Материал: 3441

16

воздушных потоков атмосферы составляет 2000 ТВт, но технически возможный объем использования ветра как источника энергии мал. Вклад ветроэнергетики в общее использование энергии в мире составляет не более 2%. В некоторых странах ветроэнергетика активно развивается, например, в Дании ветросиловые установки обеспечивают более 3,7% выработки электроэнергии.

2.5 Проблемы народонаселения и продовольствия

С.П. Капица (1998), разработавший модель роста населения планеты, утверждает, что человечество в настоящее время переживает демографический переход, суть которого заключается в резком возрастании скорости прироста населения, сменяющемся стремительным его уменьшением и последующей стабилизацией численности населения. Демографический переход сопровождается ростом производительных сил, перемещением населения в города и резким изменением возрастного состава населения – «старением» населения.

По данным ООН, в 1950 году население планеты моложе 15 лет составляло 32%, старше 65 лет – 5%, в 2070 году жителей моложе 15 лет и старше 65 лет будет по 20%, а в 2150 году молодых будет около 18%, людей старше 65 лет 23%, то есть усилится процесс «старения» населения, что и приведет сначала к стабилизации, а затем и убыли населения на планете (однодетная семья).. Прогноз динамики численности населения, представленный на рисунке 6, свидетельствует о том, что в 21 веке в России происходит депопуляция населения (быстрое сокращение численности населения).

Россия переживает небывалый демографический кризис. В 2002 году численность населения составляла 145,2 млн чел., в 2005 году – 143,5 млн чел., в 2010 году – 141,9 млн чел. Если эта тенденция сохранится, то по экстраполяционному варианту прогноза к концу 21 века в России останется всего 64 млн человек.

17

Для изучения демографической структуры населения применяют метод построения половозрастных пирамид (см. рис.), которые отражают структуру населения данной местности (государства) в целом, а также содержат информацию о численности каждой возрастной категории людей и соотношении полов в каждой группе.

По ним можно судить о характере роста населения, о причинах изменения численности в прошлом, они дают возможности сделать прогноз на будущее. Возрастные пирамиды строятся в осях возраст – численность с интервалом возраста в пять лет. Для развивающихся стран с быстро растущим населением пирамида имеет широкое основание (возраст от 0 до 4 лет) и быстро сужается к вершине (тип II) вследствие того, что рождаемость высока, а выживаемость низка (Индия, Мексика, Бангладеш и др.). Пирамида населения развитых стран имеет почти отвесные стенки вплоть до старших возрастов (тип I), что свидетельствует о высокой выживаемости и невысокой рождаемости, – пирамида имеет вид колонны (США, страны Европы).

2.6 Сокращение биоразнообразия

Общее количество видов в биосфере определяют в пределах от 5 до 30 млн. Достоверно описано около 1,8 млн видов, из них две трети приходится на насекомых. Считается, что почти три четверти (74% известных и неизвестных диких видов животных и растений мира) обитает в областях тропического климата, причем, по подсчетам биологов, по меньшей мере 50% видов обитают в тропических лесах, которые в настоящее время быстро

18

сокращаются и нарушаются. На долю умеренного климата приходится 24%, полярного – 2% мирового видового разнообразия. В общей массе живого вещества биосферы животные составляют 1,4%.

3. Биосфера

3.1 Живое вещество биосферы, его функции

Живое вещество биосферы представляет собой сочетание различных биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного положения. Выделяют разные уровни существования живого вещества – от крупных молекул до крупных многоклеточных организмов, от биологических микросистем до макробиосистем. Самым низким уровнем, на котором биологическая микросистема проявляется в виде функционирования биологически активных крупных молекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов), является молекулярный. С этого уровня наблюдаются свойства, характерные исключительно для живой материи: обмен веществ, протекающий при превращении лучистой и химической энергии; передача наследственности с помощью ДНК и РНК

Жизнь на нашей планете существует в неклеточной и клеточной формах. Неклеточная форма живого вещества представлена вирусами, которые лишены раздражимости и собственного синтеза белка. Простейшие вирусы состоят лишь из белковой оболочки и молекулы ДНК или РНК, составляющей сердцевину вируса. Иногда вирусы выделяют в особое царство живой природы – Vira. Они могут размножаться только внутри определенных живых клеток.

Клеточные формы жизни представлены прокариотами и эукариотами. К прокариотам – доядерным организмам, относятся различные бактерии. Эукариоты – это организмы, в клетках которых имеется обособленное ядро. К ним относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.

19

Рис. Клетки эукариотических организмов: животная (1) и растительная (4) клетки; прокариотических организмов: бактерия (2) и сине-зеленая водоросль (3).

3.2 . Понятие биосферы, еe структура

В. И. Вернадский отводит живым организмам роль главнейшей геохимической силы, по его словам, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом. Сущность учения В. И. Вернадского о биосфере состоит в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Фактором, ограничивающим распространение жизни в атмосфере, является ультрафиолетовое излучение Солнца, убивающее живые организмы. Верхней границей биосферы служит защитный озоновый слой, имеющий максимальную плотность озона на высоте 20–25 км и задерживающий ультрафиолетовые лучи

3.3 Экология как наука

С научно-практической точки зрения, экологию делят на теоретическую и прикладную. Теоретическая экология является научной основой для

20

прикладной экологии, так как вскрывает общие закономерности организации жизни и функционирования экологических систем и биосферы, что позволяет предотвратить негативные последствия антропогенной деятельности.

Прикладная экология – это большой комплекс дисциплин, связанных с разными отраслями деятельности человека и взаимоотношениями между человеком и природой. К основным задачам прикладной экологии относятся: изучение механизмов антропогенных воздействий на природу; разработка принципов рационального использования, сохранения и воспроизводства природных ресурсов; разработка экологических нормативов и стандартов; оптимизация инженерных решений по защите окружающей среды и др..

А. Лотка (1923, 1925) одним из первых предложил математическую модель взаимодействия животных в системе «паразит – хозяин». В. Вольтерра позднее разработал математическую модель взаимодействия в системе «хищник

– жертва», он также сделал анализ взаимоотношений между двумя конкурирующими видами. Предложенные А. Лоткой и В. Вольтеррой уравнения для моделирования таких простейших экологических систем, как «хищник – жертва», «паразит – хозяин», нашли широкое применение в экологии.

3.4 Круговороты веществ в биосфере

По В. Р. Вильямсу, солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота веществ – геологический и биологический. На геологический круговорот расходуется около 50% поступающей на Землю солнечной энергии. Ежегодно на Землю поступает около 21х1020 кДж солнечной энергии, из них около половины расходуется на испарение воды, обеспечивая геологический круговорот воды. На создание органического вещества в процессе фотосинтеза в среднем расходуется 1% фотосинтетически активной радиации Солнца, за счет этой энергии существуют все живые организмы, то есть биотический круговорот обладает более низкой энергией по сравнению с геологическим круговоротом.

Биогенная миграция атомов характеризуется некоторыми особенностями. Найдите эти особенности среди ответов и укажите явление, которое при биогенной миграции атомов отсутствует Мигрирующие элементы перемещаются не только в составе организмов, но и в водной и воздушной средах. В ходе миграции элементы взаимодействуют друг с другом, образуя