1.     

2.     
Что такое экология? Какой ученый предложил термин «экология» и когда? Структура общей экологии.
Немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 г. предложил термин экология ("ойкос"- дом и "логос"- наука) как наука о доме, о хозяйствовании в нем. Сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов между собой и с окружающей их средой. Основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера. Учение о биосфере - это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений естественнонаучного и общественного профиля. Учение о биосфере включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов: биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии.



Современная экология представляет собой значительный цикл знаний, вобравшей в себя разделы биологии (физиология, биохимия, генетика и др.), небиологических наук (географии, геологии, химии, физики), социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики, юридических и технических наук.

3.     
Что такое прикладная экология? В чем состоит сходство и различие между инженерной и промышленной экологией?
Прикладная экология - это комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы. Инженерная экология изучает законы формирования техносферы и способы инженерной защиты природной среды.

Техносфера – это часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком в инженерно технические сооружения: города, заводы, фабрики, карьеры и шахты, дороги, плотины, водохранилища и т.д.

Промышленная экология – раздел экологии – наука о взаимном влиянии промышленности и транспорта на природу.

Сельскохозяйственная экология – раздел экологии, формирующий экологические критерии и нормативы в с/х.
4.     
Урбанизация. Общая характеристика городской экосистемы.
Урбанизация (от лат. урбанус - городской) – 1). сосредоточение населения и экономической жизни в городах, рост городов; 2). приобретение сельской местности черт, свойственных городам или это процесс роста городов, увеличения городского населения, превращения городских агломератов в мегаполисы.

Агломерат (от лат. агломераре – присоединять, накапливать) – группировка поселений городского типа, составляющая единую социально-экономическую и экономическую систему, объединенную в одно целое интенсивными производственными, трудовыми, культурно-бытовыми и реакреационными связями.

Мегаполис (от греч. мегаес – большой и полис - город) – это «сверх город», гигантский город, образовавшийся в результате роста и слияния многих городов и населенных пунктов, численность населения мегаполиса составляет более 1 млн. человек.

Урбаэкология - экология городов, городского населения (включая экологию человека), занимающаяся изучением способов наилучшего расселения людей в городах и других населенных пунктах с учетом интересов населения и сохранения природной среды. Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, фиксированная городскими растениями или солнечными батареями, расположенными на крышах домов, незначительна.

Основные обитатели городов

1. Растения (продуценты) в составе городских экосистем растут в лесопарках, парках, садах, на газонах, но их главное назначение - не производство органического вещества (древесины, сена, съедобных плодов и т.д.), а регулирование газового состава атмосферы. Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в нее при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения имеют также большое эстетическое и декоративное значение.

2. Животные (консументы) в городе представлены не только обычными в естественных экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогуска, зяблик, славки, млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и особой группой городских животных - спутников человека. В ее составе находятся птицы (воробьи, скворцы, ласточки, вороны, галки, голуби), грызуны (крысы и мыши) и насекомые (тараканы, клопы, моль, мухи) и др. Многие животные, связанные с человеком, питаются отбросами на помойках (галки, воробьи, вороны). Это - санитары города.

3. Микроорганизмы, осуществляющие разложение органических отходов.
5.     
Что такое экологические факторы? Виды экологических факторов.
Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями, за пределами способности приспособления наступает смерть.

Экологические факторы воздействуют на живые организмы:

1. как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций,

2. как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях,

3. как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Все факторы действуют на организмы совместно. При этом результат воздействия одних факторов часто зависит от других.

Две основные группы экологических факторов: абиотические и биотические. Все экологические факторы в общем случае могут быть сгруппированы в две крупных категории: факторы неживой, или косной, природы, называемые иначе абиотическими или абиогенными, и факторы живой природы – биотические, или биогенные. Первая включает факторы климатические (температура, свет, влажность, давление и др.), физические свойства почвы и воды. Ко второй относятся факторы питания и различные формы взаимодействия особей и видов между собой (хищничество, конкуренция, паразитизм и др.). Однако подобное подразделение не представляется исчерпывающим. Действительно, иногда бывает трудно отнести данный фактор к той или иной группе.
6.     
Абиотические и биотические факторы.
Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Абиотические факторы подразделяют на: климатические (атмосферные), факторы водной среды, эдафические (почвенные), топографические (рельефные) и огонь (пожары).

К климатическим факторам относятся температура, количество осадков, влажность, ионизирующее излучение, газовый состав, прозрачность, ветер, атмосферное давление.

К факторам водной среды относятся плотность, вязкость, течения, температура, содержание минеральных веществ, наличие органических веществ, кислотность, газовый состав.

К эдафическим факторам относятся механическая структура, минеральный состав, органический состав, кислотность, влажность, газовый состав, температура.

К топографическим факторам относятся высота над уровнем моря, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот.

Пожары бывают подземные, низовые и верховые.

Во всех случаях абиотические факторы действуют односторонне. Организм может к ним приспособиться, но не в состоянии оказать обратное влияние.

Биотические факторы (пища, хищники, возбудители болезней, конкуренты) оказывают другое влияние, чем абиотические факторы, действуя на организмы других видов, они в то же время являются объектом воздействия с их стороны.
7.     
Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов. Лимитирующий фактор. Фундаментальный закон «минимума».
Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических факторов – как биотических, так и абиотических, но управляющую главную роль по отношению к живым организмам выполняют абиотические факторы. Причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах.

Растения нуждаются в значительных количествах влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но требования к другим веществам, например бору или молибдену, определяются ничтожными количествами. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, оно будет развиваться ненормально, замедленно или иметь патологические отклонения, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах.

Фактор, который может замедлять потенциальный рост, как отдельного организма, так и экосистемы в целом, называется лимитирующим, или фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим.


Один из основоположников агрохимии – немецкий ученый Юстус Либих сформулировал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие растения или его состояние зависят не от тех химических элементов (или веществ), то есть факторов, которые присутствуют в почве в достаточных количествах, а от тех, которых не хватает. Фундаментальный закон минимума Ю. Либиха: веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени.

Закон минимума Либиха  – один из основополагающих законов экологии, сформулирован лишь для химических питательных элементов. Однако для развития организмов важны и другие факторы. Объединенная концепция, рассматривающая влияние всех факторов, представляет собой общий принцип или закон лимитирующих факторов.

В современной интерпретации закон Ю. Либиха звучит так:

Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности организмов лимитируют (ограничивают) те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или экосистемы.

Разумеется, закон минимума справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов, включая человека.
8.     
Закон толерантности В. Шелфорда.
Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел американский зоолог Виктор Шелфорд. Он показал, что вещество, или любой другой фактор, присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.

Проанализируем, что же происходит с организмом в условиях динамики режима того или иного экологического фактора.Если поместить какое-либо животное или растение в экспериментальную камеру и изменять в ней температуру воздуха, то состояние (все жизненные процессы) организма будет изменяться. При этом выявится некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Т_опт), при котором его активность будет максимальной.

Рис. Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности
Диапазон толерантности к каждому фактору ограничен его min и max
значениями, в пределах которых только и может существовать организм. Степень благополучия популяции или вида в зависимости от воздействующего на него фактора представляют в виде кривой толерантности, имеющей обычно колокообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному значению фактора.

Но если режимы фактора будут отклоняться от оптимума в ту или иную (большую или меньшую) сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого максимального или минимального значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами. В организме произойдут изменения, вызывающие его смерть. Эти уровни окажутся, таким образом, смертельными, или летальными (Т_лет и Т_лет.).


Аналогичные результаты можно получить в экспериментах с изменениями влажности, содержания различных солей в воде, кислотности, концентрации загрязняющих веществ и др. Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т. е. толерантность к тому или иному фактору. Отсюда слово «толерантный» переводят как устойчивый, терпимый, а толерантность можно определить как способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Из всего изложенного вытекает и закон В. Шелфорда, или так называемый закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Зона оптимума или зона нормальной жизнедеятельности  - это условия, при которых вид имеет наибольшую жизнеспособность.

Зона пессимума или зона угнетения – это зона, где организм чувствует себя угнетенно.

Критические точки – это максимально и минимально переносимые значения фактора.

Закон И.В. Шелфорда имеет второе название: закон лимитирующего фактора.

Закон толерантности, или закон лимитирующего фактора гласит, что лимитирующим, ограничивающим процветание организма или вида, может быть фактор, находящийся не только в минимуме, но и в максимуме. Диапазон между этими факторами определяет величину выностивости (толерантности) организма или вида к данному фактору.

Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение. В первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур: внесение необходимых удобрений, известкование почв, мелиорация и т.д. позволяют повысить урожайность, повысить плодородие почв, улучшить существование культурных растений.

9.     
Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Виды адаптации.
Адаптация (от лат. адаптацио – приспособление) – это эволюционно возникшее приспособление организмов среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей.

Особи, почему-либо утратившие способность к адаптированию, в условиях изменений режимов экологических факторов, обречены на элиминацию, т. е. на вымирание.

Виды адаптации: морфологическая, физиологическая и поведенческая адаптации.

Морфология – это  учение о внешних формах организмов и их частей.

1. Морфологическая адаптация – это адаптация, проявляющаяся в приспособлении к быстрому плаванию у водных животных, к выживанию в условиях высоких температур и дефицита влаги – у кактусов и иных суккулентов.

2. Физиологические адаптации заключаются в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Например, обитатели сухих пустынь способны обеспечивать потребность во влаге за счет биохимического окисления жиров.

3. Поведенческие (этологические) адаптации проявляются в самых разнообразных формах. Например, существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение оптимального теплообмена с окружающей средой. Приспособительное поведение может проявляться в создании убежищ, передвижениях в направлении более благоприятных, предпочитаемых температурных условий, выборе мест с оптимальной влажностью или освещенностью. Многим беспозвоночным свойственно избирательное отношение к свету, проявляющееся в приближениях или удалениях от источника (таксисах). Известны суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц, включая миграции и перелеты, а также межконтинентальные перемещения рыб.

Существуют два типа приспособления к внешним факторам. Пассивный путь адаптации – это адаптация по типу толерантности (терпимость, выносливость) заключается в возникновении определенной степени устойчивости к данному фактору, способностисохранять функции при изменении силы его воздействия.. Такой тип приспособления формируется как характерное видовое свойство и реализуется на клеточно-тканевом уровне. Второй тип приспособления – активный. В этом случае организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные воздействующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Активные приспособления – это адаптация по резистентному типу (сопротивление) поддерживают гомеостаз внутренней среды организма. Пример толерантного типа приспособления – пойкилоосмотические животные, пример резистентного типа – гомойоосмотические.
10. 
Экологическая ниша организма, понятия и определения. Местообитание. Взаимное расположение экологических ниш. Экологическая ниша человека.
Любой вид животного, растения, микроба способен нормально обитать, питаться, размножаться только в том месте, где его «прописала» эволюция за многие тысячелетия, начиная с его предков. Для обозначения этого феномена биологи заимствовали термин из архитектуры – слово «ниша» и стали говорить, что каждый вид живого организма занимает в природе свою, только ему присущую экологическую нишу.

Экологическая ниша организма – это совокупность всех его требований к условиям среды (составу и режимам экологических факторов) и место, где эти требования удовлетворяются, или вся совокупность множества биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными.

Понятие экологическая ниша обычно применяется при использовании взаимоотношений экологически близких видов, относящихся к одному трофическому уровню. Термин «экологичекая ниша» предложен Дж. Гриннеллом в 1917 году для характеристики пространственного распределения видов, то есть экологическая ниша определялась как понятие, бликое к местообитанию. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Нишу можно представить как часть воображаемого многомерного пространства (гиперобъема), отдельные измерения которого соответствуют факторам, необходимым для вида. Чем больше варьирует параметр, т.е. приспособленность вида к определенному экологическому фактору, тем шире его ниша. Ниша может увеличиваться и в случае ослабленной конкуренции.

Место обитания вида – это физическое пространство, занимаемое видом, организмом, сообществом, оно определяется совокупностью условий абиотической и биотической среды, обеспечивающих весь цикл развития особей одного вида.

Место обитания вида можно обозначить как «пространственная ниша».

Образно говоря, если местообитание - это как бы адрес организмов данного вида, то трофическая ниша - это профессия, роль организма в месте его обитания.

Сочетание этих и других параметров принято называть экологической нишей.

Экологическая ниша (от франц. нише – углубление в стене) – это место, занимаемое биологическим видом в биосфере, включает не только его положение в пространстве, но и место в трофических и других взаимодействиях в сообществе, как бы «профессия» вида.

Ниша экологическая фундаментальная (потенциальная) – это экологическая ниша, в которой вид может существовать при отсутствии конкуренции со стороны других видов.

Ниша экологическая реализованная (реальная) – экологическая ниша, часть фундаментальной (потенциальной) ниши, которую вид может отстоять в конкурентной борьбе с другими видами.

По взаимному расположению ниши двух видов подразделяются на три типа: не соприкасающиеся экологические ниши; соприкасающиеся, но не перекрывающиеся ниши; соприкасающиеся и перекрывающиеся ниши.

Человек – один из представителей царства животных, биологический вид класса млекопитающих. Несмотря на то, что ему присущи многие специфические свойства (разум, членораздельная речь, трудовая деятельность, биосоциальность и др.), он не утратил своей биологической сущности и все законы экологии справедливы для него в той же мере, в какой и для других живых организмов. Человек имеет свою, только ему присущую, экологическую нишу. Пространство, в котором локализована ниша человека весьма ограничено. Как биологический вид, человек может обитать только в пределах суши экваториального пояса (тропики, субтропики), где и возникло семейство гоминид.
11. 
Биоценоз, биогеоценоз, агроценоз.
Биоценоз (от греч. koinos – общий bios -жизнь) – это сообщество взаимодействующих живых организмов, состоящее из растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (микробоценоз), приспособленных к совместному обитанию на данной территории.

Понятие «биоценоз» – условное, поскольку вне среды существования организмы жить не могут, но ним удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей между организмами.В зависимости от местности, отношение к человеческой деятельности, степени насыщения, полноценности и т.п. различают биоценозы суши, воды, естественные и антропогенные, насыщенные и ненасыщенные, полночленные и неполночленные.

Биоценозы, как и популяции - это надорганизменный уровень организации жизни, но более высокого ранга.

Размеры биоценотических группировок различны - это и большие сообщества подушек лишайников на стволах деревьев или гниющий пень, но это и население степей, лесов, пустынь и т.д.

Сообщество организмов называют биоценозом, а науку, изучающую сообщество организмов - биоценологией.

Экосистемы
Наземные (биомы)	Пресноводные	Морские
тундра	реки, ручьи	открытый океан
тайга	озера, пруды	шельфовая зона
широколиственные леса	водохранилища	районы апвеллинга
степи	болота	эстуарии
пустыни	заболоченные леса	глубоководные рифовые зоны

18. 
Фотосинтез. Уравнение фотосинтеза. Хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины и их роль в фотосинтезе.
Фотосинтез – один из удивительных процессов живой природы, обеспечивающий нашу планету массой органических веществ и свободным кислородом. Благодаря фотосинтезу (совместно с хемосинтезом) обеспечивается не только вся потребность автотрофных организмов в органических веществах, необходимых для различных процессов биосинтеза, но косвенным образом и вся потребность гетеротрофных существ в органических питательных веществах (пища животных и разные иные формы питания).

Фотосинтез – это процесс, в результате которого зеленые растения, используя энергию солнечного света, преобразуют простые соединения с низким содержанием энергии в сложные органические соединения, в которых солнечная энергия запасена в форме химической энергии.

6CO₂ + 6H₂O + hv → C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑

Из глюкозы вместе с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.
19. 
Понятие биомассы и продуктивности. Виды продуктивности.
Биомасса – это количество живого вещества тех или иных организмов или всего сообщества, приходящееся на единицу площади или объема (т/га, кг/га, г/м³, г/м², дж.). Ее определяют в сыром или сухом виде.

Более 90% биомассы живого вещества приходится на биомассу наземных растений (фитомассу), остальное - на водную растительность и гетеротрофные организмы. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши (наземная). Географическое распределение автотрофных организмов крайне неравномерно: оно зависит от количества тепла и влаги. Так, главные запасы фитомассы приходятся на тропические области (более 55%).

Биомасса гетеротрофных организмов суши, прежде всего животных (зоомасса), во много раз меньше биомассы растений.Наиболее высока биомасса почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, а доля наземных позвоночных в общей зоомассе - всего от 0,2% до 4%.

Продуктивность сообщества - это важный функциональный показатель сообщества, а также его отдельных элементов (автотрофного и гетеротрофного компонентов, отдельных трофических уровней, популяций каких-либо видов) является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы.

Продуктивность (продукция) экологической системы – это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использовано в качестве пищи.

Различают разные уровни продуцирования органического вещества.

Первичная продукция - органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени.

Вторичная продукция – прирост массы консументов в единицу времени.
20. 
Биосфера как особенность планеты Земля. Распределение жизни в биосфере. Компоненты биосферы.
Биосфера (от греч. биос – жизнь, сфера – шар) – это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых.

Понятие биосферы как сферы обитания живых организмов или сферы, занятой жизнью, было предложено в 1875 г. австрийским ученым Э. Зюссом, а основателем учения о биосфере - определенного единства живой и косной материи – является русский геохимик Владимир Иванович Вернадский (1868–1945).


Биосфера включает в себя: живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов (растения, животные, микроорганизмы), биогенное вещество, то есть органо-минеральные или органические продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть), биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (костной) природой (водой, атмосферой, горными породами) и почвенный покров.

Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км от поверхности суши и на 1-2 км ниже дна океана. Верхней границей биосферы служит защитный озоновый слой.
21. 
Основные «сферы жизни», входящие в состав биосферы.
Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу (гидробиосферу), террабиосферу – поверхность самой суши, и литосферу (литобиосферу) – верхние горизонты твердой земной оболочки.

Биогеосфера («пленка жизни») – это своеобразная оболочка земного шара, где сконцентрировано практически все живое вещество. Она располагается на границе поверхностного слоя земной коры с атмосферой и в верхней части водной оболочки Земли.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли. Она состоит из нескольких сфер – тропосферы, стратосферы, мезосферы, ионосферы и экзосферы. Химический состав воздуха до высоты 100 км остается практически постоянным (азот – 78.09%, кислород – 20.94%, аргон – 0.93%, диоксид углерода – 0.03%, остальные газы в микроколичествах).

Гидросфера – водная оболочка Земли, она включает в себя совокупность поверхностных вод, а также воду, находящуюся в пределах литосферы и атмосферы. Гидросфера представлена океанами, морями, озерами, реками и искусственными водоемами.

Вода в атмосфере – это водяной пар и его конденсат (капельки воды и ледяные кристаллы). Воды гидросферы по вертикали делятся на две зоны. Верхняя зона  - эфотическая, определяется глубиной проникновения солнечного света(100 м). В этой зоне живут фотосинтезирующие организмы. В нижних слоях, куда не проникает солнечный свет, - афотической зоне – обитают живые организмы, использующие готовые органические вещества, синтезированные организмами эфотической зоны. Это хемосинтетики – сероводородные бактерии.

Литосфера – внешняя прочная оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии Земли. Поверхность Земли обладает неоднородностью по высоте: от 8848 м над уровнем моря (г. Джомолунгма) до 11034 м (Марианская впадина). Жизнь в литосфере концентрируется только в поверхностном слое земной коры, в основном, в почве.
22. 
Биогеохимической круговорот веществ в природе. Основные биогеохимические циклы (углерода, кислорода и др.).
Существование экосистем и в целом возможность жизни на Земле обусловлены круговоротом химических элементов, поэтому говорят, что жизнь есть движение, а круговорот веществ является одним из важнейших механизмов функционирования биосферы. Нарушение баланса в круговороте, обусловленное хозяйственной деятельностью человека, ведет к экологически кризисным ситуациям в экосистемах, регионах и в биосфере в целом.

Биогеохимический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы снова в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и энергии химических реакций.

Сущность круговорота в следующем. Минеральные элементы проникают в ткани растений и животных в процессе их роста и там входят в состав органических веществ. После смерти организма эти вещества вновь попадают в окружающую среду. Здесь они претерпевают сложные превращения, и в итоге минерализуются, после чего попадают в новые организмы.

К главным циклам относятся круговороты элементов и веществ: С, Н₂О, N₂, P, S, O₂, требующихся всем организмам в наибольших количествах.

Углерод, кислород, азот, фосфор и сера являются компонентами для построения основных молекул живого вещества - углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Эти круговороты создаются живым веществом и одновременно поддерживают жизнедеятельность самих живых организмов.

Круговорот углерода. Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность. Миграция углекислого газа в биосфере Земли протекает двумя путями. Первый путь заключается в поглощении его в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении их в литосфере в виде торфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики, осадочных горных пород.Круговорот углерода, обусловленный живыми организмами, составляет только часть его общего круговорота, называемого быстрым круговоротом, и длительность его исчисляется временем жизни организма. На более длительное время исключается углерод из кругооборота – медленный круговорот- с горючими ископаемыми.

Круговорот кислорода. Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели. В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О₂. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров.

Свободный кислород современной земной атмосферы является побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых растений и его общее количество отражает баланс между продуцированием кислорода и процессами окисления и гниения различных веществ. В истории биосферы Земли наступило такое время, когда количество свободного кислорода достигло определенного уровня и оказалось сбалансированным таким образом, что количество выделяемого кислорода стало равным количеству поглощаемого кислорода.
23. 
Глобальные экологические проблемы: потепление климата, разрушение озонового экрана, кислотные дожди.
Потепление климата. Под термином "парниковый эффект" понимается специфическое явление. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается в космос в диапазоне длин волн инфракрасного излучения.Чистая" атмосфера почти не прозрачна для ИК-излучения, а атмосфера, содержащая пары трехатомных (парниковых) газов (воды, углекислого газа, оксидов серы и др.), поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему происходит разогрев воздуха. Поэтому парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия в обычных садовых парниках. Основным по значению "парниковым" газом являются водяные пары. За ним следуют СО₂, метан, фреоны, закись азота – N₂O. Из антропогенных источников поступления СО₂ в атмосферу наибольший вклад дают предприятия энергетики и металлургии, транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания.

Нарушение озонового экрана. Верхние слои атмосферы в значительной степени определяют условия жизни на Земле. Они выполняют роль защитного барьера на пути излучений и частиц высоких энергий из Космоса. Особую опасность для биосферы представляет жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Известно, что более 99 % ультрафиолетового излучения Солнца поглощается слоем озона (О₃). Естественные процессы круговорота озона в стратосфере нарушаются из-за его разрушения катализаторами, значительная доля которых техногенного происхождения. Среди таких катализаторов наиболее важная роль принадлежит оксидам азота и атомам хлора. Основными источниками NO антропогенного происхождения являются двигатели внутреннего сгорания, высокотемпературные энергетические установки, ракеты и сверхзвуковые самолеты. Атомарный хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (фторхлорметанов): CF₂C1₂ и CFC1₃. Эти вещества летучи, устойчивы в тропосфере. Их источником являются холодильные установки и аэрозольные баллоны. Озоновая "дыра" зафиксирована над Антарктидой в весенние месяцы года. И хотя феномен "озоновой дыры" пока непонятен по источнику ее образования (естественный или антропогенный), но установлено почти двух кратное превышение хлорсодержащих частиц в зоне антарктической "дыры" по сравнению со средним значением. Уменьшение озонового слоя, средняя толщина которого составляет 2,5-3,5 мм, может привести к изменениям облачного покрова Земли, нарушению теплового баланса атмосферы, нарушению иммунной и генной систем живых организмов росту онкологических заболеваний.

Кислотные осадки. Кислотными осадками называют дожди, туманы, снег, которые имеют рН < 7 из-за содержания в них соединений, образующих серную и азотную кислоты, что связано с выбросами в атмосферу диоксида серы и оксидов азота. Основными источниками таких выбросов являются продукты сгорания топлива в энергетических установках предприятий, наземного и воздушного транспорта, выбросы химических и металлургических предприятий. Благодаря своей активности SO₂ в атмосфере происходит окисление и образование H₂SO₄. При этом кислотные пары могут разноситься с облаками на сотни километров (до 1500 км) до мест выпадения их с осадками. Кислотные соединения азота (NO, NO₂)служат источниками образования атмосферной азотной кислоты. В отличие от серной азотная кислота может долгое время оставаться в атмосфере в газообразном состоянии, так как она плохо конденсируется. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов, особенно хвойных. Попадая на листья и хвою деревьев, кислоты разрушают защитный восковой покров, что делает растения более уязвимыми для патогенных организмов, снижает их сопротивляемость болезням, способствует большему испарению влаги. Под действием кислотных осадков существенно ускоряется коррозия металлов, нарушается целостность лакокрасочных покрытий, стекол, разрушаются здания и памятники архитектуры.