Научные дисциплины и термины, связанные с исследованием Байкала
Каковы генетические последствия загрязнения окружающей среды?
Что такое допустимая экологическая нагрузка?
Биосфера - это область активной жизни на Земле, в которой проявляется влияние живого вещества (живых организмов). В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом. Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции вещества и энергии (биогенная миграция атомов, по В. И. Вернадскому). Начальный момент этих циклов заключен в трансформации солнечной энергии в биогенных элементов из неживой природы растениями и синтезе ими органических веществ на земле, служащих источником и условиями жизни на нашей планете. Учение о биосфере создано в 1920-1930 гг. выдающимся русским ученым В. И. Вернадским, развившим идеи В. В. Докучаева о комплексном естественно-историческом анализе взаимодействующих разнокачественных объектов и явлений в природе. Вещество биосферы, по В. И. Вернадскому, состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: живое, биогенное, биокосное, радиоактивное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Элементарной структурой активной части современной биосферы является биогеоценоз, по В. И. Сукачеву, на суше и биогидроценоз в водной среде.
Это самоорганизующаяся совокупность биологических элементов, взаимодействующих между собой и объединенных выполнением общей функции. Биосистемы взаимодействуют с внешним миром как единое целое, сохраняя общую структуру взаимодействия элементов внутри нее при изменении внешних условий и своего внутреннего состояния. Биосистемы способны к самовоспроизведению в условиях, оптимальных для их существования.
Это ранг экосистемы, в понимании европейских геоботаников, представляет собой взаимообусловленный природный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии, обычно физиономически совпадающей по границам с фитоценозом - сообществом растений. Понятие биогеоценоза впервые введено в нашей стране академиком В. Н. Сукачевым в 1942 г. и явилось развитием учения В. В. Докучаева и Г. Ф. Морозова о почвах и лесе.
Биомы (биологическая часть экосистемы) - совокупность видов животных и растений, составляющих живое население экосистемы или района, например, биом Байкала. Однако в зарубежной литературе бытует и другое значение термина «биом». Под биомами подразумеваются более крупные экосистемы или их совокупности, существующие в близких климатических условиях и имеющие сходный характер животного мира и растительности. Примерами биома в этом понимании являются арктические тундры, прерии, Саргассово море и т. п.
Среди лимнологов отдается предпочтение первому значению понятия биом. А примеры биомов зарубежных ученых, скорее, следует считать элементами биосферы.
Это последовательное превращение элементов неорганической природы (биогенных и др.) с помощью растений и света в органические вещества (первичную продукцию), а последних - животными организмами на последующих трофических (пищевых) звеньях (ступенях) в их биомассу. В пищевую цепь входят все растения и животные, а также содержащиеся в воде химические элементы, необходимые для фотосинтеза. В воде пищевая цепь начинается с мельчайших растительных организмов - водорослей, живущих в эвфотической зоне и использующих солнечную энергию Для синтеза органических веществ из растворенных в воде неорганических химических питательных веществ и углекислоты. В процессе переноса энергии пищи от ее источника - растений через ряд организмов, происходящего путем поедания одних организмов другими, наблюдается рассеивание энергии, часть которой переходит в тепло. При каждом очередном переходе от одного трофического звена (ступени) к другому теряется до 80-90 % потенциальной энергии. Это ограничивает возможное число этапов, или звеньев цепи, обычно до четырех-пяти. Чем короче пищевая цепь, тем большее количество энергии сохраняется.
В Байкале пищевая цепь в пелагиали состоит, как уже было сказано, из пяти звеньев: водоросли - эпишура - ма-крогектопус - рыбы - нерпы или хищные рыбы (ленок, таймень, взрослые особи омуля и др.). Человек участвует в этой цепи как последнее звено, но он может потреблять продукцию и более низких звеньев, например, рыб или даже беспозвоночных при использовании в пищу ракообразных, водных растений и т.п. Короткие трофические цепи менее устойчивы и подвержены большим колебаниям, чем длинные и сложные по структуре.
Начальным уровнем (звеном) всякой трофической (пищевой) цепи в водоеме являются растения (водоросли). Растения никого не поедают (за исключением небольшого числа видов насекомоядных растений - росянка, жирянка, пузырчатка, непентес и некоторые другие), напротив, они являются источником жизни для всех животных организмов. Поэтому первой ступенью цепи хищников являются травоядные (пастбищные) животные. Следом за ними идут мелкие плотоядные, питающиеся травоядными, затем звено более крупных хищников. В цепи каждый последующий организм крупнее предыдущего. Цепи хищников способствуют устойчивости трофической цепочки.
Это организмы, питающиеся за счет других организмов, называемых хозяевами. Но в цепи паразитов, в отличие от хищников, каждый последующий уровень (звено) состоит из организмов по размерам меньших, чем организмы предыдущего уровня, на котором или в котором они паразитируют.
Это растения, питающиеся органическими веществами или продуктами их метаболизма. По типу питания сапрофиты относят к гетеротрофным организмам. Сапрофиты способствуют ускорению разложения трупов и выделений животных до исходных веществ - воды, двуокиси углерода, аммиака и других неорганических соединений - и тем самым играют важную роль в круговороте вещества и энергии в природе. Сапрофиты встречаются, главным образом, среди грибов, актиномицетов и бактерий. Среди водорослей они есть в семействе протококковых (прототена), хламидомонадовых (политомы) и др. Сапрофиты могут переходить к питанию на живых организмах, то есть, паразитировать. В некоторые фотосинтезирующие виды из зеленых водорослей могут питаться и как сапрофиты.
Наука об условиях жизни организмов и их взаимных связях со средой. Экология - это наука об организмах «у себя дома», о взаимоотношениях между живыми организмами и их сообществами с окружающей их живой и неживой средой обитания.
Термин «экология» впервые предложил и дал его определение как науки в 1866 г. зоолог Э. Геккель.
Это совокупность биокосных элементов, взаимодействующих друг с другом и объединенных в единое целое выполнением общей функции, то есть это природный комплекс, состоящий из определенных групп живых организмов (биоценозов) и среды их обитания (биотопов). Экосистема - это структурно-функциональная единица биосферы. Примером экосистемы может служить Байкал со всеми организмами, населяющими этот водоем, где наиболее полно выражено взаимодействие как между
организмами, так и организмов со средой. Экосистема -безразмерная единица. Поэтому экосистемами являются как отдельные озера, так и их части, например, экосистема дельты Селенги; обособленного залива, например, Чи-выркуйского, Баргузинского и др. В экосистемах живые и неживые природные компоненты взаимосвязаны и выступают в качестве единого целого. Экосистемы отличаются между собой по своим физико-химическим характеристикам, составу населения и особенностям (специфике) внутрисистемных взаимодействий.
Каковы генетические последствия загрязнения окружающей среды?
Мутагенные вещества, такие, как ртуть, алюминий, хром, тантал, ваналий, радиоактивные металлы и осколки радиоактивных соединений - радионуклиды, а также вредные и ядовитые органические вещества, такие, как хлорорга-нические, металлоорганические (метиловые соединения ртути) и другие, действуют на носителей наследственности хромосомы и отдельные гены, разрушают их или вызывают изменения структуры, нарушают геном организма. Такие нарушения могут вызвать изменения морфологии организма животных или растений, уродства у потомства, повлиять на воспроизводительную способность. Это может проявиться даже через ряд поколений.
В результате генетический нарушений идет деструкция популяций или вида организмов, деградация сообщества. Чаще всего эти изменения носят необратимый характер. По данным Всемирной организации здравоохранения, в мире 10% детей рождается с генетическими нарушениями. Каждое поколение людей на 7 % обогащается генетически неполноценным потомством.
Что такое допустимая экологическая нагрузка?
Это такая степень антропогенного воздействия или вмешательства в экосистему, которая не вызывает существенных изменений в ней и позволяет сохранять видовую структуру, видовое разнообразие, а также поддерживать бесконечно долгое ее существование. Для определения чувствительности экосистемы и ее составных частей (видов) существует понятие экологической валентности. Это диапазон колебаний фактора, воздействующего на среду, который может выдержать вид организма данной экосистемы. Критерии устойчивости экосистемы от внешних воздействий определяются величиной их изменчивости в пределах ареала экосистемы (то есть величиной их на границе ареала). Следовательно, экологические предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ антропогенного воздействия не должны превышать по определяемому фактору (или их группе) величины этого фактора на границах ареала данной экосистемы.