форма экологических отношений, отрицательно сказывающихся на обоих взаимодействующих партнёрах – это
Е) конкуренция.
$$$ 88
Общее количество особей популяций на выделяемой территории называют:
А) Численностью;
$$$ 89
Биотическими факторами называются:
В) факторы живой природы;
$$$ 90
Виды, преобладающие по численности, являются:
В) доминантами сообщества;
$$$ 91
Когда один вид питается другим, либо живыми особями, либо их мёртвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности, возникают связи:
С) трофические;
$$$ 92
В соответствие с одним из экологических правил, из экосистем нельзя единовременно, обычно за год, изымать более:
С) 15 % возобновимого ресурса;
$$$ 93
Стабильный тип динамики численности характерен для:
D) птиц;
$$$ 94
Связь между видами в биоценозе, которая характеризует физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого называется:
В) топической;
$$$ 95
Отношения, при которых для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, а для другого нейтральны, получило название:
С) аменсализм;
$$$ 96
Единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающихся на обоих взаимодействующих партнёрах – это:
D) конкуренция;
$$$ 97
Феномен нахлебничества основывается на отношениях, называемых
А) Комменсализм;
$$$ 98
Биоценотическая среда составлена из непосредственного:
В) живого окружения организма;
$$$ 99
Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют:
А) Биотопом;
$$$ 100
Самопитающиеся организмы, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды – это
В) продуценты;
$$$ 101
Бактерии и грибы чаще всего являются:
А) Редуцентами;
$$$ 102
Растительноядные животные – это
А) Консументы 1 – го порядка;
$$$ 103
Шум промышленного предприятия можно отнести к :
С) антропогенному фактору;
$$$ 104
Дайте определение ноосферы по В.И. Вернадскому:
А) Сфера разума;
$$$ 105
Сформулируйте закон Либиха
А) Диапазон между экологическим минимумом и экологическим максимумом;
$$$ 106
Какие ресурсы относятся к невосполнимым ?
С) минеральное сырье;
$$$ 107
Выпадение кислотных дождей связано с:
D) выбросами в атмосферу диоксида серы, оксидов азота;
$$$ 108
Загрязнение природной среды живыми организмами, вызывающие у человека различные заболевания, называются:
В) биологическими загрязнениями;
$$$ 109
Канцерогенами называют вещества, вызывающие:
В) раковые заболевания;
$$$ 110
Плодородие почвы определяется количеством:
В) гумуса;
$$$ 111
Какую функцию выполняет озоновый слой атмосферы?
В) является защитным экраном от ультрафиолетовых лучей;
$$$ 112
Парниковый эффект, связанный с накоплением в атмосфере углекислого газа, сажи и других твердых частиц вызовет:
С) повышение температуры и приведет к неблагоприятным изменениям в биосфере;
$$$ 113
Некоторые грибы растут на корнях определенных деревьев. Такой тип взаимоотношений называется:
С) симбиозом;
$$$ 114
Хищники в природном сообществе:
Е) оздоровляют популяцию жертв и регулируют ее численность.
$$$ 115
Устойчивость природных экосистем связана с:
С) большим видовым разнообразием;
$$$ 116
Важнейшие свойства экологических систем, когда совместно обитая, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей, это:
D) саморегуляция;
$$$ 117
Дайте определение биоценоза:
Е) группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов.
$$$ 118
Дайте определение популяции:
В) совокупность особей одного вида;
$$$ 119
Дайте определение экосистемы:
А) Система совместно живущих в пределах некоторого пространства организмов, взаимодействующих между собой;
$$$ 120
Назовите организмы первого трофического уровня:
С) растения;
$$$ 121
Дайте определение экологической плотности популяции:
В) среднее число особей на единицу площади или объема, занимаемого популяцией пространства;
$$$ 122
Укажите наиболее полное определение экологической ниши:
С) сумма адаптаций особей к окружающей среде;
$$$ 123
Живая оболочка Земли, это:
D) биосфера;
$$$ 124
Водная оболочка Земли представляющая совокупность морей, океанов, озер, рек, подземных вод, болот, это:
В) гидросфера;
$$$ 125
Верхняя твердая оболочка Земли, это
В) литосфера;
$$$ 126
Воздушная оболочка Земли, это
С) атмосфера;
$$$ 127
Какая среда жизни характеризуется обилием воздуха?
С) наземно-воздушная среда;
$$$ 128
В какой среде обитают аэробионты?
Е) в наземно-воздушной среде.
$$$ 129
Поступление в воду различных ядовитых веществ, называется:
А) Химическим загрязнением;
$$$ 130
Загрязнение воды микроорганизмами, в том числе болезнетворными, называется:
В) биологическое;
$$$ 131
Сброс в воду тепла или радиоактивных веществ называется:
А) Химическое;
$$$ 132
Организмы, обитающие в узком диапазоне фактора называются:
В) стенобионты;
$$$ 133
Организмы приспособленные к широкому варьированию значений фактора, называются?
А) Эврибионты;
$$$ 134
Причины возникновения «озоновых дыр» в атмосфере:
А) Увеличение концентрации углекислого газа;
$$$ 135
Как называется благоприятная зона экологического фактора?
В) оптимумом;
$$$ 136
Как называется зона угнетающего действия фактора?
А) Пессимумом;
$$$ 137
Какие среды жизни освоили организмы?
Е) водную, почву, наземно-воздушную и живые организмы.
$$$ 138
Обитателей водной среды называют:
В) гидробионтами;
$$$ 139
Свободно парящие по поверхности воды организмы, называются:
В) планктонами;
$$$ 140
Организмы, населяющие хозяина относят к:
С) эндобионтам;
$$$ 141
С выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий в атмосферу попадают:
В) оксид углерода;
$$$ 142
Оксиды азота попадают в атмосферу при:
С) производстве азотных удобрений;
$$$ 143
Источниками загрязнения атмосферы соединениями фтора, являются:
D) производство красок, эмалей;
$$$ 144
В каком слое атмосферы расположен озоновый слой?
С) стратосфере;
$$$ 145
Толщина озонового слоя, расположенного в стратосфере составляет:
А) 10-12 мм;
$$$ 146
К экосистемам движимым Солнцем, но субсидируемым другими естественными источниками относят:
В) реки и морские проливы;
$$$ 147
Непрерывный круговорот из внешней среды в организмы и обратно во внешнюю среду называют:
В) биогеохимическими циклами;
$$$ 148
Впервые «озоновая дыра» размером в 10 млн. км была обнаружена над:
С) Антарктидой;
$$$ 149
Какой из источников загрязнения вод приносит наибольший вред?
С) утечки нефти и нефтепродуктов;
$$$ 150
Снижение уровня воды Аральского моря связан в основном:
С) увеличением забора воды на орошение из Амударьи и Сырдарьи;
$$$ 151
Восстановление нарушенных земель, называется:
В) рекультивацией;
$$$ 152
Какие территории Казахстана подвержены к опустыниванию?
В) Приаралье;
$$$ 153
Какое мероприятие защищает почву от ветровой эрозии?
С) обработка почвы с сохранением растительных остатков на поверхности;
$$$ 154
Укажите наиболее экологически безопасные способы получения энергии:
Е) ветровые электростанции.
$$$ 155
Использование растений для определения состояния загрязненности окружающей среды называется:
В) биоиндикацией;
$$$ 156
Земельный кодекс Казахстана был принят:
Е) в 2003 году.
$$$ 157
В каких особоохраняемых природных территориях обеспечивается выполнение экологической, рекреационной и научной цели?
А) В заповедниках;
$$$ 158
Какой закон вывел В. Шелфорд?
В) Закон толерантности;
$$$ 159
Укажите объект Международной охраны окружающей среды:
Е) атмосферный воздух.
$$$ 160
Укажите объект Национальной охраны окружающей среды:
А) Земля;
$$$ 161
Укажите отходы, представляющие наибольшую угрозу для человека и всей биоты:
А) Твердые бытовые отходы;
В) промышленные отходы;
С) радиоактивные отходы;
D) жидкие бытовые отходы;
Е) газообразные выбросы.
$$$ 162
Укажите начальный этап безводной и безотходной технологии производства:
D) создание оборотного водоснабжения;
$$$ 163
Какой способ обеззараживания питьевой воды является экологически безопасным?
С) обработка озоном;
$$$ 164
Какой способ борьбы с сорняками экологически безопасный?
А) Агротехнический (механический);
$$$ 165
Какой способ с вредителями и болезнями растений более безопасный?
В) биологический;
$$$ 166
В каком году был принят в Казахстане «Закон об охране атмосферного воздуха»?
С) 2002 год;
$$$ 167
В каком году был принят Земельный кодекс Республики Казахстан?
D) 2003 год;
$$$ 168
В каком году были сформулированы принципы Концепции устойчивого развития?
D) 1992 год;
$$$ 169
Стратегия устойчивого развития направлена на достижение гармонии:
С) между людьми и между обществом и природой;
$$$ 170
Высшей стадией экологизации сознания является:
D) экологическая культура;
$$$ 171
Кто автор закона толерантности?
Е) В.Шелфорд.
$$$ 172
Кто ввел в науку понятие экосистемы?
А) А.Тенсли;
$$$ 173
К какому фактору среды относится электромагнитное поле?
В) абиотическому фактору;
$$$ 174
Вырубка лесов к какому экологическому фактору среды относится?
С) антропогенному фактору;
$$$ 175
К какому экологическому фактору относится влияние сорняков на урожай полезных растений?
А) Биотическому фактору;
$$$ 176
Деградация почвы под действием ветра называется:
D) ветровая эрозия;
$$$ 177
К какому экологическому фактору относится рельеф местности?
А) Абиотическому;
$$$ 178
Загрязнения окружающей среды пестицидами к какому типу относятся?
В) химическому;
$$$ 179
Наличие болезнетворных бактерий в питьевой воде к какому типу загрязнений относятся?
С) биологическому;
$$$ 180
Определите тип мониторинга, если наблюдение ведется за состоянием лесных массивов:
С) региональный;
$$$ 181
Укажите тип мониторинга, если наблюдения ведутся за состоянием природной зоны:
В) локальный;
$$$ 182
Определите тип мониторинга, если наблюдение ведут за состоянием озонового слоя:
А) Глобальный;
$$$ 183
Совокупность в биосфере организмов и неорганических компонентов, в которой осуществляется биотический круговорот, называется:
С) экосистема;
$$$ 184
Основной источник энергии в биотическом круговороте:
В) Солнце;
$$$ 185
Кто является автором учения о биогеоценозах?
В) В.Н.Сукачев;
$$$ 186
Как называется круговорот, где все продукты безотходно минерализуются и снова включаются в следующий цикл круговорота веществ?
А) Естественный биохимический круговорот;
$$$ 187
Естественные загрязнения биосферы происходят в результате:
С) отмирания значительного количества биомассы в экосистеме;
$$$ 188
Сообщество разных видов микроорганизмов, растений и животных, заселяющих определенные места обитания, называются:
В) биогеоценозом;
$$$ 189
Число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени:
D) рождаемость;
$$$ 190
Оболочка Земли, которая заселена живыми организмами и преобразуется под влиянием этих организмов, называется:
С) биосферой;
$$$ 191
Для роста численности популяций большое значение имеет:
В) доля размножающихся самок;
$$$ 192
Использование ограниченного участка среды в течение всей жизни характерно для:
D) малоподвижных животных;
$$$ 193
Слово «популяция» происходит от латинского «populus» и означает:
В) народ, население;
$$$ 194
Поддержание оптимальной численности популяции в данных условиях, называют:
А) Гомеостазом;
$$$ 195
Среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства, называют:
В) плотностью;
$$$ 196
Биотоп, это?
С) участок абиотической среды, который занимает биоценоз;
$$$ 197
Под видовой структурой биоценоза понимают?
А) Разнообразие видов и соотношение их численности или массы;
$$$ 198
Вспышки массового размножения характерны для:
С) мышевидных и саранчевых;
$$$ 199
Какую связь формируют птицы, употребляя для постройки гнезд ветви деревьев, шерсть животных?
D) фабрические связи;
$$$ 200
Фактор, который изменяет численность популяции и сглаживает ее колебания, приводя после очередного отклонения от оптимума к прежнему уровню, относят к:
В) регулирующим факторам;
Определение хлорпотребности и остаточного хлора в воде.
Хлор потребность: необходимое кол-во хлора для обеззараживания воды. Ход определения. Исследуемую воду разливают по 200 мл в три колбы. В первую колбу добавляют пипеткой I каплю, во вторую - 2 капли, в третью - 3 капли I %-го р-ра хлорной извести. Размешивают воду в каждой колбе отдельными стеклянными палочками и оставляют на 30 мин в покое. После этого во все добавляют по I мл серной кислоты, I мл р-ра йодистого кадия и I мл р-ра крахмала. Для хлорирования берут дозу из той колбы, в которой вода окрашена в слабо¬синий цвет.. подсчитывают массу р-ра хлорной извести в I мл исследуемой воды:X = А 5/ Б, X - содержание р-ра хлорной извести, мг/л; А - число капель I %-го р-ра хлорной извести, внесенных в колбу с 200 мл воды; Б - число капель р-ра хлорной извести в I мл; 5 - число, на которое необходимо умножить взятый объем вода для приведения его к 1 л.
Остаточный хлор: свидетельствует о достаточном обеззараживании воды. Ход определения. Наливают в колбу 200 мл хлорированной воды, прибавляют I мл соляной кислоты I мл р-ра йодистого калия и I мл р-ра крахмала. Посиневшую воду титруют р-ром гипосульфита до полного обесцвечивания. В полевых условиях титруют из пипетки с точным подсчетом капель; в лаборатории титруют из бюретки. Расчет. Выверяют I мл пипетки в каплях, как было описано выше. Для определения удержания остаточного хлора в I л хлорированной воды пользуются следующей формулой: Х = А*5*0,355/Б, где Х- содержание остаточного хлора, мг/л; А - число капель р-ра гипосульфита, пошедшее на титрование остаточного хлора в 200 мл хлорируемой воды; Б - число капель в 1 мл р-ра гипосульфита;
5 - число, на которое надо умножить взятый объем для приведения его к I л; 0,355 - масса хлора, которая связывает I мл 0.01 н. р-ра сульфата, мг. При титровании из бюретки пользуются формулой Х = А*Б*0,355, где А - объем 0,01 н. р-ра гипосульфита, пошедший на титрование остаточного хлора в 200 мл исследуемой воды, мл.
Определение активного хлора в хлорной извести.
Необходимо для определения качества хлорной извести(х-и). Для анализа берут 1г х-и, 100 мл дистиллированной воды,
Х-и в фарфоровой чашке тщательно размешивают с 5-10 мл воды в проц. добавляют ещё воды. Полученное известковое молоко переливают в колбу. Остатком воды ополаскивают чашку и палочку и вылвают в колбу. Содержимое колбы хорошо размешивают, закрывают пробкой и оставляют на час для отстаивания. Мерной пипеткой берут I мл отстоявшегося р-ра. переносят в чистый стакан и для 50-60 мл дистиллированной воды. В стакан добавляют I мл р-ра йодистого калия,- I мл р-ра серной кислоты. Смесь перемешивают и оставляют в темном месте на 3 мин. Хлор в кислой среде вытесняет эквивалентное количество йода. Р-р окрасится в темно-желтый цвет. Из бюретки титруют содержимое колбы р-ром гипосульфита до слабо-желтого окрашивания. После этого к смеси добавляют I мл крахмального клейстера. Выделившийся свободный йод окрашивает крахмал в синий цвет. Посиневшую жидкость при энергичном взбалтывании дотитровывают р-ром гипосульфита до полного обесцвечивания окраски от одной капли р-ра. Р а с ч е т. I мл 0,01 н. р-ра гипосульфита связывают 0,355 мг хлора. Допустим, что на титрование I мл приготовленного I %-го р-ра хлорной извести пошло 8,2 мл 0501 н. р-ра гипосульфита:
X я 8,2*0,355*100* 100/1000 = 29,1 %,
где X - содержание активного хлоре в исследуемой партии (пробе) хлорной извести, %, 8,2 - объем 0,01 - р-ра гипосульфита, пошедший на титрование, мл; 0,355 - объем хлора, связанный I мл 0,01 н. р-ра гипосульфита, мл; 100 (первый множитель) - коэффициент перевода содержания хлора в 100 мг приготовленного р-ра; 100 (второй множитель) - коэффициент перевода содержания хлора в 100 г хлорной извести; 1000 (делитель) - коэффициент перевода миллиграммов в граммы.
Определение окисляемости воды.
окисляемость воды: масса кислорода(мг) необходимого для разрушения (окисления) органических в-в находящихся в 1л воды. ГОСТ 5мг/дм3. В колбу объемом 250 мл наливают пипеткой 100 мл исследуемой воды, 5 мл разбавленной серной кислоты и 10 мл 0,01 н. р-ра марганцовокислого калия, нагревают до начала кипения, затем, уменьшая нагрев, поддерживает кипение 10 мин. По окончании кипения приливают 10 мл 0,01 н. р-ра щавелевой кислоты и к обесцветившемуся р-ру прибавляют по каплям из бюретки марганцовокислый калий, до устойчивого слабо-розового оттенка. количество не вошедшего в реакцию марганцовокислого калия не должно быть менее 3 мл 0.01 н. р-ра в противном случае определение повторяется, но уже в разбавленной пробе воды. Для вычисления результатов в миллиграммах кислорода на I л: X = 10((А1 + А2)*К - 10)*0,08, где X - окисляемость, мг/л О2; A1 - объем р-ра КМпО4, прибавленного до начала кипения, мл; А2 - объем р-ра КМпО4, пошедшего на обратное титрование, мл; К - поправочный коэффициент 0,01 н. р-ра КМпО4; 0,08 - I мл 0,01 н. р-ра КМпО4 выделяет при разложении 0,08 мг О2. Для установки титра КМnО4 в колбу, содержащую оттитрованную до слабо¬розового цвета и еще горячую жидкость, прибавляют 10 мл 0,01 н. щавелевой кислоты и оттитровывают тотчас же р-ром КМпО4 до такой же окраски. Вычисляют поправочный коэффициент: К=10 С2Н2/n КМnО4. Загрязненная вода с высокой окисляемостью соответственно разбавляется дистиллированной водой. Расчет окисляемости испытуемой воды в этом случае производится по следующей формуле: X=X1n-X2(n-l), где X - искомая окисляемость воды, мг/л О2: X1 - найденная окисляемость разбавленной испытуемой воды, мг/л; Х2 - найденная окисляемость дистиллированной воды, мг/л; п - величина разбавленная (во сколько раз разбавлено). Определение в щелочной среде
К 100 мл испытуемой воды прибавляют 0,5 мл р-ра ЩЕЛОЧИ (50 г химически чистого едкого натра в 100 мл дистиллированной воды) и 10 мл 0,01 н. р-ра КМпО4 и кипятят ровно 10 мин. Затем, охладив до 50-60 °С, приливают 5 мл серной кислоты (1:3) и 10 мл 0,01 н. р-ра щавелевой кислоты. После обесцвечивания титруют марганцовокислым калием до появления устойчивого розового окрашивания. Вычисления производят так же, как и при определении окисляемости в кислой среде.
Определение содержания аммиака, нитритов, нитратов в воде колориметрическим
методом.
Аммиак- наличие указывает на свежее загрязнение органическими в-вами. Такая вода непригодна для питья и поения жх.
Готовят стандартную шкалу цветности (10 цилиндров из бесцветного стекла по 50мл) в первый наливают 0,1мл р-ра NH4Cl (0,005 мг аммиака), 2- 0,2мл(0,01мг), 10- 1мл(0,05), доводят дистиллированной водой до 50мл. в такой же цилиндр наливают исследуемую воду. В каждый цилиндр добавляют 1мл сегнетовой соли и 1мл реактива неслера, перемешивают оставляют на 10-15мин. сравнивают со шкалой. Для перевода в литры умножить на 20.
нитриты – образуются в воде при разложении органических в-в. Упращённый способ: В пробирку наливают 10мл исследуемой воды, 0,5мл реактива грисса, нагревают в течении 5 мин при t= 70-60 (до появления пузырьков на стенках) дать постоять 5мин. По интенсивности розовой окраски определяют содержание нитритов(используя таблицу). Более точно можно определить по принципу определения аммиака приготовив стандартный р-р NaNo2 в 1мл которого содержится 0,01мг нитритов.
Нитраты – конечный продукт минерализации органических в-в ГОСТ- не более 45мгл. Берут 1-2мл исследуемой воды в фарфоровую чашку и добавляют 2-4мл крепкой(плотность 1,84) серной к-ты и 2-3 кристалла дифениламина, тёмно синее окрашивание показывает на присутствие нитратов в воде.
Определение хлоридов и сульфатов в воде.
Методика определения хлоридов.Определение хлоридов в воде основано на осаждении хлора азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. При титровании хлора азотнокислым серебром вначале выпадает хлористое серебро и р-р сохраняет желтую окраску, обусловленную наличием ионов Сl+. Когда весь хлор будет осажден, при дальнейшей прибавлении азотнокислого серебра образуется красный осадок хромовокислого серебра и желтая краска перейдет в слабо-оранжевую.
Качественное определение. В пробирку берется 5 мл исследуемой воды, добавляется 3 капли 10 %-го азотнокислого серебра (подкисленного азотной кислотой). При наличии хлоридов выпадает белый осадок или появляется муть, в зависимости от качества хлоридов.
Определение сульфатов в воде
Принцип определения основан на осаждении в кислой среде ионов хлористым барием ВаСl2 в виде сернокислого бария Ba2SO4, нерастворимого в воде.
Качественный анализ на сульфаты. В пробирку берут 5 мл исследуемой воды, добавляют 1-2 капли 25 %-го р-ра соляной кислоты и 5 капель 10 %-го р-ра хлористого бария, нагревают, получается белый осадок или муть в зависимости от количества сульфатов. По степени мутности, используя табл., можно определить приблизительное количество сульфатов.
А.В. Озеровым предложен следующий упрощенный метод определения сульфатов в воде. Берется маленький, из прозрачного стекла стаканчик диаметром 28 мм; в него наливают 10 мл исследуемой воды и добавляют 2 капли 25 %-й соляной кислоты, и 10 капель 10 %-го хлористого бария, жидкость взбалтывается стеклянной палочкой и через 1-2 мин стаканчик ставится дном на таблицу из шрифтов разного размера. Если через муть стаканчика виден самый мелкий шрифт, то сульфатов - 40-50 мг/л, если мелкий шрифт не виден, передвигают стаканчик на следующие, более крупные шрифты, до появления видимости букв против каждого шрифта указано количество сульфатов в мг в 1 л воды.
Определение физических свойств воды.
Физические св-ва воды- температура, прозрачность, осадок, цвет, цветность. t- определяют с помощью черпательного метра или ртутного термометра (резервуар ртутного терм. Заварачивают марлей, ватой и т.п.) оптимальная t воды для поения жх 7-15. Определение мути и осадка- воду оставляют стоять в прозрачном сосуде. Сначала может быть появление незначительной мути в чистой воде от выпадения нерастворимых солей СаСо3(белая муть) или Fe(OH)3(жёлтая муть). Муть и осадок могут быть от примесей глины песка и т.п. осадок бывает незначительный (плёнка на дне сосуда), значительный(0,5мм), большой(1мм). Прозрачность – зависит от кол-ва взвешенных в воде нерастворимых в-в. По степени прозрачности разделяют – прозрачную, слабополисцирующую, слабомутную, мутную и очень мутную. Для объективной оценки применяют методы: Воду наливают в градуированный по высоте (30 см) цилиндр с плоским дном и краном, помещают на расстояние 4 см от дна над шрифтом Снеллена №1. Если вода прозрачная, то можно читать шрифт через слой воды в 30 см. Если шрифта не видно, спускают воду до появления шрифта. Оставшийся слой воды, через который можно через который можно читать цифры шрифта, и будет выражать прозрачность (в см). В водоеме прозрачность определяется с плота, с мостика, с лодки, с помощью эмалированной белой тарелки (диаметром 30 см) или прямоугольной белой пластинки (размерами 40x18 см), которые опускаются в воду на мерном, разделенном на сантиметры, шнуре. Отмечается: 1) на какой глубине тарелка исчезнет из поля зрения; 2) на какой глубине она снова появляется. Средняя величина этих двух показаний и будет выражать прозрачность воды. В чистой спокойной воде прозрачность достигает нескольких метров. Определение цвета- Цвет воды зависит от присутствия минеральных, органических примесей (глубина, гуминовые вещества) и от водорослей. Для определения цвета берут два прозрачных из бесцветного стекла цилиндра высотой 20 см, в один из них наливают дистиллированную воду, в другой - исследуемую. Оба цилиндра ставят вместе на лист белой бумаги. Глядя сверху вниз, сравнить окраску воды в обоих цилиндрах. Она может быть желтоватой, буроватой, зеленоватой или с отсутствием цвета (бесцветной).
Определение физических свойств почвы (порозность, влажность, водопроницаемость)
Порозность (пористость, скважность) почвы определяется общим объемом пор внутри почвенных частиц и между ними. она обусловливает воздухо- и водопроницаемость почвы. В градуированный цилиндр вместимостью 100 мл наливают 50 мл воды. В сухой цилиндр объемом 50 мл насыпают почву (до метки), а затем пересыпают в первый цилиндр. После смешения воды с почвой общий объем будет не 100 мл, а меньше, например, 85 мл. Следовательно, разница 100 - 85 = 15 мл будет показывать объем пор во взятом объеме почвы (50 мл), что в процентном отношении составит (15 * 100)/50=30%. Водопроницаемость почвы - способность ее. пропускать воду сверху вниз. она определяет водно-воздушный режим ее и характер происходящих в ней биологических процессов. Для определения водопроницаемости сухой измельченной почвы берут стеклянную трубку диаметром 3-4 см и длиной 25-30 см. Отмерив от нижнего конца ее 20 и 24 см, отмечают эти уровни на стекле. Затем обвязывают нижний конец трубы тонким полотном и при встряхивании наполняют ее исследуемой почвой до нижней черты (до высоты 20 см). Укрепив после этого трубку вертикально в штативе, подставляют под ее нижний конец воронку, а под последнюю помещают мерный цилиндр. Заметив время, осторожно налипают на поверхность почвы в трубке воды на 4 см, поддерживая все время этот уровень над почвой. Следят за появлением первой капли воды, прошедшей через слой почвы. Водопроницаемость при этом выражается двумя показателями: временем, в течение которого вода пройдет через слой почвы 20 см, и временем, которое потребуется, чтобы в мерном цилиндре одинаковой площади сечения с трубкой накопился слой воды в 1 см.
Определение содержания поваренной соли в комбикормах, допустимое ее количество
для сельскохозяйственных животных.
Берут 5 гр. кк добавляют 50 мл. дистиллированной воды. И оставляют на 10 мин. Затем фильтруют, к 10 мл. фильтрата добавляют 5 капель К2Сг207 и титруют 0,1 н раствором азотокислотного серебра, до появления красного окрашивания. X = А*0,005844*У*100%,
В*д
А - кол-во азотокислотного серебра пошедшего на титрование 0,005844 - кол-во NaCl, соответствует 1 мл. 0,1н р-ра азотнокислого серебра. У - объем воды, взятой для экстрагирования (50 мл.) В - объем фильтрата (10 мл.) Д- навеска кк (5 г) Н - поправка
Общее содержание поваренной соли в полнорационных кк не должно
превышать, %
для молодой птицы от 5 до 60 дней - 0,3
для молодой птицы от 60 дн. и взрослой - 0,6
для поросят сосунов до 2-х месяцев - 0,3
для поросят отъемышей - 0,5
ремонтный молодняк свиней 4-8 месяц. - 0,6
для взрослых свиней - 0,8
В комбикормах концентратах должно быть не более 0,7% для птицы, 1% - для всех групп свиней мол, КРС, овец.
Правила отбора средней пробы кормов для исследования. Органолептическая оценка
грубых, сочных, концентрированных кормов.
Средней пробой называется небольшое кол-во исследуемого корма которое по своему химическому составу и главнейшим св-вам является точной копией всей партии корма. Средняя проба отбирается от всего имеющегося корма. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУБЫХ КОРМОВ.
Влажность цвет, запах, запылённость, прелость и др. Влажность не должна превышать 15% - такое сено жёсткое, при сгибании ломается, при скручивании издаёт треск, листья превращаются в труху. Сено с влажностью 17% при скручивании не издаёт треска, мягкое.
Цвет определяют по пучкам сена, извлечённого из глубоких слоев скирды или кипы, зависит от ботанического состава. Клеверное - буроватого цвета, бобовое сено буровато-зелёное, люцерновое ярко-зелёное. Пересушенное сено светло-жёлтое, бурый цвет сена, если оно не клеверное, свидетельствует о том, что длительное время оно находилось под дождём. На таком сене можно обнаружить грибковый налёт различных оттенков. Испорченное сено имеет тёмно-жёлтый, коричневый и даже чёрный цвет.
Запах. Сухое свежеубранное сено имеет ароматный запах, специфический пахучих трав: донника, полыни, ромашки и т.д. Длительное хранившееся сено без запаха. Если оно было сложено влажным, то может, подвергается самосогреванию и может в зависимости от степени процесса приобрести затхлый плесневый, гнилостный запах. Если при осмотре сена установить запах не удаётся, для усиленного запаха берут небольшой пучок сена, помещают в сосуд, заливают горячей водой, а сосуд накрывают, исследуют через 2-3 минуты.
Запылённость. Она возникает в результате пересушивания сена, а так же при развитии на нём грибков. Определяют встряхиванием клочка сена, взятого из середины скирды или кипы.
Прелость. Потемнение сена и наличие медового запаха.
ОЦЕНКА ДОБРОКАЧЕСТВЕННОСТИ СИЛОСА.
Цвет. Нормально заквасившийся силос имеет зеленовато-жёлтый цвет с различными оттенками, приятный фруктовый запах, ли запах свежезаквашенных овощей, при растирании небольшой порции силоса на руке, такой запах быстро исчезает. В хорошем силосе частицы стеблей, листьев и соцветий хорошо различимы. Преобладание жёлтого цвета указывает на высокое содержание органических кислот (низкий Рh).Коричневый тёмно-бурый или даже чёрный цвет свойственен силосу, который в процессе приготовления сильно согревается.
Запах. Медовый, свежеиспечённого ржаного хлеба, свидетельствует о том, что силосуемая масса подвергалась сильному самосогреванию. Неприятный запах свидетельствует о присутствии масляной кислоты и продуктов разложения белка.
МАЖУЩАЯСЯ КОНСИСТЕНЦИЯ - является показателем порчи силоса.
ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.
Цвет: -должен соответствовать цвету входящих в состав компонентов, чаще кк и мучнистые корма серого и белого цвета с оттенком. Обращают внимание на блеск и сыпучесть к/к.
Влажность; - взять в горсть и сжать, если рассыпается, то сухие, если образуется комок - влажный.
Запах: -стакан кк залить водой 60-70 градусов и накрыть, через 2-3 мин. Воду слить. Доброкачественный кк имеет приятный хлебный запах. Несвежий корм: затхлый, солодовый, медовый, селедочный, гнилостный. Если влажный к/к хранить в непроветриваемом помещении - затхлый запах.
Солодовый - если к/к из зерен, подвергшегося самонагреванию.
Мышиный - если много грызунов.
К/к слежавшийся с гнилостным запахом, откармливать нельзя.
Селедочный - если в кормах споры головни.
Медовый - если в кормах амбарные вредители.
Вкус: 1-2 гр. кк. измельчают и разжёвывают- горький, кислый, гнилостный вкус свидетельствует об испорченности к/к. При подозрении на химическую и бактериальную загрязненность вкус не определяется. Перед и после рот ополаскивают слабым раствором перманганата калия.
Правила измерения освещенности в животноводческих помещениях. Расчет светового
коэффициента (СК) и искусственной освещенности.
Для оценки естественного освещения применяют геометрический и светотехнический способы. Геометрический площадь пола /площадь окон(СК)
Определение искусственной освещенности
Нормирование искусственного освещения животноводческих помещений долгое время осуществлялось в единицах удельной мощности - ваттах на 1 м 2 площади пола (Вт/м2/ Для этой цели подсчитывают количество электрических (или других) ламп в помещении, суммируют их мощность, а затем полученную величину делят на площадь помещения. Однако установление освещенности по удельной мощности не дает представления ни о величине освещенности, ни о качестве освещения и приводит к нерациональному размещению светильников. Исходя из этого, было принято нормировать искусственное освещение в абсолютных единицах - в люксах в расчете на 1 м2 площади пола.
1 люкс есть освещенность получаемая на 1 м2 площади пола на который падает и равномерно распределяется световой поток в 1 люмен (единица светового потока, измеряемая с поверхности 0,5305 мм2 абсолютно черного тела при температуре затвердевания пластины)
Расчет искусственной освещенности
Прежде всего, подсчитывают число ламп в помещении и суммируют их мощность в ваттах. Разделив полученную величину на площадь помещения, получают удельную мощность ламп в ваттах на 1 м2. Затем умножают удельную мощность ламп на коэффициент (е). Указанный коэффициент означает количество люксов, которое дает удельная мощность, равная 1 Вт/м2
Правила отбора проб почвы для санитарно-гигиенического исследования.
Взитие проб почвы для исследования
Проба почвы должна наиболее полно характеризовать ее качества на исследуемом участке. Степень загрязнения устанавливают анализом смешанного образца, составленного из нескольких взятых проб. Для этого намечают в разных местах участка 3-5 точек, расположение которых зависит от рельефа площадки, И из центра каждого квадратного метра берут пробы.
Правила отбора проб воды на санитарно-химический и бактериологический анализ.
Взятие проб воды.
Место взятия проб воды из открытых водоемов устанавливают при осмотре. Если нужно определить влияние на проточную воду того или иного источника загрязнения, пробы воды берут выше источника загрязнения, против него и ниже по течению.
Из колодцев берут воду утром, до начала разбора воды, и к вечеру, после разбора. Пробы воды из колодцев, рек, озер, прудов следует брать на глубине 0,5 - 1 м от поверхности и в 1 - 2 м от берегов.
Воду набирают в сухие стеклянные бутылки с притертыми пробками, хорошо промытые обыкновенной водой. Для полного лабораторного анализа берут не менее 5 л воды, для сокращенного - не менее 2 л и для полного анализа упрощенным методом - около 1 л.
Взятую для анализа воду хранят в бутылках на леднике и перевозят в ящике с кусками льда. При отсутствии льда пробу консервируют: добавляя в одну треть пробы 2 мл 25%-й серной кислоты на 1 л воды, в другую треть 2 мл хлороформа, последнюю треть оставляют без консервирования. Прибор для взятия проб воды называется батометр.
Для исследования допускается следующие сроки хранения: очень хорошей незагрязненной воды 72 ч (от момента взятия пробы), достаточно чистой воды -48 ч и загрязненной - не более 12ч.
Правила измерения температуры, влажности, скорости движения воздуха в животноводческих помещениях.
Правила измерения температуры воздуха в помещениях
1.Термометр или термограф необходимо располагать так, чтобы на него не действовали прямые солнечные лучи, тепло от обогревательных приборов, охлажденный воздух от окон, дверей, вентиляционных каналов.
Температура воздуха измеряется три раза в сутки, в одно и то же время, в трех зонах по вертикали:
а) в коровниках — 0,5—1,2 м от пола и 0,6 м от потолка;
б) в свинарниках—0,3—0,5 м от пола и 0,6 м от потолка;
в) в птичниках при напольном содержании — 0,2 и 1,5 м от пола и 0,6 м от потолка. При клеточном содержании птицы температура измеряется в проходах между батареями и в зоне клеток нижнего, среднего и верхнего ярусов.
Продолжительность измерения температуры в одной точке должна быть не менее 10 мин с момента установки термометра. Часы наблюдения: утром до начала работы обслуживающего персонала, днем и вечером, а также периодически — в 4 ч ночи. Точки измерения: середина помещения и два угла по диагонали на расстоянии 0,8 и 1,5 м от стен.
Определение влажности воздуха
Для суждения о влажности воздуха определяют абсолютную влажность, относительную влажность, дефицит насыщения и точку росы.
Точка росы — температура (измеряется в градусах Цельсия), при которой водяные пары, находящиеся в воздухе, достигают полного насыщения. Она указывает на приближение абсолютной влажности к максимальной.
Приборы для определения влажности воздуха:
1) статический психрометр Августа, 2) динамический психрометр Ассмана.
Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных в одном штативе на расстоянии 4—5 см. Резервуар одного из термометров (влажного) обернут кусочком ткани (батиста или марли), конец обертки свернут жгутом и погружен в изогнутую трубку, заполненную дистиллированной водой. Уровень воды должен находиться на расстоянии 2—3 см от нижнего конца резервуара термометра. В силу капиллярности ткань постоянно смачивается и с резервуара термометра непрерывно испаряется вода. Это вызывает потерю тепла, пропорциональную скорости испарения. Испарение же происходит тем интенсивнее, чем суше воздух. В связи с этим показания температуры на влажном термометре ниже, чем на сухом. Разность показаний обоих термометров берется за основу расчетов.
При оценке движения воздуха проверяют его направление и скорость. Для характеристики воздушных потоков необходимо проверить их в следующих точках: а) у ворот в торцовых и продольных стенах; б) у окон и приточных каналов; в) в зоне действия вытяжных каналов; г) в зоне расположения животных.
Методика измерения барометрического давления.
Определение атмосферного давления
Основной частью барометра-анероида является полая тонкостенная металлическая коробка с гофрированными дном и крышкой. Внутри коробки находится разреженный воздух (до 50—60 мм ртутного столба). Колебания атмосферного давления обусловливают сдавливание или приподнимание стенок коробки. Эти изменения через систему рычагов передаются стрелке, движущейся по циферблату, разделенному на миллиметровые или полумиллиметровые деления. Барометр-анероид должен находиться в горизонтальном положении.
Устройство люксметра и порядок работы с ним
Для опреде¬ления естественной и искусственной освещенности помещений, а также ин¬тенсивности наружного освещения используют различные приборы.
Лучшими из них являются люксметры типа Ю-116 или Ю-117 - порта¬тивные фотоэлектрические приборы, состоящие из фотоэлемента и присоеди¬ненного к нему стрелочного гальванометра со шкалой, отградуированной в люксах. Фотоэлемент представляет собой очищенную от окислов железную пластинку, на которую нанесен слой селена, а сверху - тонкий полупрозрач¬ный слой золота или платины, на который положен защитный слой прозрач-ного лака. Все составные части фотоэлемента заключены в эбонитовую опра¬ву. Под воздействием световых лучей в селеновом слое фотоэлемента, на гра¬нице с золотой или платиновой пленкой возникает поток электронов, соз-дающих фототок, который отклоняет стрелку гальванометра: Угол отклоне¬ния стрелки соответствует интенсивности освещения. Для предохранения от прямых солнечных лучей на воспринимающую поверхность фотоэлемента накладывают светофильтры различной плотности и сферическую насадку мо¬лочно-белого пластика. Прибор комплектуется тремя светофильтрами с ко¬эффициентом ослабления 10, 100, 1000, которые применяются для расшире¬ния диапазонов измерений. Светофильтры без насадки, как и насадка без све-тофильтров собственного значения не имеют.
Прибор магнитоэлектрической системы (гальванометр) имеет две шка¬лы: 0 - 100 и 0 - 30. На каждой шкале точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0 - 100 точка находится над отметкой 17 (иногда - 20), на шкале 0-30 точка находится над отметкой 5. Прибор имеет корректор для установки стрелки в нулевое положение.
На боковой стенке корпуса измерителя расположена вилка для присое¬динения селенового фотоэлемента.
Для подготовки к измерению надо установить измеритель в горизон¬тальное положение и проверить, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы. В случае необходимости с помощью корректора установить стрелку на нулевое деление. Затем, не вынимая измеритель из футляра с по¬мощью штепсельного разъёма подсоединить к нему фотоэлемент, соблюдая при этом полярность.
Принцип отсчёта значения измеряемой освещённости состоит в сле¬дующем: против нажатой кнопки определяют выбранное с помощью насадок (или без насадок) наибольшее значение диапазонов измерений. При нажатой правой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений кратные 10, следует пользоваться для отсчёта показаний шкалой 0 - 100. При нажатой левой кнопке, против которой нанесены наибольшие зна¬чения диапазонов измерений кратные 30, следует пользоваться шкалой 0 - 30. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на ко¬эффициент пересчёта шкалы в зависимости от применяемых насадок (свето¬фильтров).
Для получения правильных показаний люксметра необходимо обере¬гать селеновый фотоэлемент от излишней освещённости, не соответствующей выбранным насадкам. Поэтому, если величина измеряемой освещённости не-известна, начинают измерения с установки на фотоэлемент тысячекратного светофильтра.
С целью ускорения поиска диапазона измерений, который соответству¬ет показаниям прибора в пределах 17-100 делений по шкале 0 - 100 и 5 - 30 делений по шкале 0 - 30, надо последовательно установить полусферическую насадку со светофильтром 1000-, 100- или 10-кратным коэффициентом ослаб¬ления. При этом каждый раз сначала нажимать правую кнопку, а затем левую.
Если при 10-кратном светофильтре и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до деления «5» по шкале 0 - 30, измерения производятся без насадок, т.е. открытым фотоэлементом.
При определении освещённости фотоэлемент устанавливается горизон¬тально в точке измерения
Определение пылевой загрязненности воздуха.
1. Весовой способ определения пыли (гравиметрический)
Этот метод основан на определении весового количества пыли, выделенной тем или иным способом из воздуха.
Оборудование: а) аспиратор; б) воронки Аллонжи; в) фильтры АФА-В-10 и АФА-В-18 или АФА-ВП; г) аналитические весы. Ход определения. На аналитических весах взвешивают фильтр с точностью до сотых долей миллиграмма и вставляют его в воронку Аллонжи. На месте исследования соединяют воронку с аспиратором и через фильтр пропускают от 100 до 1000 л воздуха в зависимости от степени его запыленности. 1 м3=1000 л. После этого фильтр извлекают из воронки Аллонжи и снова взвешивают. По разнице в весе фильтра до и после пропускания через него воздуха определяют количество пыли во взятом объеме воздуха.
2. Осаждение пыли на липкие поверхности.
В чашки наливают липкую массу, состоящую из канифоли (25,0 г), асфальтового лака (75,0 г) и ксилола, оставляют их открытыми на 10 мин. Подсчет пылинок производят под малым увеличением микроскопа, пользуясь, объектив микрометром. Из среднего числа пылинок на одно поле зрения устанавливают их число на 1 см2. Объем воздуха при этом не учитывается.
3. Оптические и фотометрические методы определения пыли.
В последнее время для определения количества пыли в воздухе используются различные приборы. Наиболее точным является поточный ультрамикроскоп ВДК-4, который позволяет определить не только количество частиц в единице объема, но и дисперсность аэрозоля. Принцип действия данного прибора основан на регистрации числа коротких вспышек, возникающих в момент просасывания аэрозоля через кювету, ярко освещенную светом.
Определение микробной загрязненности воздуха методом осаждения.
Методы свободного осаждения на питательные среды. Оборудование: а) чашки Петри; б) мясо-пептонный агар; в) термостат; г) прибор для счета колоний.
В чашки Петри в стерильных условиях разливается МПА, который готовится из сухого питательного агара или агар-агара, выпускаемого промышленностью. В колбу берут 3 г порошка на 100 мл холодной воды и кипятят до полного расплавления агара. Затем фильтруют и стерилизуют в автоклаве при давлении 1,5 атмосферы в течение 30 мин. В каждую чашку Петри разливают по 15 мл мясо-пептонного агара.
В исследуемом месте чашки Петри с агаром выставляют на 5—10 мин. После этого чашки закрывают, помещают в термостат при температуре 37° на 48 ч и подсчитывают количество микробных колоний. На площади 100 см2 агара чашки Петри оседает за 5 мин примерно столько микробов, сколько их содержится в 10 л воздуха.
Определение микробной загрязненности воздуха при помощи прибора Кротова.
Посев микробов из воздуха на питательные среды при помощи аппарата Кротова
Оборудование: а) чашки Петри; б) мясопептонный агар; в) термостат, г) прибор для подсчета колоний, д) аппарат Кротова, е)фильтры АФА-ВП; ж) физраствор. В чашки Петри в стерильных условиях разливают мясопептонный агар (по 15 мл).
В месте исследования включают аппарат Кротова и прогревают его 5—10 мин. После этого устанавливают скорость в пределах 25—30 л/мин. Чашку Петри с агаром помещают на столик прибора и прибор закрывают. Через прибор пропускают в зависимости от степени загрязненности от 50 до 300 л воздуха, после чего чашку Петри извлекают, закрывают крышкой и ставят в термостат на 48 ч. Подсчитывают количество выросших колоний в чашках и пересчитывают на 1 м3 воздуха.
Устройство и принцип работы УГ-2. Методика определения аммиака и сероводорода.
Устройство прибора
Газоанализатор состоит из воздухозаборного устройства (общего для всех определяемых газов) и коробок со спецкомплектом, в который входят:
а) индикаторный порошок в запаянных ампулах;
б) индикаторные стеклянные трубочки;
в) фильтрующий патрон;
г) измерительные шкалы;
д) набор принадлежностей для изготовления индикаторных трубок и фильтрующих патронов.
Основной частью воздухозаборного устройства является резиновый сифон с расположенной внутри стакана сжатой пружиной. При анализе воздуха пользуются одним из трех штоков. На гранях (под головкой штока) обозначены объемы просасываемого воздуха.
На цилиндрической поверхности штока имеются четыре продольные канавки, каждая с углублениями, служащими для фиксации стопором объема просасываемого воздуха. Расстояние между углублениями на канавках подобрано таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого сифон забрал необходимое для анализа количество исследуемого воздуха.
Методика работы
Подготовка индикаторных трубок. Для этого, в один конец стеклянной трубки вставляют металлический стержень, в противоположный конец вкладывают прослойку из гигроскопической ваты и штырьком сжимают ее до соприкосновения со стержнем. Толщина прослойки ваты должна быть не более 0,5 мм. Вынув штырь, вставляют пыж к ватной прослойке. Затем удаляют стержень и через воронку с тонким концом индикаторный порошок из ампулы, вскрытой перед самым употреблением, насыпают до края в открытый конец трубки. Постукиванием по стенке трубки стержнем достигается уплотнение столбика порошка, после чего сверху столбика накладывают такую же прослойку гигроскопической ваты и закрепляют пыжом при нажатии стержня. Плохое уплотнение содержимого трубки способствует увеличению окрашенного столбика и размытости его границ. Длина столбика должна быть 68-70 мм. Правильность наполнения трубки и уплотнения столбика порошка контролируется временем защелкивания штока при проведении анализа (временем хода штока от верхнего отверстия в канавке штока до нижнего). Если время защелкивания указанного меньше указанного на этикетке малой трубки, то столбик порошка в трубке уаплотнен слабо, и наоборот. NH3-от 120 до 240 сек. H2S- от 139 до 300 сек.
При просасывании 30 мл воздуха защелкивание происходит мгновенно. 2. Если анализ не проводится тотчас после подготовки индикаторных трубок, то осуществляют их герметизацию, для этого концы индикаторной трубки завертывают кусочком фольги, а затем погружают в расплавленный сургуч так, чтобы им покрывались концы индикаторной трубки выше края фольги. Проведение анализа
l.Ha месте проведения анализа открывают крышку воздухозаборного устройства, отводят стопор и составляют так, чтобы наконечник стопора скользил по канавке штока, над которой указан объем просасываемого воздуха. При определении сероводорода просасывается 300 мл, а аммиака - 250 мл воздуха.
2.Рукой надавливают на шток, и сифон сжимают до тех пор, пока кончик стопора не совпадет с верхним углублением в желобе штока.
3.Освобождают индикаторную трубку от сургуча и фольги (с обоих концов) и присоединяют ее к резиновому шлангу прибора. При освобождении от сургуча трубку следует держать колпачком вниз во избежание ее засорения кусочками сургуча. 4.Надавливая одной рукой на головку штока, другой рукой отводят штопор. Как только шток начнет двигаться, фиксатор отпускают. В это время исследуемый воздух просасывается через индикаторную трубку. Конец ее в момент всасывания воздуха должен находиться на уровне взятия пробы воздуха. Когда фиксатор войдет в нижнее углубление желоба штока, слышен щелчок. После защелкивания движение прекращается, но всасывание воздуха еще продолжается вследствие остаточного вакуума в сифоне. Потому общее время просасывания в объеме 250 мл - 4 мин., а 300 мл - 5 мин. ?
5. При просасывании воздуха, содержащего NH3 и H2S, цвет столбика индикаторного порошка со стороны входа воздуха будет меняться. Концентрацию газов находят по измерительной шкале, прикладывая нижний конец столбика окрашенного порошка индикаторной трубки к нулевому делению. Цифра, которая совпадает с границей изменения цвета порошка, будет указывать концентрацию исследуемого газа, выраженную в мг/м3.
Во всех случаях замера (анализа) необходимо проводить повторные определения, которые укажут на изменение концентрации в выбранной для замера точке. Если эти изменения незначительные, то можно ограничиться несколькими определениями (2-3). В противном случае следует продолжать замеры для выявления динамики изменения концентрации на протяжении более или менее длительного отрезка времени.
Устройство кататермометра, правила работы с ним расчет скорости движения воздуха.
Устройство кататермометра. При скорости движения воздуха, не превышающей 1 м/сек, пользуются кататермометром. Этот прибор представляет собой спиртовой термометр особого устройства с градуировкой от 35° до 38°. На обратной стороне обозначен индивидуальный фактор (F). Он показывает выраженное в милликалориях количество тепла, которое теряется с 1 см2 поверхности резервуара кататермометра при охлаждении его от 38° до 35°.
Методика определения
1.Перед исследованием резервуар сухого кататермометра погружают в воду, нагретую до 65—75°, и ждут, когда расширившийся спирт заполнит 1/3 часть верхнего цилиндрического расширения.
2.Прибор извлекают из воды, насухо вытирают резервуар салфеткой и помещают неподвижно в точке исследования.
З.По секундной стрелке часов или секундомера определяют время охлаждения прибора от 38° до 35°. Измерение повторяют три раза и берут среднюю величину времени охлаждения.
4.Регистрируют температуру воздуха в точке измерения.
5.Определяют величины «Н» и «Q».
Н — катаиндекс — показьвеает теплопотери прибора в точке измерения с 1 см2 резервуара в секунду.
H=F/время в сек
Q — разница между средней температурой кататермометра и температурой воздуха в точке измерения.
Q=(35+38/2)-t
Зная величину Н и температуру воздуха, определяют скорость движения воздуха в момент измерения, пользуясь эмпирическими формулами.
При скорости движения менее 1 м/сек (H/Q<0,6) пользуются формулой Хилла
V=((H/Q - 0.20)/0.40)2
где V — скорость движения в м/сек; Н — катаиндекс; Q — разность между средней температурой кататермометра (36,5°) и температурой исследуемого воздуха (t°); 0,20 и 0,40 — эмпирические коэффициенты.
При скорости движения воздуха 1 и более м/сек(H/Q>0,6) применяют формулу Вейса
V= ((H/Q-0.14)/0.49)2
Обозначения в этой формуле те же, что и в первой; 0.13 и 0,47 — эмпирические коэффициенты.
Кроме цилиндрических кататермометров, для определения скорости движения воздуха используют кататермометры с шаровым резервуаром. Шаровые кататермометры бывают трех видов: нормальные, или среднеградусные, — с делением шкалы от 33 до 40°, применяются при средних температурам воздуха; низкоградусные — с делением шкалы от 0 до 24° — для определения температуры воздуха, близкой к 0° и ниже; высокоградусные —с делением шкалы для температур выше 30°. Методы работы с шаровыми кататермометрами те же, что и с цилиндрическими. Для упрощения расчетов пользуются таблицами
При условии обеспечения принятых по нормативам температур (в пределах от 5 до 15°) скорость движения воздуха в зоне расположения животных не должна превышать 0,2— 0,3 м/сек в зимний период и 1,0—1,5 м/сек в летний период.
Методика измерения скорости движения воздуха при помощи чашечного и крыльчатого анемометра.
Правила работы с анемометром:
1.Ось крыльчатого анемометра должна совпадать с направлением движения воздуха, а чашечного — находиться в вертикальном положении.
2.Перед измерением скорости движения воздуха записывают показания стрелки прибора, помещают прибор с заторможенной стрелкой на место и пускают на холостой ход на 1—2 мин. После этого нажатием рычажка включают счетчик и одновременно отмечают время (в секундах). По истечении 100 сек. выключают счетчик анемометра и записывают показания стрелки. Разность между вторым (S) и первым(S) показаниями стрелок счетчика делят на число секунд (100) и находят в скорость движения воздуха в м/сек.
X=S1-S/100
Устройство и принцип работы гигрографа и гигрометра.
Приборы для определения относительной влажности воздуха: 1) гигрометр, 2) гигрограф.
Для непрерывной записи изменений относительной влажности воздуха используют гигрографы. Приборы выпускают двух типов: суточные и недельные. Гигрограф М-21 состоит из датчика влажности — пучка обезжиренных человеческих волос, передающего механизма, стрелки с пером, барабана с часовым механизмом и корпуса. Перед работой диаграммную ленту укрепляют на барабане, заводят часовой механизм и заполняют перо специальными чернилами. Первоначально устанавливают перо на ленте при помощи регулировочного винта. Прибор ставят на определенную высоту строго горизонтально.
Устройство и принцип работы психрометра Августа. Правила измерения влажности воздуха в животноводческих помещениях.
1) статический психрометр Августа, 2) динамический психрометр Ассмана.
Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных в одном штативе на расстоянии 4—5 см. Резервуар одного из термометров (влажного) обернут кусочком ткани (батиста или марли), конец обертки свернут жгутом и погружен в изогнутую трубку, заполненную дистиллированной водой. Уровень воды должен находиться на расстоянии 2—3 см от нижнего конца резервуара термометра. В силу капиллярности ткань постоянно смачивается и с резервуара термометра непрерывно испаряется вода. Это вызывает потерю тепла, пропорциональную скорости испарения. Испарение же происходит тем интенсивнее, чем суше воздух. В связи с этим показания температуры на влажном термометре ниже, чем на сухом. Разность показаний обоих термометров берется за основу расчетов.
Прибор устанавливают в месте исследования и через 10 — 15 мин списывают показания сухого и влажного термометров.
А = Е —ax(t — t1)xВ,(1)
где А — абсолютная влажность (мм рт. ст.);
Е — максимальное напряжение водяных паров при температуре влажного термометра (по табл. 11 приложения);
a — психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха, принимается равный 0,0011;
t — температура, показываемая сухим термометром;
t1 — температура, показываемая влажным термометром;
В — барометрическое давление.
Устройство и принцип работы термографа
Термограф — самопишущий прибор, применяется для непрерывной регистрации изменений температуры воздуха. Он состоит из термоприемника, рычажной передачи, стрелки с писчиком и барабана, который непрерывно вращаестся при помощи часового механизма с суточным или недельным завдом. Термоприемником является биметаллическая пластинка, спаянная из двух пластинок из разных металлов с различными коэффициентами расширения. При изменении температуры воздуха меняется кривизна пластинок. Через систему рычагов это передается стрелке, которая производит колебательные движения вверх и вниз и записывает на ленте изменения температуры. Перед началом измерения температуры прибор проверяют по ртутному контрольному термометру и с помощью регулировочного винта устанавливают перо на уровне температуры, показываемой контрольным термометром. Заводят часовой механизм и ( сменяют ленты ежедневно или раз в неделю в зависимости от устройства прибора.
Устройство и принцип работы термометров.
Максимальный термометр — ртутный. В месте перехода резервуара в капилляр имеется сужение. Через него ртуть может легко проходить лишь при расширении, то есть при повышении температуры. При понижении температуры столбик ртути, поднявшейся по капилляру, не может опуститься вниз, и ртуть остается в том положении, которое установилось при максимальной температуре. Для возвращения ртути в резервуар термометр СИЛЬНО встряхивают.
У максимального термометра другого устройства в капиллярной трубке имеется игла-указатель. При измерении температуры максимальный термометр должен находиться в горизонтальном положении.
Минимальный термометр — спиртовой. В просвете капилляра термометра имеется указатель — штифтик, который перед началом наблюдений подводят к верхнему уровню спирта, затем термометр устанавливают горизонтально. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно проходит но капилляру, не передвигая указатель. При понижении температуры спирт сжимается и в силу поверхностного натяжения увлекает за собой указатель, поэтому верхний конец указателя всегда фиксирует минимальную температуру. Для измерения температуры плоских поверхностей (стен, полов и т.д.) используют термометры с плоскими, спирально извитыми резервуарами, увеличивающими площадь соприкосновения с поверхностью. Шкала в таком термометре расположена под углом 90° к плоскости спирали. Термометр прикрепляют в точке измерения замазкой из воска с канифолью. Для измерения температуры подстилки применяют термощупы и контактные электротермометры.
Постройки для лошадей. Их внутреннее оборудование, системы вентиляции и навозоудаления.
В средней части конюшни располагают дежурное помещение, сбруйную и инвентарную, фуражную и площадку для резервуара с водой (при отсутствии водопровода), а в конюшнях племенных ферм – манеж. Основное оборудование в конюшне – стойла, денники, кормушки, поилки. Навоз из конюшен убирают вручную при помощи монорельса с люлькой или скребковыми транспортерами, ширина жижесточных лотков (во избежание травмирования лошадей должна быть 0,3 м, глубина – не более 0,12 м. Наиболее распространена в конюшнях приточно-вытяжная вентиляция с естественным побуждением. Размер вытяжных труб 0,8 х 0,8 м, а приточных каналов – 0,2 х 0,2 м. Загрязненный воздух удаляется из помещения через вытяжные трубы, а приток воздуха осуществляется через боковые приточные каналы, расположенные от стены до кормонавозного прохода под потолком для профилактики простуды разгоряченных животных. На каждые 12 – 15 лошадей оборудуют одну вытяжную трубу. Отопительных систем в конюшнях не применяют, а рассчитывают только на тепло, выделяемое животными.
Характеристика помещений для отъемышей, элементов их внутреннего оборудования, систем вентиляции и навозоудаления.
Характеристика помещений для овец, элементов их внутреннего и наружного оборудования.
Помещения строят с максимальным использованием местных строительных материалов и без внутренних опор. Внутреннюю площадь овчарни делят решетчатыми щитами на загоны, в которых размещают отдельные группы животных. Размеры щитов: длина – 1;1,5;2;3 и 4 м, высота для клеток-кучеки оцарков – 1 – 1,5; просветы между досками – 8 – 10 см. В ограждениях для клеток должны быть дверки шириной 60 – 80 см. Объем вентиляции овчарни должен составлять на каждую взрослую овцу 25 – 35 м3/ч. Под открытые базы предусматривают площадь в 2,5 раза большую, чем для овец в помещениях. Открытые базы используют как выгульно-кормовые площадки, где овцы в благоприятную погоду находятся большую часть дня, пользуются водопоем и получают все виды кормов. Открытый баз для овец должен иметь плотное глинобитное, щебеночное, асфальтированное или бетонированное покрытие. Для раздачи овцам грубых кормов в помещениях и на базах используют ясли, а для дачи концентрированных кормов рештаки. Рештаки делают из оструганных досок в виде корыта или в форме желоба Укрепляют их на ножках на высоте 30 – 40 см от пола. Наиболее пригодны комбинированные двухсторонние кормушки-ясли с рештаком. Под яслями над головой животного должен быть сплошной козырек шириной 30 – 40 см для предотвращения засорения шерсти грубыми кормами.
Характеристика свинарников-маточников, элементов их внутреннего оборудования, систем вентиляции и навозоудаления.
Станки для подсосных свиноматок делают решетчатыми с просветом не более 5-6 см, высотой 1,1 м. Станки оборудованы боксами для фиксирования маток, отделениями для подкормки и обогрева поросят, кормушками и сосковыми поилками для маток и поросят.
Характеристика родильных помещений, профилакториев, элементов их внутреннего оборудования, систем вентиляции и навозоудаления.
На молочных предприятиях для содержания глубокостельных коров оборудуют родильные отделения вместимостью 10-15 % скотомест от поголовья коров и нетелей, а при функционировании поточно-цеховой системы – цех отела (7-8 %).В последнем предусматривают наличие двух поочередно эксплуатируемых половин помещения, изолированных между собой. В каждой из них выделяют следующие секции: предродовую (2 %); родовую (1 %); послеродовую (4-5 %); профилакторий, состоящий не менее чем из двух секций. При этом обеспечивается соблюдение основного технологического принципа зоогигиены: "все занято – все свободно", что способствует ветеринарно-санитарному благополучию помещений для животных. Для обеспечения оптимального режима микроклимата в помещении цеха отела оборудуют принудительную вентиляцию с подогревом поступающего воздуха, особенно в зимний и переходные периоды года. Для этого при цехе отела устраивают вентиляционную камеру, где устанавливают калориферы или теплогенераторы. входом в цех отела (его секции) размещают дезковрик или дезванну (длиной 1,5 м), занимающее всю ширину проходной части коридора. Для их заправки применяют 2 %-ный раствор гидрооксида натрия или формальдегида, 1 %-ный раствор креолина, раствор хлорной извести или гипохлора (с 2 % активного хлора). Пол в каждой секции профилактория должен иметь твердое покрытие и уклон в сторону навозно-сточного канала из расчета крутизны 1,5 см на 1 м пола. Навозно-сточный канал располагают на расстоянии не менее 1 м от стены. Он должен иметь ширину не менее 20 см и соединяться с жижесборником. На уровне передней стенки навозно-сточного канала устанавливают индивидуальные клетки на высоте 40-45 см над уровнем пола, в один или два ряда. Между рядами клеток оставляют продольные, а в торцах поперечные проходы.
Типы коровников, их внутреннее оборудование, система вентиляции и навозоудаления.
Первый тип – кормление животных осуществляется в помещении из кормушек или кормовых столов, которые отделены металлическими или деревянными перегородками от места отдыха – боксов. Размер бокса зависит от живой массы животных. Полы в боксах поднимают на 18-20 см выше чем в проходе. Проходы могут быть оборудованы щелевым или сплошным бетонированным полом, в зависимости от принятой в хозяйстве системы удаления навоз. Для утепления, полы в боксах делают деревянными, керамзитобетонными или покрывают их резиновыми, пластмассовыми ковриками- матами. Доение животных осуществляется в доильных залах.
Второй тип – с кормлением животных в "столовой", т.е. в отдельном помещении или же отдельной его части. Отдых животных осуществляется в другой части помещения или в других помещениях с боксами, или на глубокой подстилке. Доение в доильном зале.
Третий тип – кормление животных на протяжении всего года на выгульно-кормовых площадках, а отдых в помещениях на глубокой подстилке. Доение в доильном зале.
Методы обеззараживания, хранения, использования навоза, помета
Бесподстилочный навоз обеззараживают биотермическим, биологическим, химическим и термическим способами. Биотермическое обеззараживание инфицированного полужидкого навоза при компостировании, а также в твердой фракции жидкого навоза проходит при хранении на площадках с твердым покрытием.
Переработка навоза в биогаз. основана на свойстве его выделять горючий газ в Оставшаяся после такой естественной переработки органическая масса представляет собой качественное обеззараженное органическое удобрение.процессе разложения при хранении без доступа воздуха.
Хранение навоза. Для хранения навоза в хозяйствах должны быть устроены навозохранилища. Емкость навозохранилища определяется количеством животных, продолжительностью стойлового периода и сроком компострирования. Для доведения подстилочного навоза до полуперепревшего состояния при плотной укладке в весенне-летний период требуется 2-3 месяца, а в зимнее время 3-4 месяца. Простейшие навозохранилища для твердого навоза строят открытого наземного типа. Чаще всего это несколько углубленные (на 0,5 м) площадки с твердым покрытием, с некоторым уклоном в сторону жижесборников, объем которых не менее 3-5 м3. Для того, чтобы навоз не выветривался вдоль длинных сторон площадки или с одной стороны устраивают стенку из бетона, дерева или делают земляную насыпь высотой 1-1,5 м. Штабелевать навоз начинают вдоль одной из торцевых сторон хранилища. Штабеля укладывают шириной 2-3 м и высотой не менее 2 м.
Система удаления навоза, помета, устройство, принцип работы по видам с.-х. животных и птицы.
Самотечная система непрерывного действия предусматривает удаление полужидкого навоза по продольным и поперечным каналам под действием сил гравитации при образовании гидравлического уклона в пределах 0,02–0,03. Продольные каналы, как правило, выполняют без уклона, а поперечные – без уклона, или с уклоном до 0,02. Здесь немаловажную роль в подвижке полужидкого навоза играют микроорганизмы окисляющие органические вещества, в результате чего происходит образование и перемещение внутри навоза пузырьков углекислого газа. Для создания гидравлического уклона (запуска системы в действие) в конце продольных каналов (на выходе в поперечные) устанавливаются шиберные устройства и герметичные порожки на всю ширину канала для создания на его дне жидкой подушки скольжения. После накопления в канале полужидкого навоза на высоту расчетного гидравлического уклона шиберные устройства открываются и навоз начинает вытекать в поперечный канал.
Самотечная система периодического действия. Работает она по принципу накопление – сброс, то есть, накопление экскрементов и других компонентов навоза в продольных каналах до расчетного уровня. Это осуществляется с помощью установки герметичных шиберных устройств, при открытии которых происходит сброс жидкого навоза.
Рециркуляционная система представляет собой разновидность между самотечной периодического действия и гидросмывной системами. В ней вместо воды используется жидкая фракция навоза, прошедшая карантинирование. При этом жидкая фракция заливается в продольные каналы, затем производится накопление составляющих навоза и последующий сброс, или сначала происходит накопление составляющих навоза, а затем залив жидкой фракции с последующим выдерживанием (до 30 часов) и сброс. Во втором случае при выдерживании твердые части экскрементов всплывают, благодаря чему на дне образуется жидкий слой - подушка, по которой они перемещаются в поперечный канал или промежуточную емкость.
Самотечная система секционного типа периодического действия. Она предусматривает устройство продольных каналов без уклона или с уклоном до 0,005. В верхней их части по всей длине с шагом до 6 м устанавливаются поперечные перегородки, не доходящие до дна на 200-250 мм. В конце продольных каналов устанавливается шиберное устройство. Перед запуском системы в действие каналы заполняются водой толщиной до 10 см. Работает система по принципу накопление-сброс. После наполнения канала открывается шиберное устройство и происходит истечение навоза из первой секции. Благодаря понижению уровня в первой секции создается перепад давления со второй секцией (сифонный эффект), под действием которого начинается истечение навоза со второй секции, затем из третьей и т.д. Однако при удалении его продольные каналы полностью не освобождаются (особенно в торце), поэтому следует промывать их производственной водой, что обуславливает повышение влажности навоза до 96–96,5 %.
Механические системы удаления навоза предусматривают при¬менение скребковых транспортеров, скреперных установок, бульдозеров и других средств. Они применительны на предприятиях крупного рога¬того скота при стойловом и стойлово-пастбищном содержании, а также в свинарниках-маточниках и на небольших свиноводческих предприятиях (до 12 тыс. голов в год), использующих корма собственного производ¬ства и пищевые отходы. При использовании на уборке навоза механизмов со скребками размеры каналов принимаются в соответствии с габаритами этих механизмов. Причем на предприятиях крупного рогатого скота ка¬налы с шириной 0,4 м, допускается устраивать открытыми, а при боль¬шей ширине они должны перекрываться решетками. На свиноводческих предприятиях каналы любых размеров обязательно надо перекрывать решетками.
Методика расчета теплового баланса.
можно представить в виде следующей формулы неравенства:
Q жив. ≤ ≥Q помещ.
Q жив. = количество животных * свободное тепло от одного животного Q помещ.=∆tх(LхО,3l+ΣFK)+Wзд+13%ΣFK стен, окон, ворот где
Q жив. - количество тепла, поступающего в помещение от животных, ккал/ч;
At -разность между температурами воздуха внутри помещения и наружного воздуха, °С;
L - часовой объем вентиляции (по водяным парам), м3/ч
0,31 - тепло, затраченное на обогрев 1 м3 воздуха, вводимого через нентиляцию в расчете на 1°С, ккал;
F - площадь, ограждающих конструкций, м2;
К - коэффициент общей теплопередачи через ограждающие конструкции. ккал/м2 ч град
ΣFK - сумма произведений F на К, так как коэффициент теплопередачи каждой отдельной части ограждений умножается на площадь F, а затем все эти произведения суммируются;
Wзд - расход тепла на испарение влага с поверхности пола и других ограждений, ккал/ч;
13% FK - теплопотери, связанные с обдуванием внешних конструкций, ккал/ч, они рассчитываются следующим образом:
├ █(FK - стен@FK - окон@FK-ворот)}=Σ*∆t=100%,отсюда ΣFK стен, окон, ворот – 100%
Х-13%
Следовательно, левая часть формулы характеризует приход тепла, а правая часть - теплопотери.
Методика расчета вентиляции по углекислому газу и водяным парам.
Вентиляц- комплекс оборудования жив-ких помещ, предназная для воздухообмена. Т.е. удаление газов, пыли и подачи в помещениях свежего воздуха. Сущ-ют единицы при расчете вентиляции:1)часовой объем вентиляции альфа=С/ (С1-С2); С2-содержание угл газа в возд на улице, С1 – сод-е угл газа в возд на ферме, С – общий объем углекислоты. 2) по избыточному теплу : альфа=Qж/ (дэльта t*С); Qж – сумма биологич-го тепла жив-х, дэльта t – разница м/у темпиратурой воздуха внутри помещ и темпир наружного воздуха. С-удельная теплоемкость воздуха. С=0,31,3)Расчет вентиляции по влажности: альфа=(Q+10%)/(Q1-Q2); Q-сумма водяных паров, выделяемая жив-ми при дыхании. 10%-кол-во % водных паров от их общей суммы. Q2-абсолют влажность наруж возд. Q1-абсолют влаж возд внутри помещ. Q1=(R%*Е)/100%: R%-относит влаж возд в помещ. Е-макс влажность возд, завис от темпир помещения. 100-100%. Крастность воздухообмена т.е. сколько раз должен воздух обмениваться. Альфа – часовой объем вентиляции.
Система вентиляции принцип работы, устройство. Особенности систем вентиляции
помещений для крупного рогатого скота, свиней и птицы.
Вентиляцией (проветривание) называют воздухообмен или удаление воздуха из помещения и замену его свежим наружным воздухом. Вентиляция помещений производится с целью создания благоприятного микроклимата для здоровья и продуктивности животных, а также для сохранения строительных материалов и конструкций зданий.
Санитарно-гигиеническое значение вентиляции состоит в том, что воздух животноводческих помещений, если он не будет обмениваться с наружным воздухом, быстро приобретает вредные свойства. В нем накапливается много тепла и водяных паров, а также повышается концентрация пыли и микроорганизмов, углекислого газа, аммиака, сероводорода, метана и др.
В помещениях с невентилируемым воздухом снижается молочная продуктивность коров до 18 %, прирост живой массы откармливаемых свиней до 50 %, яйценоскость кур – 15-19 %. В плохо вентилируемых помещениях у животных более часто возникают незаразные и заразные болезни, что связано с большими затратами и потерями для хозяйства.
В результате отсутствия или плохой вентиляции на внутренних поверхностях ограждений происходит усиленное образование конденсата, часто обуславливающее преждевременное разрушение потолочных перекрытий, стен, кровли; в результате укорачивается срок службы зданий или же увеличиваются затраты на ремонт постройки.
Виды вентиляции. Вентиляцию классифицируют по способу побуждения, обуславливающему движение воздуха (естественную и с механическим побуждением), и по организации подачи и отвода загрязненного воздуха из помещения (приточную, вытяжную и приточно-вытяжную). В животноводческих помещениях применяют разные системы вентиляции – естественные, искусственные, механические или побудительные, комбинированные или смешанные.
При естественной вентиляции воздухообмен совершается через поры строительных материалов, через щели в стенах, потолках, дверях, неплотности окон, то есть, без применения искусственных каналов и побудителей. Причиной воздухообмена в помещении в данном случае является разница давлений наружного и внутреннего воздуха, возникающая вследствие скорости напора ветра, а также в результате различия температур внутреннего и наружного воздуха и, следовательно, разности объемных весов воздуха.
Системы искусственной вентиляции. В животноводческих помещениях применяют различные системы искусственной вентиляции, которые подразделяют на вентиляцию с естественным и искусственным (механическим) побуждением движения воздуха. Искусственная вентиляция осуществляется посредством специальных устройств для удаления испорченного воздуха (вытяжные устройства) и для притока свежего воздуха (приточные устройства). Вентиляция с естественным побуждением бывает беструбной и трубной.
Беструбная вентиляция – это фрамужная, горизонтальная и жалюзийно-фонарная. Фрамужная вентиляция – наиболее простая и доступная оконная вентиляция (открывание окон, фрамуг, форточек). Такую вентиляцию в южных районах и небольших помещениях можно проводить круглый год, а в других – только в теплое время года. Горизонтальную вентиляцию устраивают в продольных стенах здания в виде проемов (отверстий), заполненных пористыми материалами. Жалюзийно-фонарную вентиляцию делают в зданиях только с фонарным устройством крыши. Воздух из помещения выходит через открытые отверстия на подветренной стороне вследствие разрежения, создаваемого ветром при закрытых отверстиях наветренной стороны.
Трубная вентиляция – это системы более совершенные по сравнению с беструбными. Их подразделяют:
вытяжные с неорганизованным притоком воздуха через поры и неплотности в окнах и воротах;
приточно-вытяжные с организованным притоком воздуха через каналы, откидные фрамуги, стенные форточки, подоконные щели.
Вентиляция на механической тяге. Вентиляция с механическим побуждением по сравнению с установками, работающими на естественной тяге, имеет ряд преимуществ:
Приточный воздух можно подвергать любой обработке – нагревать, охлаждать, сушить, подавать в определенные зоны помещения и легко регулировать его объем.
Работа принудительной вентиляции не зависит от наружных условий.
В птичниках в отличие от животноводческих помещений вытяжка воздуха и приток осуществляются механическим путем по воздуховодам по схеме “сверху - вниз” и реже по схеме “снизу-вверх”. Свежий воздух в верхнюю зону в холодное время подается через калориферы или теплогенераторы, центробежные вентиляторы по воздуховоду, расположенному под потолком, в переходный период также частично через шахты в потолочном перекрытии; в теплое время – через шахты в потолочном перекрытии из нижней зоны птичника воздух удаляется через отверстие в стене при помощи осевых многоскоростных вентиляторов, расположенных в боковых стенах помещения.
Требования к теплозащитным качествам ограждений (коэффициенты
теплопроводности и термического сопротивления).
Термическое сопротивление тепловое сопротивление, способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движениямолекул.
Теплопрово́дность (не путать с термическим сопротивлением) — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.
Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.
Зоогигиенические требования к частям зданий.
Здания для сельскохозяйственных животных состоят из отдельных взаимосвязанных несущих и ограждающих конструктивных элементов.
Несущие конструктивные элементы здания (фундаменты, стены, каркасы, пол и покрытия) воспринимают силовые, температурные, вертикальные и горизонтальные нагрузки, возникающие от массы оборудования, людей, снега, собственной массы конструкций, действия ветра и т.д. Несущие элементы здания или сооружения в совокупности образуют несущий остов постройки.
Ограждающие элементы (наружные и внутренние стены, полы, перегородки, заполнение оконных и дверных проемов) защищают внутреннее помещение от атмосферных воздействий. С их помощью внутри зданий поддерживаются требуемые температурно-влажностные и акустические условия, а также отделяются помещения друг от друга.
К основным конструктивным элементам здания относятся: основание, фундамент, стены, пол, перекрытия, крыша и т.д.
Фундамент – подземная часть здания, служащая опорой всех несущих конструкций здания или сооружения. Фундамент воспринимает нагрузку здания и передает ее на основание. Основные требования, предъявляемые к фундаментам следующие: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию атмосферных условий и отрицательных температур, долговечность, соответствующая эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность. По виду материала различают железобетонные, бетонные, бутовые, бутобетонные, кирпичные и деревянные фундаменты. Под стенами фундаменты устраивают непрерывными (ленточные) по периметру всех стен или прерывистыми в виде отдельных столбов. Глубина заложения зависит от назначения и конструктивных особенностей здания, величины и характера нагрузок, действующих на основание, глубины заложения несущего слоя грунта, глубины промерзания и уровня грунтовых вод.
Цоколь – верхняя часть фундамента, возвышающаяся над поверхностью грунта, на которой лежит стена. Цоколь защищает стены от атмосферной и почвенной влаги. Для преграждения доступа влаги в стены между цоколем и стеной закладывают слой влагоизоляционного материала (толь, битум или рубероид в 2 слоя, асфальт, цементная прослойка толщиной 1,5-2 см).
Стены – ограждающие и несущие элементы здания. Они служат внешними ограждениями помещений, обеспечивают нормальный температурно-влажно-стный режим внутри помещений и естественную освещенность через окна. К стенам, как ограждающим конструкциям здания предъявляют следующие требования: они должны иметь достаточную прочность и устойчивость, обладать необходимыми тепло-, влаго- и парозащитными свойствами в соответствии с эксплуатационными и климатическими условиями, достаточной степенью долговечности, огнестойкости и экономичными.
Конструкция сельскохозяйственных зданий. Классификация зданий по огнестойкости,
долговечности, капитальности.
В колхозах, совхозах, фермерских хозяйствах и других предприятиях применяют различные типы построек для животных в зависимости от:
вида, возраста и назначения животных;
системы и способа содержания;
строительных материалов;
климата местности
Конфигурация помещений для животных должна быть в форме прямоугольника или лучше квадрата. Вместительность таких построек значительно увеличивается, постройки требуют меньше строительного материала для стен на 30 % и более, выгодны в теплотехническом отношении.
Постройки крупных животноводческих ферм и комплексов могут быть павильонного типа в виде отдельных параллельно размещенных помещений, галерейного или блокированного типа зданий, в состав которых входят основные и некоторые вспомогательные помещения. Блокированный тип позволяет более экономично и компактно располагать постройки, улучшить их теплотехнические качества, сократить протяженность транспортных путей и коммуникаций, а также повысить производительность труда по обслуживанию животных. В районах с низкими температурами, с продолжительным стойловым периодом постройки для животных возводят компактные, капитальные, теплые, с горизонтальными потолочными перекрытиями и чердаками. Последние используют для хранения подстилки и грубых кормов, что дополнительно утепляет помещение и повышает производительность труда, связанного с доставкой кормов и подстилки с мест хранения. Для утепления построек подсобные помещения размещают со стороны торцов во всю ширину, образуя внутренний теплый тамбур. Все входы защищают утепленными тамбурами.
Тип построек, их вместимость, долговечность и огнеустойчивость стребуют соответствующих строительных материалов. Например, из местных материалов таких, как глина, котельный шлак нетоварные сорта дерева и др., нельзя возводить вместительные и долговечные постройки. Использование же новых строительных материалов, изготовленных индустриальным способом на строительных площадках и заводах, таких как бетонные блоки, железобетонные сборные конструкции (панели, балки, плиты, совмещенные утепленные кровли), а также производство кирпича позволяют строить капитальные, большой вместимости, широкогабаритные и долговечные помещения. В них легко применять интенсивную технологию содержания животных и комплексную механизацию производственных процессов.
Теплоизоляционные и гидроизоляционные материалы.
Теплоизоляционные материалы характеризуются малой теплопроводностью и небольшой средней плотностью из-за их пористой структуры. Их классифицируют по характеру строения: жёсткие (плиты, кирпич), гибкие (жгуты, полужёсткие плиты), рыхлые (волокнистые и порошкообразные); в виду основного сырья: органические и неорганические.
Гидроизоляционные материалы
Эмульсии — дисперсные системы, состоящие из двух не смешивающихся между собой жидкостей, одна из которых находится в другой в мелко раздробленном состоянии. Для приготовления эмульсии применяют слабые водные растворы поверхностно-активных веществ или тонкодисперсные твёрдые порошки — эмульгаторы, которые понижают поверхностное натяжение между битумом и водой, способствуя более мелкому его раздроблению. В качестве эмульгаторов используют олеиновую кислоту, концентраты сульфитно-спиртовой барды, асидол. Эмульсии используют в качестве грунтовок и покрытий, наносят в холодном состоянии на сухую или сырую поверхность послойно.
Пасты приготовляют из смеси эмульгированного битума и тонкомолотых минеральных порошков (негашёной или гашёной извести, высокопластичных или пластичных глин). Применяют их в качестве грунтовок и покрытий для внутренних слоёв гидроизоляционного ковра.
Существуют полимерные мембраны, которые изготавливаются из двух типов термопластичных материалов: ПВХ (пластифицированный поливинилхлорид) и ТПО (термопластичные полиолефины).
ПВХ мембраны состоят из нескольких слоев ПВХ пленки, армированных полиэстровой сеткой, что обеспечивает большую прочность на разрыв и отсутствие усадки материала. Появились полимерные мембарны 40 лет назад на Западе.
Специально для подземной гидроизоляции существует тоннельная ПВХ мембрана с ярко-жёлтым сигнальным слоем. Это неармированный материал, устойчивый к прорастанию корней и к воздействию микроорганизмов. Сигнальный слой позволяет очень легко обнаружить повреждения гидроизоляционного ковра при монтаже подземной гидроизоляции.
ТПО мембраны состоят из смеси каучука и полипропилена.
Безобжиговые, кровельные материалы.
Безобжиговые материалы из глинистого грунта во многих районах все еще являются основными стеновыми материалами. Сырьем для изготовления безобжиговых стеновых блоков или камней (саман, грунтоблоки, кирпич-сырец) служат обычные глинистые (связные) грунты, из которых различными способами формуют стеновые блоки. Безобжиговые грунтовые стеновые блоки изготовляют из различных по качеству грунтов, без добавки или с добавкой к ним различных веществ: связующих материалов, стабилизаторов, утеплителей (в зависимости от назначения строящегося из них здания и его местонахождения).
Кирпич-сырец представляет собой полуфабрикат при производстве обожженного строительного кирпича. Его используют в качестве основного стенового материала для одноэтажных построек, с небольшой нагрузкой на стены. Изготовляют кирпич-сырец из средних по жирности глин. В жирные глины в качестве отощителя добавляют песок. Содержание песка в глине должно быть в такой пропорции, чтобы линейная усадка после сушки не превышала 6%. Содержание песка в глине нельзя допускать более 35%. Подготовка сырья, формовочной массы и формовка кирпича-сырца аналогичны операциям при производстве красного строительного кирпича.
Искусственные каменные и обжиговые материалы.
Искусственные обжиговые материалы и изделия (керамику) получают путём обжига при 900—1300°C отформованной и высушенной глиняной массы. В результате обжига глиняная масса превращается в искусственный камень, обладающий хорошей прочностью, высокой плотностью сложения, водостойкостью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и долговечностью. Сырьём для получения керамики служит глина с вводимыми в неё в некоторых случаях, отощающими добавками. Эти добавки уменьшают усадку изделий при сушке и обжиге, увеличивают пористость, уменьшают среднюю плотность и теплопроводность материала. В качестве добавок используют песок, измельчённую керамику, шлаки, золы, уголь, опилки. Температура обжига зависит от температуры начала плавления глины. Керамические строительные материалы подразделяют на пористые и плотные. Пористые материалы имеют относительную плотность до 95 % и водопоглащение не более 5 %; их предел прочности при сжатии не превышает 35 МПа (кирпич, дренажные трубы). Плотные материалы имеют относительную плотность более 95 %, водопоглащение менее 5 %, предел прочности при сжатии до 100 МПа; они обладают износостойкостью (плитки для полов).
Безобжиговые искусственные каменные материалы и изделия изготавливают из смеси вяжущих веществ, воды и заполнителей путём её формирования и соответствующей обработки. По виду вяжущего вещества их подразделяют на силикатные, известково-шлаковые, газосиликатные, газобетонные, гипсовые, гипсобетонные, асбестоцементные и др.
По условиям твердения — их делят на:
изделия твердеющие при автоклавной и тепловой обработке
изделия, твердеющие в условиях воздушно-влажной среды.
Материалы и изделия из леса.
Благодаря хорошим строительным свойствам древесина давно нашла широкое применение в строительстве. Она имеет небольшую среднюю плотность, достаточную прочность, малую теплопроводность, большую долговечность (при правильной эксплуатации и хранении), легко обрабатывается инструментом, химически стойка. Однако с наряду с большими достоинствами древесина имеет и недостатки: неоднородность строения; способность поглощать и отдавать влагу, изменять при этом свои размеры, форму и прочность; Быстро разрушается от гниения, легко возгорается.
По породе деревья подразделяют на хвойные и лиственные. Качество древесины во многом зависит от наличия у неё пороков, к которым относят косослой, сучковатость, трещины, повреждения насекомыми, гниль. Хвойные — лиственница, сосна, ель, кедр, пихта. Лиственные — дуб, берёза, липа, осина.
Строительные свойства древесины изменяются в широких пределах, в зависимости от её возраста, условий роста, породы дерева, влажности. В свежесрубленном дереве влаги — 35-60 %, причём содержание её зависит от времени рубки и породы дерева. Наименьшее содержание влаги в дереве зимой, наибольшее — весной. Наибольшая влажность свойственна хвойным породам (50-60 %), наименьшая — твёрдым лиственным породам (35-40 %). Высыхая от самого влажного состояния до точки насыщения волокон (до влажности 35 %) древесина не меняет своих размеров, при дальнейшем высушивании её линейные размеры уменьшаются. В среднем усушка вдоль волокон составляет 0,1 %, а поперёк — 3-6 %. В результате объёмной усушки образуются щели в местах соединения деревянных элементов, древесина трескается. Для деревянных конструкций следует применять древесину той влажности, при которой она будет работать в конструкции.
Материалы и изделия из древесины
Круглый лес: брёвна — длинные отрезки ствола дерева, очищенные от сучьев; кругляк (подтоварник) — брёвна длиной 3-9 м; кряжи — короткие отрезки ствола дерева (длиной 1,3-2,6 м); брёвна для свай гидротехнических сооружений и мостов — отрезки ствола дерева длиной 6,5-8,5 м. Влажность круглого леса, используемого для несущих конструкций должна быть не более 25 %.
Стройматериалы из древесины делятся на пиломатериалы и плитные материалы.
Основные свойства строительных материалов, зоогигиенические требования к ним.
Создание оптимального микроклимата в животноводческих помещениях во многом определяется гигиеническими свойствами строительных материалов и теплоизоляционными качествами наружных ограждений. При сочетании теплых ограждений (стен, потолков, покрытий, полов) со свежим нормальной температуры воздухом у животных отмечается нормальное состояние. Значительный (больше 3О С) температурный период между внутренним воздухом и ограждениями, наоборот, ведет к нарушению теплового состояния организма животных, а также обуславливает образование конденсата на внутренней поверхности ограждения. Для сохранения тепла в помещениях и предупреждения конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений возводят их из строительных материалов с малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности, достаточным термическим сопротивлением, повышенной удельной теплоемкостью, пониженным коэффициентом теплоусвоения, со средней паропроницаемостью и воздухопроницаемостью. Ограждения должны быть прочными и огнестойкими.
Правила приема в эксплуатацию построенных зданий, сооружений.
Объекты производственного назначения законченные строительством или реконструкцией представляются к приемке государственной приемной комиссии.
Запрещается принимать объекты с недоделками, препятствующими нормальной эксплуатации объектов. Приемка в эксплуатацию объектов осуществляется при условии подключения систем инженерного оборудования к внешним сетям (водопровод, канализация, электроснабжение и т. д.). Прием в эксплуатацию объектов проводят в два этапа.
Первый этап – прием объекта рабочей комиссией, которая назначается приказом руководителя предприятия-заказчика. Рабочая комиссия должна быть создана не позднее чем в пятидневный срок после получения письменного извещения генерального подрядчика о готовности к приемке в эксплуатацию объекта, а также о готовности оборудования к комплексному апробированию и приемке в эксплуатацию.
Второй этап – прием в эксплуатацию объектов государственной комиссией. Назначение государственной приемной комиссии производится заблаговременно в зависимости от характера и сложности объекта, но не позднее, чем за три месяца при приемке в эксплуатацию объектов производственного назначения и за 30 дней при приемке в эксплуатацию объектов жилищно-гражданского назначения до установленного срока ввода объектов в эксплуатацию. Государственные комиссии создают из представителей тех же организаций, что и рабочие, но дополнительно включается и представитель финансирующего банка.
Рабочая комиссия проверяет: соответствие выполненных строительно-монтажных работ проектно-сметной документации и СНиПу; качество выполненных работ, проведение монтажными организациями испытания и апробирования оборудования; отдельные конструкции и узлы, здания и сооружения, обеспеченность сдаваемых в эксплуатацию предприятий материально-техническими ресурсами (корма, поголовье животных), кадрами, санитарно-бытовыми помещениями; наличие всей проектной и исполнительной документации. На все виды работ рабочие комиссии составляют соответствующие документы, входящие в состав документации, прилагаемой к акту государственной комиссии.
Контроль за строительством и реконструкции объектов.
Под качеством строительства подразумевают совокупность свойств, которыми должен обладать законченный строительный объект. Качество объекта предопределяется тремя составляющими: качеством проекта, качеством строительных материалов и изделий заводского изготовления, качеством производства строительно-монтажных работ.
Контроль за ходом строительства в хозяйствах возлагается на специальное должностное лицо – инженера по техническому надзору, который контролирует качество работ. При возведении животноводческих объектов за контроль отвечают зооинженеры и ветеринарные врачи данного хозяйства.
По окончании строительно-монтажных работ состояние территории комплекса или фермы должно удовлетворять следующим условиям:
поверхность должна быть ровной, без выбоин и обратных уклонов, строительный мусор на территории животноводческих предприятий не допускается;
все просадки, образовавшиеся под местами укладки инженерных сетей, должны быть своевременно засыпаны;
отмостки, тротуары и покрытия проезжей части должны содержаться в исправности с уклоном от 0,01 до 0,03 м/м;
водоотводящие кюветы должны быть исправными, их надлежит периодически очищать от земли, травы, мусора с сохранением продольного уклона не менее 0,005 м/м;
имеющаяся дренажная система вокруг здания должна быть очищена
Функции заказчиков, подрядчиков, субподрядчиков, проектировщиков.
Генеральный подрядчик - физическое или юридическое лицо, принявшее на себя обязательства по генеральному договору подряда перед заказчиком по выполнению работ, производимых собственными силами, а также силами сторонних (субподрядных) исполнителей. По законодательству генеральный подрядчик должен иметь лицензии на осуществление соответствующих видов строительной деятельности, в т.ч. на осуществление функций генерального подрядчика.
Субподрядчик – физическое или юридическое лицо, заключившее договор субподряда с генеральным подрядчиком (генеральным проектировщиком) на выполнение части работ, которые генеральный подрядчик (генеральный проектировщик) обязан выполнить для заказчика. По законодательству субподрядчик должен иметь лицензии на осуществление соответствующих видов работ.
Генеральный проектировщик - физическое или юридическое лицо, принявшее на себя обязательства по генеральному договору подряда на выполнение проектных и (или) изыскательских работ перед заказчиком по выполнению работ, производимых собственными силами, а также силами сторонних (субподрядных) исполнителей. По законодательству генеральный проектировщик должен иметь лицензии на осуществление соответствующих видов строительной деятельности, в т.ч. на осуществление функций генерального проектировщика.
Экспертиза проектно-сметной документации.
Согласованная и утвержденная проектно-сметная документация передается на экспертизу в Главное управление государственной экспертизы (Главгосэкспертиза) России. Вместе с подчиненными территориальными органами государственной вневедомственной экспертизы, экспертными подразделениями отраслевых министерств, ведомств и местных органов исполнительной власти Главгосэкспертиза оценивает качество разработки проектно-сметной документации, необходимость и экономическую целесообразность, экологическую и санитарно-эпидемиологическую безопасность проектируемого объекта и другие вопросы, подлежащие проработке при проектировании.
После государственной экспертизы проектно-сметная документация передается на утверждение в соответствующие инстанции в зависимости от значимости объекта (Правительство РФ, муниципальные и местные органы исполнительной власти, администрация предприятий).
Объемные, планировочные, конструктивные и технологические решения
животноводческих объектов.
Животноводческие, птицеводческие и зверо водческие здания следует проектировать, как прави ло, одноэтажными, прямоугольной формы в плане, с параллельно расположенными пролетами одинако вой.. ширины и высоты. Здания с пролетами двух ) взаимно перпендикулярных направлений, а также пролетами разной ширины и высоты допускается проектировать только при обосновании. Перепады высот менее 1,2 м между пролетами одного направ ления многопролетных зданий не допускаются.
Здания для свиней, кроликов и птицы допускает ся проектировать многоэтажными при обосновании.
Размеры зданий и количество этажей в них сле дует принимать на основании технико-экономиче ского сравнения вариантов содержания животных и птицы в зданиях различной ширины и этажности.
В одном здании, как правило, следует объединять помещения производственного, подсобного и склад ского назначения.
При проектировании животноводческих, пти цеводческих и звероводческих зданий
необходимо принимать параметры и габаритные схемы в соот ветствии с ГОСТ 23840-79,
ГОСТ 23839-79, ГОСТ 24336-80 и ГОСТ 24337-80.
Высота помещений от пола до низа конструк ций подвешенного оборудования и коммуникаций во всех зданиях должна быть не менее 2 м в местах регулярного прохода людей и 1,8 м в местах нерегулярного прохода людей.
Высота (в чистоте) чердачных помещений, предназначенных для хранения грубых кормов и подстилки, в средней части чердака и в местах размещения люков в перекрытии должна быть не менее 1,9 м.
В животноводческих, птицеводческих и зве роводческих зданиях (с производствами катего рий В и Д) допускаются:
в одноэтажных зданиях II степени огнестой кости (без чердаков) - деревянные конструкции, имеющие предел огнестойкости и огнезащиту в со ответствии со СНиП II-2-80;
в одноэтажных зданиях III и IV степени огне стойкости - внутренние деревянные не защищен ные от возгорания стойки (колонны) сечением по расчету, но не менее 180Х180 мм или диаметром в верхнем отрубе не менее 160 мм;
в зданиях IV степени огнестойкости - чердач ные перекрытия из сгораемых материалов;
в зданиях любой степени огнестойкости - фрон тоны и утеплители чердачных перекрытий из сгорае мых материалов;
в зданиях, размещаемых в летних лагерях и на отгонных пастбищах, - кровли из местных сгорае мых материалов (кам При проектировании животноводческих зда ний любой степени огнестойкости с чердаками, пред назначенными для хранения грубых кормов (сена, соломы) и сгораемой подстилки, следует предус матривать:
кровлю из несгораемых материалов;
предохранение электропроводки на чердаке от механических повреждений;
защиту деревянных чердачных перекрытий от воз горания со стороны чердачного помещения глиня ной обмазкой толщиной 20 мм по сгораемому утеплителю (или равноценной огнезащитой) или несгораемым утеплителем;
заполнение люков в чердачном перекрытии (для подачи кормов и подстилки в помещения) с преде лом огнестойкости 0,75 ч в зданиях II и III степени огнестойкости и 0,25 ч зданиях IV степени огне стойкости.
ыша, соломы, щепы и др.).
Состав проекта (пояснительная записка, техническая документация, смета)
Требования к формированию генплана ферм.
При проектировке ферм и отдельных зданий следует предусматривать целесообразную блокировку зданий и сооружений, а также объединение помещений основного, подсобного и вспомогательного назначения с целью повышения компактности застройки фермы и сокращения протяженности всех коммуникаций и площади ограждений зданий и сооружений во всех случаях, если это не противоречит условиям технологического процесса, технике безопасности, санитарным и противопожарным требованиям. Доильные и молочные отделения располагают в блоке с коровником или между коровниками, пункт искусственного осеменения – поблизости от коровника. Родильное отделение блокируют с телятником, который возводят с наветренной стороны и на более возвышенных местах по отношению к другим зданиям для содержания скота. Кормоцех надо размещать при въезде на ферму с наветренной стороны по отношению ко всем зданиям и сооружением фермы. Ближе к кормоцеху или в блоке с ним размещают склад концентратов, хранилище для корнеклубнеплодов, сена, силоса
Виды проектов. Понятие о привязке типового проекта. Стадии проектирования.
Виды проектов. В соответствии с заданием на проектирование по своему назначению и области применения проектные организации разрабатывают типовые, индивидуальные, экспериментальные и повторно применяемые проекты.
Типовой проект предназначен для массового строительства одинаковых объектов и разрабатывается с учетом условий строительства; повышения эксплуатационных качеств зданий и сооружений; дальнейшего – совершенствования индустриальных методов и организационных форм строительного производства. Типовой проект позволяет резко сократить стоимость строительства за счет уменьшения стоимости строительно-монтажных работ.
Индивидуальный проект разрабатывается в тех случаях, если нет типовых проектов или типовые проекты не отвечают требованиям задания или на отведенном участке нельзя привязать типовой проект. Как правило, такие проекты разрабатываются для особых уникальных объектов. Индивидуальные проекты используются только для однократного строительства здания или сооружения, или их комплекса.
Экспериментальный проект разрабатывают в том случае, когда необходимо проверить в условиях производства новые разработки (оборудование, планировку, новые, ранее не применяемые строительные материалы, новая технология содержания животных и т. п.).
Повторно применяемые проекты применяют тогда, когда повторно берут наиболее удачные индивидуальные проекты. Многократная привязка таких проектов имеет место при отсутствии или недостаточном наборе типовых решений.
Привязка типового проекта – приспособление типового проекта к конкретным условиям строительства, расположение на генеральном плане, определение отметки пола первого этажа с учетом рельефа местности; корректирование проекта в части глубины и конструкции фундаментов, в зависимости от грунтовых условий; проектирование вводов водоснабжения, канализации, энергоснабжения, уточнение сметы, а также возможности изменения предусмотренных в типовом проекте материалов и конструкций в зависимости от местных условий. Привязку типовых проектов к конкретным условиям строительства осуществляют региональные проектные организации.
Основные документы в т.чт. нормативные, необходимые для проектирования,
строительства.
Проект предприятия, здания и сооружения представляет собой комплект технической документации и включает: пояснительные записи, чертежи и схемы, экономические и технические расчеты, сметы и другие документы, необходимые для возведения и ввода объекта в действие.
Необходимость, значимость, цели и организационные основы проектирования,
строительства, реконструкции животноводческих объектов, ферм.
В условиях промышленной технологии производства продуктов животноводства существенно возрастают требования к проектированию помещений для содержания животных и птицы. От их рационального планирования и конструктивного решения зависит уровень продуктивности и физиологическое состояние животных, удобство выполнения технологических процессов. Основные требования, предъявляемые к зданиям для содержания животных, сводятся к созданию наиболее благоприятных условий для животных и работы обслуживающего персонала, планировочные и строительные решения зданий и их технологическое оборудование должны обеспечить поддержание параметров микроклимата в соответствии с требованиями норм технологического проектирования.
Необходимо также, чтобы здания и сооружения промышленных комплексов и ферм отвечали требованиям технической эстетики.
Гигиена труда и личная гигиена работников животноводства.
Работники животноводства по условиям труда и окружающей их санитарно-гигиенической обстановке ежедневно находятся под воздействием разнообразных факторов: температуры, влажности, движения воздуха, насыщенности его вредными газами, пылью, микроорганизмами, контакта с больными животными при уходе за ними, с машинами и механизмами при раздаче кормов, доении, поении, навозоудаления, вентиляции и т.д. Все вышеперечисленные факторы при определенных условиях могут оказать вредное влияние на здоровье человека и его работоспособность. Чтобы этого не произошло, работники животноводства должны строго соблюдать гигиену труда личную гигиену и технику безопасности.
Для облегчения труда и создания санитарно-гигиенических условий работникам животноводства на фермах и комплексах необходимо осуществлять следующие мероприятия: механизировать приготовление и раздачу кормов, поение животных, доение коров, стрижку овец, уборку навоза; обеспечить санитарно-гигиенические условия в помещениях для животных (микроклимат, исправное состояние и безотказную работу вентиляции, канализации и отопления), ветсанпропускник оборудовать шкафами для хранения личной одежды и обуви и служебной одежды, душевыми установками, умывальниками, мылом, полотенцем и дезинфицирующими растворами, обеспечить каждого работника спецодеждой и обувью. Для обслуживающего персонала оборудовать комфортабельные комнаты для отдыха с температурой воздуха не ниже 18 ОС и относительной влажностью 40 – 60 %. В перечень мероприятий по улучшению условий труда необходимо также включать: оборудование уголков по технике безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности, организации обучения животноводов безопасным приемам труда.
Важное значение в правилах гигиены труда имеют медицинские осмотры работников ферм и комплексов.
Личная гигиена – это гигиенические правила поведения человека в быту и на производстве, направленные на сохранение и укрепление его здоровья. На мясокомбинатах и бойнях, молочных фермах и молокозаводах, в местах хранения и переработки продуктов питания личная гигиена преследует также цель создать надлежащие гигиенические условия для выпуска пищевых продуктов, благополучных в санитарном отношении (безопасных для человека).
В качестве фильтрующего средства защиты органов дыхания может применяться газодымозащитный комплект ГДЗК
Гигиена транспортировки животных и животного сырья.
ЖД: ЖД должна обеспечить надлежащее оборудование вагонов дверными решетками, фуражными досками, кольцами для привяз.живот, фонарями и стремянки. Спец.вагоны оборудуют кормушками, под кот. монтируют оцинкованные железные корыта д.поения. Д.б.доброкач.корм и подстилка. 1 чел на 1-3вагона. Погрузка на спец.площадках. Сначала спокойн, потом сопртивных. Лучше днем. Лошади раскованные. Крс-16-24, телята-36-50, лошади-до14 в 1 вагон. Лош.и крс на привези, располог.в продольн.или попереч.напр. Каждое живот. может лечь, имеет доступ к воде и корму. Через кажд.5-6сут плем.живот – отдых1дн. Кролики и птицы- в спец.к-ках. Дикие и пушные – в к-ках в отдельн., спец. оборуд.решетчатами дверцами. Кормят и поят 2-3р/дн. 1р/дн убирают вагоны и подкладывают сухую, влагоемкую, без пыли и плесени подстилку. Вынужденный убой запрещен. Водный:на спец.баржах, на палубах товарно-пассажир.речных судах или в трюмах морских пароходов. Д.б.чисто. Палуба д.погрузки д.б. плотной, ровной, непроницаемой. Судна оборуд.стоками д.жидких испражнений. Палубу огараж.прочным барьером, на ней оборуд.боксы и загоны, над кот.делают крышку из досок. Д.плем.и высокопродукт. живот – стойла. 1 чел на 20крс или лош, 30свиней и телят. Сбрасывать трупы в воду запрещено. Навоз убирают не реже 1р/дн. Судно после выгрузки здоров живот и птицы дезинфицируют. Авто: до 400-450км. Спец. автоскотовозы или груз.авто. На обыч.машинах делают доп.ограждение бортов, перегородок. Круп.живот головой вперед и прочно привяз.к перед борту. 2,5т авто- 2 лош. Молодняк-без привязи. 1чел на авто. Каждые 10-12ч- 3-4ч отдых. Поят не реже 2р/дн. При забол.или падеже-заяв на пост ГАИ. Потом дезинф.2%р-ром формальдегида. Перед отправкой чистят. Молодняк –вакцин.против паратифа и колибактериоза. Телятам за 10-15 мин 5% р-р аскарбиновой к-ты(6г на теленка 45-50кг п/к), за 30 мин аминазин 2,5%р-р на 3,5%новокаина в/м. После доставки препараты в той же дозе.
Системы содержания овец. Гигиена окота и выращивания ягнят.
1)Пастбищная сист:в р-нах,где есть достат пастбищ,в том числе зимних,особ для роман-х овец.Преобл круглогод пастбищн сод овец с подкормкой зимой грубыми и концентр-ми кормами.
2)Пастб-стойл сод:в р-х,бог ест корм угодьями.Сод почти круглый год(в зимн пер пастб незначит покр снегом)-Казахстан,Кавказ респ-ки.Для укрытия от непог сооруж-т легкие полуоткр постройки с 3-мя стенами,крышей;исп-т персон-ые загоны из щитков (катоны).Подстилка дб сухая;на случай непогоды запасают корма.Для провед зимнего или ранневес ягнения сооруж овчарни(кошары).
3)Стойлово-пастб сод:в сев и центр р-х страны с суровой зимой,распол-их ест пастбищами.Зимой овцы нах-ся в капит-х овчарнях,а летом их выгон на саптбище.
4)Стойловое сод:в р-х с выс распах-ю земель при огранич обеспеч-ти хоз-ва пастбищами.Ов сод-т в помещ-х,а корма выр-т в полевых севооб-х.На пастб выг только для прогулки.Летом кормят на выгульно-корм площадках,а зимой-в помещении.Кошары исп-т для укрыт в неблаг погоду и для окота маток.Нельзя ов д-ть в теплых,сырых,душных пом-х(они изнеж-ся,стан-ся более воспр к прост заб,копытной гнили,замедл рост шерсти)
Сооруж на ферме:овчарни для овцематок,помещ для плем бар,овчарни для разл половозр гр,пункт иск осемен,стригальный пункт,ветпункт,канализ-ия и тд.
Овчарни вмещ не более 1500овец
В помещ для ягнения 12С,75%влажность.
Гигиенические требования к кормлению, содержанию и уходу подсосных поросят и
поросят-отьемышей.
Пор отсаж в ящик,соски протирают р-м перманг калия,фламбир-т пол станка и застил соломой.После опороса свином поят водой Т=14-18оС,через 4-5ч жидкой балтушкой(сохр выс молочность и не доп-ть потери жм).
Первые 10-14дн пит-ся молоком,с 10дн приучают к подкормке:поджар зерна ячменя,древ-й уголь,мел;с 15дн тертая морковь.В первые дни жизни очень чувствит к холоду и сырости:оптим темп 32С,к концу недели сниж до 28С,а к 2х нед возр до 26С; 3 нед-24С,а потом 22С.Для этого примен инфракр лампы:ИКЗ 220-500,ИКЗК 220-250, ИКО-1,ИКО-2 вкл на 1,5ч с перер 0,5ч.Выс подвески ИЗК 220-500 в перв нед жизни 90-100см,вторую100-110 и в третью110-120см.Отъем в 60дн в плем хоз,45д-в обычн,35-42д-промышл компл.Свином-к отгон в др помещ,поросят оставл в своих станках до 3-4мес возр; отъем произв постепенно(в 1й день свином подпуск к порос 3-4р,во 2й и 3й 1р).В пром-х компл-х пров-т ранний отъем поросят(в 26 дн),формируя их в гр по 25гол.На доращив-ии сод-т до 106дн-го возр-та и по достиж жм 38кг перев в откорм-й цех
Гигиеническая характеристика систем содержания свиней. Гигиена холостых,
легкосупоросных и подсосных свиноматок. Гигиена опороса.
В технол сод-ия свиней в осн прим-т 3 способа:
1)Однофазное сод-ие:свиноматок после завершения подсосного пер переводят в помещ для осемен,а поросят отъемышей оставляют на прежнем месте для послед-го доращивания и откорма до сдачи на мясокомб-т или до реализации в кач-ве плем-й прод-ции.Отсутствие перегонов и перегруппир-к поросят снижает Ур-нь отриц-х последствий,обусл-х их отъемом от маток,а также предотвр-ет возникн-ие драк за лидерство в гр.Кроме того уменьш возм-ть передачи инфекц бол-й посредством контакта.=>ниже ур-нь забол-ти,выше сохр-ть поросят,более кор-й срок откорма.Недост-ки:неэкон-ое использ-ие помещ-й=> увелич капиталовлож-й на строит-во.
2)Двухфазное сод:поросят после отъема от свиноматок оставляют на месте в переобор-х станках до 3-3,5мес возраста,а затем перев в цех откорма и доращ-т до стадочных кондиций(до 110-120кг).При такой технол не треб-ся дополнит-х помещ-й для доращ-ия поросят и они не испыт-т стрессового возд-ия при перегруп-х.
3)Трехфазное сод-ие:поросят после отъема от свиноматок в опред-м возр-те(21,26,30,35,42 дня) переводят на участок доращивания и группир-т в станки по 20-25гол,где сод-т 106-120дн.По достиж жм 36-40кг из перегон-т в цех откорма и сод-т там до 222дн(112кг жм).При такой технол-ии созд-ся возм-ть увеличения кратности дезинфекций с соблюдением принципа «все пусто-все занято».Недост: стрессы, обусловл-ые перемещ-м и перегруппир-й жив-х,повыш
Риска перезар-ия при наличии инф-ии.
Гигиена опороса. На опорос ставят в индивид-ые станки. Проводят очистку помещения, мойку, дезинфекцию,повторную мойку и прос-ку.Помещ за 1-2 дн до опороса,в плем-х за 5-7дн.Станок чистый,застел-й соломой.Темп на пер опороса и 5-7дн после него 22-25С,затем сниж-т до 20-21С.Пор отсаж в ящик,соски протирают р-м перманг калия,фламбир-т пол станка и застил соломой.После опороса свином поят водой Т=14-18оС,через 4-5ч жидкой балтушкой(сохр выс молочность и не доп-ть потери жм).
Гигиенические требования при откорме и нагуле крупного рогатого скота.
Физиологической особенностью молодняка крупного рогатого скота является способность организма к интенсивному росту и развитию в ранние периоды постнатального онтогенеза, особенно от 4-6 до 16-18 месяцев жизни. Поэтому в специализированных хозяйствах и на фермах по производству говядины за короткий период времени стремятся добиться наибольших приростов массы тела, лучшего качества мяса при самых низких затратах и тем самым увеличить продуктивность животных и экономическую эффективность производства.
Телят молочного периода (первая фаза первого периода выращивания) лучше содержать в клетках с решетчатыми полами без привязи по 10-15 голов. Число животных в изолированной секции не должно превышать 100. Не исключается (особенно в неблагополучных по вирусным респираторным и желудочно-кишечным заболеваниям хозяйствах) содержание телят в индивидуальных клетках до 50-дневого возраста. При этом следует сокращать сроки комплектования секции до 3-4 дней и уменьшать количество хозяйств-поставщиков до 5-10. После выращивания телят в помещении первого периода (с 20 до 115-150-дневного возраста) их переводят в здания для доращивания и откорма молодняка, где интенсивно откармливают до 390-дневного возраста. В период интенсивного откорма бычков во многих хозяйствах содержат на привязи. При привязном содержании площадь пола на одно животное составляет 1,5-1,8 м2,, а при беспривязном – 3,0-3,5 м2 с фронтом кормления не менее 0,6-0,7 м. Все конструктивные элементы зданий для содержания откармливаемого молодняка, включая ограждающие конструкции и полы, должны отвечать техническим требованиям, предъявляемым к телятникам и коровникам.
Гигиена содержания, кормления телят и ухода за ними в профилакторный. Молочный и послемолочный периоды. Методы выращивания телят.
Профилакторный период выращивания – время от рождения теленка до 20-дневного возраста и обусловлен выработкой в организме животного активного иммунитета.
Пол в каждой секции профилактория должен иметь твердое покрытие и уклон в сторону навозно-сточного канала из расчета крутизны 1,5 см на 1 м пола. Навозно-сточный канал располагают на расстоянии не менее 1 м от стены. Он должен иметь ширину не менее 20 см и соединяться с жижесборником. На уровне передней стенки навозно-сточного канала устанавливают индивидуальные клетки на высоте 40-45 см над уровнем пола, в один или два ряда. Между рядами клеток оставляют продольные, а в торцах поперечные проходы.
В профилактории необходимо иметь молочно-моечную, кубовую комнаты для обслуживающего персонала, электроколориферную, комнату для установки вентиляционных камер и весы для взвешивания телят.
После профилакторного периода новорожденных переводят в телятники, где их содержат до 4-6 – месячного возраста или отправляют в другие хозяйства. В телятниках должны быть созданы такие условия, которые максимально отвечали бы биологическим особенностям организма теленка, обеспечивали выращивание здоровых животных, устойчивых против воздействия неблагоприятных внешних факторов, а также против заболеваний. При хорошем кормлении, но плохих условиях содержания, неудовлетворительной технологии нельзя вырастить здорового, нормально развитого теленка.
Гигиена производителей. Моцион его виды, влияние на здоровье, продуктивность и
воспроизводительные функции коров.
Особенно важное значение при кормлении быков-производителей имеет полноценность рационов: количество и качество протеина, обеспечение минеральными веществами и витаминами. По принятым нормам на 1 кормовую единицу предусматривается содержание переваримого протеина 140-145 г, кальция 7-8 г, фосфора 6-7 г, и поваренной соли 7-8г. Для повышения полноценности рациона полезно включать в него богатые протеином животные корма, что повышает половую активность быков, резистентность и оплодотворяющую способность сперматозоидов. Наряду с переваримым протеином в рационах быков-производителей следует учитывать содержание легкопереваримых углеводов (сахаров) и сахаро-протеиновое отношение. Желательно, чтобы на 100 г. переваримого протеина быки получали в рационах 125-150 г. сахара зимой и 70-110 г. летом.
Большую роль в кормлении быков играет удовлетворение их потребности в микроэлементах: кобальте, меди, йоде, марганце, цинке. Содержание микроэлементов в кормах зависит от зоны, почвы и удобрений. Большое внимание следует уделять обеспечению быков витаминами A, D и Е. Потребность в других витаминах (B и C) покрывается за счет биосинтеза в организме. Дя удовлетворения потребности в витамине А быкам скармливают корма, богатые каротином (летом - зеленая трава, зимой - качественное сено). Витамин А оказывает большое влияние на воспроизводительные функции животных. При интенсивном использовании в рацион быков-производителей вводят в сутки по 100 мг каротина на 100 кг живой массы. При нехватке в рационах каротина, быков подкармливают препаратом витамина А из расчета замены 1 мг каротина 500-533 ИЕ витамина А.
Существенное влияние на воспроизводительную функцию быков-производителей оказывает обеспечение их потребности в витамине D. Для этого зимой в рационы быков вводят обученные дрожжи, а также препараты витамина D2 и D3.
Моцион Отсут.двиг.актив.живот. сказывается на ф-нировании коры больш.полуш.мозга→↓ раздражимости, утомляемости и наруш.процессов ВНД. ↓ф-ные возможности ССС, орг.дых., почек, печени, пищ.тракта, желез внутр.секр. В рез-те гиподинамии ослаб.обмен в-в →сказыв.на росте, развитии и продуктивности. Развив. симптомы кислород.голодания орг и тк, субклин.ф.кетоза и остеодистрофия. ↓репродуктив.ф-ции, ослабление потомства, яловость мат.поголовья. Продолжит. продуктив использ сокращ.в неск.раз.
Пассив.моцион-выпуск живот на выгульные площадки с тв.покрытием и навесом.
В плем.хоз-вах и для живот.репродуктив.стад – активный дозированный (принудит)моцион. Спец.прогулочные дорожки, соед.помещение с выгульными площадками, где коровы и молодняк получают грубые корма.
Быков-производ.водят по кругу или прогоняют по спец. дорожке.
Жеребцы-производ. и нераб.лошадей ежедневно выезжают в легковой упряжке или под седлом.
Свиноматки и хряки ежедневно – 1,5км.
Не следует только интенсивно откарм.живот(свиньям, крс) и птице при к-ном содерж.
Стельн.коров, супорос.свиноматок и жереб.кобыл в послед.треть берем.выпускают на прогулки только с аналог.гр.живот.соблюдая меры предосторожности против травм.абортов.
Гигиена кормления коров. Гигиена сухостойных, новотельных и дойных коров,
Кормление – самый дорогой процесс при получении молока, на него уходит до 50% затрат, связанных с содержанием. Корова - жвачное животное, следовательно, основными для нее должны быть объемистые корма: грубые: сено, солома, мякина, сенаж; сочные: силос, корнеклубнеплоды, бахчевые культуры; зеленые: пастбищная трава, злаковые и бобовые сеяные травы. Для получения высоких надоев молока в рацион коров необходимо включать концентрированные (комбикорм, дерти злаковых и зернобобовых культур, зерноотходы, жмыхи, шроты) и прочие корма (пищевые отходы, витаминные и минеральные подкормки, корма животного происхождения).
Коров необходимо обеспечивать полноценным кормлением как в период лактации, так и (особенно) в сухостойный. В стойовый период в рационы коров включают доброкачественные сочные и грубые корма при умеренном расходе концентратов. Рационы должны соответствовать нормам кормления с содержанием на одну кормовую единицу 110-120 г перевариваемого протеина, 7 г кальция, 5 г фосфора и 40-50 мг каротина. На 100 г перевариваемого протеина дожно приходиться 80-120 г сахаров и 100-200 г крахмала. Несбалансированное кормление коров перед случкой и в первые месяцы стельности оказывает неблагоприятное воздействие на развитие плода и резистентность новорожденных телят.
Характеристика систем содержания коров. Поточно-цеховая система производства
молока.
В скотоводстве наибольшее применение находят две системы содержания животных:
1. Круглогодовое стойловое содержание скота с широким использованием зимой при кормлении крупного рогатого скота - силоса, сена, соломы, свеклы и летом - зеленой массы культур зеленого конвейера с добавками концентратов. Система рекомендуется для хозяйств, имеющих максимальную распаханность земель и минимальное количество естественных кормовых угодий.
2. Стойлово-пастбищное содержание скота зимой, базирующее на кормлении животных - силосом, сеном, соломой и летом - на использовании естественных пастбищ в сочетании с зеленым кормом культур зеленого конвейера с добавлением концентратов. Рекомендуется для хозяйств, располагающих достаточными площадями естественных кормовых угодий. Наличие естественных сенокосных угодий и посевных трав позволяет хозяйствам заготавливать необходимое количество сена, на корм скоту используется также солома.
1. Привязное содержание. Является основным в молочном скотоводстве (95 %). Преимущество его по сравнению с беспривязным состоит в том, что индивидуальное закрепление и обслуживание коров позволяет получать продукции на 12-20 % больше и удлинять срок хозяйственного использования на 2-3 лактации.
Организация привязного содержания целесообразна в двух-четырехрядных коровниках вместимостью на 100 и 200 коров при расположении в одном ряду не более 50 животных с доением на установках с молокопроводом. Раздача корма мобильная кормораздатчиками типа КТУ-10. Уборка навоза скребковыми транспортерами (ТСН-160, ТСН-3.0Б, ТСН-2).
Полы в стойлах с уклоном 1-2° в сторону навозного прохода делают из керамзита, бетона, асфальта, резинобитума. Подстилка - солома или опилки. При содержании животных на привязи им представляются активные прогулки. Это способствует укреплению их здоровья и нормальному функционированию воспроизводительной системы.
2.Беспривязное содержание коров по сравнению с привязным, позволяет значительно сократить затраты труда, более эффективно использовать средства механизации производственных процессов, способствует рационализации труда скотоводов. При этом затраты корма в стойловый период на продукцию выше на 5-10 %, чем при привязном содержании, из-за высоких затрат энергии на двигательную активность животных.
Наибольшее распространение получило беспривязное содержание с боксами для отдыха, изолированными от кормовой зоны, и удалением навоза дельта-скреперами.
Поточно-цеховая технология - это прогрессивная специализация производства молока на молочной ферме или комплексе. Суть ее состоит в том, что всех животных распределяют по четырем производственно-технологическим цехам в зависимости от физиологического состояния и уровня продуктивности коров: 1) сухостойных коров; 2) отела; 3) раздоя и осеменения; 4) производства молока. В каждом цехе коровы находятся строго определенное время - в соответствии с технологией.
Поточно-цеховая технология производства молока в хозяйствах может осуществляться как в вышеназванных 4 цехах (цех сухостойных коров, цех отела, цех раздоя и осеменения и цех производства молока), так и когда цех раздоя и осеменения объединяют с цехом производства молока в одно подразделение. Трехцеховой вариант также имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной технологией: он позволяет улучшить подготовку сухостойных коров к отелу и последующей лактации, повысить на 13-15 % производительность труда операторов машинного доения и эффективность использования высокомеханизированных коровников, устранить обезличку в обслуживании дойных коров. Однако в этом случаи возможности для раздоя коров остаются такими же, как и при традиционной технологии. При традиционной технологии остаются нераздоенными от 32 до 62 % коров, использование же цеха раздоя позволяет удой коров повысить на 14-26% в целом за лактацию.
Методы оценки доброкачественности кормов. Факторы вызывающие снижение
доброкачественности кормов.
Оценивают на месте хранения. Иногда доброкачественное сено в результате неправильного хранения портится (плесневеет, гниет) и становится непригодным к скармливанию. При осмотре сена в местах хранения обращают внимание на следующее. Однородность. В одном месте может храниться сено разных сортов, с разных мест и участков, различного ботанического состава и качества. Оценивают однородность каждой партии.
Влажность.
Сухое сено, влаги не более 15%, ври скручивании в жгут издает своеобразный треск, кажется жестким, рука не ощущает влажности или прохлады. При сгибании и разгибании пучок такого сена быстро переламывается. Листья растений при растирании руками ломаются и превращаются в труху.
Сено средней сухости, влажность которого не выше 17%, при скручивании в пучок не трещит и на ощупь кажется мягким. Ладонь при сжимании сена ощущает некоторую прохладу. При скручивании пучка разрывается только часть стеблей. При пропускании стебля клеверного сена нормальной влажности между ногтями не появляются капли влаги, а при перекручивании стебли не разрываются.
Влажное сено, с 17—20% влаги, при скручивании в пучок не создает никакого звука, свитый жгут выдерживает многократные перекручивания и сгибания. Ясно ощущается свежесть при сжимании пучка в ладони.
Цвет сена надо определять по пучкам, вытянутым из глубоких слоев скирды, а прессованного сена — по внутренним слоям кипы и только при дневном свете.
Запах.
Свежеубранное и быстро высушенное сено обладает специфическим ароматным запахом. Отдельные сорта сена отличаются сильным и своеобразным запахом из-за примеси пахучих трав: донник в степном сене, полынь в степном целинном, пахучка обыкновенная в горном, душистый колосок в переложном сене. Болотное сено без запаха или с запахом тины. Очень слабый запах у сена, долгое время находившегося под дождем, а также у сена из перестоявшей травы.
При осмотре прессованного сена на месте проводят дополнительно пробу на распиливание кипы. Тюк сена ставят на узкое ребро и распиливают обычной поперечной пилой между упаковочными проволоками. В сене нормальной влажности пила проходят свободно, повышенной влажности —- с трудом. Запах опилок хорошего сена приятный, его можно усилить, облив их горячей водой. У недоброкачественного сена ощущаются различные отклонения от нормального запаха.
Санитарно-гигиенические требования при заготовке хранении транспортировке, к
скармливанию кормов. Профилактика кормовых заболеваний и отравлений с.-х. животных.
профилакт.заболев. с/х живот вследствие наруш.правил и норм корм.
Д. ↑продуктив.живот. и профилактики ЖК заболев важн.значение имеет режим и техника кормления: 1) кратность кормления (суточную норму кормов необходимо задавать не менее чем в3 приема- д.высокопродукт. 4р/сутки. Можно организ.свобод.доступ к кормам. 2)способ скармливания. От способа завис. перевар.корма и усвоение пит.в-в. У жвачных концентрир корма и сочные, затем грубые. Свиньям – в иде смеси. 3)смена кормов-может вызвать в орг-ме серьезные наруш.различ.ф-ций. Смена кормов в теч. 7-10дн. 4)объем корм.дачи.
Кормовые отравления. Незаразные заболевания, обусловленные ядовитыми веществами, попадающие в организм с кормом, водой, воздухом называют отравлениями, а болезни, связанные с ядовитыми свойствами кормов, – кормовыми отравлениями.
Кормовые отравления наносят большой ущерб животноводству. Последствия отравлений сказываются на общей резистентности организма, переболевшие животные плохо приспосабливаются к изменяющимся условиям внешней среды, становятся более восприимчивы к инфекции и тяжело переносят заболевания: молодняк отстает в росте и развитии, беременные животные часто абортируют.
При отравлении у животных резко снижается продуктивность, ухудшается качество продукции.
Неотложная помощь при отравлении животного заключается в промывании желудка, применение слабительных и рвотных средств. Чтобы замедлить всасывание ядов, внутрь назначают адсорбирующие и обволакивающие вещества (молоко, яичный белок и др.) Чтобы ускорить выделение яда, внутрь вводят большое количество воды, дают солевые слабительные, мочегонные.
Методы санитарной охраны почв от загрязнения отходами животноводства.
Требования к утилизации трупов.
Особо опасным в санитарном отношении является загрязнение почвы необезвреженными отходами животноводства (навоз, моча, отходы боенского производства, трупы животных). Самоочищающая способность почвы ограничена, а методы обеззараживания почвы громоздки и малоэффективны (например, 5 кг хлорной извести на 1 м кв почвы).
совр.методы утилизации трупов
немедленно после гибели живот.вет.врач должен осмотреть и дать указания о проведения предохран. мер в отнош.людей и живот., а также о способе утилиз.трупа. Д.уничтож.и утилизации трупы круп.живот.доставляются спец.транспортом. С этой целью в хоз-ве оборудают Ме ящики. Уничтож.трупы неск.способами:утилизацией на спец.вет-сан.заводах или установка; путем сжигания или обеззараж.в биотермических ямах. Наиб.эф.и экономична переработка трупов на утилизационных заводах, т.к. при этом помимо полного их обеззараживания получают целый ряд ценных продуктов (технич.жиры, мясо-костная мука). При отсут.вблизи вет-сан завода по указанию ветврача в ряде крупных специализир.ферм и птицефабр.трупы живот.или птицы проваривают в котлах ЛАПСа и использ.в корм живот или подверг. автоклавированию в спец.котлах в утилизационном отделении убойно-сан.пункта фермы. Сжигание трупов обяз.при возник.инфекций, вызв.спорообр.микрофлоры (сиб.язва, эмфизематоз.карбункул), и при особо опасн. забол.(сап, бешенство, чума), когда запрещено снимать шкуры во избежания рассеивания возбудителей инфекции. Трупы сжигают в трупосжигат.печах различной конструкции и в кострах. Скотомогильники: спец.отвед.участки земли для зарывания трупов живот. этот способ примитивен и не рационален, т..к. не удовлет.соврем.требов.
Гигиеническая характеристика свойств почвы и ее влияние на здоровье животных.
Самоочищение почвы.
Почва - огромная естественная лаборатория, в которой не прерывно протекают самые разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ, фотохимические процессы.
В почве живут и гибнут различные патогенные бактерии, ви русы, простейшие, яйца гельминтов. Доказано, что загрязнен ная почва может прямо или опосредованно оказывать токсиче ское, аллергенное, канцерогенное, мутагенное и другое воздей ствие на организм.
Почва может превращать орг. в-ва, опас. в эпидемиолог. отнош., в неорг. Соед — мин. Соли и газы. Этот слож. Процесс наз. Самоочищением. Он начин. с того, что попавшие в почву орг. в-ва вместе с содерж. в них бактер. и яйцами геогельминтов частично задерж., фильтруясь через почву, и адсорбируются ею. Под влиянием биохим., микробиальных и др.процессов нечистоты, проходя через почву, обесцвечиваются, теряют дурной запах, ядовитость и др. св-ва, претерпевая радикальные изм.в хим. составе. Углевод. ч. отбросов о-тся в почве до CO2 и воды; жиры распадаются на глицерин и жир. к-ты, окисляющиеся затем также до СО2 и воды; белки расщепл. на амк-ты, из кот.выдел. азот в форме аммиака, кот. Образ. с к-тами почвы соли и далее окисляется в азотистую и азотную к-ты. Происходит нитрификация, т. е. Образ. селитры. Разлож. азотистых и безазотистых орг.в-в в почве предст.собой процесс минерализации. Разложение и минерализация орг. в-в происход. при участии м/о почвы, причем этот процесс может протекать аэробно и анаэробно(с помо.гнилост. бакт). В первом случае орг. в-ва распадаются и окисляются без выдел. дурнопахнущих газов. Минерализация конечных продуктов распада азотсод. белковых в-в осуществ.я при участии нитрифицирующих бакт.; одна гр.бак. (Nitrosomnas) превращает NH3 в нитриты, а др/ (Nitrobacter) переводит нитриты в нитраты, т. е. в селитру. Во втором случае (анаэроб. процесс) распад орг.в-в сопровождается выдел. зловон. газов: NH3,H2S, метана и др. В гигиен.отнош. предпочтителен аэроб. процесс разложения орг. в-в, при кот.не образуются дурнопахнущие газы, портящие воздух и воду. Д.этого необходимо, чтобы почва не переполнялась нечистотами до границ, препятствующих достаточному доступу кислорода.При соблюд. Установ. Сан. правил почва может использ. Д. очистки и обезвреж. хоз-фекальных масс.
Методы очистки, обеззараживания и кондиционирования питьевой воды.
1)Коагуляция воды. Сущность: в водную среду добав-ют спец хим реагенты – коагулянты. Есть 2 метода коагуляции: 1) с исп-ем 1% р-ра Al2(So4)3 сернокислый алюминий, он в водной среде обр-ет Al(ОН)3, это соединение в процессе диссоциирует и обр-ет Al2O3 – это хим соед, выпадает в осадок и обр-ет коагулянт. 2) Fe(SO4)3+H2OFe(OH)3Fe2O3 ; Fe2O3 вступает во взаимод так же как и Al2O3. Процесс коагуляции воды явл-ся длительным. Доза коагулянта и продолжит коагуляции завис от степени загрязенния воды, поэтому сущ-ет более эфектив метод улучшения кач воды: 1) флакуляция. В водн среду добав-ют высокомолекуляр синтетич материалы – флакуленты.Процесс флакулизации осущ в теч 10-20мин.
Методы контроля за качеством питьевой воды.
Качество воды природных источников определяют по наличию в ней веществ неорганического и органического происхождения, а также микроорганизмов и характеризуют различными физическими, химическими, бактериологическими и биологическими показателями.
К физическим показателям относятся температура, запах, вкус, мутность, цветность, электропроводимость. Химическими показателями качества воды являются общее количество растворенных веществ или сухой остаток, прокаленный остаток, активная реакция, или рН воды, окисляемость, щелочность, содержание газов, наличие азотсодержащих соединений, хлоридов, сульфатов, железа, марганца, кальция, магния, некоторых ядовитых и радиоактивных веществ.
Бактериологические или санитарные показатели характеризуют общую бактериальную загрязненность воды, а также содержание в ней бактерий кишечной палочки (бактерий coli). Биологические показатели определяют наличие водных организмов, находящихся на поверхности (планктон) и в толще (нейстон) воды или располагающихся у дна водоема, берегов и на поверхности подводных предметов (бентос).
Требования к качеству природных вод могут быть самыми различными и зависят от целевого назначения вод. Выбор и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения должны производиться в соответствии с требованиями ГОСТ
Гигиеническое и хозяйственное значение воды в животноводстве. Источники
водоснабжения и загрязнения воды. Охрана водоисточников от загрязнения.
Вода оказ мощное воздействие на о-м жив. Физиол значен: процессы, связанные с пищеварен, кроветворен, обменом в-в проходят лишь в водной среде у жив. Различают биологич св-ва воды, физич, химич. Биологич св-ва воды: 1) микробное число – кол-во микро-омов в 1мл воды. Это число не должно привышать 100. 2) Колититр – наименьший объем воды в мл, в котором присутствует кишечная палочка. Он д.б. не более 100мл.3)Коли индекс – кол-во киш палки в 1л воды. Не более 10.4) Запах воды – он м.б. гнилостный, сероводорода, затхлый. Не более 2х балов .5) Вкус – м.б. горьковатый (в воде есть много сульфатов), солоноватый(много повар соли). Не более 2-х баллов.6)цвет – м.б. голубоватый, желтоватый, коричн. Завис от того, какое дно водоема. Д.б. до 40 градусов.7)Прозрачность – сод-е в воде органич, минер примесей. Опр-ся в см, по высоте водяного столбика, д.б. не менее 30 см прозрачность. 8) рН – она м.б кислой, щелочной, слабощел, нейтральной р-ции. По гос. Стандарту вода д.б. слабокислой или нейтраль р-ции. 9) Жесткость – сод-е в воде солей Са и Mg, выр в градусах. 1 градус воды соответствует 2,8 мг СаО. Вода до 10 град – мягкая, 10-20-средней жесткости, 20-30-довольно жесткая, более30-очень жесткая. На территор Урала вода 80град, поэтому у див и чел регистрир-ся желчекам, почекам, мочекам болезнь. Мех-м этих заболев закл-ся в том, что соли Са и Mg осождаются в стенках моч пуз, жел, поч лоханке. Если постоянно употр мягкую воду, то наруш-ся мин обмен в-в. Обмен Са, возник у крс остеодистрофия (декальцинация костяка)-выпад зубов, рахитичные телята, поросята. 10)сод-е в воде аммиака – не д.б. больше 0,04мг/литр.11) окисляемость воды – сод-е в воде растворенного кислорода. Не выше 4 мг/литр. 12) сод-е железа. Не более 0,3 мг/литр. При дефеците железа в воде наруш обмен железа в о-ме.При дефеците железа в крови сниж-ся сод-е гемоглобина, эритроцитов, слиз об-ки станов бледными – алиментарная анемия.13) Нитриты – их кол-во не д.б. более 0,002мг/литр. 14) нитраты-не более 10мг/литр15Мутность – по содержанию в ней мин, органич, загрязнителей. Не более 1,5мг/литр. 16) Сод-е хлоридов – не более 350мг/литр.17)соед-е сульфатов – не более 500мг/литр. В доброкач воде не д.б. яйца глист и лечинки гельминтов чел и жив.18)Кол-во остаточного Cl - не больше 0,3мг/л19) Диоксиды – это токсич в-ва. Не более 0,001мг/литр.20)Mg-не более 0,1мг/л21)медь –не более 1мг/л22)свинец-не более 0,1мг/л, 23) мушьяк – не более 0,05мг/л24)цинк-не бол 5мг/л 25)сероводород-не бол 0,03мг/л.26) свободная углекислота –не бол 0,3мг/л. Одна из биол особ водной среды явл то, что в воде создается самая благопр среда для жизнидеят возб-лей инфекции. Они сохр жизнеспособность в воде 1,5 года. Туберкулез 8мес, возб сапа 180 дней, бруцеллез до 6 мес, туляремия до 100дн, лептоспироз 30-40дн, сиб язва до 10 лет. В воде протикает биол процесс-самоочищение воды. Сущность: любое органич в-во в водной среде подверг-ся минерализации. В этом проц учавств 1клет водоросли, простейшие, актиномицеты. Сущность: органич в-во минерализуясь образует пептоны, альбумозы, в свою очередь они распадаясь образуют б кол-во аминокислот – это промежут этап минерализации.АК распадаясь обр-ют воду, угл газ, параллельно идет обр-е аммиака и его соединений. Если в воде обнар-ся бол кол-во аммиака, то процесс очищения воды еще не закончен. Дальше обр-е нитритов и нитратов.
Понятие о микроклимате и методы его регулирования.
Климат - слово происходит от греческого слова hlima - наклон (земной поверхности к солнечным лучам), статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или мной местности. Основные особенности климата определяются поступлением солнечной радиации, процессами циркуляции воздушных масс, характером подстилающей поверхности. Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны широта и высота местности, близость его к морскому побережью, особенности растительного покрова, наличие снега и льда, степень загрязнённости атмосферы. Эти факторы осложняют широтную зональность климата и способствуют формированию местных его вариантов.
Микроклиматом животноводческих помещений называется совокупность физических и химических факторов сформировавшиеся внутри них воздушной среды.
На современных животноводческих фермах и комплексах в результате внедрения интенсивной промышленной технологии производства продукции значительно повысилось влияние окружающей среды на организм животного.
Исследованиями установлено, что продуктивность животных на 50...60% определяется кормами, на 20% - качеством ухода и на 20…30% - параметрами воздушной среды. Таким образом для обеспечения высокой устойчивости животных к заболеваниям, максимальной их продуктивности, снижения себестоимости продукции необходимо заботиться о создании для животноводческого комплекса благоприятных факторов окружающей среды (микроклимата), основными из которых являются температура, влажность, загазованность и подвижность (скорость движения) воздуха.
Газовый состав воздуха помещений для с.-х. животных. Основные источники его
загрязнения.
понижается. В воздухе животноводческих помещений накапливается аммиак, сероводород и другие продукт гниения и брожения органических веществ.Загазованность в помещениях во многом обуславливается их санитарным состоянием, плотностью размещения животных, способами уборки и удаления навоза, условием воздухообмена. Она оказывает большое влияние на физиологическое состояние и продуктивность животных. В процессе жизнедеятельности животных из их организма с выдыхаемым воздухом постоянно поступает углекислый газ, при этом его содержание в помещении повышается, а кислорода
Повышение концентрации углекислого газа в воздухе помещения отрицательно влияет на физиологическое состояние животных, вызявая нарушение терморегуляции в организме и замедление дыхания.
Аммиак - токсичный газ - также отрицательно влияет на здоровье и продуктивность животных. Продуктивность животных в помещениях с повышенным содержанием аммиака снижается на 25...28%.
Сероводород также очень токсичен. Высокое содержание его в воздухе способствует затормаживанию окислительных процессов в организме, вызывает воспаление и отек лёгких, служит одной из причин кислородного голодания животных, отрицательно действует на нервную систему. Продолжительное вдыхание повышенной концентрации сероводорода вызывает отравление.
Таким образом, повышенные концентрации аммиака, углекислого газа и сероводорода в воздухе помещений оказывают отрицательное влиянием на физиологическое состояние животных и продуктивность. Поэтому животноводческие помещения необходимо оборудовать эффективными системами вентиляции.
Гигиеническое значение естественной и искусственной освещенности. Методы
нормирования. Аэроионизация животноводческих помещений.
АИ-это сод-е в возд отрицат ионов кислорода. Большое кол-во кислорода бывает обнаруж-но в возд в лет п-од после грозы, дождя. Это естественный ионы кислорода. Чижевский-российский физик, он написал книгу «Эхо солнечных бурь», он создавал приборы работающие на токах высок частоты, они создавали мнго ионов кислорода в помещен. Механизм д-я ионов кислорода: Ионы кислород д-ют на нейрогуморальн регуляц физиологич ф-ций ч/з слиз об-ки дых пут, ч/з кож покров ионы кислорода расширяя кров капилляры, увелич-ют выход эритроцитов из депо, повыш-ют нейроэндокринную регуляцию обмен процессов в о-ме. АИ исп в птицевод,животновод. Ионы кислорода сниж-ют уровень бак загрязненности воздуха, сниж кол-во пыли, влажность, спос-ет улучшению микроклимата, под их возд-ем в о-ме жив интенсивнее идут проц окисления,восстанов-я УВ, белков,липидов. Повыш-ся белков обмен, в крови повыш кол-во общего белка, бэтта и гаммаглобулина., увелич-ся клеточные ф-ры иммунитета, фагоцетоз, поэтому напряженность иммунитета по отнош к вир инфек и бак инфек резко увелич.
Для сельскохозяйственных животных наиболее эф фективен полный спектр освещенности. В зоне разме щения коров освещенность должна составлять 75 лк (при продолжительности 14 ч в сутки), телят - 100 (12ч).
Виды солнечной радиации. Механизм действия и практическое использование
ультрафиолетовой радиации. Механизм действия и практическое использование
инфракрасной радиации
Солнечная радиация представляет собой один из видов электромагнитных излучений (ЭМИ). Установлено, что с повышением температуры излучающего тела уменьша ется длина волны его излучения, спектр излучения сдви гается в сторону более коротких волн. Известно также, что чем короче волна ЭМИ, тем больше энергия его кванта (закон Планка). Этот закон имеет практическое значение, ибо от энергии кванта зависит биологическое действие любого ЭМИ. Степень воздействия связывают с глубиной проникновения излучения в ткани тела, ин тенсивностью облучения, его режимом, дозой, площадью, условиями, при которых проходит облучение, и состоя нием организма.
Биологическое действие естественной освещенности на орга низм животного связано с ее качественным составом у поверхности Земли. Инфракрасное излучение проникает глубоко (на несколько сантиметров) в кожу и за счет колебательных и ротационных движений моле¬кул вызывает тепловой эффект. При этом повышается температура тканей, возникает гиперемия, усиливаются обменные процессы в коже, и активизируется реакция фагоцитоза. Находясь в более холодной среде, организм животного сам излучает тепло. Однако излишне интен сивное инфракрасное облучение может вызвать тепло вой удар и ожоги на коже.
Видимые световые лучи солнца обладают таким же биологическим действием, как И. инфракрасные. Кроме того, они действуют фотохимические, как ультрафиоле товые, но значительно слабее, поскольку энергия их квантов достаточна лишь для возбуждения молекул тех веществ, которые называют фотосенсибилизаторами. К последним относят и зрительные пигменты сетчатки глаза, где под действием видимого излучения проходят биохимические реакции, ведущие к образованию нитро медиаторов, и генерируются электрические импульсы, вызывающие ощущение света. Те же нитромедиаторы стимулируют функцию клеток гипофиза и центральной нервной системы. Отсюда стимулирующее влияние све та на весь организм животного, включая его гонады, ко ру надпочечников и другие железы внутренней секреции (щитовидная) .
Световые и ультрафиолетовые лучи оказывают су щественное влияние на развитие яйцеклеток, течку, про должительность случного периода и беременности. Вес ной с увеличением интенсивности естественной освещенности и усилением секреции половых желез у большинства видов животных половая активность возрастает. У жи вотных северных широт случной сезон обычно короткий , у животных южных широт - более продолжитель ный.
Недостаток света, особенно для репродуктивных и растущих животных, приводит к глубоким, часто необратимым изменениям в созревании и функциональном становлении половых желез, формировании защитных сил организма, сохранении здоровья и получении про дукции. Световое голодание у взрослых животных мо жет быть причиной снижения половой активности, оп лодотворяемости и наступления временного бесплодия ультрафиолетовое излучение.
У всех видов здоровых домашних животных ультра фиолетовые лучи улучшают гемопоэз, иммуногенез и естественную сопротивляемость организма к действию инфекционных и токсических агентов. Ультрафиолетовое излучение служит мощным адаптогенным агентом, ши роко используемым в животноводческой практике для сохранения здоровья и повышения продуктивности жи¬вотных и птиц.
Гигрометрические показатели воздушной среды и.их воздействие на организм с.-х.
животных. Источники накопления влаги и мероприятия по обеспечению нормальной
влажности воздуха в помещении.
Влажность окружающей среды усиливает действие температуры на организм животного, изменяя процессы терморегуляции, главным образом отдачу тепла в сторону увеличения или уменьшения. Насыщенный влагой воздух как при низких, так и при высоких его температурах одинаково вреден для животных. Объясняется это тем, что увлажнённый воздух имеет в 2 раза большую теплоёмкость, чем сухой и обладает в 10 раз больней теплопроводимостью. В связи с этим при низких и средних температурах воздуха с повышенной влажностью усиливается теплопотери телом животного. При высоких температурах, наоборот, насыщенный влагой воздух плохо проводит и поглощает тепло, а в условиях его неподвижности резко снижается испарение влаги с кожи и слизистых оболочек. При высоких температурах, превышающих температуру кожи, влажный воздух начинает обратно отдавать тепло телу животного. Наступает застой тепла и перегревание организма.
Гигиеническое значение влажности воздуха исключи тельно велико. Влажность во многом определяет климат и микроклимат окружающей среды, чем оказывает как прямое, так и опосредованное влияние на организм жи вотных (через погоду, растительность, воду, почву, со¬стояние конструкций и предметов, микроорганизмы). Прямое влияние сводится к воздействию на терморегу ляцию. Высокая относительная влажность отрицательно действует на организм, его теплоотдачу как при высо ких температурах воздуха, так и при низких. Из орга низма животных влага удаляется через кожу и дыха тельные пути. Потери влаги через кожу происходят в результате транспирации (в виде пота) и перспирации (в газообразной форме). На испарение влаги в обычных (оптимальных условиях содержания) организм живот ного затрачивает 20-25% общих теплопотерь. Однако если воздух очень насыщен водяными парами, отдача
тепла организмом в результате испарения не возможна. Поэтому при высокой влажности и повышенной темпе ратуре, а также при одновременно низкой скорости дви жения воздуха (в сырых, душных, плохо вентилируемых помещениях, вагонах) затормаживается отдача тепла и наступает перегревание организма,(тепловой удар)
Движение воздуха и его воздействие на организм с.-х. животных. Профилактика
простудных заболеваний и гипертермии.
Подвижность воздуха в животноводческих помещениях оказывает значительное влияние на тепловой баланс организма животных. В процессе движения он сменяет нагретую оболочку вокруг тела и оказывает охлаждающее действие. Если температура окружающего воздуха ниже температуры тела и воздух насыщен влагой, то его движение уже не дает охлаждающего эффекта, а, наоборот, способствует повышению температуры тела. При высокой температуре охлаждающее действие движущегося воздуха может сохраняться при относительно небольшой его влажности, поскольку возможна отдача тепла испарением. Однако большие скорости движения воздуха при низкой его влажности и высокой температуре могут вызвать высыхание кожных покровов и оказать отрицательное влияние на организм в целом. Повышение скорости движения при низких температурах и высокой влажности воздуха приводит к переохлаждению тела животного и возникновению легочных заболеваний. В условиях животноводческих помещений большое значение имеют сквозняки, опасность которых заключается в действия их на ограниченные участки тела, вследствие чего охлаждение бывает малоощутимым и не вырабатывает достаточных защитных реакций со стороны организма.
-расстояние, пройденной m воздуха в ед. времени [м/с]. Завис.от: 1)направления и силы ветра;2)наруж.и внутр.t воздуха; 3)наличия разных t зон внутри помещ. 4)располож.здания по отнош к частям света, 5)частоты и длит.открыв.дверей, ворот, окон; 6)способа размещения живот; 7)наличия вентил.сооруж и их ф-нирование, 8)наличия перегородок. По сан. нормам Vдвиж.возд. зимой-0,1-0,3, летом 0,3-15,м/с. По направл.различ: 1)продольно-поперечн, 2)нисходящие, 3)восходящие. Наиб.движ.возд.наблюд. в торцовых ч.здания на у-не лежания живот, наим.-на у-не стояния и в сред.ч.здания.
Оказыв.существ.влияние на теплоотдачу орг-ма живот, проветривание и сохр.тепла в помещ.
Даже при незначит ↑скор.движ.возд. существенно ↑его охлажд.способ.
Гигиеническое значение температуры воздуха. Сущность процесса терморегуляции.
Влияние на животный организм высоких и низких температур. Нормативы температуры
для разных видов с.-х. животных.
Терморегуляция — это способность животных организмов поддерживать температуру тела в определённых границах, даже если температура внешней среды сильно отличается. Этот процесс представляет собой один из аспектов гомеостаза — динамически изменяющегося состояния равновесия между внутренней средой организма животного и его внешним окружением.
Способ.орг-ма поддерживать пост.t тела при изм.наруж.t- терморегуляция. В ее основе лежит поддерж.равновесия м/ду образ.тепла (химическая терморегул.- биохим.р-ция орг-ма→выдел.тепло: энерг. Обмен, распад в-в+ мышеч. раб) и его отдачей во внеш.среду (физич. терморегул. – конвекция, испарение, теплоизлучение, теплопровед.). В оптим.пределах t для живот.- самый низкий обмен в-в - это зоной тепл.безразличия или термонейтральной зоной. Чем моложе живот., тем такие зоны выше и наоб. При t ниже критич. орг-м живот. стремится сдержать теплопотерю: сокр.поверхности тела (съеживание), взъерошив. шерсти или пера, сокращ. сосудов крови, урежения дых.– оно стан.глубже (физич. терморегул). Далее вступ. в действие хим.терморег. – ↑ обмен в-в и теплопродукция, в связи, с чем потреб. больше кормов без ↑продукции. Наступает время, когда орг-м не справляется с восстан.тепла, переохлаждается, простуживается, заболевает и погибает. И наоб.– когда t воздуха ↑,орг-м стремится больше тепла отдавать во внеш.среду – сосуды расшир., S тела↑, учащается дых., живот.меньше двиг.(физич.терморегул.), ап.↓, усвоение кормов ухуд.,↓ продуктив. Далее t тела↑, наступает тепл/ удар, паралич дых/ц.
С/х живот. имеют различ.ст. адаптации к высок.t воздуха Наиб. Приспособ. Лош., хуже всего – овцы.Высокие t легче переносят менее упитанные живот., с редким волос.покровом, светлых мастей, тяжелее - упитанные, оброслые и темных мастей. При ↑t орг-м предприним/ попытку избавиться от лишнего тепла ↑легких (↑ЧД), ускор.кровотока (↑ЧП).Для этого треб.доп. энергия, т.е. ↑обмена в-в, что ведет вновь к ↑ теплопродукции, к доп. выработке тепла.
Поддержание требуемой температуры - одно из необходимых условий для нормального протекания обмена веществ в организме животных. При низкой температуре увеличивается отдача теплоты телом, вследствие чего животные усиленно потребляют корм, а при температуре ниже критической организм не успевает вырабатывать теплоту и за счёт энергии корма, на ступает переохлаждение, возможны простудные заболевания животных и далее смерть. При температуре выше критической резко уменьшается теплообмен организма с окружающей средой, поэтому появляется угроза перегрева и теплового удара.
Нормативы: КРС: привязное и беспривязное боксовое - 10 (8-12); беспривязное на глубокой подстилке- 6 (5 - 8); Родильное отделение - 16 (14 – 18); Помещение для телок старше года, нетелей - 12 (8 - 16)
Свиньи - холостые и легкосупоросные матки- 16 (13 - 19); хряки-производители - 16 (13 - 19); глубокосупоросные матки - 20 (18 - 22); подсосные матки с поросятами 20 (18 – 22).
Зоогигиена, ее предмет, история, задачи.
-н.о здорового орг-ме. Н, кот.изуч.здоров. орг-м и все те факторы внеш.среды, кот. оказыв.на него влияние. Н.об охране здор. живот.рациональн.приемами выращ, содерж, ухода и кормления для получ.maх продуктивности при учтойч.здоровье и min расходе кормов и др.матер.ресурсов. задачи: 1)охр.живот от незараз и зараз забол, в особ.от антропозоонозов. 2)создание оптим.среды обит.в соответ.с видовой и возраст.особ. 3)охр.внеш.среды от загрязнений отход.животн. Зоогиг.изуч: 1)вопр.адапт.и оклиматиз. живот;2)действ микроклимат.факт. на орг-м +способы их оклиматизации; 3)эф способы и сист содерж живот; 4)разработка ПДК вреднодейств в-в в воздухе, почве, воде и кормах; 5)рацион. Способы утилизации отходов с целью охр.окр.среды; 6)разработка нормативов д.проектир. строит и эксплуатации живот. Комплексов и помещений.
Школьный экологический мониторинг
1. Школьный экологический мониторинг (ШЭМ)- что часть системы экологического образования, предназначенная для формирования экологических знаний, умений, навыков и мировоззрения на базе практической деятельности, включающей программные наблюдения за состоянием ок¬ружающей среды своей местности.
2. Целями ШЭМ являются:
- формирование экологических знаний и культуры подрастающего поколения в ходе практической деятельности;
- обеспечение массового учета показателей экологического состояния территорий на уровне биогеоценозов, в том числе параметров, не отслеживаемых ведомственными сетями наблюдений.
3. Правовой статус ШЭМ устанавливается Целевой комплексной программой экологического образования населения. Положением о ШЭМ. утверждаемым Департаментом образования, другими документами, принятыми для ШЭМ в регионе. При наличии территориальной системы комплексного экологического мониторинга региона школьный экомониторинг может быть включен в нее в качестве подсистемы.
4. Мониторинг проводится по единой для всего региона программе одинаковыми объектами контроля, методиками их исследований одними и теми же принципами выбора контролируемой территории, с одинаковой периодичностью измерений и отчетности. Однако для сельских и городских школ могут применяться разные системы показателей с учетом особенностей их территорий.
5. Школьный экологический мониторинг осуществляется по двум направлениям:
- на всей территории микрорайона школы (для сельской школы это территория, на которой проживают учащиеся данной школы, для городской-территория административного микрорайона школы) проводится ландшафтно-географичсский мониторинг, включающий также элементы социального и гигиенического мониторинга;
- для нескольких ключевых участков с характерными для микрорайона школы природными и антропогенными условиями проводится биоиндикационный контроль природных сред, фенологический и физико-химический мониторинг.
6. Школьный мониторинг основан не на единичных исследованиях природных сред, объектов и экосистем, а на сравнении массивов данных, полученных в результате исследований опытных и контрольных территории в течение ряда лет.
7. Суть исследований, проводимых в рамках экомониторинга, можно передать известной со времен Древнего Рима формулой «Что? Где?
Когда?»:
-что наблюдается, какие природные объекты отслеживаются в экомониторинге;
- где, в каких местах микрорайона лучше проводить наблюдения и изменениями окружающей среды;
- когда и как часто необходимо отслеживать параметры окружающем среды и воздействие на нее хозяйственном деятельности человека.
8. Проведение экологического мониторинга основано на использовании наиболее доступных для учащихся фенологических, геоиндикационных биоиндикационных методов, которые хорошо индицируют изменения окружающей среды, вызванные загрязнением воды, воздуха и требуя при этом специальных приборов, реактивов и оборудования.
9. Полученные в процессе исследований экологической обстановки наборы показателей ежегодно заносятся в экологический паспорт территории микрорайона школы - документ стандартного для всего региона образца, который подписывается руководителем экологического совета школы.
10. Для обмена результатами экологических исследований, педагогическим опытом, методическим обеспечением и инновационными технологиями в области экологического образования между участниками ШЭМ создается информационная сеть, которая использует традиционные средства связи и компьютерные коммуникации.
Информационная сеть ШЭМ обеспечивает сбор, анализ и передачу данных в рамках следующих задач:
- ведение банков данных об экологической обстановке на территории региона, административного района, микрорайона школы;
- обмен педагогическим опытом в области экологического воспитания и образования;
-обеспечение доступности экологической информации природоохранным организациям, управленческим структурам, общественности.
В зависимости от технических и финансовых возможностей школа может пользоваться услугами сети Интернет или участвовать в работе бесплатной телекоммуникационной сети, специально созданной для обеспечения школьного экомониторинга и имеющей выход в Интернет.
11. Кафедры вузов, занимающиеся экологическими исследованиями, лаборатории НИИ, а также региональные экологические центры школьников осуществляют координацию исследований в рамках ШЭМ, обработку поступающей информации, обратную связь с участниками мониторинга, обобщение методического опыта и метрологическую поддержку.
12.Для руководства экологической работой в школе целесообразно иметь экологический совет, формируемый на принципах добровольности и делегирования. В составе совета наряду с учителями желательно участие родителей, специалистов по экологии и школьников старших классов. Руководитель совета может быть выбран или назначен на основе взаимного согласия. Это может быть учитель экологии, биологии, химии, географии.
13. Материалы исследований по программе ШЭМ представляются в виде отчета - экопаспорта территории микрорайона школы. Экопаспорт выпускается с периодичностью один раз в год в 2-х экземплярах. Первый отчет должен представлять собой заполненный экологический паспорт по микрорайону школы с оценкой его экологического состояния на момент организации школьного мониторинга и начала участия коллектива школы в комплексном экомониторинге области. Эту оценку экологического состояния микрорайона следует считать своеобразной точкой отсчета, относительными контрольными показателями, с которыми можно будет сравнивать показатели состояния окружающей среды в последующие годы. Следующие отчеты будут представлять собой сведения за соответствующий год по тем же разделам паспорта (кроме общей характеристики микрорайона) с внесением всех показателей, даже если они и не изменились.
14.Систематическая многолетняя работа по изучению природных сред и объектов микрорайона школы, результаты которой будут фиксироваться в экопаспорте, даст возможность оценить тенденции изменения состояния среды и предложить меры по охране и улучшению окружающей природной среды.
Пища человека – важнейшая социальная и экономическая проблема общества
История показывает, что проблема пищи всегда являлась одной из наиболее важных.
В настоящее время мировое производство продуктов питания не удовлетворяет биологическим потребностям населения планеты. Более 60 % людей сегодня не получают должного количества пищи, в первую очередь – белка.
Постоянное недоедание приводит к снижению умственных способностей, физическому истощению, резкому снижению общего иммунитета.
Специалисты считают, что ежедневно в мире от голода и недоедания умирает до 35 тыс. человек, наибольший % среди которых приходится на детей в возрасте до 5 лет.
Особенно остро продовольственный кризис наблюдается в развивающихся странах, типичным для которых является низкие запасы продовольствия при быстром росте численности населения.
Однако голод может наступить и в процветающей стране, т.к. покупательная способность людей различна, поэтому при определенных условиях человек может лишиться возможности купить себе необходимое количество пищи. Даже в одной семье распределение пищи может быть неравномерным. В соответствии с традициями, у некоторых народов первым ест мужчина – глава семейства, а другие члены – делят оставшуюся пищу.
Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время является:
- обеспечение населения земного шара продуктами питания;
- обеспечение энергией;
- обеспечение сырьем, в том числе водой;
- охрана окружающей среды;
Самой важной и самой сложной является обеспечение продуктами питания.
Состояние питания является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.
Продукты питания должны не только удовлетворять потребностям человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.
Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов.
Пищевые продукты – сложная многокомпонентная система. Понятие ксено-биотиков
Питание – физиологическая потребность человека.
Пища является исходным материалом для построения и обновления человеческого организма, источником для жизни и работы.
Пища определяет важные физиологические процессы, поддерживая целостность тканей, регулирует биохимические механизмы обмена веществ, являясь главным фактором роста и развития.
Пища современного человека это сложная многокомпонентная система и она является не только источником необходимых человеку пищевых и биологически активных веществ, которых насчитывается около 600, но и различных, вредных веществ.
1. Природные компоненты пищи, оказывающие вредное воздействие.
2. Вещества из окружающей среды, оказывающие вредное воздействие (контаминанты).
3. Вещества, вносимые специально, по техническим соображениям.
Две последние группы представляют собой чужеродные вещества, которые попадают в пищевые продукты в результате деятельности человека. Это вещества из окружающей среды, оказывающие вредное воздействие так называемые контоминанты – химические и биологические. И наконец 3 группа веществ – это вещества вносимые специально по технологическим соображениям. Как правило, эту группу, составляют пищевые добавки.
Наибольшую опасность представляют чужеродные вещества, которые поступают из окружающей среды. Они могут быть антропогенного и природного происхождения.
Ксенобиотики - чужеродные для организмов соединения (промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. п.). Попадая в окружающую среду в значительных количествах, ксенобиотики могут воздействовать на генетический аппарат организмов, вызывать их гибель, нарушать равновесие природных процессов в биосфере. Изучение превращений ксенобиотиков в организмах, путей их детоксикации и деградации (с помощью микроорганизмов и др.) важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий, мер по охране природы.
Пища человека – важнейшая социальная и экономическая проблема общества
История показывает, что проблема пищи всегда являлась одной из наиболее важных.
В настоящее время мировое производство продуктов питания не удовлетворяет биологическим потребностям населения планеты. Более 60 % людей сегодня не получают должного количества пищи, в первую очередь – белка.
Постоянное недоедание приводит к снижению умственных способностей, физическому истощению, резкому снижению общего иммунитета.
Специалисты считают, что ежедневно в мире от голода и недоедания умирает до 35 тыс. человек, наибольший % среди которых приходится на детей в возрасте до 5 лет.
Особенно остро продовольственный кризис наблюдается в развивающихся странах, типичным для которых является низкие запасы продовольствия при быстром росте численности населения.
Однако голод может наступить и в процветающей стране, т.к. покупательная способность людей различна, поэтому при определенных условиях человек может лишиться возможности купить себе необходимое количество пищи. Даже в одной семье распределение пищи может быть неравномерным. В соответствии с традициями, у некоторых народов первым ест мужчина – глава семейства, а другие члены – делят оставшуюся пищу.
Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время является:
- обеспечение населения земного шара продуктами питания;
- обеспечение энергией;
- обеспечение сырьем, в том числе водой;
- охрана окружающей среды;
Самой важной и самой сложной является обеспечение продуктами питания.
Состояние питания является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.
Продукты питания должны не только удовлетворять потребностям человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.
Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов.
Какие зоны располагаются между зоной оптимума и пределами выносливости организма: Угнетения.
Основоположником экологии растений считают: А. Гумбольта.
Организация как субъект хозяйствования
Предприятие (организация) представляет собой хозяйст¬вующий субъект, который создается с целью выпуска продук¬ции (или услуг) определенного вида. Оно самостоятельно осу¬ществляет свою деятельность, имеет счет в банке, право юриди¬ческого лица, может выполнять любые виды деятельности, ес¬ли они не запрещены законом. Предприятия могут создаваться для получения прибыли в качестве одной из основных целей функционирования, а также ради других целей, когда прибыль не является основной. Предприятия различаются по размерам, структуре, выполняемым функциям и др.
Для достижения поставленных целей предприятие наделя¬ется имуществом. В соответствии с законом Республики Бела¬русь, предприятие представляет собой имущественный ком¬плекс, используемый для осуществления предприниматель¬ской деятельности (ст. 132 Гражданского кодекса Республики Беларусь). При этом имущественный комплекс предприятия может включать не только здания, сооружения, оборудование, инвентарь, сырье, продукцию, но и земельные участки, различ¬ные права (на возвращение долгов, фирменные наименования, товарные знаки и т.д.).
Для выполнения своих функций предприятие должно иметь на "входе" необходимые ресурсы — материально-технические, трудовые, информационные, а на "выходе" — готовую продук¬цию (услуги).
Предприятие самостоятельно осуществляет свою деятель¬ность, заключает договоры, распоряжается выпущенной про¬дукцией, прибылью, полученной после уплаты налогов. С этой точки зрения предприятие является самостоятельным товаро¬производителем .
В основе функционирования предприятия лежит производ¬ственный процесс, который представляет собой систему взаи¬мосвязанных основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.
Таким образом, предприятие представляет собой достаточно сложную систему, которая должна выполнить комплекс разно¬образных функций.
Каждое предприятие производит продукцию, реализует товары, оказывает услуги, осуществляет определенную деятельность для удовлетворения общественных потребностей и получения прибыли наиболее эффективным способом. В этом состоит его главная цель. В то же время существует целый спектр целей предприятия, которые лежат в русле достижения его главной цели. Они могут быть дифференцированы по степени важности. К таким целям от¬носятся:
• максимизация объема выпуска продукции, работ, услуг;
• обеспечение конкурентоспособности продукции на основе использования достижений научно-технического прогресса;
• устойчивость и стабильность функционирования;
• удержание позиций на рынке (завоевание новых рынков) и обеспечение высокой эффективности производства;
• достижение комплексности производства и др.
Задача указывает в общих чертах на направление реализации конкретной цели. Исходя из этого можно выделить следующие за¬дачи создания и функционирования предприятия:
• разработка технико-технологической, организационной и ком¬мерческой политики, позволяющей учитывать конъюнктуру рынка и обеспечивать адаптивность к внешней экономической среде;
• обоснование варианта реализации выбранной политики для воздействия на рынок в нужном направлении;
• максимально возможное удовлетворение спроса покупателей;
• увеличение рынка сбыта;
• создание условий для аккумулирования достаточных денежных средств для самоокупаемости и самофинансирования;
• насыщение рынка высококачественными товарами и услугами;
• содействие повышению культурного уровня и моральному оздоровлению общества;
• создание условий для реализации творческого потенциала своих сотрудников и т.д.
Предприятия можно классифицировать по разным признакам или параметрам.
Предприятия в рыночной экономике можно классифициро¬вать по различным признакам.
По цели деятельности выделяют коммерческие и некоммер¬ческие. Коммерческие ориентированы на извлечение прибыли, некоммерческие – на выполнение других уставных задач.
По формам собственности предприятия бывают государст¬венными и частными. Если в уставном капитале субъекта хо¬зяйствования есть доля государственной и частной собственно¬сти, то такое предприятие относится к смешанной форме собст¬венности. Коммунальная, муниципальная, республиканская и федеральная – разновидности государственной формы собст¬венности.
По формам хозяйствования выделяют хозяйственные товари¬щества и общества, производственные кооперативы, унитарные предприятия.
По размерам предприятия группируются на крупные, сред¬ние и малые. Признаки отнесения предприятий к одной из этих подгрупп указываются в законодательных или нормативных ак¬тах. Малые предприятия с небольшой численностью персонала, прибылью или продажами, как правило, имеют преимущества по сравнению с крупными в виде налоговых льгот или других мотивационных механизмов, способствующих развитию и укрепле¬нию малого предпринимательства.
По участию иностранного капитала предприятия подразделя¬ются на совместные, зарубежные и иностранные. Совместное предприятие расположено на территории данной страны и имеет в уставном капитале долю, принадлежащую иностранным инвес¬торам. Зарубежное предприятие представлено национальным ка¬питалом, вывезенным из государства в качестве вклада в уставный капитал предприятия, зарегистрированного в другой стране. Ус¬тавный капитал иностранного предприятия полностью принадлежит юридическим или физическим лицам других государств.
По отраслевому признаку предприятия относятся к сфере ма¬териального (промышленность, строительство, сельское хозяй¬ство, связь, транспорт) и нематериального производства (здра¬воохранение, образование, торговля, наука, культура и др.).
По видам объединений предприятия входят в производствен¬ные, региональные, национальные или транснациональные ком¬пании. Их разновидности – концерн, консорциум, холдинг, финансово-промышленная группа. В концерн входят предприя¬тия, принадлежащие к одной (или нескольким) отраслям. В кон¬сорциум кроме предприятий включаются банковские, финансо¬вые, страховые структуры. Холдинг создается собственниками для управления контрольным пакетом акций подведомственных предприятий. В финансово-промышленной группе объединяется промышленный и банковский капитал.
По подчиненности выделяются дочерние предприятия, фили¬алы и другие структуры с расчетным счетом и обособленным ба¬лансом (или без), с правом (или без) юридического лица.
Организационно-правовые формы, которые выбираются для функционирования предприятия, определяются его особенно¬стями и действующим законодательством.
Экономическая среда функционирования предприятия
Экономическая среда функционирования предприятия представляет собой совокупность субъектов хозяйствования, их взаимосвязей, инфра¬структурных звеньев и условий их деятельности. Предприятия осущест¬вляют свою деятельность не изолированно, а в тесной взаимосвязи друг с другом, а также с органами управления, общественными организа¬циями и т.д.
Экономическая среда функционирования предприятия характеризу¬ется: взаимосвязью ее факторов, сложностью, динамизмом (подвижнос¬тью) и неопределенностью. Взаимосвязь факторов - степень, с которой изменение одного фактора воздействует на другие факторы внешней среды. Под сложностью понимается число факторов, на которые пред¬приятие как производственная система обязано реагировать с целью сво¬его выживания, а также уровень вариации каждого фактора. Динамизм -скорость, с которой происходит изменение во внешней среде предприятия, например, в связи научно-техническим прогрессом. Неопределенность является функцией, зависящей от количества информации, которой рас¬полагает предприятие о конкретном факторе внешней среды, а также функцией уверенности в точности располагаемой информации.
Среда функционирования предприятия представляет собой совокуп¬ность внешних факторов, оказывающих влияние на производственно-хозяйственную деятельность предприятия. К ним относятся научно-технологический прогресс, международные события, демографические, социокультурные, политические, природные, экономические и другие факторы. Степень влияния отдельных внешних факторов на экономику предприятия различна. Изменение цен, налоговой, кредитной и аморти-1ационной политики непосредственно определяет издержки предприятия и, следовательно, его прибыль и доходность, а научно-технологический прогресс, политические и международные события создают стимулы и предпосылки развития.
Различают: 1) факторы прямого воздействия - непосредственно влияют на хозяйственную деятельность и включают государство, пра¬вовое пространство (нормативные акты), общественные структуры, поставщиков ресурсов, потребителей, конкурентов; 2) факторы кос¬венного воздействия - включают политические, ситуационные (обще¬экономическая ситуация), социокультурные (комплекс жизненных цен¬ностей, обычаев), инновационные (формирующие потенциал для уско¬ренного развития и генерируемые НТП) группы факторов. Указанные факторы создают необходимые условия, стимулы и предпосылки для функционирования предприятия, формирования конкурентных преиму¬ществ и включают: стабильность макроэкономических показателей, политической ситуации, динамику и потенциал развития экономики; государственную политику по защите и регулированию конкуренции, поддержке товаропроизводителей, стимулированию спроса; развитие инфраструктуры рынка, в том числе и рынка интеллектуальной соб-< I ценности; нормативно-правовые, демографические, географические и природно-климатические факторы.
Организационно-правовые формы субъектов хозяйствования
Цель, для реализации которой создается предприятие (орга¬низация), во многом влияет на выбор его организационно-хо¬зяйственной формы.
Если предприятие ставит целью выполнение определенных функций, не связанных первично с получением прибыли и рас¬пределением, то прибыль может вкладываться в дальнейшее развитие предприятия (организации). Такие предприятия (ор¬ганизации) относятся к некоммерческим. Коммерческие предприятия {организации) ориентированы на получение прибыли и ее распределение, в том числе между участниками создания или функционирования предприятия.
Коммерческие организации могут выступать в форме госу¬дарственных и муниципальных унитарных предприятий, хо¬зяйственных товариществ, хозяйственных обществ, производ¬ственных кооперативов.
Государственные предприятия образуются по инициати¬ве государственных органов на основе государственной собст¬венности, которая выступает в виде республиканской собствен¬ности и собственности административно-территориальных еди¬ниц (муниципальной, коммунальной).
Унитарным предприятием является коммерческая орга¬низация, не наделенная правом собственности на закрепленное за ней имущество. Особенность данной организационно-право¬вой формы заключается в том, что имущество унитарного пред¬приятия неделимо, оно не может быть распределено по вкладам (паям, долям). В соответствии с действующим законодательст¬вом, в форме унитарных создаются государственные и муници¬пальные предприятия, т.е. имущество унитарного предприятия находится в государственной и муниципальной собственности и принадлежит ему на правах хозяйственного ведения. При этом фирменное наименование унитарного предприятия должно обязательно содержать информацию о собственнике имущест¬ва. Во главе унитарного предприятия ставится руководитель, который подотчетен собственнику (или органу, уполномоченно¬му собственником). Унитарное предприятие отвечает по своим обязательствам всем имуществом, но не несет ответственности по обязательствам собственника имущества. Собственник так¬же не несет ответственности по обязательствам предприятия.
Унитарные предприятия могут быть двух видов: основан¬ные на праве хозяйственного ведения и на праве оперативного управления.
Унитарное предприятие, основанное на праве хозяйствен¬ного ведения, создается решением соответствующего государ¬ственного органа или органа местного самоуправления, кото¬рый и утверждает устав предприятия. Такое предприятие мо¬жет создавать другие предприятия с правом юридического лица на основе передачи им части своего имущества в хозяйственное ведение.
Унитарное предприятие, основанное на праве оперативно¬го управления имуществом, создается по решению Прави¬тельства Республики Беларусь и носит название казенного предприятия. Казенное предприятие осуществляет оператив¬ное управление в соответствии с целями создания предприятия, действующим законодательством и указаниями собственника имущества.
Порядок распределения доходов определяет собственник имущества, который несет субсидиарную ответственность по обязательствам казенного предприятия при недостаточности его имущества. Субсидиарная ответственность — это до¬полнительная ответственность перед кредитором совместно с должником.
Работники государственного предприятия являются наем¬ными.
Государство может использовать различные методы управ¬ления предприятием (административные, экономические). Хо¬зяйственные товарищества (общества) представляют собой коммерческие организации с уставным капиталом, который разделен на доли (вклады) учредителей (участников). Имущест¬во, образованное при создании предприятия, а также произве¬денное или приобретенное в процессе функционирования пред¬приятия, является собственностью товарищества. Участники товарищества имеют право на имущество и получение доли до¬хода от деятельности предприятия. Если хозяйственные товарищества представляют собой объединение лиц, то хозяйствен¬ные общества — объединения капиталов. Объединение лиц ос¬новано на личном участии в ведении дел организации. Объеди¬нение капиталов не предполагает обязательно объединение дея¬тельности по управлению предприятием. При этом ответствен¬ность по обязательствам предприятия несет предприятие, а са¬ми участники не являются ответственными за последствия рис¬ков хозяйственной деятельности.
Хозяйственные товарищества могут быть полными и ком¬мандитными.
Полные товарищества характеризуются тем, что все их участники несут по обязательствам полную (неограниченную) ответственность не только капиталом, но и всем своим иму¬ществом.
Коммандитные товарищества (товарищества на вере) отличаются тем, что по крайней мере один из участников несет полную (неограниченную) ответственность и хотя бы один — ограниченную ответственность перед кредиторами. Те участни¬ки, которые несут полную ответственность, называются дей¬ствительными членами, а участники, которые несут ограни¬ченную ответственность, — членами-вкладчиками, или коммандитами. Коммандит несет ответственность перед кредито¬ром только в пределах вклада, который он внес в общее иму¬щество общества, а не личным имуществом. Он не принимает участия в управлении обществом.
Как правило, хозяйственное товарищество образуется не¬большим числом участников. Лицо может быть участником только одного полного товарищества, в фирменном наименова¬нии которого должны быть или имена всех участников и слова "полное товарищество", или имя одного (нескольких) участника с добавлением слов "и компания" или "полное товарищество".
Участники полного товарищества несут субсидиарную от¬ветственность своим имуществом по обязательствам товари¬щества, т.е. дополнительную ответственность пропорциональ¬но своим вкладам в уставный капитал.
Участники коммандитного товарищества, осуществляющие от имени товарищества предпринимательскую деятельность, от¬вечают по обязательствам товарищества своим имуществом, а участники-вкладчики (коммандиты) — в пределах сумм внесён¬ных ими вкладов, так как они не принимают участия в осущест¬влении товариществом предпринимательской деятельности.
Хозяйственные общества могут создаваться в форме обществ с ограниченной ответственностью, с дополнительной ответ¬ственностью, акционерных обществ. При этом государственные органы и органы местного самоуправления не могут быть участ¬никами хозяйственных обществ. Хозяйственное общество яв-ляется собственником переданного ему участниками имуще¬ства, созданного в процессе функционирования, а также при¬обретенного. Оно отвечает по своим обязательствам всем своим имуществом, а его участники несут риск в размере принадле¬жащих им долей (паев, акций). Следовательно, хозяйственное общество отвечает по своим обязательствам как самостоятель¬ный субъект, а участники несут риск потерь в размере принад¬лежащих им паев.
Общество с ограниченной ответственностью отличается тем, что каждый его участник несет ограниченную ответствен¬ность по обязательствам общества (только в пределах своего вклада).
Общество с дополнительной ответственностью характе¬ризуется тем, что его участники несут дополнительную иму¬щественную ответственность по обязательствам в размерах, пре¬вышающих их долю в имуществе общества. При этом размер до¬полнительной ответственности оговаривается в учредительных документах. При банкротстве одного из участников его ответ¬ственность по обязательствам общества распределяется между остальными участниками пропорционально их вкладам.
Вклад в имущество хозяйственного общества может быть внесен деньгами, ценными бумагами, вещами, правами — иму¬щественными или иными, имеющими денежную оценку (на¬пример, права на использование интеллектуальной собствен¬ности — авторские права, ноу-хау и др.).
Акционерные общества, в отличие от обществ с ограничен¬ной и дополнительной ответственностью, создаются при необ¬ходимости привлечь капитал значительно большего размера. Акционерное общество является коммерческой организацией, уставный капитал которой разделен на определенное число ак¬ций, при этом участники не отвечают по его обязательствам, но несут риск убытков, связанных с деятельностью общества, в пределах стоимости принадлежащих им вкладов.
Уставный фонд акционерных обществ формируется за счет продажи акций участникам акционерного общества. . Акция — это ценная бумага, подтверждающая вклад вла¬дельца акции в уставный фонд. Акции могут быть привилеги¬рованными и обыкновенными (в зависимости от предоставляе¬мых владельцу прав). Владельцы привилегированных акций имеют преимущественные права на получение дивидендов в размере заранее оговоренного процента независимо от резуль¬тативности деятельности акционерного общества, а также первоочородноо право получения части имущества в случае ликви¬дации общества. При этом владельцы привилегированных ак¬ций, как правило, не могут участвовать в управлении общест¬вом. Обыкновенные акции позволяют своим владельцам участ¬вовать в общем собрании акционеров с правом голоса, а также получать дивиденды и часть имущества в случае ликвидации акционерного общества. Все владельцы акций могут продавать свои акции на вторичном рынке ценных бумаг без чьего-либо согласия.
Акционерное общество может быть открытым и закрытым, что должно быть отражено в его уставе. Акционерное общест¬во открытого типа проводит открытую подписку на выпуска¬емые акции, которые поступают в свободную продажу. Число акционеров общества открытого типа не ограничивается. Акци-онерное общество закрытого типа отличается тем, что его акции распространяются только среди учредителей. Закрытое акционерное общество не может проводить открытую под¬писку.
В учредительном договоре акционерного общества указы¬ваются размер уставного капитала, типы выпускаемых акций, порядок их оплаты, права и обязанности учредителей общества.
Устав акционерного общества содержит наименование об¬щества, характеристику типа общества (открытое или закры¬тое), всю информацию о количестве, стоимости, типах акций, правах акционеров, уставном фонде, организации управления деятельностью общества, порядке проведения общего собрания акционеров, его полномочиях и других вопросах, регламентиру¬ющих создание и функционирование акционерного общества.
Уставный капитал акционерного общества может быть увеличен на основе решения общего собрания акционеров пу¬тем увеличения номинальной стоимости акций или (и) путем выпуска дополнительных акций.
Акционерное общество имеет право выпускать облигации, но их владелец может требовать погашения облигаций в уста¬новленный срок.
По договоренности оплата акций может производиться деньгами, ценными бумагами или (и) имущественными права¬ми, имеющими денежную оценку.
Таким образом, многообразие организационно-правовых форм позволяет выбрать наиболее соответствующую целям и условиям функционирования предприятия..
Предприятие как объект государственного регулирования
Государственное регулирование экономической деятельности предприятий - целенаправленная деятельность государства в лице соответствующих законодательных, исполнительных и контролирующих органов, которые посредством системы функций, форм и методов создают условия для достижения поставленных целей и решения важнейших эко¬номических и социальных задач по адаптации предприятий к соответствующему этапу развития экономики. Главным в регулирующей роли государства является, во-первых, создание условий для стимулирования хозяйственной активности предприятий в целях полного использования экономического потенциала субъектов хозяйствования; во-вторых, воз¬действие на экономику в тех областях, где рыночные механизмы несо¬стоятельны; в-третьих, воздействие на рыночную конъюнктуру в целях обеспечения нормальных условий для функционирования рыночного механизма.
Объектами государственного регулирования экономической дея¬тельности предприятий являются:
• стимулирование спроса на товары и услуги, капиталовложений и занятости;
• создание условий для конкуренции;
• структура экономики отрасли (соотношение между отдельными подотраслями, воспроизводственная, технологическая и социаль¬ная структура);
• условия накопления капитала, которые соответствуют экономи¬ческим интересам субъектов хозяйствования;
• внешнеэкономическая деятельность предприятий;
• окружающая среда.
Государственное регулирование ресурсов производства, финансов и процессов обмена реализуется путем проведения экономической поли¬тики и, в частности, промышленной политики.
Среди функций государственного регулирования экономики про¬мышленности выделяются:
• направляющая и координирующая функции, которые обеспечива¬ют выбор путей достижения поставленных целей в отрасли;
• распределительная и перераспределительная функции, которые определяют сокращение различий в размерах доходов работников разных субъектов хозяйствования, распределение дефицитных ресурсов между отраслями промышленности посредством нало¬говой политики и бюджетного регулирования;
• стимулирующая функция - связана с активизацией сил, движу¬щих развитие промышленности. Она реализуется через систему всевозможных льгот (субсидий, дотаций, налогов), с помощью которых государство обеспечивает продвижение экономики от¬расли в заданном направлении;
• контрольная функция — предполагает контроль со стороны госу¬дарства за соблюдением хозяйствующими субъектами экономи¬ческих и правовых правил и норм в процессе их хозяйственной деятельности.
Многогранная совокупность функций государства по регулированию производственной деятельности предприятий включает:
1. Создание правовой основы для функционирования предприятий Путем обеспечения «правил игры», регулирующих отношения между субъектами экономических отношений (прежде всего между предприятиями, государством и домашними хозяйствами).
2. Защита прав собственности.
3. Защита конкуренции, что «заставляет» предприятия внедрять НТП, нововведения, улучшать качество товаров, снижать издержки производства.
4. Обеспечение права свободы предпринимательства и стимулирова¬ние деловой активности субъектов хозяйствования.
5. Обеспечение законности и правопорядка в процессе хозяйствен¬ной деятельности.
6. Регулирование взаимоотношений между работодателями и наем¬ными работниками, обеспечение социальной защиты и социальных гарантий, индексация доходов в связи с инфляцией.
7. Государственный контроль за соблюдением законодательства в производственной деятельности предприятия.
Государственное регулирование экономики предприятий предпола¬гает ответственность предприятий за:
- соблюдение интересов государства и прав граждан;
- соблюдение законов в области предпринимательской деятельности, охраны окружающей среды и взаимодействия с субъектами инфраструк¬туры и внешнеэкономической среды;
- соблюдение условий трудовых соглашений и коллективного дого¬вора в отношении режима труда и отдыха, продолжительности и размера оплаты отпусков, условий и форм оплаты труда.
Концентрация производства, специализация и кооперирование, комбинирование производства
Концентрация — процесс сосредоточения производства на круп¬ных предприятиях в оптимальных размерах.
Сущность концентрации производства выражается в абсолют¬ной и относительной концентрации. Под абсолютной концентраци¬ей понимается увеличение размеров промышленных предприятий. Относительная концентрация характеризует удельный вес продук¬ции крупных предприятий в общем объеме производства, отраслей и промышленности в целом.
Процесс концентрации производства в промышленности может развиваться по следующим направлениям:
– концентрация производства конструктивно и технологически однородной продукции на специализированных предприятиях. Эффек¬тивность концентрации производства достигается за счет снижения величины постоянных затрат на единицу продукции;
– комбинирование технологически разнородных производств в рамках одного предприятия. Эффективность концентрации обеспе¬чивается за счет сокращения производственного цикла и значи-тельного снижения величины транспортных издержек и комплекс¬ного использования сырья;
– концентрация производства путем соединения научных и произ¬водственных структур в рамках одной компании. Эффективность обес¬печивается за счет значительного сокращения длительности инно¬вационного цикла (исследование — производство — сбыт);
– концентрация путем создания национальных и транснациональ¬ных корпораций. Эффективность обеспечивается за счет существо¬вания единой организационной и информационной производствен¬ной системы, что позволяет развивать основные формы организации промышленного производства — концентрацию, специализацию, кооперирование и комбинирование — с максимальным эффектом.
На протяжении длительного периода рост эффективности про¬мышленного производства напрямую связывается с его концент¬рацией, а, следовательно, постоянным увеличением мощности пред¬приятий. Для определения количественной взаимосвязи между раз¬мером предприятия и его эффективностью необходимо, используя критерии оценки размера предприятий, выявить, к какой размер¬ной группе относится данное предприятие и насколько показатели его экономической эффективности соответствуют оптимальным для данной отрасли.
Размер (объем) производства всегда выражается количеством продукции. Чем больше продукции в натуральном выражении про¬изводит предприятие, тем больше размер производства.
Размер предприятия — это количество сосредоточенного на предприятии жи¬вого и овеществленного труда, которое необходимо для производительного использования его на данном предприятии при прогрессивной технике, организации производства и труда. Чем больше количество материально-трудовых ресурсов сосредоточено на предприятии, тем больше его размер, тем оно крупнее.
Специализацией производства можно счи¬тать процесс концентрации производства продукции, обладающей вы¬сокой степенью производственной общности, до минимально допусти¬мого или оптимальных размеров.
Под специализированным следует понимать производство, приспо¬собленное к выпуску сходной в технологическом отношении продук¬ции, достигшее мощности, превышающей минимально допустимую. Эффективность специализации производства складывается из сле¬дующих факторов: более высокой производительности труда (снижение трудоем¬кости) за счет расчленения производственного процесса, созда¬ния, например, машин, агрегатов, блоков, деталей на ряд отдель¬ных операций, закрепленных за конкретным рабочим местом. Огра¬ничение числа операций позволяет использовать более производительное оборудование, специальный инструмент; более полного использования имеющегося оборудования, поскольку изготовление технологически и конструктивно одно¬родной продукции не требует частой и длительной переналадки оборудования; упрощения структуры специализированного предприятия с одновременным сокращением управленческого персонала. Чем уже номенклатура выпускаемой продукции, тем, как правило, мень¬ше число структурных подразделений, входящих в состав пред¬приятия; повышения технического уровня. Как правило, на предприяти¬ях массового производства в машиностроении удельный вес ав¬томатов и полуавтоматов примерно в три раза выше, чем на заводах серийного и единичного производства.
Специализация производства осуществляется в следующих фор¬мах: предметная, подетальная, технологическая и функциональная.
1. Предметная специализация выражается в сосредоточении про¬изводства отдельных видов конечной продукции на специализиро¬ванных предприятиях, в их структурных подразделениях. Напри¬мер, предприятия специализируются на производстве самолетов (гражданских или военных), автомобилей, тракторов, металлооб¬рабатывающих станков и т. п.
2. Подетальная специализация, при которой предприятия и их подразделения специализируются на изготовлении частей или де¬талей изделий. Например, в автомобилестроении отдельные пред¬приятия специализируются на выпуске карбюраторов, катушек за¬жигания, бензонасосов и т. п.
3. Стадийная, или технологическая, специализация, при которой предприятия осуществляют лишь определенные фазы технологического процесса, например, прядильные фабрики, изготовляющие пряжу для ткацких предприятий. В машиностроении технологичес¬кая специализация свойственна литейному, кузнечно-прессовому производствам и др.
4. Функциональная специализация, или специализация вспомога¬тельных производств, при которой предприятия или их подразделе¬ния специализированы на выполнение определенных функций, например, ремонтные предприятия, предприятия, выпускающие тару и упаковку, и др.
Основным показателем уровня специализации предприятия яв¬ляется удельный вес продукции, соответствующей основному про¬филю специализации предприятия, в общем объеме выпускаемой продукции. Под производственным профилем понимается приспособлен¬ность предприятия к устойчивому производству определенной но¬менклатуры изделий.
Кооперирование в промышленности заключается в установлении между специализированными, самостоятельными по отношению друг к другу предприятиями и отраслями длительных прямых про-изводственных связей по совместному изготовлению продукта. Следует различать связи, основанные: 1) на производственном кооперировании и 2) на материально-техническом снабжении пред¬приятий (оптовые поставки).
Объекты кооперирования (заготовки, узлы, детали, агрегаты, комплектующие машины и механизмы) изготовляются для опре¬деленного конкретного потребителя или сравнительно небольшого их числа. Они обычно используются для производства узкого круга машин, аппаратов целевого назначения или даже для одного типа или типоразмера.
Объекты материально-технического снабжения (литейный чу¬гун, сталь в слитках, листовой и сортовой прокат, пиломатериалы, топливо, смазочные материалы и т. п.) не имеют производствен¬ной направленности. Они предназначаются для широкого круга потребителей — отраслей; одни и те же материалы могут быть ис¬пользованы для изготовления различных изделий.
В соответствии с формами специализации в промышленности выделяют три формы промышленного кооперирования:
1. Предметное или агрегатное кооперирование заключается в том, что ряд предприятий поставляет головному предприятию раз¬личные комплектующие изделия;
2. Подетальное кооперирование — ряд специализированных пред¬приятий поставляет головному предприятию узлы и детали для производства конечной продукции;
3. Технологическое или стадийное кооперирование — поставка спе¬циализированными предприятиями полуфабрикатов или выполнение отдельных технологических операций для головного предприятия.
Основным показателем уровня кооперирования является удельный вес стоимости полуфабрикатов, заготовок, деталей, узлов, полу¬чаемых от других предприятий в порядке кооперирования, в общей стоимости продукции предприятия. Также рассчитывается удель¬ный вес стоимости услуг, оказываемых специализированными пред¬приятиями, в общей себестоимости продукции предприятия. Кос-венным показателем уровня кооперирования является количество предприятий, с которыми кооперируется головное предприятие.
С точки зрения отраслевой принадлежности и территориального расположения предприятий, участвующих в процессе коопериро¬вания, различают следующие виды кооперационных связей между промышленными предприятиями:
внутрирегиональные — кооперирование предприятий, находящихся в одном районе;
межрегиональные — кооперирование предприятий, находящихся в разных районах страны и за рубежом;
внутриотраслевые — кооперирование предприятий, принадле¬жащих к одной отрасли;
межотраслевые — кооперирование предприятий разных отрас¬лей. Внутриотраслевые и межотраслевые связи могут быть внутри- и межрегиональными. В современной рыночной экономике кооперирование получило чрезвычайно широкое развитие.
Труд и эффективность его использования
Работники предприятия, непосредственно связанные с процессом производства продукции (выполнение работ, предоставление услуг), т. е. занятые производственной деятельностью, составляют промыш¬ленно-производственный персонал (ППП), который подразделяется на две основные категории: рабочие и служащие. Рабочие непосредственно участвуют в процессе производства продукции; управляют машинами, механизмами, установками; наблюдают за работой автоматического и робототехнического обо¬рудования; осуществляют ремонт, регулирование и наладку машин; выполняют погрузочно-разгрузочные и транспортно-складские ра¬боты и т. п. В составе рабочих выделяются две группы: основных и вспомога¬тельных. К основным относят рабочих, непосредственно занятых изго¬товлением продукции (станочники, операторы автоматических ус¬тановок и т. п.), к вспомогательным — рабочих, которые обслужи¬вают производственные процессы (наладчики оборудования, ре¬монтники, рабочие инструментальных цехов, транспортные и складские рабочие, контролеры и т. п.).
В группе служащих выделяются такие категории работающих, как руководители, специалисты и непосредственно служащие. К ру¬ководителям относятся работники, занимающие должности руко-водителей предприятия и его структурных подразделений, а также их заместители по следующим должностям: директора, начальни¬ки, управляющие в структурных единицах и подразделениях, глав¬ные специалисты (главный инженер, главный бухгалтер, главный механик, главный экономист и т. п.).
Специалисты состоят из работников, занятых выполнением ин¬женерно-технических, экономических, бухгалтерских, юридических и других аналогичных функций. Служащие осуществляют подготовку и оформление документации, учет и контроль, заняты хозяйствен¬ным обслуживанием и делопроизводством (агенты, кассиры, делоп¬роизводители, секретари и др.).
Профес¬сия – особый вид трудовой деятельности, требующий оп¬ределенных теоретических знаний и практических навыков.
Спе¬циальность — вид деятельности в пределах профессии, имеющий специфические особенности и требующий дополнительных специаль¬ных знаний и навыков.
Количественная характеристика персонала предприятия измеряет¬ся такими показателями, как списочная, среднесписочная и явочная численность работников. Списочный состав отражает движение чис¬ленности всех работников, постоянных и временных, прием на ра¬боту и увольнение с работы и др. Для определения численности работников за определенный период рассчитывается показатель сред-несписочной численности. Как правило, он используется при исчис¬лении средней производительности труда, средней заработной пла¬ты, текучести кадров и др. Под явочным составом понимают число работающих, которые в течение суток фактически являются на работу.
Необходимое число основных рабочих определяют по: трудоемкости производственной программы; нормам выработки; рабочим местам на основании норм обслуживания.
При расчете численности по трудоемкости общая численность основных рабочих определяется путем деления плановой трудоем¬кости производственной программы на эффективный фонд рабо¬чего времени одного рабочего за год с учетом планового коэффи¬циента выполнения норм:
R = Т/(F хK),
где R – среднесписочное число основных рабочих;
Т – плановая трудоемкость производственной программы, нормо-час;
F – эффективный фонд времени одного рабочего, ч;
К – планируемый коэффициент выполнения норм выработки.
При расчете по нормам выработки численность основных рабо¬чих определяют исходя из производственного задания и норм вы¬работки по формуле:
R = Q/(Н хF ),
где Q — объем продукции в принятых единицах измерения;
Н — плановая норма выработки в единицу рабочего времени.
Метод расчета по рабочим местам на основании норм обслужи¬вания на агрегатных работах используется для определения числен¬ности основных рабочих, выполняющих работы по управлению агрегатами, печами, аппаратами, машинами и другим оборудова¬нием и контроля за технологическими процессами, нормирование деятельности которых затруднено. Среднесписочное число рабочих рассчитывается по формуле:
R = п хr хh хТ,
где п – число рабочих агрегатов;
r – число рабочих, необходимое для обслуживания одного агрегата в течение смены;
h – число смен в сутки;
Т – число суток работы агрегата в плановом периоде.
Число вспомогательных рабочих может быть определено следу¬ющими методами: по трудоемкости работ; по нормам обслуживания; по числу рабочих мест. Численность вспомогательных рабочих-сдельщиков, занятых на работах, объем которых можно определить в нормативном време¬ни, рассчитывается по трудоемкости работ так же, как и основных работников-сдельщиков. Различие состоит в том, что при расчете численности основных рабочих исходят из трудоемкости выпускае¬мой продукции, а при определении численности вспомогательных рабочих – из трудоемкости вспомогательных работ.
Численность вспомогательных рабочих, выполняющих работы, на которые имеются нормы обслуживания, определяется исходя из общего количества объектов обслуживания с учетом сменности работ и норм обслуживания по формуле:
R = n хh хК /Н,
где n – число объектов обслуживания;
K – коэффициент списочного состава (частное от деления номинального фонда рабочего времени на физическое число рабочих дней по плановому балансу рабочего времени);
Н – норма обслуживания, т. е. количество оборудования, про¬изводственных площадей, обслуживаемое одним или группой вспомогательных рабочих.
Метод расчета по рабочим местам применяется при планирова¬нии численности тех групп вспомогательных рабочих, для которых не могут быть установлены ни объем работ, ни нормы обслужива-ния, поскольку работа их выполняется на определенных рабочих местах и связана с конкретным объектом обслуживания (кранов¬щик, кладовщик и др.). Расчет ведется по формуле:
Ч = N хС хК ,
где N – число рабочих мест;
C – число объектов обслуживания.
Численность служащих определяется исходя из имеющихся сред¬неотраслевых данных, а при их отсутствии — по нормативам, раз¬работанным предприятием.
Численность руководителей определяется размером предприятия, его отраслевыми особенностями, нормами управляемости и т. п.
Система показателей, характеризующих интенсивность оборота кадров:
1. Коэффициент интенсивности оборота по приему – отношение числа принятых на работу в анализируемом периоде к среднесписочной численности.
2. Коэффициент интенсивности оборота по выбытию – отношение числа выбывших за период работников к их среднесписочному составу.
3. Коэффициент текучести – отношение числа работников, выбыв¬ших по причинам, относимым к текучести, к среднесписочному количеству работников за этот же период.
Производительность труда, определяемая количеством продукции, произведенной в единицу рабочего времени, характе¬ризует, прежде всего, эффективность использования трудовых ре¬сурсов. Производительность труда можно также охарактеризовать и обратным показателем – затратами рабочего времени на единицу произведенной продукции – трудоемкостью.
Выработка представляет объем продукции, производимый в еди¬ницу рабочего времени или приходящийся на одного среднеспи¬сочного работника в месяц, год, квартал.
Методы расчета производительности труда: натуральный, стоимостной и нормированного рабочего вре¬мени (трудовой).
Наиболее простым и достоверным является натуральный метод, когда объем выработанной продукции измеряется в натуральном выражении.
Стоимостной метод заключается в том, что выработка определя¬ется как отношение объема произведенной продукции в стоимост¬ном выражении к затратам рабочего времени. В качестве объема произведенной продукции могут быть взяты показатели: валовой продукции, товарной продукции, условно-чистой и чистой про¬дукции, валового дохода.
Трудовой метод измерения производительности труда основан на оценке объема выпущенной продукции в единицах нормиро¬ванного времени — нормо-часах.
Производительность труда
Производительность труда представляет собой сложную эко¬номическую категорию, характеризующую эффективность (плодотворность) деятельности работников в сфере материального производства.
Основными показателями производительности труда на уров¬не предприятия являются показатели выработки и трудоемко¬сти продукции, рассчитываемые по следующим формулам:
Различают натуральный, трудовой и стоимостной методы изме¬рения производительности труда.
Натуральный метод ха¬рактеризует выработку продукции в натуральной форме в единицу рабочего, времени. Натуральными показателями производительно¬сти труда являются тонны, штуки, метры и т.д. Данный метод имеет ограниченное применение. Они используются для анализа фак¬тических затрат рабочего времени, определения интенсивности труда рабочего, бригады или звена.
Трудовой метод измерения производительности труда характе¬ризует отношение нормативных затрат рабочего времени к факти¬ческим. Данный метод также имеет ограниченное применение из-за сложности расчета. Он не позволяет учесть влияние роста механовооруженности рабочих и уровня механизации работ в связи с тем, что на механизированные и ручные работы разрабатывают¬ся различные нормы, которые с развитием технического прогресса периодически пересматриваются. Трудовой метод применяется для определения эффективности использования труда рабочих по сравнению с нормами, уровня выполнения норм выработки или степени сокращения нормативного времени рабочего.
Стоимостной метод измерения производительности труда на¬шел широкое применение в промышленности, так как он позволя¬ет сравнить разнообразные виды работ и привести их к единому измерителю. В качестве основного показателя для планирова¬ния и учета производительности труда применяется выработка в стоимостном выражении на одного работника, занятого в про¬изводстве. Вместе с тем этот метод не всегда правильно отража¬ет уровень производительности труда, так как на ее стоимост-ное выражение влияет структура работ и материалоемкость про¬дукции.
Показатели производительности труда зависят не только от метода исчисления объема производства, но и единицы рабочего времени. В этой связи различают часовую, дневную, месячную, квартальную и годовую производительность труда.
Часовая производительность труда определяется отношением объема производства продукции на число часов, отработанных всеми работниками в данном периоде.
Дневная производитель¬ность труда рассчитывается делением объема продукции на коли¬чество человеко-дней, отработанных работниками предприятия.
Месячная (квартальная, годовая) производительность труда рас¬считывается отношением объема произведенной продукции на плановую среднесписочную численность работников за соответ¬ствующий период.
Резерв производительности труда представляет собой разность возможных результатов труда и фактических.
Повышение производительности труда возможно за счет его интенсификации или применения более прогрессивных техно¬логических процессов и средств труда.
Использование второго фактора роста производительности труда – новой техники и технологии – не имеет границ, ее раз¬витие питают научные исследования и прикладные разработки. Это направление повышения продуктивности труда предполага¬ет применение прошлого труда, осуществленного в средствах производства. Здесь необходимо сравнивать экономию живого труда и дополнительные затраты прошлого труда. Эти вопросы относятся к оценке экономической эффективности инноваций и инвестиций.
Рост производительности труда возможен при большой орга¬низаторской работе, проводимой менеджерами разного уров¬ня – от мастера до руководителя предприятия. Опережение рос¬та производительности труда по сравнению с ростом заработной платы является необходимым условием повышения эффектив¬ности производства. С экономической точки зрения такая ситуа¬ция означает, что снижается себестоимость продукции. Рост производительности труда является первым источником увеличения объема производства.
Вторым источником, носящим экстенсивный характер, является дополнитель¬ный набор персонала. В этом случае наблюдается повышение затрат живо¬го и прошлого труда, увеличение себестоимости товара (услуги) и снижение его конкурентоспособности по ценовому фактору.
Большое значение, которое имеет рост производительности труда для предприятий и всего общества, делает необходимым изучение всех факторов, влияющих на уровень производитель¬ности труда и вскрытие резервов ее роста.
При определении использования резервов роста производи¬тельности труда в рамках конкретного производства необходи¬мо учитывать временной интервал, т.е. когда, в какой период времени можно реализовать тот или иной резерв. Различают те¬кущие и перспективные резервы.
В общем виде планирование роста производительности тру¬да определяется по формуле:
где ПТ — планируемый рост производительности труда, %; Эч — возможная расчетная экономия численности, отражающая имеющие¬ся на предприятии резервы, чел.; Чп.п п — общая численность промышленно-производственного персонала, чел.
Понятие, состав, структура основных средств и методы их оценки
Основные фонды предприятия представ¬ляет собой совокупность материально-вещественных ценностей, действующих в неизменной натуральной форме в течение дли¬тельного периода времени и по частям переносящих свою стои¬мость на выпускаемую продукцию. Для планирования, учета движения и списания основные производственные фонды пред¬приятий материальной и нематериальной сферы в зависимости от целевого назначения и выполняемых функций в процессе производства и сбыта продукции подразделяются на группы и подгруппы.
Выделяют следующие группы основных производственных фондов:
– земля и объекты природопользования;
– здания;
– сооружения;
– передаточные устройства;
– незавершенное строительство;
– машины и оборудование; .
– транспортные средства;
– инструменты;
– производственный инвентарь и принадлежности;
– хозяйственный инвентарь;
– рабочий и продуктивный скот;
– многолетние насаждения;
– прочие основные фонды.
В свою очередь, все группы подразделяются на подгруппы (например, машины и оборудование подразделяются на сило¬вые, рабочие, автоматические машины и оборудование, измери¬тельные и регулирующие приборы, лабораторное оборудование, вычислительную технику).
Экономические отношения субъектов хозяйствования по по¬воду первой группы основных фондов – земли и объектов природопользования – имеют специфику при наличии или отсутст¬вии частной собственности на землю в стране.
Аналогичные экономические отношения складываются на предприятии по поводу использования других групп основных фондов.
Из основных фондов выделяется часть имущества со сроком службы менее года или с малой стоимостью (нормативное значе¬ние устанавливается государственными органами управления или учетной политикой предприятия) в подгруппу «Малоценный и быстроизнашивающийся инструмент и инвентарь». По фор¬мальным характеристикам такой инструмент относится к средст¬вам труда (не меняет натурально-вещественной формы в процес¬се производства), но с целью упрощения учета движения в нату¬ральном и стоимостном выражении он включается в оборотные, а не в основные фонды.
На некоторых предприятиях имеются непроизводственные фонды: дома отдыха, спортивные сооружения, детские учрежде¬ния и др. Экономические отношения по поводу движения стои¬мости и составных элементов непроизводственных фондов рег¬ламентируются государством.
Структура основных производственных фондов характеризуется удельным весом групп и подгрупп в стоимостном и процен¬тном выражении.
Большое значение имеет анализ движения и технического состояния основных средств. Для этого рассчитываются следующие показатели:
- коэффициент износа основных средств: ,
где Иос – сумма износа основных средств предприятия на определенную дату;
ПСос – первоначальная стоимость основных средств на определенную дату.
- коэффициент годности: ,
где ОСос – остаточная стоимость основных средств предприятия;
ПСос – первоначальная стоимость основных средств предприятия.
- период оборота основных средств: , где – среднегодовая сумма всех используемых предприятием основных средств по первоначальной стоимости;
– среднегодовая сумма износа используемых предприятием основных средств.
- коэффициент выбытия основных средств: ,
где – стоимость выбывших основных средств активов в отчетном периоде;
– стоимость основных средств на начало отчетного периода.
- коэффициент ввода: ,
где ОСвд – стоимость вновь введенных основных средств в отчетном периоде;
ОСк – стоимость основных средств на конец отчетного периода.
- коэффициент обновления основных средств: ,
- срок обновления основных средств: .
Обобщающими показателями, характеризующими уровень обеспеченности предприятия основными средствами производства, являются фондовооруженность и техническая вооруженность труда. Показатель общей фондовооруженности труда рассчитывается отношением среднегодовой стоимости промышленно-производственных основных средств к среднесписочной численности рабочих в наибольшую смену. Уровень технической оснащенности определяется отношением стоимости производственного оборудования к среднесписочному числу рабочих в наибольшую смену.
Для выяснения эффективности использования основных средств применяется ряд показателей:
- фондоотдача: ,
где ВП – объем производства продукции в принятых единицах в отчетном периоде.
- фондоемкость: ,
- фондорентабельность: ,
где Пр – прибыль от основной деятельности в отчетном периоде.
Показателями, характеризующими использование активной части основных средств являются:
- коэффициент интенсивности загрузки оборудования: ,
где – соответственно фактическая и плановая среднечасовая выработка.
- коэффициент экстенсивности загрузки оборудования: ,
где – соответственно фактический и плановый фонды рабочего времени оборудования.
- коэффициент интегральной нагрузки – обобщающий показатель, комплексно характеризующий использование оборудования по времени и по мощности:
Анализ этих показателей дает достаточно полное представление о состоянии основных средств, позволяет выбрать пути повышения их эффективности.
Износ и амортизация основных средств. Проблемы обновления основных производственных фондов
Основные фонды учитываются в натуральном и стоимостном выражении. Каждому объекту основных фондов присваивается инвентарный номер и заводится карточка учета, в которой отражается первоначальная стоимость, ее увеличение или уменьшение, начисленный износ, остаточная стоимость и другая необходимая информация. Имеются специальные ком¬пьютерные программы учета всей совокупности основных фон¬дов предприятия.
Содержание натуральных показателей основных фондов предопределяется характером и спецификой назначения отдельных их элементов в различных отраслях производства. Информацией для учета основных фондов в натуральном выражении являются данные технических паспортов на момент их приобретения, а также периодически проводимая инвентаризация. Учет основ¬ных фондов в натуральном выражении используется для опреде¬ления производственных мощностей предприятия.
Стоимостная оценка основных фондов необходима для опреде¬ления их стоимости, динамики и структуры, дооценки и уценки, степени износа и размера начисляемой амортизации, для плани¬рования воспроизводства и расчета рентабельности. Она востре¬бована при наличии внутрипроизводственного хозяйственного расчета и стимулировании эффективного использования основ¬ного капитала.
В планировании и бухгалтерском учете применяют три пока¬зателя стоимости основных фондов: первоначальная, восстано¬вительная и остаточная.
Первоначальная – это фактическая стоимость основных фон¬дов на момент их ввода в эксплуатацию, включает в себя доставку и установку.
Восстановительная – характеризует стоимость воспроизвод¬ства основных фондов в современных условиях. Она показывает, во сколько обошлось бы создание аналогичных основных фон¬дов в настоящее время с учетом произошедшего изменения их, стоимости.
Остаточная – представляет собой стоимость с учетом износа и определяется как разность между первоначальной (восстанови¬тельной) стоимостью и величиной износа. Износ в денежном вы¬ражении – это стоимость основных фондов, перенесенная за ряд лет на выпускаемую продукцию. Величина износа также подвер¬гается переоценке при изменении первоначальной стоимости. Остаточная стоимость отражает стоимость основных фондов, еще не перенесенную на продукт через амортизацию.
Для оценки рыночной стоимости недвижимости вообще и основных фондов в частности применяются следующие методы:
– затратный (по остаточной и (или) восстановительной сто¬имости);
– рыночный (метод сравнительных продаж);
– доходный (метод капитализации дохода).
В процессе эксплуатации или бездействия основные фонды предприятия подвергаются износу.
Различают физический и моральный износ.
Под физическим износом понимается утрата основными фондами своей потребительской стоимости. Физический износ зависит прежде всего от степени загрузки и качества основных фондов, а также от порядка содержания и ухода за ними, уровня квалификации обслуживающего персонала и температурного режима, качества материалов.
Моральный износ представляет собой преждевременное (до окончания срока физической службы) обесценение основных фондов, вызванное либо удешевлением их воспроизводства (первая форма морального износа), либо применением более производительных орудий труда (вторая форма). В результате морального износа использование существующих, физически годных основных фондов оказывается экономически невыгод¬ным в сравнении с новым поколением аналогичных технических средств.
Отрицательные последствия морального износа могут быть преодолены путем замены устаревшего оборудования. Однако такая замена означает досрочный вывод из строя еще физиче¬ски годных машин, не перенесших полностью свою стоимость в амортизационный фонд. Поэтому амортизационный период должен определяться таким образом, чтобы физический и мо¬ральный износ равнялись экономическому износу. Экономиче¬ский износ наступает тогда, когда стоимость устаревшего средст¬ва труда полностью перенесена на себестоимость выпускаемой продукции и сформирован амортизационный фонд.
Участвуя в процессе производства, средства труда постепенно утрачивают свою потребительскую стоимость, а это вызывает необходимость их замены и обновления, что требует накопления определенных средств. Одним из способов такого накопления является амортизация основных средств.
Амортизация – это часть стоимости основных фондов, выра¬жающая в денежный форме их износ, т.е. способ перенесения стоимости основных средств на себестоимость выпускаемой продукции. Отчисления, предназначенные для возмещения изношенной части основных фондов, называются амортизационными отчислениями. Отношение годовых амортизационных отчислений к балансовой стоимости основных фондов, выраженное в процентах, называется нормой амортизации.
Размер амортизационных отчислений (амортизации) опреде¬ляется по следующей формуле:
Амортизация = Первоначальная стоимость основных фондов/срок службы
Амортизация рассчитывается для каждого инвентарного объ¬екта, входящего в группу или подгруппу основных фондов, для которых устанавливается одинаковый срок службы.
Исходя из срока службы каждой единицы основных фондов определяется норма амортизационных отчислений по формуле:
Норма амортизации = 1/ срок службы х 100%
Нормативные сроки службы по группам и подгруппам основ¬ных фондов регламентируются правительством и являются еди¬ными для всех субъектов хозяйствования. Методика расчета амортизационных отчислений устанавливается на предприятии самостоятельно и фиксируется в учетной политике, принимае¬мой ежегодно соответствующим решением. Учетная политика является обязательной для исполнения экономической службой предприятия и контролируется налоговыми органами. Амортизационная политика предполагает выбор методов аморти¬зации для различных групп или конкретных инвентарных единиц основных фондов. Существуют следующие методы начисления амортизации:
Линейная – при этом методе предприятия начисляют амортизацию равномерно по годам эксплуатации. Она применяется при ста¬бильном положении предприятия на рынке товаров и услуг.
Ускоренная амортизация основана на уменьшении периода амортизации и повышения ее годовых норм. Она экономически целесообразна, если то¬вар имеет низкую себестоимость и высокую цену в первые годы производства. В таком случае можно ввести повышенные нормы амортизации. Данная процедура позволяет оптимизировать нало¬говые платежи на первом этапе жизненного цикла продукции и уменьшить цену при снижении амортизации на последующих эта¬пах с целью обеспечения конкурентоспособности изделия по цене.
Замедленная амортизация экономически необходима в том слу¬чае, если в первый год продажи нового товара его себестоимость очень высока за счет расходов на научно-исследовательские и опыт¬но-конструкторские работы, а в последующие годы при увеличе¬нии объема производства возможно значительное снижение издер¬жек. Обоснование амортизационной политики имеет большое зна¬чение для оптимизации объема продаж, прибыли и создания амортизационного фонда как источника финансирования про¬стого воспроизводства основного капитала.
Формы обновления основных фондов
Улучшение использования основного капитала предприя¬тия – важнейший фактор повышения его эффективности. Оно обеспечивает увеличение выпуска продукции без дополнитель¬ных инвестиций, способствует росту производительности труда, снижению себестоимости продукции и повышению рентабельности активов, приводит к ускорению их кругооборота и, следо¬вательно, сближению сроков физического и морального износа. Это имеет большое значение для обновления основного капита¬ла и сокращения потерь, связанных с моральным взносом техно¬логического оборудования.
Выделяют следующие основные пути улучшения использова¬ния основных фондов:
– технические;
– организационные;
– экономические.
К техническим путям относятся реконструкция зданий и соору¬жений, модернизация машин и оборудования, повышение качест¬ва их технической эксплуатации, рост квалификации персонала.
Организационное направление включает: четкое диспетчирование производства, выявление незагруженного оборудо¬вания и помещений, реализацию излишних основных фондов, рас¬ширение объема производства на имеющихся производственных мощностях и площадях; во-вторых, применение современной орг¬техники, позволяющей вести учет движения продукции и всех ин¬вентарных единиц основных фондов в реальном режиме времени.
Экономические пути реализуются через стимулирование субъ¬ектов хозяйствования и персонала. Основные из них: сдача в аренду временно незагруженного оборудования; консервация основных фондов, которые в среднесрочной перспективе не бу¬дут использованы или реализованы; продажа имущества; мате-риальное поощрение персонала, добивавшегося высокой произ¬водительности технических средств.
Понятие, состав, структура и классификация оборотных средств
Оборотные средства – это совокупность денежных средств, авансируемых для создания оборотных производственных фондов и фондов обращения, обеспечивающих непрерывный кругооборот денежных средств.
Оборотные производственные фонды – это предметы труда (сырье, основные материалы и полуфабрикаты, топливо, запасные части и др.); средства труда со сроком службы не более 1 года (малоценные и быстроизнашивающиеся предметы и инструменты); незавершенное производство и расходы будущих периодов.
Фонды обращения – это средства предприятия, вложенные в запасы готовой продукции, товары отгруженные, но неоплаченные, а также средства в расчетах и денежные средства в кассе и на счетах.
Оборотные средства обеспечивают непрерывность производства и реализации продукции предприятия.
Оборотные производственные фонды вступают в производство в своей натуральной форме и процессе производства продукции целиком потребляются. Они переносят свою стоимость на произведенный продукт. Фонды обращения связаны с обслуживанием обращения товаров. Они не участвуют в образовании стоимости, а являются ее носителями. После изготовления и реализации продукции стоимость оборотных средств возмещается в составе выручки от реализации. Это позволяет систематически возобновлять процесс производства, который осуществляется путем непрерывного кругооборота средств предприятия.
Оборотные производственные фонды состоят из трех частей:
- производственные запасы – это предметы труда, подготовленные для запуска в производственный процесс. Они состоят из сырья, основных и вспомогательных материалов, топлива, горючего, покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий, тары и тарных материалов, запасных частей для текущего ремонта основных фондов;
- незавершенное производство и полуфабрикаты собственного изготовления – это предметы труда, вступившие в производственный процесс: материалы, детали, узлы и изделия, находящиеся в процессе обработки или сборки, а также полуфабрикаты собственного изготовления, не законченные полностью в одних цехах предприятия и подлежащие дальнейшей обработке в других цехах того же предприятия;
- расходы будущих периодов – это невещественные элементы оборотных фондов, включающие затраты на подготовку и освоение новой продукции, которые производятся в данном периоде, но относятся на продукцию будущего периода (затраты на конструирование и разработку новых видов изделий, на перестановку оборудования и др.).
Соотношение между отдельными элементами оборотных фондов в стоимостном выражении или их составными частями называется структурой оборотных средств.
В своем движении оборотные средства проходят три стадии:
- денежная (подготовительная). Она протекает в сфере обращения, где происходит превращение денежных средств в форму производственных запасов.
- производственная (непосредственный процесс производства).
- на товарной стадии после превращения товарной формы стоимости произведенной продукции в денежную авансированные средства восстанавливаются за счет части поступившей выручки от реализации продукции. Остальная сумма составляет денежные накопления.
Оборотные средства находятся одновременно на всех стадиях и во всех формах производства, что обеспечивает его непрерывность и бесперебойную работу предприятия.
Оборотные средства по источнику образования делятся на собственные и заёмные.
Собственные постоянно находятся в распоряжении предприятия (для государственных предприятий формируются за счёт бюджета).
Заёмные образуются за счёт предоставления предприятиям кредитов банками.
Нормирование оборотных средств предприятия
Оборотные средства по источнику образования делятся на собственные и заёмные.
Собственные постоянно находятся в распоряжении предприятия (для государственных предприятий формируются за счёт бюджета). Они называются устойчивыми пассивами (з/пл, взносы на социальное страхование, отпускные, задолженность поставщикам). Например з/пл выплачивается через неделю после получения средств от покупателя, в течении этого времени средства находятся в обороте предприятия.
Заёмные образуются за счёт предоставления предприятиям кредитов банками.
В зависимости от способов формирования оборотные средства оценивают различными способами. Производственные запасы оцениваются по стоимости приобретения. По мере передачи их в производство в качестве предметов труда стоимость запасов полностью переносится на выпускаемую продукцию. Реализация товара и оплата его поку¬пателем завершает кругооборот производственных запасов. Часть выручки от продажи изделий (работ, услуг) возвращается как ис¬точник финансирования оплаты новой партии сырья, материа¬лов, покупных изделий, предусмотренных технологией изготов¬ления продукции.
Если очередная поставка сырья будет осуществлена по более высокой или низкой цене, это найдет отражение в увеличении или уменьшении себестоимости. Если тенденций роста стоимос¬ти предметов труда имеет устойчивый характер, необходимо про¬водить переоценку производственных запасов. В противном слу¬чае не будет обеспечено воспроизводство оборотных фондов.
Минимизация запасов оборотных средств и ускорение их оборачиваемости обеспечивают повышение эффективности про¬изводства и конкурентоспособности предприятия. С этой целью необходимо нормировать оборотные средства и отслеживать со¬отношение фактических и нормативных запасов.
В процессе нормирования используются два понятия: норма и норматив оборотных средств. Под нормой оборотных средств понимается величина запаса в днях, натуральном или процент¬ном выражении. Норматив – это стоимостная оценка размера оборотных средств на конец отчетного периода. Применяются три метода нормирования оборотных средств: прямого счета, аналитический, коэффициентный.
Метод прямо¬го счета состоит в том, что в стоимостном выражении определя¬ются необходимые размеры запаса по основным видам товар¬но-материальных ценностей. Затем они складываются, и вычис-ляется норматив по подгруппе оборотных фондов.
Исходными данными для расчета являются дневная потреб¬ность в данном виде сырья и количество дней запаса в зависимо¬сти от специфики труда. Произведение двух показателей дает норматив запаса в стоимостном выражении.
Метод прямого счета не только обеспечивает определение экономически обоснованного норматива, но и позволяет в про¬цессе нормирования воздействовать на улучшение организации производства и труда.
При аналитическом методе используются фактические дан¬ные бухгалтерского учета оборотных средств на конкретную да¬ту. Исключаются излишние и ненужные запасы, вносятся по¬правки на изменение условий производства и динамику цен. Ре¬зультат этих расчетов считается нормативом оборотных средств.
Недостатком аналитического метода является его ориентация ;на сложившиеся условия производства. Этот метод может быть использован по отдельным элементам оборотных средств, удель¬ный вес которых незначителен.
При коэффициентном методе рассчитываются оптимальные соотношения удельного веса основных элементов оборотных средств, сложившиеся за рассматриваемый период, и наилучший показатель оборачиваемости оборотных средств.
Источники формирования оборотных средств и эффективность их использования
Источники финансирования оборотных активов:
1. Собственные (уставный капитал, прибыль, фонды накопления, резервный капитал, финансирование из бюджета).
2. Заемные (краткосрочные банковские, коммерческие кредиты, инвестицион-но - налоговые кредиты (отсрочка уплаты налогов, неналоговых платежей), инвестиционный вклад работников предприятия)).
3. Привлеченные (различные виды краткосрочной кредиторской задолженности). В отличие от заемных привлеченные источники бесплатны.
В условиях рыночной системы хозяйствования ра¬циональное обеспечение предприятия оборотными средствами в развитии его экономики имеет чрезвычайно важное значение и обу¬словливает необходимость соответствующей организации и хозяй¬ствования с этими средствами.
Для характеристики оборачиваемости оборотных средств при¬меняется ряд показателей. Простейшим из них является коэффици¬ент оборачиваемости оборотных средств. Он определяется по формуле
где Р - стоимость реализованной продукции (выручка от реализации) за опреде¬ленный период;
О - средний остаток оборотных средств за тот же период.
Продолжительность же оборота в днях всегда может быть исчислена по формуле
где Коб - коэффициент оборачиваемости;
Т - продолжительность периода, за который определяются показатели дней
(Т = 30; 90; 360).
После подстановки в формулу соответствующих величин полу¬чим для определения продолжительности оборота в днях (Д) развер¬нутое выражение, связывающее все исходные величины:
Смысл этой формулы в том, что, поскольку величина Т заранее дана, с ее помощью по известным двум величи¬нам всегда можно определить третью.
Из приведенной формулы вытекает, что в нее включен еще один показатель, характеризующий скорость обо¬рота оборотного капитала, - среднесуточный оборот капитала.
Это позволяет определить продолжительность оборота в днях:
а также определить величину коэффициента закрепления оборотных средств.
Этот коэффициент - величина, обратная коэффициенту оборачи¬ваемости
Его экономический смысл в том, что он характеризует сумму сред¬него остатка оборотных средств, приходящегося на 1 руб. выручки от реализации.
Эффект ускорения оборачиваемости оборотных средств выража¬ется в высвобождении, уменьшении потребности в связи с улучше¬нием их использования.
Эффективность использования предметов труда можно оценить показателем материалоемкости (ME) продукции, который опреде¬ляется как отношение
где М - затраты сырья, топлива, материалов, энергии и др.;
П - объем производства.
Обратный показатель называется материалоотдачей (МО) и рассчитывается по формуле
Достаточность оборотных средств устанавливается на основе нормирования расхода оборотных средств по каждому виду продук¬ции, а также определения оптимального объема текущего складско¬го и гарантийного (страхового) запаса, необходимого для обеспече¬ния непрерывности производства.
Сумма высвобожденных средств из оборота в связи с ускорением ( - Э) или дополнительно привлеченных средств в оборот (+ Э) при замедлении оборачиваемости капитала определяется по формуле: ,
Где - выручка отчетного периода;
Д- количество дней в периоде;
- изменение продолжительности оборота оборотного капитала.
На основе определения как общего количества товарно-материальных ценностей, так и каждого вида продукции рассчиты¬вается необходимый объем оборотных средств. Особенность их оп¬ределения состоит в том, что их величина зависит не только от объ¬ема оборотных фондов, но и от времени отвлечения денежных средств, необходимых для обеспечения непрерывности производст¬ва. Это достигается путем их нормирования.
Материальные ресурсы и эффективность их использования
Материальные ресурсы выступают в виде разнообразных элементов производства, используемых в основном в качестве предметов труда (сырье, основные и вспомогательные материалы, топливо и энергия, полуфабрикаты, запасные части, спецодежда, инструмент)
В процессе потребления материальных ресурсов в производстве происходит их трансформация в материальные затраты, поэтому уровень их расходования определяется через показатели, исчисленные исходя из суммы материальных затрат.
Для оценки эффективности материальных ресурсов используется система обобщающих и частных показателей (табл.1).
Показатели эффективности материальных ресурсов
Показатели Формула расчета Экономическая интерпретация показателя
1. Обобщающие показатели
Материалоемкость продукции (ME)
Отражает величину материальных затрат, приходящуюся на
1 руб. выпущенной продукции
Материалоотдача продукции (МО) Характеризует выход продукции с каждого рубля потребленных материальных ресурсов
Удельный вес материальных затрат в себестоимости продукции (УМ) Отражает уровень использования материальных ресурсов, а также структуру (материалоемкость продукции)
Коэффициент использования материалов (KM) Показывает уровень эффективности использования материалов, соблюдения норм их расходования
2. Частные показатели
Сырьеемкость продукции (СМЕ)
Металлоемкость продукции (ММЕ)
Топливоемкость продукции (ТМЕ)
Энергоемкость продукции (ЭМЕ)
Показатели отражают эффективность потребления отдельных элементов материальных ресурсов на 1 руб. выпущенной продукцией
Удельная материалоемкость изделия (УМЕ) Характеризует величину материальных затрат, израсходованных на одно изделие
Применение обобщающих показателей в анализе позволяет получить общее представление об уровне эффективности использования материальных ресурсов и резервах его повышения.
Частные показатели используются для характеристики эффективности потребления отдельных элементов материальных ресурсов (основных, вспомогательных материалов, топлива, энергии и др.), а также для установления снижения материалоемкости отдельных изделий (удельной материалоемкости).
В зависимости от специфики производства частными показателями могут быть: сырьеемкость – в перерабатывающей отрасли; металлоемкость – в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности; топливоемкость и энергоемкость – на предприятиях ТЭЦ; полуфабрикатоемкость – в сборочных производствах и т.д.
Удельная материалоемкость отдельных изделий может быть исчислена как в стоимостном, так и в условно-натуральном и натуральном выражении.
В процессе анализа фактический уровень показателей эффективности использования материалов сравнивают с плановым, изучают их динамику и причины изменения.
Сущность и система планирования на предприятиях. Бизнес-планирование
Формулировка стратегических, тактических и текущих целей предприятия, выработка политики, конкретизация ожидаемых ре¬зультатов, расчет предполагаемых значений основных технико-эко-номических показателей – все это составляет содержание процес¬са планирования.
В соответствии с горизонтами планирования (периодами, на которые составляются планы) различают долгосрочное, средне¬срочное и краткосрочное планирование.
Долгосрочное планирование носит стратегический характер, по¬скольку именно при долгосрочном подходе выявляются стратеги¬ческие цели предприятия и пути их реализации. Горизонт стратеги¬ческого планирования в определенной степени зависит от размеров предприятия и может составлять от 3 до 5 лет для малого предприя¬тия и до 20 лет – для крупного.
Перспективное планирование предполагает выделение следующих основных разделов:
1. План реализации продукции (программа сбыта). На основании данных маркетинговых исследований и стратегических целей пред¬приятия формируется программа сбыта продукции по номенклату¬ре и ассортименту по годам периода среднесрочного планирования. Программа сбыта формируется в натуральном и стоимостном выражении с учетом прогнозируемых цен реализации.
2. План производства (производственная программа). В этом разде¬ле содержится план выпуска основных видов производимой продукции в натуральном выражении, обоснованный расчетом произ-водственных мощностей с учетом ввода нового оборудования, из¬менения производительности труда, структуры выпускаемой продукции, повышения качества производства.
3. План технического развития и организации производства. Этот план должен включать в себя следующие подразделы: освоение новых видов и повышение технического уровня вы¬пускаемой продукции; внедрение прогрессивных технологий; повышение уровня механизации, автоматизации производства; совершенствование системы управления, планирования и орга¬низации труда и производства на предприятии.
4. Капитальное строительство. В этом разделе плана определяются объемы вводимых в плановом периоде в действие основных фондов, производственных мощностей и других объектов капитального строи-тельства, а также уровень инвестиционного обеспечения и источники инвестиций.
5. План закупок (материально-техническое снабжение). В этом раз¬деле определяется потребность в основных материальных ресурсах и источники их получения (основные поставщики, наличие долго¬срочных договоров о поставке, производственная кооперация, обес¬печенность ограниченными ресурсами и т. п.), а также повышение эффективности их использования и хранения.
6. План по труду и кадрам. В этом разделе содержится анализ ди¬намики производительности труда и ее прогноз. На этом основа¬нии определяется потребность в трудовых ресурсах, намечаются ис-точники набора дополнительных трудовых ресурсов и методы по¬вышения квалификации кадров, рассчитывается фонд оплаты труда при повременной оплате или определяется норматив для расчета заработной платы при иных формах оплаты труда.
7. План по себестоимости, прибыли и рентабельности производ¬ства и предприятия. Содержит динамику издержек производства, определяет резервы снижения себестоимости продукции, влия¬ние изменения уровня себестоимости на прибыль и рентабельность. В этом же разделе приводятся расчеты ожидаемой прибыли и рентабельности производства и их динамика по годам рассматри¬ваемой перспективы.
8. Финансовый план (бюджет). Этот раздел включает баланс до¬ходов и расходов предприятия, расчет предстоящих расходов и отчислений, кредитные взаимоотношения, обязательства перед республиканским и местным бюджетом.
9. Охрана окружающей среды. Этот раздел предусматривает ме¬роприятия, имеющие экологическую направленность.
Оперативно-производственное планирование конкретизирует и детализирует производственную программу, обес¬печивает своевремен¬ное доведение до подразделений плановых за¬даний, а также выполняет координирующую функцию, обеспечи¬вая слаженную работу всех под¬разделений предприятия. Главной целью оперативно-производствен¬ного планирования является обеспе¬чение равномерного бесперебой¬ного производства продукции в задан¬ных количествах и в установлен¬ные сроки при соответствии выпуска¬емых изделий стандартам качества продукции и при оптимальном ис¬пользовании производственных мощ¬ностей.
Бизнес-план – это обоснование деятельности предприятия в рыночных условиях и помощник управления фирмой. Он составляется как для действующего, так и для вновь создаваемого предприятия.
Бизнес-план инвестиционного проекта состоит из двух час¬тей – описательной и расчетной. Расчетная часть – это финан¬совый раздел, остальные части излагаются в виде текстового обоснования.
Содержание бизнес-плана:
Резюме
1. Предыстория и основная идея проекта.
2. Анализ рынка и стратегия маркетинга.
3. Место расположения и экологическая оценка.
4. Проектно-конструкторская разработка.
5. Материальные и иные факторы производства.
6. Организация производства и накладные расходы.
7. График осуществления проекта.
8. Финансовый план.
Производственная программа и ее планирование
Производственная программа – основной раздел перспективного и годового бизнес-плана развития предприятия, в котором определяются объем изготовления и выпуска продукции по номенклатуре, ассортименту и качеству в натуральном и стоимостном выражениях.
Объем валовой продукции включает в себя весь объем работ, на¬меченных к выполнению в данном периоде.
Объем товарной продукции в плане включает в себя сто¬имость: готовых изделий, предназначенных для реализации; полуфабрикатов собственной выработки; продукции вспомогательных и подсобных производств, предназначенной к отпуску на сторону; стоимость работ промышленного характера, выполняемых по зака¬зам или со стороны, или непромышленных подразделений самого предприятия.
Объем чистой продукции определяется как объем товарной про¬дукции за вычетом амортизационных отчислений и материальных затрат.
Объем реализованной продукции определяется в плане как сто¬имость предназначенных к поставке и подлежащих оплате в плано¬вом периоде: готовых изделий; полуфабрикатов собственного производства; работ промышленного характера на сторону и др. Объем реализуемой продукции по плану (Р) можно определить по следующей формуле:
P = T + O1 – O2,
где Т – объем товарной продукции по плану;
O1 – остатки нереализованной продукции на начало периода;
O2 – то же на конец планового периода
Производственная программа отражает основные направления и задачи развития предприятия в плановом периоде, производственно-хозяйственные связи с другими предприятиями, профиль и степень специализации и комбинирования производства.
Основные разделы производственной программы для предприятий, занятых производством материального продукта:
• план по производству товарной (валовой) продукции;
• план выпуска продукции на экспорт;
• план по повышению качества продукции;
• план реализации продукции.
При разработке производственной программы основываются на потребностях народного хозяйства и мирового рынка в продукции предприятия, общей рыночной ситуации, состоянии конкурентных предприятий и отраслей.
Формирование разделов производственной программы осуществляется с применением балансового метода, позволяющего приводить в соответствие объемы планируемых работ и потребности на них, а также осуществлять расчеты обеспеченности производственной программы производственными мощностями, материальными, топливно-энергетическими и трудовыми ресурсами.
Предприятия самостоятельно планируют номенклатуру и объем производимой продукции, руководствуясь при этом государственным заказом, обязательствами перед партнерами, обязательствами по поставкам сбытовым организациям.
Исходными данными при разработке производственной программы
являются:
• уставные виды деятельности предприятия по производству и реализации продукции (работ, услуг);
• результаты фактического выполнения производственной программы за предыдущие периоды;
• данные по спросу на продукцию предприятия;
• сведения о рекламациях, замечаниях по качеству продукции за предыдущий период;
• сведения о долях продукции в общем объеме ее выпуска за предыдущий период по уровням качества;
• сведения об объеме реализации продукции за предыдущий период по его периодам (месяцам, кварталам);
• расчеты производственной мощности предприятия;
• прогрессивные технико-экономические нормы и нормативы;
• решения высших органов управления предприятия о стратегических перспективах его развития.
В упрощенном виде, результат подготовки производственной программы проявляется в ответах на ключевые вопросы управления производственной структуры:
• какие виды продукции и в каких количествах производить?
• в какие сроки должна быть готова продукция к отправке покупателю?
• какого качества должна быть продукция в планируемом периоде;
• сколько дополнительно предприятие может выпустить продукции, какого вида и качества в случае возникновения срочных заказов;
• каков нижний предел объема выпуска продукции, при котором следует перейти в режим его консервации или остановить для модернизации;
• каковы должны быть объемы потребляемых ресурсов для производства продукции и возможности для их удовлетворения.
Производственные мощности и их определение
Производственная мощность является исходным пунктом планирования производственной программы предприятия. Она отражает потенциальные возможности объединений, пред¬приятий, цехов по выпуску продукции. Определение размера производственной мощности занимает ведущее место в выявле-нии и оценке резервов производства.
Под производственной мощностью предприятия понимает¬ся максимально возможный выпуск продукции в номенклатуре и ассортименте, предусмотренном планом продаж, при полном • использовании производственного оборудования и площадей, с учетом прогрессивной технологии, передовой организации тру¬да и производства.
Производственная мощность предприятия определяется как мак¬симально возможный объем производства продукции на определен¬ном оборудовании в определенном периоде.
Входная/выходная производственная мощность предприятия или его структурного подразделения — это мощность на начало/конец соответствующего планового периода. Последняя рассчитывается как алгебраическая сумма входной мощности, новой мощности, введенной в течение данного периода, и выбывшей в том же пери¬оде мощности.
Среднегодовая мощность — это мощность, которой располагает предприятие или его структурное подразделение в среднем за год с учетом прироста и выбытия наличных мощностей.
Коэффициент использования производственной мощности:
К = V/M,
где V – объем производства за период;
M – средняя мощность за период.
Производственная мощность предприятия определяется по мощности ведущих цехов, участков, поточных линий, станков (агрегатов) с учетом мер по ликвидации узких мест и возмож¬ной кооперации производства.
В расчет производственной мощности включается все на¬личное оборудование, в том числе и бездействующее в связи с неисправностями, ремонтом, модернизацией. Учитывается обо¬рудование, находящееся в монтаже и на складах, предназна¬ченное к вводу в эксплуатацию в планируемом периоде. При расчете мощности не рассматривается оборудование вспомога¬тельных и обслуживающих цехов.
Понятие и контроль качества продукции
Понятие "качество продукции" регламентировано государ¬ственным стандартом (ГОСТ 15467-79). Качество — совокуп¬ность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Международный стандарт ИСО 8402 определяет это понятие следующим образом: качество — совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые при¬дают им способность удовлетворять обусловленные или предпо¬лагаемые потребности.
Качество может быть только относительным. Ес¬ли необходимо дать оценку качества продукции, то надо срав¬нить данный набор свойств (совокупность свойств) с каким-то эталоном. Эталоном могут быть лучшие отечественные или международные образцы, требования, закрепленные в стандар¬тах или технических условиях. При этом применяется термин "уровень качества" (в зарубежной литературе — "относитель¬ное качество", "мера качества") — это относительная характе¬ристика качества продукции, основанная на сравнении сово¬купности показателей ее качества с соответствующей совокуп¬ностью базовых показателей. Итак, технический уровень про¬дукции — относительная характеристика ее качества, основан¬ная на сопоставлении значений показателей технического со¬вершенства оцениваемой продукции и ее современных конку¬рентоспособных аналогов.
Все свойства продукции выделены в группы.
Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения (производительность оборудования, процентное содержание соли, сахара, жира в пищевых продук¬тах, скорость, высота полета самолета и др.). Эти показатели играют важную роль при оценке качества и часто являются ос¬новой для построения критерия оптимизации процесса управ¬ления качеством продукции, используемого для нахождения наилучших управленческих решений.
Показатели надежности и долговечности характеризуют свойства надежности и долговечности изделий в конкретных условиях их использования. Надежность изделия — сложное свойство, состоящее из трех частных свойств (безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости) и зависящее от долговеч¬ности составных частей изделия. Она закладывается на стадии разработки, обеспечивается на стадии производства и поддер¬живается на стадии эксплуатации.
Эргономические показатели отражают удобство эксплуа¬тации изделия человеком. Взаимодействие человека с изделием выражается через комплекс антропометрических, физиологи¬ческих и психологических свойств человека.
Эстетические показатели характеризуют композицион¬ное совершенство изделия (сочетание цветов, выразительность формы).
Показатели транспортабельности отражают степень возможности транспортировки изделия различным транспор¬том без нарушения его свойств.
Патентно-правовые показатели характеризуют патент¬ную защиту и патентную чистоту продукции.
Экологические показатели отражают степень влияния на окружающую среду вредных воздействий, которые возникают при хранении, эксплуатации или потреблении продукции.
Показатели безопасности определяют степень безопасно¬сти эксплуатации и хранения изделия, т.е. обеспечивают безо¬пасность при соблюдении условий эксплуатации, ремонта, про¬стоя.
Показатели стандартизации и унификации отражают степень использования или применения в данном изделии стан¬дартизированных деталей, сборочных единиц, блоков и других составных элементов и уровень унификации составных частей изделия. Эти показатели позволяют определить степень конструктивного единообразия изделия. Они свидетельствуют о возможности применения минимально необходимого количест¬ва типоразмеров составных частей изделия с целью повышения качества продукции и эффективности производства.
Указанные показатели в совокупности создают базу для сравнения с другой аналогичной продукцией, позволяют оце¬нить их технический уровень и качество. В зависимости от пот¬ребности используется тот или иной показатель.
Управление качеством включает методы и деятельность оперативного характера, используемые для удовлетворения требований к качеству.
Улучшение качества представляет собой постоянную деятельность, направленную на повышение технического уровня продукции, качества ее изготовления и совершенствования элементов производства и системы качества.
Стандартизация и сертификация продукции
Важнейшее место в системе управления качеством занимает стандар¬тизация и сертификация продукции.
Сертификация - это деятельность по подтверждению с необходи¬мой достоверностью соответствия продукции конкретным стандартам или техническим условиям. Сертификация продукции служит гаран¬тией потребителю в том, что она соответствует установленным тре¬бованиям.
Документом, удостоверяющим, что на предприятии выпускается про¬дукция, соответствующая всем требованиям стандарта, является серти¬фикат.
Стандартизация в свою очередь представляет нормотворческую деятельность по разработке и установлению наиболее рациональных норм и требований, предъявляемых к продукции и производственным процессам.
Стандарт — это нормативный документ по стандартизации, утверж¬денный органом по стандартизации. Таким органом является Государ¬ственный комитет по стандартизации Республики Беларусь.
В настоящее время в Республике Беларусь действует новая система стандартизации. В 2004 г. в республике были приняты новые законы «О техническом нормировании и стандартизации» и «Об оценке соответ¬ствия требованиям технических нормативных правовых актов в области технического нормирования и стандартизации». В этих законах закреплен новый подход к установлению и применению обязательных и добровольных требований к продукции (услугам), введению технических регламентов и проведению оценки соответствия согласно принятой международной практике.
Разработка для различных групп продукции технических регламентов, базирующихся на международных и европейских стандартах направлена на обеспечение оптимального уровня безопасности посредством применения их на всем пути движения продукции от изготовителя к потребителю, предотвращение появления опасной и фальсифицированной продукции, а также минимизацию технических барьеров для изготовителей.
В соответствии с Законом «О техническом нормировании и стандартизации» все нормативные документы по стандартизации подразделяются на:
международные стандарты;
межгосударственные (региональные) стандарты;
государственные стандарты Республики Беларусь (СТБ);
стандарты организации;
технические условия.
Требования, устанавливаемые нормативными документами по стандартизации, должны основываться на новейших достижениях науки, техники и технологии.
Стандартизация и сертификация являются основой для выпуска высококачественной продукции.
Сертификация может иметь обязательный и добровольный характер. При обязательной сертификации предприятию выдается сертификат соответствия, подтверждающий соблюдение всех установленных требований к продукции, а при добровольной сертификации предприятие получает знак соответствия, указывающий, что обеспечивается соответствие продукции или услуги конкретному нормативному документу.
Основными целями сертификации являются:
• создание равных условий для деятельности предприятий, организаций и предпринимателей на едином товарном рынке Беларуси, а та для участия в международной торговле;
• защита потребителя от приобретения продукции, в том числе импортной, которая опасна для его жизни, здоровья, имущества, окружающей среде;
• подтверждение показателей качества продукции, заявленных изготовителем;
• содействие экспорту и повышение конкурентоспособности про¬дукции.
Законом Республики Беларусь «Об оценке соответствия требованиям технологических нормативных правовых актов в области технического нормирования и стандартизации» определено, что объектами оценки соответствия являются:
• продукция;
• процессы разработки, производства, эксплуатации, хранения, пере¬возки, реализации и утилизации продукции;
• оказание услуг;
• система управления качеством;
• система управления окружающей средой;
• компетентность юридического лица в выполнении работ по под¬тверждению соответствия и (или) проведении испытаний продукции;
• профессиональная компетентность персонала в выполнении опре¬деленных работ, услуг;
• иные объекты.
К субъектам оценки соответствия относятся:
• уполномоченные государственные органы (Госстандарт Респуб¬лики Беларусь и иные государственные органы в области оценки соот¬ветствия);
• аккредитованные органы по сертификации;
• аккредитованные испытательные лаборатории (центры);
• заявители на аккредитацию или на подтверждение соответствия.
К документам об оценке соответствия относятся: аттестат аккредитации;
• сертификат соответствия;
• декларация о соответствии;
• сертификат компетентности.
Конкурентоспособность продукции
Конкурентоспособность продукции – ее способность удовлетворять требования конкретного потребителя в условиях определенного рынка и периода времени по показателям качества и затратам потребителя на приобретение и эксплуатацию (или потребление) данной продукции.
Конкурентоспособность товара является более широким понятием, чем конкурентоспособность продукции, поскольку включает также показатели, характеризующие условия реализации товара на рынке (например, коммерческие условия контрактов, уровень сервисного обслуживания и т. д.).
Для оценки конкурентоспособности товара используется следующая система показателей:
1 Качественные – характеризуют свойства товаров, благодаря которым они удовлетворяют ту или иную потребность.
2. Экономические – характеризуют полные затраты потребителя. Это могут быть единовременные затраты; издержки, связанные с эксплуатацией, потреблением продукции, расходы на их утилизацию.
3. Организационно-коммерческие – учитывают преимущества или недостатки, связанные с продвижением товара на рынок, возможностью стимулирования продаж, рекламы, наличием сбытовой сети.
Конкурентоспособный товар может производить только конкурентоспособное предприятие.
Конкурентоспособность предприятия – это реальная или потенциальная способность компании, а также имеющиеся у нее возможности проектировать, изготавливать в тех условиях, в которых ей приходится действовать, товары по ценовым и неценовым характеристикам в комплексе более привлекательные для потребителей, чем товары их конкурентов.
Отличия между понятиями «конкурентоспособность товара» и «конкурентоспособность предприятия»:
1. Конкурентоспособность товара характеризуется способностью товара максимально удовлетворять конкретные нужды потребителя, а конкурентоспособность предприятия характеризует обладание предприятием экономическими, техническими или организационными преимуществами перед конкурентами, дающими ему возможность снижать издержки производства, повышать качество продукции, чаще обновлять ее ассортимент, расширять производство, устойчиво занимать определенную долю рынка и получать высокие доходы.
2. Конкурентоспособность товара определяется в любой малый с экономической точки зрения промежуток времени. Конкурентоспособность предприятия отражает отличие данного производителя применительно к достаточно продолжительному периоду времени.
3. Оценку деятельности производителя дает не только потребитель, но и сам производитель. Конкурентоспособность товара определяет только потребитель.
Оплата труда на предприятии
В широком смысле оплата труда — это вознаграждение за определенное количество и качество выполненной работы. Раз¬личают денежную и неденежную формы оплаты труда. Основ¬ной является денежная форма, что обусловлено ролью денег как всеобщего эквивалента в товарно-денежных отношениях субъектов рынка.
Основные критерии, влияющие на размер заработной пла¬ты, определяются:
• доходами субъектов хозяйствования;
• соотношением спроса и предложения на рынке труда;
• условиями воспроизводства рабочей силы;
• влиянием общественных объединений наемных работни¬ков на распределение доходов субъектов хозяйствования между собственниками и наемными работниками.
Как цена рабочей силы заработная плата должна выполнять следующие основные функции:
• воспроизводственную;
• стимулирующую;
• регулирующую.
Воспроизводственная функция обеспечивает работнику объем потребления материальных благ и услуг, достаточный для расширенного воспроизводства рабочей силы, т.е. поддер¬живает способность работника к физическому или интеллекту¬альному труду в общественном производстве. Именно воспроиз-водственная функция определяет абсолютный уровень оплаты труда, необходимый для обеспечения жизненных потребностей работника и его семьи, исторически сложившихся в том или ином обществе.
Стимулирующая функция заработной платы заключается в дифференциации уровня оплаты труда в соответствии с крите¬риями производительности и эффективности труда.
Регулирующая функция заработной платы состоит в том, что она, будучи одним из важнейших источников денежных до¬ходов населения, оказывает существенное влияние на плате¬жеспособный спрос населения, а через него — на объем и струк¬туру производимой продукции и, следовательно, на инвестици-онную политику. Выступая в качестве составной части издер¬жек работодателя на рабочую силу, заработная плата оказывает влияние на спрос и предложение рабочей силы на рынке труда и определяет уровень занятости работников и структуру их за¬нятости.
Тарифная система
Тарифная система представляет собой совокупность норма¬тивных материалов, регулирующих уровень основной заработной платы в зависимости от квалификации, условий труда, должности работника, размеров предприятия. Она является инструментом, с помощью которого практически учитывается большинство прин¬ципов организации заработной платы. Тарифная система включает:
1) тарифную ставку (часовую или месячную) первого разряда;
2) тарифные коэффициенты по разрядам (тарифную сетку);
3) тарифно-квалификационные справочники;
4) районные коэффициенты.
Тарифная система разрабатывается государственными органа¬ми управления и рекомендуется для применения на предприяти¬ях. Субъекты хозяйствования самостоятельно принимают реше¬ние о полном или частичном использовании рекомендаций. На предприятии может быть установлена более высокая тарифная ставка первого разряда и своя тарифная сетка при наличии фи¬нансовой возможности и необходимости повышения заработной платы персоналу. Государство устанавливает размер прожиточно-го минимума, ниже которого оплата труда опускаться не может.
Государство, профсоюзы и работодатели совместно устанавлива¬ют уровень и динамику оплаты труда в Генеральном соглашении на год или на ряд лет. На предприятиях администрация и работ¬ники (или профсоюз) заключают коллективный договор, в кото¬ром предусматриваются некоторые положения оплаты труда.
Тарифная сетка состоит из разрядов и соответствующих тарифных коэффициентов. Она может быть единой для всего предприятия или подразделяться для некото¬рых групп работающих: для рабочих и служащих, для основных и вспомогательных рабочих.
Тарифная ставка первого разряда должна быть не ниже уровня прожиточного минимума. Заработная плата рабочих зависит от квалификации.(1–8-й разряды) и находится в диапазоне от 1 до 3 окладов.
Применительно к рабочим можно составить более детализи¬рованную тарифную сетку, учитывающую квалификацию, усло¬вия и формы оплаты труда.
Отличие данной тарифной сетки состоит в том, что в ней да¬ются не только коэффициенты соотношения оплаты труда, но и часовые тарифные ставки или месячные оклады. Устанавлива¬ется более высокая межразрядная разница для низких разрядов.
Тарифная сетка должна быть простой и понятной для рабочих, а также ста¬бильной на протяжении ряда лет, чтобы не создавать напряженность в трудовом коллективе по поводу непредвиденного уменьшения оп¬латы труда. Тарифная ставка первого разряда периодически может меняться при высокой инфляции в государстве, что вызвано необ¬ходимостью приведения в соответствие номинальной и реальной за¬работной платы.
Номинальная заработная плата выражается количеством де¬нежных единиц, полученных работником. Реальная заработная плата характеризуется потребительной способностью нацио¬нальной валюты. Сопоставление проводится через так называе¬мую потребительскую корзину, в которой представлен опреде¬ленный набор продуктов питания, услуг и предметов потребле¬ния в расчете на одного человека трудоспособного возраста. При низком уровне инфляции и стабильной макроэкономике часовая тарифная ставка первого разряда как основной элемент тарифной системы остается неизменной на протяжении нес¬кольких лет.
Третий элемент тарифной системы – тарифно-квалификаци¬онный справочник – является нормативным документом, на осно¬вании которого производится тарификация работ и рабочих, то есть отнесение каждой работы к соответствующему тарифному разряду и присвоение рабочим тарифных разрядов. Существует два вида тарифно-квалификационных справочников: единый – для рабочих сквозных профессий (электрики, слесари, сантехни¬ки и т.д.) и отраслевой – для рабочих отдельных отраслей.
Присвоение рабочим определенного тарифного разряда осуществляется специальной квалификационной комиссией предприятия. Рабочим специальностям обучают в отраслевых профессионально-технических учебных заведениях и выдают со¬ответствующий документ установленного образца, удостоверяю¬щий специальность и квалификацию рабочего. По каждой про¬фессии в тарифно-квалификационных справочниках дается крат¬кая характеристика подлежащих выполнению работ, а также описание того, что рабочий должен знать. Приводятся примеры работ, которые он должен уметь выполнять.
Четвертый элемент тарифной системы – районные коэффици¬енты к заработной плате, компенсирующие различия стоимости жизни в особых природно-климатических условиях или эколо-гической обстановке.
Тарифная система позволяет соизмерять конкретные виды труда, оценивать их количество и качество, учитывая сложность и различные условия труда.
Тарифная заработная плата рассчитывается в соответствии с тарифной ставкой первого разряда, применяемой тарифной сеткой с учетом районных коэффициентов. Основная заработная плата включает тарифную заработную плату и премию по суще¬ствующему на предприятии положению. Кроме этого, основной персо¬нал получает дополнительную заработную плату, состоящую из различных доплат (за работу в ночное время, за обучение уче¬ников и т.д.), предусмотренных в трудовом законодательстве, генеральном соглашении правительства, работодателей и проф¬союза, а также в коллективном договоре администрации пред¬приятия и трудового коллектива.
Формы и системы заработной платы
В зависимости от избранной меры труда на производстве (про¬дукция или время) все системы заработной платы делятся на сдель¬ные и повременные.
При сдельной оплате труда заработная плата устанавливается в зависимости от количества изготовленной продукции и квалифи¬кационных требований к выполненной работе. Этот вид оплаты применяется на тех производствах, где технологические процессы постоянно повторяются, операции поддаются техническому нор¬мированию, а увеличение выпуска зависит главным образом от рабочего. При повременной форме оплаты труда заработная плата зависит от количества отработанного времени и уровня квалифи¬кации, определяемого тарифным разрядом, и применяется там, где невозможно установить индивидуальную норму выработки, а также на участках автоматизированных производств, где функции рабочих сводятся к наладке и наблюдению за машинами и при кон¬вейерной организации производства с заданным ритмом.
При прямой индивидуальной сдельной заработной плате зарабо¬ток рабочего определяется объемом произведенной продукции и расценкой за единицу продукции, причем расценки постоянные и не зависят от выполнения норм выработки.
При бригадной сдельной оплате труд оплачивается по конечным результатам работы брига¬ды в зависимости от количества единиц выполненной работы и расценок за единицу работы. Затем заработная плата распределяет¬ся между членами бригады по установленному заранее принципу (например, в соответствии с квалификацией и отработанным вре¬менем).
Сдельно-премиальная система заработной платы представля¬ет собой прямую сдельную систему, дополненную премированием за достижение определенных производственных показателей.
При сдельно-прогрессивной оплате труда за изготовление продукции в пределах установленной нормы выработки платят по неизменным расценкам. Продукция, произведенная сверх нормы, оплачивается по повышенным расценкам, прогрессивно возрастающим в зави¬симости от степени перевыполнения нормы.
Косвенно-сдельная оп¬лата труда применяется в некоторых отраслях для вспомогательных рабочих, труд которых в значительной степени влияет на выработ¬ку сдельщиков. Заработная плата этих вспомогательных рабочих определяется по показателям работы обслуживаемых ими основ¬ных рабочих.
Аккордная система применяется при выполнении аварийных и других работ, которые необходимо выполнить в сжатые сроки. При этом заранее устанавливается сумма заработка за весь объем работ, предусмотренных заданием.
При простой повременной оплате заработок рабочего определяется на основе фактически отработанного им времени и присвоенной ему тарифной ставки. Повременно-премиальная система предусматривает сочетание простой повременной оплаты труда с премированием за достигнутые результаты. Разновидностью повременно-премиальной системы является окладная система, при которой оплата труда рабо¬чих производится не по тарифным ставкам, а по месячным окладам.
Издержки производства и реализации продукции
Для изготовления продукции на предприятии затрачивается труд, расходуются сырье, материалы, топливо, энергия, исполь¬зуются основные фонды, то есть ресурсы предприятия. Расход ресурсов на производство конкретных видов продукции называ¬ется затратами. Затраты - это оценка использованных произ¬водственных ресурсов в натуральной форме. Затраты ресурсов, выраженные в денежной форме, называются издержками произ¬водства.
Можно выделить следующие группы издержек, обеспечивающих выпуск продукции:
• предметов труда (сырья, материалов и т. д.);
• средств труда (издержки основного капитала);
• по использованию живого труда.
Суммарные затраты на производство и реализацию продук¬ции, сгруппированные и сформированные в соответствии с требо¬ваниями действующего законодательства, принимают форму се¬бестоимости.
В процессе своей деятельности предприятие осуществляет раз¬личные по своему экономическому содержанию и целевому назна¬чению затраты:
• на производство и реализацию продукции;
• расширение и совершенствование производства;
• удовлетворение материальных и социально-культурных по¬требностей членов трудового коллектива.
В зависимости от источника покрытия расходы предприятия подразделяются по нескольким относительно самостоятельным подгруппам:
• включаемые в себестоимость продукции;
• производимые за счет прибыли, остающейся в распоряже¬нии предприятия; .
• покрываемые за счет целевых средств и средств специаль¬ных фондов.
Чтобы принимать оптимальные управленческие и финансовые решения, необходимо знать свои расходы. Анализ издержек помо¬гает определить эффективность расходов, уточнить, не будут ли они чрезмерными, проверить хозяйственные показатели и ведение счетно-учетных операций; подсказать, как устанавливать цены, как применять данные о затратах для выработки тактических и стратегических решений, как регулировать и контролировать рас¬ходы, как спланировать реальный уровень прибыли.
Производство любого вида продукта или оказание услуг требу¬ет определенных ресурсов. Издержки по выпуску продукции зави¬сят от количества используемых ресурсов и цен на факторы произ¬водства.
Например, издержки, обусловленные затратами труда, выража¬ются в заработной плате, выплачиваемой персоналу. Издержки, связанные с потребленными в процессе производства сырьем, мате-риалами, покупными изделиями и полуфабрикатами, определяются материальными затратами, а затраты, обусловленные использова¬нием основных фондов, - суммой амортизационных отчислений. Перечисленные издержки называются издержками производства.
Однако ресурсы, использованные для изготовления продук¬ции, не отражают всего объема затрат на осуществление производ¬ственно-хозяйственной деятельности предприятия. Кроме затрат, связанных с производством продукции, предприятие несет расхо¬ды по ее сбыту и продвижению на рынок. К ним относятся расходы по транспортировке изделии потребителям, проведению марке¬тинговых исследований, организации, рекламы и др. Выраженные в денежной форме, они представляют издержки реализации про-дукции (издержки обращения).
Наряду с издержками производства и реализации продукции предприятие платит налоги, сборы, производит отчисления в раз¬личные целевые и внебюджетные фонды, которые в соответствии с действующим законодательством также относятся на издержки реализации продукции (издержки обращения).
Сумма издержек производства и реализации, налогов, сборов и обязательных отчислений в целевые и внебюджетные фонды обра¬зует издержки производства и реализации.
Важнейшим показателем, обобщающим работу предприятия, является себестоимость.
Как экономическая категория себестоимость выполняет две важнейшие функции:
• учетную - обеспечивает учет и контроль всех затрат на про¬изводство и реализацию продукции;
• расчетную - служит базой для формирования отпускной цены на продукцию предприятия, определения прибыли и рентабельно¬сти, обоснования целесообразности принимаемых экономических решений.
Себестоимость продукции
Себестоимость продукции (работ, услуг) – это выраженные в денежной форме текущие затраты на ее производство и реали¬зацию. Себестоимость производимого товара, выполняемой ра¬боты, оказываемой услуги рассчитывается дважды – по статьям и по элементам затрат. Элементы – это одноименные виды рас¬ходов – материалы, заработная плата, отчисления на социаль¬ные нужды, амортизация и прочие (например, налоги, включае¬мые в себестоимость, командировочные).
Статьи себестоимости показывают направления расходова¬ния средств: основные нормированные материалы, основная и дополнительная заработная плата производственных рабочих, отчисления на социальные нужды в процентах к основной и До¬полнительной заработной плате производственных рабочих, на¬кладные расходы (все затраты, которые нельзя пронормировать на конкретную продукцию).
Каждую статью и элементы себестоимости можно предста¬вить в развернутом виде. Например, к элементу «Материалы» от¬носятся основные и вспомогательные материалы, покупные из¬делия и полуфабрикаты, топливо и энергия. Энергия, в свою очередь, включает затраты электрической и тепловой энергии, пар, газ, сжатый воздух, горячую и холодную воду. Статью «Нак¬ладные расходы» можно детализировать – это затраты на подго¬товку и освоение производства, расходы на содержание и экс-плуатацию оборудования, общецеховые и общепроизводствен¬ные или общехозяйственные расходы, коммерческие издержки.
Статьи себестоимости делятся на две группы: переменные и по¬стоянные расходы. Переменные расходы (их можно назвать еще прямыми или нормированными) рассчитываются на одно изделие и возрастают при увеличении объема производства товара в нату¬ральном выражении. Постоянные расходы (их можно назвать еще накладными или косвенными) устанавливаются на весь объем про¬изводства и не зависят от количества выпускаемой продукции.
Показатели себестоимости продукции можно классифициро¬вать следующим образом:
В зависимости от предмета – себестоимость единицы про¬дукции (работы или услуги) или всего объема производства.
В зависимости от объекта – себестоимость продукции цеха или предприятия.
В зависимости от натуральной единицы измерения товара – себестоимость 1 штуки, 1 килограмма, 1 метра и т.д.
По виду производственной программы – себестоимость вало¬вой, товарной или реализованной продукции.
По полноте затрат, включаемых в себестоимость продук¬ции, – переменные и постоянные затраты, производственная и полная себестоимость.
Разница между ценой изделия и переменными расходами на¬зывается маржей.
По структуре затрат, включаемых в себестоимость (или цену), – затраты на рубль товарной продукции (себестоимость, деленная на цену), материалоемкость (стоимость материальных затрат, деленная на цену), зарплатоемкость (фонд оплаты труда, деленный на цену).
Выделяют следующие показатели снижения себестоимости продукции: экономия от снижения себестоимости в рублях или в процентах к себестоимости.
Инновации и инновационная деятельность предприятия
Инновационная деятельность предприятия есть система мероприятий по использованию научного, научно-технического и интеллектуального потенциала с целью получения нового или улучшенного продукта либо услуги, нового способа их производства для удовлетворения, как индивидуального спроса, так и потребностей общества в новшествах в целом.
Целесообразность выбора способа и варианта технико-технологического обновления зависит от конкретной ситуации, характера нововведения, его соответствия профилю, ресурсному и научно-техническому потенциалу предприятия, требованиям рынка, стадиям жизненного цикла техники и технологии, особенностям отраслевой принадлежности.
Различают два типа технологических инноваций: продуктовые и процессные. Внедрение нового продукта определяется как радикальная продуктовая инновация. Такие новшества основаны на принципиально новых технологиях либо на сочетании существующих технологий в новом их применении. Усовершенствование продукта – инкрементальная продуктовая инновация – связано с существующим продуктом, когда меняются его качественные или стоимостные характеристики.
Процессная инновация – это освоение новых или значительно усовершенствованных способов производства и технологий, изменения в оборудовании или организации производства.
По степени новизны инновации подразделяются на принципиально новые, т.е. не имеющие аналогов в прошлом и в отечественной и зарубежной практике, и на новшества относительной новизны. Принципиально новые виды продукции, технологии и услуг обладают приоритетностью, абсолютной новизной и являются оригинальными образцами, на основании которых тиражированием получают новшества-имитации, копии.
Среди инноваций-имитаций различают технику, технологию и продукцию рыночной новизны, новой сферы применения и новшества сравнительной новизны (имеющие аналоги на лучших зарубежных и отечественных предприятиях) и нововведения-усовершенствования. В свою очередь нововведения-усовершенствования по предметно-содержательной структуре подразделяются на вытесняющие, замещающие, дополняющие, улучшающие и проч.
Инновационная деятельность предприятия по разработке, внедрению, освоению и коммерциализации новшеств включает:
• проведение научно-исследовательских и конструкторских работ по разработке идеи новшества, проведению лабораторных исследований, изготовлению лабораторных образцов новой продукции, видов новой техники, новых конструкций и изделий;
• подбор необходимых видов сырья и материалов для изготовления новых видов продукции;
• разработку технологического процесса изготовления новой продукции;
• проектирование, изготовление, испытание и освоение образцов новой техники, необходимой для изготовления продукции;
• разработку и внедрение новых организационно-управленческих решений, направленных на реализацию новшеств;
• исследование, разработку или приобретение необходимых информационных ресурсов и информационного обеспечения инноваций;
• подготовку, обучение, переквалификацию и специальные методы подбора персонала, необходимого для проведения НИОКР;
• проведение работ или приобретение необходимой документации по лицензированию, патентованию, приобретению ноу-хау;
• организацию и проведение маркетинговых исследований по продвижению инноваций и т.д.
Для развития инновационной деятельности предприятия важное значение имеют количественные и качественные показатели его научно-технического потенциала. К ним относят:
• материально-технические, характеризующие уровень развития НИОКР, оснащенность опытно-экспериментальным оборудованием, материалами, приборами, оргтехникой, компьютерами, автоматическими устройствами и проч.;
• кадровые, характеризующие состав, количество, структуру, квалификацию персонала, обслуживающего НИОКР;
• научно-теоретические, характеризующие результаты поисковых и фундаментальных теоретических исследований, лежащих в основе научного задела, имеющегося на предприятии;
• информационные, характеризующие состояние информационных ресурсов, научно-технической информации, текущей научной периодики, научно-технической документации в виде отчетов, регламентов, технических проектов и другой проектно-конструкторской документации;
• организационно-управленческие, включающие необходимые методы организации и управления НИОКР, инновационными проектами, информационными потоками;
• инновационные, характеризующие наукоемкость, новизну и приоритетность проводимых работ, а также интеллектуальный продукт в виде патентов, лицензий, ноу-хау, рационализаторских предложений, изобретений и т.д.;
• рыночные, оценивающие уровень конкурентоспособности новшеств, наличие спроса, заказов на проведение НИОКР, необходимые маркетинговые мероприятия по продвижению новшеств на рынок и проч.;
• экономические, характеризующие экономическую эффективность новшеств, затраты на проводимые исследования, рыночную стоимость интеллектуальной продукции; показатели, оценивающие стоимость как собственных, так и сторонних патентов, лицензий, ноу-хау и других видов интеллектуальной собственности;
• финансовые, характеризующие инвестиции в НИОКР, нематериальные активы, источники финансирования (возможность выпуска акций и облигаций, привлечения зарубежного и частного инвестора и т.д.).
Источниками финансирования инновационной деятельности могут быть предприятия, финансово-промышленные группы, малый инновационный бизнес, инвестиционные и инновационные фонды, органы местного управления, частные лица и т.д. Все они участвуют в хозяйственном процессе и тем или иным образом способствуют развитию инновационной деятельности.
Инвестиции и инвестиционная деятельность предприятия
Экономическое развитие общества в целом и благополучие каждого человека определяются в конечном итоге успехами в осуществлении инвестиционных проектов.
Инвестиции – это вложения в активы предприятия с целью выпуска новой про¬дукции, повышения ее качества, увеличения количества продаж и прибыли. Инвестиции предприятия обеспечивают простое и расширенное воспроизводство капитала, создание новых рабо¬чих мест, прирост заработной платы и покупательской способ¬ности населения, приток налогов в государственный и местный бюджеты.
Инвестиции несут в себе риск. Если прогноз прибыльности не подтвердится, это грозит потерей вложенных в дело средств.
Инвестиции представляют собой капитальные затраты в объ¬екты предпринимательской деятельности для получения дохода в краткосрочном или долгосрочном периоде. Понятия «инвести¬ции» и «капиталовложения» тождественны. Термин «капиталов¬ложения» применялся в директивной экономике. Экономическая категория «инвестиции» используется в рыночной экономике.
С экономической точки зрения инвестиции рассматриваются как накопление основного и оборотного капитала. С финансо¬вой точки зрения инвестиции – это замораживание ресурсов с целью получения доходов в будущем периоде. С бухгалтерской точки зрения инвестиции – это объединение произведенных ка¬питальных затрат в одну или несколько статей активов и пасси¬вов баланса.
Существует следующая классификация инвестиций:
– по натурально-вещественному воплощению – материаль¬ные, нематериальные и финансовые;
– по назначению – прямые, направленные на приобретение основных и оборотных средств, и портфельные – для покупки ценных бумаг; по источникам финансирования – собственные (амортизация, прибыль и выручка от реализации имущества) и заемные (кредит, лизинг и др.);
– по происхождению – национальные и иностранные;
– по цели – для получения прибыли, социальных или эко¬логических результатов;
– по срокам осуществления – краткосрочные, среднесроч¬ные и долгосрочные;
– по объекту – производственные и непроизводственные;
– по направлению – для обновления основного капитала, для прироста недвижимости и оборотного капитала, для создания новой и повышения качества выпускаемой продукции.
На предприятии важно согласовать во времени инвестицион¬ные планы и финансовые возможности.
Инвестиционная деятельность предприятия состоит из следу¬ющих составных частей: инвестиционная стратегия, стратегиче¬ское планирование, инвестиционное проектирование, анализ про-ектов и фактической эффективности инвестиций.
Инвестиционная стратегия – это выбор путей развития пред¬приятия на длительную перспективу при имеющихся собствен¬ных источниках финансирования и возможности получения за¬емных средств, а также прогнозирование объема и рентабельно¬сти совокупных активов.
Стратегическое планирование предполагает уточнение инвес¬тиционной стратегии, согласование с перечнем инвестиционных проектов и планом долгосрочного финансирования инвестиций. Инвестиционный проект может быть представлен в виде технико-экономического обоснования или бизнес-плана.
Анализ эффективности инвестиционных проектов состоит из трех частей: общеэкономический, технико-экономический и фи¬нансовый.
Общеэкономический анализ представляет собой описание бла¬гоприятной или неблагоприятной экономической ситуации и критериев народнохозяйственной значимости инвестиций.
Технико-экономический анализ касается технической части проекта с доказательством экономических преимуществ того или иного технического решения.
Финансовый анализ инвестиций построен на исследовании денежных потоков капитальной и текущей стоимости. Капи¬тальная стоимость рассчитывается в проекте баланса инвести¬ций (активы и пассивы). Текущая стоимость – это выручка от реализации товаров (услуг), себестоимость и налоги. Потоки на¬личности и финансовый анализ отражаются в финансовой части бизнес-плана инвестиционного проекта.
Количественная оценка экономической эффективности ин¬вестиций выражается соотношением прибыли и вложенного в дело капитала (рентабельность) или капитала и прибыли (срок возврата капитала).
Если рентабельность инвестиций выше процентной ставки банка, это свидетельствует о целесообразности осуществления инвестиционного проекта. Если рентабельность ниже, то лучше деньги положить в банк и ожидать дивиденды.
Качество обоснования инвестиционного проекта считается отличным, если фактические результаты отклоняются от расчет¬ных на ±10 %, и хорошими, если отклонение составляет ±20 %.
Доход, прибыль, рентабельность
К важнейшим обобщающим показателям эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятия относятся доход, прибыль и рентабельность.
Повышение уровня этих показателей свидетельствует как об улучшении использования производственных и финансовых ресурсов, так и о получении дополнительных источников инвестиций для дальнейшего развития.
Под доходами предприятия понимают экономическую выгоду в денежной или натуральной форме, полученную в результате хозяйственной деятельности.
Денежные доходы поступают на предприятия из следующих источников:
Выручка от реализации продукции, товаров, услуг (доход по основной деятельности).
Операционные доходы.
Внереализационные доходы.
Главным источником дохода организации обычно является выручка от реализации.
Выручка от реализации представляет собой сумму денежных средств, либо иное имущество в денежном выражении, полученное или подлежащее получению в результате реализации товаров, готовой продукции, работ и услуг по ценам и тарифам в соответствии с договорами.
Прибыль – это доход предприятия, получаемый от производства и реализации продукции, оказания различных услуг, выполнения работ промышленного характера, операций с ценными бумагами и другие.
В этом показатели находят отражение все стороны производственно-хозяйственной и финансовой деятельности предприятия. Поэтому прибыль выступает как конечный, оценочный показатель. Для предприятия значение прибыли велико, так как она является одним из основных собственных финансовых ресурсов предприятия.
Виды прибыли
На предприятии различают несколько видов прибыли:
1. Реализационная (валовая) прибыль (Преал) – это прибыль, получаемая в результате производства и реализации продукции, работ промышленного характера, она представляет собой разницу между реализованной продукцией (РП) и ее себестоимости (S).
Преал = РП – S = ∑ (Ц – С) *Q
где: Ц – цена единицы продукции (услуги, работы);
С – себестоимость единицы продукции;
Q – количество продукции (услуг, работ);
S – себестоимость всей реализуемой продукции, работ и услуг.
2. Прибыль от прочей реализации (операционная) (Ппр) образуется в результате продажи предприятием ненужных основных фондов, сверхнормативных материальных ценностей, а также прочих операций. Она также определяется по разности выручки и затрат, связанных с этими операциями.
3. Внереализационная прибыль (Пв) – это прибыль, образуемая в результате операций с ценными бумагами, валютой и другими видами деятельности, не связанными непосредственно с производством и реализацией продукции и услуг, а именно прибыль (убытки) от эксплуатации жилых зданий, клубов; полученные (уплаченные) штрафы, пени; прибыль, по операциям прошлых лет; поступления от ранее списанных безнадежных долгов и другие.
4. Балансовая прибыль – это общая сумма дохода, образуемого на предприятии за вычетом управленческих и коммерческих расходов. Из него производятся обязательные выплаты в виде налогов и отчислений (Н).
Пб = Преал + Ппр + Пв
5. Оставшаяся в распоряжении предприятия прибыль составляет чистую прибыль (Пч)
Пч = Пб – Н
Таким образом, прибыль – это обобщающий показатель для деятельности предприятия, в котором отражаются и рост объема производства и повышение качества продукции и сокращение затрат.
Механизм формирования прибыли – прибыль формируется путем сложения поступлений доходов поступивших на предприятие, и вычета из них соответствующих расходов и отчислений.
Расчет прибыли и отчислений из прибыли производится следующим способом:
Наименование статей
1. Выручка от продажи товаров продукции, работ услуг
2. НДС
3. Акцизы
4. Иные обязательные платежи из выручки
5. Выручка нетто от продажи (1-2-3-4)
6. Себестоимость проданных товаров, продукции, работ, услуг
7. Валовая прибыль (5-6)
8. Коммерческие расходы
9. Управленческие расходы
10. Прибыль от продаж (7-8-9)
11. Сальдо операционных доходов-расходов
12. Сальдо внереализационных доходов-расходов
13. Убытки прошлых лет
14. Прибыль (убыток) до налогообложения – балансовая прибыль (10+11+12-13)
15. Отложенные налоговые активы
16. Отложенные налоговые обязательства
17. Текущий налог на прибыль (14×ставка налога, сейчас 24%)
18. Чистая прибыль (14+15-16-17)
Распределение прибыли – предприятия свободны в распределении прибыли за исключением обязательных отчислений в резервный фонд, формирование которого в соответствии с законом обязательно для некоторых видов юридических лиц (АО), а также сумм санкций вносимых в бюджет за счет чистой прибыли (пени, платежи за загрязнение окр.среды и т.п.)
Основные направления распределения чистой прибыли:
1. Суммы вносимые в бюджет в виде санкций в соответствии с действующим законодательством
2. Отчисления в резервный фонд
3. Средства направляемые в фонд накопления (на пополнение ОС и на капитальные вложения)
4. Средства направляемые в фонд потребления – на выплату работникам премий, мат помощи и т.п.
5. Средства направляемые в фонд социальной сферы – строительство жилья, больниц и т.п.
6. Суммы направляемые на выплату дивидендов
7. Платежи за сверхнормативные выбросы веществ загрязняющих окружающую среду
Показатели рентабельности являются, в отличие от прибыли, относительными показателями. Они характеризуют финансовые результаты предприятия и измеряют уровень доходности, широко используются при оценке финансового состояния предприятия.
Важно запомнить, что, несмотря на большое количество показателей рентабельности, у них есть общие свойства:
-Все они измеряются в процентах.
-В числителе – всегда какая-нибудь прибыль (в основном: от реализации, прибыль отчетного периода, прибыль к распределению).
-В знаменателе – в основном либо затраты, либо объем продаж, либо какой-нибудь капитал.
Как раз в зависимости от знаменателя, все показатели рентабельности объединяются в следующие группы:
1 Рентабельность производства продукции
2 Рентабельность продаж
3 Рентабельность капитала предприятия
Рентабельность производства продукции – характеризует, насколько выгодно предприятию производство той или иной продукции. Часто рассчитывается отдельно по видам выпускаемой продукции, как отношение прибыли от реализации продукции к затратам на ее производство и реализацию.
Рентабельность продаж – характеризует уровень доходности предприятия. Определяется, как отношение прибыли от реализации (либо прибыли отчетного периода, либо чистой прибыли к распределению) к объему продаж (т.е. к выручке от реализации продукции).
Рентабельность капитала – характеризует, насколько эффективно используется капитал предприятия. Причем, в зависимости от того, эффективность использования какой части капитала нас интересует, может быть определена рентабельность основного капитала, всего капитала предприятия, акционерного капитала и т.д. Любой из этих показателей рассчитывается отношением прибыли отчетного периода (либо прибыли к распределению, либо прибыли от реализации продукции) к основному капиталу (либо любому другому, эффективность использования которого мы хотим определить).
Оценка стоимости предприятия
Субъекты оценки – профессиональные оценщики, обладающие специальными знаниями и практическими навыками.
Объект оценки – любой объект собственности в совокупности с правами, которыми наделен его владелец.
В деловой практике различаются три основных подхода к оценке стоимости бизнеса:
• затратный подход;
• доходный подход.
• сравнительный подход
Эти подходы отличаются исходными положениями, которые лежат в основе каждого их них. Ниже приведены краткие характеристики каждого из указанных подходов.
Затратный (имущественный) подход к оценке имущества предприятия предполагает определение его текущей стоимости на основе восстановительной стоимости объекта или стоимости замещения за вычетом накопленного износа. Восстановительная стоимость объекта – это стоимость воспроизводства точной копии объекта. Стоимость замещения - это объем затрат на возведение объекта, аналогичного по назначению оцениваемому, в рыночных условиях на дату оценки. Главной особенностью затратного подхода является поэлементная оценка имущества предприятия, при которой оцениваемый имущественный комплекс расчленяется на составные части, производится оценка каждой части и далее стоимость всего имущественного комплекса получается путем суммирования стоимостей его частей.
В рамках затратного подхода определения стоимости предприятия существует также прием, так называемый "метод чистых активов". Суть этого метода заключается в том, что стоимость бизнеса предприятия оценивается как разность между величиной его активов и объемом обязательств предприятия:
"Чистые активы" = "Активы предприятия" - "Обязательства" = "Собственный капитал".
Несмотря на очевидную простоту и наглядность, затратный метод не свободен от недостатков. Прежде всего, не учитывая перспектив развития предприятия и, в определенной мере, занижая все доходы предприятия и увеличивая его обязательства, он дает пессимистическую оценку стоимости бизнеса.
Доходный подход к оценке предприятия наиболее адекватен целям оценки бизнеса (действующего коммерческого предприятия), так как, с приобретением последнего, покупатель связывает получение в будущем определенных доходов.
Поэтому стоимость такого актива может измеряться стоимостью будущих благ, аккумулированных доходов, выраженной в денежной форме на настоящий момент.
Техника расчета стоимости состоит в капитализации будущих доходов - свободного денежного потока бизнеса за вычетом долговых обязательств предприятия на момент оценки.
Капитализированный будущий свободный денежный поток рассчитывают двумя способами.
Первый способ – мультипликаторный. Капитализация денежного потока рассчитывается как произведение какой–либо текущей характеристики финансово-экономической деятельности предприятия (выручка; прибыль до налогообложения, вычета амортизации и процентов; прибыль до налогообложения, вычета процентов; чистой прибыли и др.) и соответствующего мультипликатора. Последний определяется по информации, получаемой с рынка продаж предприятий, сопоставимых с оцениваемым.
Второй способ базируется на моделировании будущей деятельности предприятия. С помощью модели осуществляется расчет свободного денежного потока во времени (помесячно, поквартально, по годам) в пределах так называемого горизонта планирования (обычно от 5 до 10 лет), капитализация денежного потока производится путем его дисконтирования и аккумулирования.
Сравнительный подход к оценке – это оценка стоимости предприятия по аналогам. Данный подход используется в ситуациях, когда оценка осуществляется для целей продажи предприятия.
Формы и методы финансового оздоровления предприятий
Предприятие проходит несколько стадий своего развития, которым сопутствует благоприятная или кризисная финансовая ситуация. Ухудшение финансового положения свидетельствует о том, что происходит сбой в экономическом механизме хозяйствования. Санация представляет собой процесс финансового оздоровления предприятия, направленный на достижение оптимальной структуры капитала и устойчивое развитие. Основная цель санации – восстановить платежеспособность предприятия. Для восстановления платежеспособности должника могут приниматься следующие меры:
• ликвидация дебиторской задолженности;
• исполнение обязательств должника собственником имуще¬ства должника - унитарного предприятия или третьим лицом;
• предоставление должнику финансовой помощи из специализированного фонда при органе государственного управления по делам о банкротстве;
• перепрофилирование производства;
• закрытие нерентабельных производств;
• продажа части имущества должника;
• уступка требования должника;
• предоставление должнику в установленном порядке дотаций, субсидий;
• продажа предприятия должника;
• применение иных способов.
По окончании санации проценты, неустойка и другие экономи¬ческие санкции за неисполнение или ненадлежащее исполнение платежных обязательств, а также суммы причиненных убытков, которые должник обязан уплатить кредиторам по платежным обя¬зательствам, могут быть предъявлены к оплате в размерах, сущест¬вовавших на дату открытия конкурсного производства, за вычетом сумм, уплаченных в процессе проведения санации.
Планом санации может быть предусмотрена продажа пред¬приятия, если она позволяет наиболее эффективно по сравнению с другими мерами достигнуть целей санации и не противоречит го¬сударственным или общественным интересам.
При продаже предприятия отчуждается единый имущественный комплекс, включающий все виды имущества, предназначенно¬го для осуществления предпринимательской деятельности должника. Продажа производится путем проведения открытых торгов. Управляющий выступает как организатор торгов. Предприятие, не реализованное на первых торгах, может быть выставлено на повтор¬ные торги. При согласии собрания или комитета кредиторов пред¬приятие может быть продано без проведения повторных торгов.
В соответствии с законодательством о банкротстве в процессе
санации может быть продана часть имущества должника на торгах. Торги, как правило, проводятся в форме аукциона. Ограниченное обороноспособное имущество должника может быть продано только на закрытых торгах.
Уступка требований должника может быть осуществлена управляющим с согласия кредиторов путем продажи требований на торгах.
Если расчеты с кредиторами в период санации произведены в установленный срок, производство по делу банкротства прекра¬щается, в противном случае хозяйственный суд принимает решение об открытии ликвидационного производства.
Наиболее радикальным способом санации является реструкту¬ризация, под которой понимается изменение производственной, организационной, социальной, финансовой и иных сфер деятель¬ности предприятия в целях восстановления его рентабельной ра¬боты и повышения конкурентоспособности.
Cутність населення і його суспільні категорії.
Населення — природно-історична сукупність людей, яка формується і безперервно
відтворюється у процесі виробництва і відтворення самого життя.Його
характеризують національні, соціальні та економічні особливості. Національні
особливості відображають риси мислення, свідомості, культури, побуту, ставлення
до праці, природи, торгівлі, міжнародних відносин тощо. Соціальні особливості
відображають груповий або суспільний спосіб життя людини, її природне
відтворення, економічні — здатність до праці, творчості, виробництва.
Національна категорія населення відображає процеси, особливості поглядів певних
його груп на проблеми суверенітету, державності, мови, культури, побуту, способу
мислення, ведення господарства тощо.Національну категорію можна розкрити за
критеріями національної самосвідомості:Свідомість національного
патріотизму;Свідомість національного нігілізму;Свідомість національної
винятковості. Соціальна категорія населення — група населення, об'єднана за
певними якісними ознаками розселення, природного відтворення та
переміщення.Соціальні категорії населення можна згрупувати:за критерієм
чисельності;за критерієм природного руху;за критерієм міграційного
руху.Економічна категорія населення — група населення, об'єднана за певними
якісними ознаками здатності до праці, рівня професійної підготовки, складності
виконання праці, зайнятості.Процес зайнятості вивчають за допомогою певних
категорій: працездатне населення, трудовий капітал, економічно активне
населення, безробітне населення та ін.Працездатне населення — сукупність людей
віком від 17 до 60 років, здатних за психофізіологічними даними до участі у
трудовому процесі.Трудовий капітал — частина працездатного населення, яка
володіє високим рівнем знань і професійної кваліфікації, здатна створювати нові
системи знань, техніки, технологій, форм організації праці та виробництва,
істотно впливати на технічний рівень виробництва, зростання обсягів виробництва,
якості, конкурентоспроможності продукції, зниження собівартості продукції,
зростання прибутків.Економічно активне населення — працездатне населення,
зайняте суспільно корисною діяльністю, яка приносить дохід.