Zagadnienia – ĆWICZENIA
EKOLOGIA
1.Pojęcia:
Ekologia - nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody; nauka o wzajemnych współzależnościach i oddziaływaniach między organizmami oraz pomiędzy organizmami a środowiskiem. Termin często niewłaściwie używany na określenie ochrony środowiska.
Sozologia – to nauka zajmująca się problemami ochrony przyrody i jej zasobów, m.in. w celu zapewnienia trwałości ich użytkowania.
Ochrona środowiska - całokształt działań (także zaniechanie działań) mających na celu właściwe wykorzystanie oraz odnawianie zasobów i składników środowiska naturalnego, zarówno jego składników abiotycznych, jak i żywych (ochrona przyrody). Nauka o ochronie środowiska to sozologia.
Biosfera – zwana także ekosferą, to strefa, w której może istnieć życie, czyli zespół wszystkich występujących na Ziemi ekosystemów, największy i najbliższy samowystarczalności układ biologiczny zamieszkany przez organizmy żywe; obejmuje ona część atmosfery ziemskiej, tzw. troposferę, całą hydrosferę oraz litosferę(powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, do1km), w tym glebę(do 3m).
Biocenoza – to wielogatunkowy zespół organizmów wzajemnie powiązanych różnymi zależnościami biologicznymi i żyjących w określonym środowisku, zwanym biotopem.
Biotop – to obszar o określonych warunkach ekologicznych, będących siedliskiem dla biocenozy lub osobnika.
Ekosystem - układ ekologiczny utworzony przez współbytujące ze sobą rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy, wraz z siedliskiem zmodyfikowanym ich działalnością, w którym wszystkie części składowe są z sobą powiązane licznymi zależnościami i warunkują się wzajemnie.
BIOCENOZA + BIOTOP = EKOSYSTEM
ożywiona część nieożywiona część
biotyczne elementy środowiska abiotyczne elementy środowiska
Siedlisko - zespół czynników abiotycznych (klimatyczno-glebowych), niezależnych od biocenozy, które panują w określonym miejscu, działających na rozwój poszczególnych organizmów, ich populację lub całą biocenozę; siedlisko określa warunki istnienia zajmujących je typów zbiorowisk roślinnych i związanych z nimi zgrupowań zwierzęcych. Siedlisko danego gatunku to przestrzeń, w której ten gatunek występuje; w szerokim rozumieniu równoważnym terminem jest habitat.
Nisza ekologiczna - zespół czynników ekologicznych (nisza fizjologiczno-przystosowawcza) i przestrzeń fizyczna zajmowana przez dany organizm (nisza przestrzenna) niezbędne dla jego egzystencji.
Populacja – to grupa osobników jednego gatunku, zamieszkujących wspólny obszar, mogących się swobodnie i skutecznie krzyżować, tzn. wydawać płodne potomstwo.
2. Procesy zachodzące w ekosystemach naturalnych i sztucznych.
Struktura i funkcjonowanie ekosystemu:
Każdy naturalny ekosystem stanowi układ otwarty i funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia natomiast krąży w ekosystemie w obiegu zamkniętym. Najważniejszym źródłem energii w ekosystemach jest energia słoneczna. Niecała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach. Część z niej jest wykorzystana do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, ale część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.
Krążenie materii i przepływ energii w ekosystemie.
Do funkcjonowania ekosystemu, tj. do obiegu materii konieczna jest obecność producentów, konsumentów i reducentów, a przynajmniej producentów i reducentów. Dzięki producentom jest syntetyzowana materia organiczna. Konsumenci zjadają organizmy lub martwą materię organiczną. Destruenci (reducenci) rozkładają martwą materię organiczną i uwalniają nieorganiczne składniki pokarmowe dla producentów. Dzięki reducentom i procesom rozkładu:
- zamknięty jest obieg materii w przyrodzie, wpływający na wzrost i rozwój roślin.
- włączane są do obiegu składniki odżywcze,
- zachodzi produkcja pokarmu dla organizmów cudzożywnych.
Obecność lub brak producentów w ekosystemie stały się podstawą do podziału ekosystemów na autotroficzne, które stanowią 99,9% ekosystemów i heterotroficzne, zdarzające się rzadko.
Ekosystem autotroficzny-podstawą jego funkcjonowania jest obecność światła i materia organiczna, zwana autochtoniczną, wytwarzana w procesie fotosyntezy głównie przez rośliny zielone. Materia ta zapewnia samowystarczalność i niezależność ekosystemu. Np. las, torfowisko, łąka, staw, jezioro.
Ekosystem heterotroficzny – ekosystem niepełny, niesamowystarczalny, pozbawiony producentów, w którym znajduje się materia pochodząca z zewnątrz, zw. Materią allochtoniczną. Np. jaskinia. Brak światła uniemożliwia występowanie roślin. Życie heterotrofów opiera się na detrytusie materii organicznej poch. z kału nietoperzy, szczątków obumarłych zwierząt i resztek naniesionych wraz z wodą przez szczeliny. Tymi organicznymi szczątkami żywi się fauna detrytofagów, głównie skąposzczetów, skorupiaków, owadów bezskrzydłych; nimi z kolei żywią się bezkręgowe zwierzęta drapieżne, np. wypławki, wije, chrząszcze, pajęczaki. Drapieżne zwierzęta kręgowe – płazy i ryby jaskiniowe. Związki mineralne uwolnione przez destruentów w takim ekosystemie są bezużyteczne, mogą być wykorzystane wtedy, gdy woda wyniesie je do innego ekosystemu, gdzie dociera światło i żyją autotrofy.
CYKLE BIOGEOCHEMICZNE - mniej lub bardziej zamknięte obiegi pierwiastków w przyrodzie.
Obieg węgla
Węgiel jest włączony do obiegu w postaci CO2, który jest asymilowany przez autotrofy (rośliny zielone, bakterie samożywne). Dzięki istniejącym łańcuchom pokarmowym węgiel przechodzi od rośliny do konsumentów I rzędu (roślinożerców), a następnie do konsumentów II rzędu (zwierząt mięsożernych). Węgiel wraca do obiegu jako CO2, powstający w procesie oddychania heterotrofów i autotrofów.
Rozkład materii organicznej, przebiegający z udziałem reducentów oraz oddychanie producentów, a głównie konsumentów, pozwalają utrzymać na stałym poziomie zawartość CO2 w atmosferze. Jednak obecnie bilans ten ulega pewnemu zachwianiu, m.in. na skutek przemysłowego przetwarzania przez człowieka związków zawierających węgiel (spalanie ropy, węgla, drewna). Do atmosfery dostaje się coraz więcej CO2.
Obieg azotu w przyrodzie
Azot-pierwiastek biogenny, należy do makroelementów i wchodzi w skład białek i kwasów nukleinowych. Azot atmosferyczny(78%) jest bardzo trudno dostępny dla roślin. Wyjątek – rośliny motylkowe, żyjące w symbiozie z bakteriami brodawkowymi z rodzaju Rhizobium. Wolny azot atmosferyczny wiążą także inne organizmy, jak np. bakterie tlenowe (Azotobakter) i beztlenowe (Clostridium). W śr wodnym azot wiązany jest przez niektóre sinice. Rośliny czerpią azot z gleby i wody, głównie w postaci jonów amonowych (NH+) lub azotanowego (NO3-). Przyswojony przez rośliny azot jest w postaci białka roślinnego wykorzystywany przez konsumentów. Produkty metabolicznych przemian białek i innych związków azotowych są wydalane przez zwierzęta jako amoniak, mocznik i kwas moczowy.
Azotany w przyrodzie pochodzą głównie z procesów nitryfikacji, które zachodzą dzięki obecności bakterii nitryfikacyjnych. Bakterie te są zdolne do asymilacji NO2 dzięki energii uzyskanej z utleniania amoniaku do azotynów (Nitrosomonas) i azotynów do azotanów (Nitrobacter).
Procesem przeciwstawnym do nitryfikacji jest denitryfikacja – redukcja azotanów lub azotynów do azotu, przeprowadzona przez bakterie denitryfikacyjne. Uwalniając wolny azot do atmosfery spełniają one niekorzystną rolę w przyrodzie – zubożają wodę i glebę.
BIOCENOZA
1) Biocenoza sztuczna (np. stawu hodowlanego, pola, sadu, pastwiska) – w powstaniu których uczestniczył człowiek.
2) Biocenoza naturalna (np. morza, rzeki, torfowiska, lasu, łąki) – człowiek w ich powstaniu nie ingerował.
Cechy biocenozy:
a) jedność biotopu i biocenozy – wszystkie elementy biotyczne i abiotyczne są ze sobą ściśle powiązane i wpływają wzajemnie na siebie;
b) warunkiem trwałej i samodzielnej egzystencji biocenozy w przyrodzie jest istnienie 3 współzależnych biologicznie grup organizmów: producentów, konsumentów i reducentów, dzięki którym utrzymuje się w biocenozie zamknięty obieg materii;
c) organizacja biocenozy – zintegrowany układ oparty na wielostronnych powiązaniach pokarmowych i konkurencyjnych pomiędzy poszczególnymi komponentami. Obejmuje ona skład gatunkowy (rozmaitość gat), stosunki ilościowe, interakcje, strukturę troficzną opartą na łańcuchach i sieciach pokarmowych, strukturę przestrzenną;
d) autonomia biocenozy – związana z jej odrębnością terytorialną, organizacją wewnętrzną oraz powiązaniami i wzajemnymi uwarunkowaniami wszystkich komponentów;
e) względna równowaga biocenotyczna (stabilizacja układu) wyrażająca się względnie stałym składem gatunkowym i równowagą stosunków wewnętrznych, będących wynikiem adaptacji organizmów do przeciętnych warunków środowiska;
f) sukcesja ekologiczna – prowadząca do większej stabilizacji biocenozy. Wynika ona ze stopniowego rozwoju wskutek zwiększania integracji komponentów oraz dostosowania się do zmieniających się warunków środowiska.
Struktura troficzna biocenozy
1). Poziomy troficzne
Organizmy zajmujące taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym stanowią jeden poziom troficzny. Liczba poziomów zależy od stopnia złożoności biocenozy.
I poziom troficzny stanowią organizmy samożywne (fotosyntetyzujące i chemosyntetyzujące) jednak główne znaczenie mają rośliny zielone.
II poziom troficzny – grupa konsumentów I rzędu; roślinożercy
III poziom troficzny – grupa konsumentów II rzędu; drapieżcy zjadający roślinożerców(konsumentów I rzędu)
IV poziom troficzny - konsumenci III rzędu; itd.
Jeżeli organizmy są monofagami (np. koala)- to nalezą do jednego poziomu troficznego, jeśli jednak ich pokarm jest zróżnicowany są polifagami (np. świnia, niedźwiedź), to mogą należeć do różnych poziomów troficznych. Podstawą klasyfikacji troficznej jest funkcja, jaką spełnia organizm w biocenozie, a nie przynależność gat.
W trakcie każdego kolejnego przekształcenia materii w łańcuchu troficznym ubywa znaczna część energii (80-90%), rozpraszając się jako ciepło. Krótkie łańcuchu pokarmowe występują w biocenozach ubogich i mało zróżnicowanych, np. tundrowych. Im bogatsza i bardziej złożona biocenoza, im więcej ma poziomów troficznych, tym większe zachodzą w niej straty energii. Z ekonomicznego pkt widzenia, najbardziej wydajne są układy biocenotyczne o krótkich łańcuchach pokarmowych, bo im krótszy łańcuch pokarmowy, tym organizm stojący na jego końcu dysponuje większą energią.
Sieć zależności pokarmowych – złożone relacje pokarmowe między poszczególnymi gat.
Każdą biocenozę można zobrazować za pomocą sieci zależności pokarmowych, stanowiącej po prostu sposób przedstawienia wszystkich zależności pokarmowych między tworzącymi tę biocenozę gat. Sieć pokarmowa najczęściej jest złożona z wielu łańcuchów pokarmowych, z których każdy stanowi jak gdyby ścieżkę biegnącą od I poziomu troficznego(producentów) do poziomów kolejnych rzędów (konsumentów – roślinożerców i drapieżców).
Piramidy ekologiczne
Stosunki ilościowe (liczebności, biomasy, energii) miedzy kolejnymi poziomami troficznymi w biocenozach można przedstawić graficznie w postaci tzw. piramidy ekologicznej. Pierwszy poziom troficzny (najniższy), będący podstawą- producenci, drugi-roślinożercy, następne –drapieżcy kolejnych rzędów. Piramidy ekologiczne (troficzny) dzielimy na 3 typy:
1) piramidy liczebności – podają liczby osobników na każdym poziomie;
2) piramidy biomas – obrazują masy organizmów;
3) piramidy energii lub produkcji – dot przepływy energii i (lub) produktywności kolejnych poziomów troficznych.
Piramida energii – kształt typowej piramidy, tzn. podstawę szerszą od wierzchołka,
liczebności i biomasy – różne, typowy kszt. lub nietypowy, tzn. mogą być odwrócone w taki sposób, że ich podstawa może być węższa niż jeden lub kilka wyższych poziomów.
OCHRONA ŚRODOWISKA
1. INSPEKCJA OCHRONY ŚRODOWISKA - centralny organ administracji rządowej, powołany do kontroli przestrzegania przepisów o ochronie środowiska oraz badania stanu środowiska.
ROLA INSPEKCJI OCHRONY ŚRODOWISKA
1) kontrola przestrzegania przepisów o ochronie środowiska i użytkowaniu zasobów przyrody,
2) kontrola przestrzegania decyzji ustalających warunki użytkowania środowiska,
3) udział w przekazywaniu do użytku obiektów lub instalacji mogących znacząco oddziaływać na środowisko,
4) kontrola eksploatacji instalacji i urządzeń chroniących środowisko przed zanieczyszczeniem,
5) podejmowanie decyzji wstrzymujących działalność prowadzoną z naruszeniem wymagań związanych z ochroną środowiska lub naruszeniem warunków korzystania ze środowiska,
6) organizowanie i koordynowanie państwowego monitoringu środowiska, prowadzenie badań jakości środowiska, obserwacji i oceny jego stanu oraz zachodzących w nim zmian,
7) opracowywanie i wdrażanie metod analityczno-badawczych i kontrolno-pomiarowych,
8) inicjowanie działań tworzących warunki zapobiegania poważnym awariom oraz usuwania ich skutków i przywracania środowiska do stanu właściwego,
9) kontrola przestrzegania przepisów o opakowaniach i odpadach opakowaniowych,
PAŃSTWOWY MONITORING ŚRODOWISKA – system pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska oraz gromadzenia, przetwarzania i rozpowszechniania wyników badań i oceny elementów środowiska
STRUKTURA MONITORINGU ŚRODOWISKA
Zadania państwowego monitoringu środowiska zostały ujęte w trzy kategorie: blok – EMISJE, blok – jakość środowiska (podzielony dodatkowo na podsystemy) i blok – oceny i prognozy.
Podstawowym blokiem jest JAKOŚĆ ŚRODOWISKA, w ramach którego wytwarzane są dane pierwotne, dotyczące stanu poszczególnych elementów środowiska.
W ramach bloku EMISJE gromadzone są dane o ładunkach zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza, do wód lub ziemi.
Dane gromadzone w ramach bloku JAKOŚĆ ŚRODOWISKA oraz bloku EMISJA zasilają blok PROGNOZY i OCENY, w ramach którego wykonywane są zintegrowane oceny i prognozy jakości środowiska
RODZAJE I PRZYKŁADY MONITORINGU
MONITORING JAKOŚCI POWIETRZA
Podstawowym zadaniem monitoringu jakości powietrza atmosferycznego jest dostarczanie informacji o wielkości stężeń lub zawartości poszczególnych zanieczyszczeń (najczęściej dwutlenku siarki, tlenków azotu, tlenku węgla, ozonu, węglowodorów) w powietrzu na danym obszarze oraz o ilości zanieczyszczeń odprowadzanych do powietrza atmosferycznego.
MONITORING JAKOŚCI WÓD
Podstawowym zadaniem monitoringu wód powierzchniowych i podziemnych jest systematyczna rejestracja stanu wód i ich zmian pod wpływem czynników zewnętrznych oraz składu chemicznego wód ze szczególnym zwróceniem uwagi na ich zanieczyszczenia.
MONITORING JAKOŚCI GLEBY I ZIEMII
Monitoring ten zajmuje się badaniem i oceną stanu biologicznie czynnej powierzchni ziemi w powiązaniu z czynnikami powodującymi jej degradację, np. górniczą eksploatacją surowców, składowaniem odpadów lub chemizacją produkcji rolnej i leśnej.
Monitoring przyrody to regularne obserwacje i pomiary wybranych elementów przyrody żywej, prowadzone dla uzyskania informacji o zmianach tych elementów w czasie. Zadaniem jego jest określenie wpływu zmian środowiskowych na organizmy dla zapobiegania negatywnym skutkom tych zmian w przyrodzie, a więc uzyskania danych dla zorganizowania skutecznej ochrony gatunków i układów ekologicznych.
MONITORING HAŁASU
Podsystem monitoringu hałasu obejmuje zarówno emisję hałasu jak i ocenę klimatu akustycznego.
Sieci regionalne wojewódzkie obejmują badania
wykonywane w zależności od potrzeb w miejscach
o szczególnym zagrożeniu i obejmują pomiary hałasu emitowanego z dróg krajowych i wojewódzkich. Sieci lokalne obejmują pomiarami źródła przemysłowe
i komunikacyjne.
MONITORING PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
Obejmuje okresowe badania kontrolne poziomów
pól w środowisku. na podstawie których między
innymi ma prowadzić rejestr zawierający informację
o terenach, na których stwierdzono przekroczenie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych
w środowisku.
2. ISO - Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna
ISO oficjalnie rozpoczęła działalność w roku 1947.
Jest organizacją pozarządową, jej członkowie nie są delegowani przez rządy, pomimo że niektóre organizacje członkowskie znajdują się w strukturach rządowych.
Prace organizacji koordynuje Sekretariat Generalny z siedzibą w Genewie (Szwajcaria).
Decyzje strategiczne podejmuje Zgromadzenie Ogólne na corocznych spotkaniach.
Trzy razy w roku zbiera się Rada ISO.
Przykładowe normy ISO
ISO 3 – norma...
reniatq