Контрольная работа по "Экологии"

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Читинский государственный университет

(ФГБОУ ВПО  «ЗабГУ»)

Факультет дополнительного профессионального образования

Кафедра Физики и техники оптической связи

 

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине: «Экология»

Вариант №1

 

 

Выполнил:  ст. гр. ТКО -12-1

Полковников А.Ю.

          Проверил: преподаватель

                                                                                          Грошева Ирина Валерьевна

 

 

 

 

ЧИТА 2012

 

1. Основные понятия и определения экологии. Законы Коммонера.  

 1.1 Основные понятия и определения экологии.

Термин «экология» был предложен в 1866г. немецким биологом Эрнстом Геккелем (1834—1919) для обозначения раздела биологии, изучающего взаимодействия живых организмов между собой и со средой обитания. Этот термин возник на основе двух греческих слов: «ойкос» (дом, жилище, место обитания) и «логос» — знание, наука. Первое из них мы встречаем в корне хорошо всем знакомого слова «экономика». 
   На рубеже XIX—XX вв. экология оформляется в самостоятельную науку, а на 20—40 гг. XX в. приходится период ее интенсивного развития. Именно тогда были сформулированы основные определения и законы экологии, в нее пришли экспериментальные методы исследования. В частности, английским ученым А. Тенсли (1871 — 1955) было введено понятие «экосистема», а русским ученым, создателем геоботанической школы, Владимиром Николаевичем Сукачевым (1880— 1967) — «биогеоценоз». Значительную роль в становлении экологии сыграли работы российского микробиолога, основоположника теоретической и экспериментальной экологии Георгия Францевича Гаузе (1910-1986). 
   Любая молодая наука должна, прежде всего, сформировать свой специфический язык и терминологию. Приведем основные понятия и определения экологии. 
   Биоценоз — совокупность всех живых организмов данного места (территории, акватории), связанных трофическими (пищевыми) цепями. 
   Трофические цепи — цепи питания, начиная с растительной пищи. 
   Растения являются единственными живыми организмами, способными синтезировать органические вещества (биоту) из неорганических — углекислого газа и воды (реакция фотосинтеза, проходящая только на свету). Отсюда вытекает название зеленых растений в трофических цепях — продуценты (производители органического вещества). Поскольку продуценты сами синтезируют для себя пищу, их называют также автотрофами (авто — сам, троф — пища). Биотой питаются растительноядные организмы. Они едят готовое органическое вещество, синтезированное растениями, их называют консументами (потребителями) первого уровня. Эти организмы не синтезируют себе пищу, а добывают ее извне, поэтому их называют также гетеротрофами. 
   Растительноядными питаются хищники — консументы второго уровня, которые убивают и поедают своих жертв, добытых в процессе охоты. Согласно учению Ч. Дарвина, хищники уничтожают наименее жизнеспособных консументов первого уровня (естественный отбор). Консументы второго уровня также являются гетеротрофами. 
   Биоту, которую не съедают хищники, подбирают падальщики, питающиеся мертвыми телами погибших или умерших животных. В трофических цепях они также являются гетеротрофами. 
   Когда продуценты и консументы всех уровней заканчивают свой жизненный путь, за дело берутся бактерии и грибковые организмы — редуценты (от английского глагола — «разрушать, делить»). Они разлагают мертвые останки погибших живых организмов — детриты — до атомов биогенных химических элементов (напомним, что это, в основном, углерод, водород, кислород и азот). Редуценты, также как и все консументы, являются гетеротрофами. 
   Редуценты формируют гумус (перегной) — основную плодородную часть почвы, на которой снова вырастают зеленые растения. Цикл замыкается. Трава и деревья, шумящие над нами, выросли из когда-то бегавших по Земле животных и диковинных растений! Пример трофической цепи: микроводоросли — комар — лягушка — цапля — коршун — гумус. Если какое-либо звено трофической цепи вырывается из природы (например, истребляют комаров), то рушится вся цепь. Еще один пример: в Африке местные жители истребили питонов, поскольку считали их опасными, в результате расплодились крысы, уничтожавшие посевы. 
   В природе обычно осуществляется сложная совокупность множества трофических цепей. Отсюда следует, что ни один организм в природе не существует вне связи с другими; именно таким образом и сохраняется видовое разнообразие. 
   Важнейшим свойством трофических цепей является то, что их звенья плотно «подогнаны» друг к другу; в природе не существует отходов, утилизируется все. 
   Биотоп — неживая среда обитания биоценоза. 
   Экосистема — биоценоз вместе со средой обитания, т.е. биоценоз + биотоп, функциональное единство организмов и окружающей среды, сохраняющееся неопределенно долгое время. Примеры экосистем: лес (хвойный или лиственный) вместе со всеми обитателями; луг; река; озеро; морская толща или морской берег (это разные экосистемы), тундра, пустыня и т.д. 
   Свойства экосистем: способность к самовоспроизведению, устойчивость и целостность. Если не вмешиваться в жизнь экосистемы, она будет самостоятельно существовать и развиваться. Это отличает природные экосистемы от искусственных, созданных человеком агроценозов (например, засеянное поле, молочная ферма), которые неустойчивы и не

способны к самовоспроизведению. 
   Биогеоценоз — элементарная часть пространства экосистемы (например, гниющее дерево). Иногда это понятие отождествляют с экосистемой. 
   Биосфера — совокупность экосистем Земли, т.е. совокупность всех живых организмов Земли вместе со средой их обитания; это геологическая земная оболочка, структура и энергетика которой определяется функционированием живых организмов. 
   Экологическая ниша — место, занимаемое определенным видом в биосфере, пространство его выживания. 
   Сукцессия — это смена экосистем, постепенное превращение одних экосистем в другие. Различают процессы первичной и вторичной сукцессии. Первичная сукцессия — это развитие экосистем на незаселенных ранее участках (постепенное зарастание голых скал). Вторичная сукцессия — восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной территории (например, зарастание участков леса после порубок или пожаров, заболачивание водоема).

1.2 Законы Коммонера

Четыре закона американского эколога  Барри Коммонера:

Все связано со всем. Биосфера — наш общий дом.

Экологического счастья в одной  стране быть не может, с загрязнением океана, парниковым эффектом и озоновыми дырами должно бороться все сообщество.

За все надо платить. Международное сообщество финансирует научные проекты, позволяющие сохранить биологическое развитие.

Все надо куда-то девать. Международное сообщество приняло специальные законы, запрещающие вывоз и захоронение ядовитых и радиоактивных отходов в бедных странах. Мировой океан также не место для отходов.

Природа знает лучше. Человек должен сохранить экологическое равновесие биосферы, не пытаясь быть умнее природы, и создавать искусственную среду разума — ноосферу.

 

2. Воздействие человека на атмосферу. Методы и средства снижения выбросов в атмосферу. Показатели загрязнения атмосферы. Контроль содержания вредных

веществ в атмосферном воздухе.

 

 2.1 Воздействие человека на атмосферу.

 

Масса атмосферы  нашей планеты ничтожна - всего  лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах  биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от  вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно - растительный покров и на процессы рельефообразования.

Существует  два главных источника загрязнения  атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным  источникам загрязнения атмосферы  относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорта, различные машиностроительные предприятия.

Помимо газообразных загрязняющих веществ в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное  загрязнение атмосферного воздуха  сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочувствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом  серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ. Крупный город извергает в атмосферу много пыли и газов. Печально знамениты смоги - смесь дыма, промышленных газов и пыли, скапливающихся в атмосфере над большими городами и как бы прикрывающих их ядовитой шапкой.

Сознательные, направленные изменения в атмосфере  человек осуществляет пока в небольших  масштабах и на ограниченных территориях: борется с градом, обстреливая облака специальными снарядами; искусственно вызывает дождь, рассеивая в облаках особые химические вещества.

2.2 Методы и  средства снижения выбросов в  атмосферу

К общим принципам  сокращения выбросов загрязняющих веществ  можно отнести: создание и внедрение  малоотходных и безотходных технологий; разработку и использование новых, более эффективных методов пыле- и газоочистки; поиск и применение топлива и сырья с меньшим содержанием вредных примесей; обогащение и другие виды предварительной подготовки используемого сырья; совершенствование автомобильных двигателей и топлива для них; разработку схем движения автотранспорта. Кроме того, необходимо сокращение до минимума неорганизованных выбросов, усиление контроля за соблюдением технологических регламентов работы как производственных, так и очистных сооружений. 

Защита атмосферы  от вредных выбросов и выделений  сводится к обеспечению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны и приземном слое атмосферы, равным или менее ПДК.

Это достигается применением  следующих методов и средств:

* рациональное размещение  источников вредных выбросов  по отношению к населенным зонам и рабочим местам;

* рассеиванием вредных  веществ в атмосфере для снижения  концентраций в её приземном слое, удалением вредных выделений от источника образования посредством местной или обще обменной вытяжной вентиляции;

* применением средств  очистки воздуха от вредных  веществ;

* применением СИЗ.

Рациональное размещение предусматривает максимально возможное  удаление промышленных объектов − загрязнителей воздуха от населенных зон, создание вокруг них санитарно − защитных зон; учет рельефа местности и преобладающего направления ветра при размещении источников загрязнений и жилых зон по отношению друг к другу.

В частности, промышленное предприятие  необходимо располагать по отношению к жилому массиву с учетом направления ветра и расположением предприятий на возвышенных, хорошо продуваемых местах.

Для уменьшения выбросов в  атмосферу выхлопных газов автомобилей  во всем мире ужесточаются требования к составу и количеству вредных примесей в них. В дальнейшем необходим переход на использование электрических двигателей.

 

2.3 Показатели загрязнения  атмосферы

 

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает. 
            Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных городов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения S02 до 0,049 мг/м3 показатель заболеваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) составлял 8,1%, при 0,150—0,349 мг/м3 — 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 — 43,.8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути. 
Пыль, содержащая диоксид кремния (Si02), вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляются общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя 3-—7 дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки. 
Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бензапирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

Последствия воздействия  на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип). Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300— 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию — сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в  больших концентрациях и в  течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом. В экологической литературе описаны случаи массового отравления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касается крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со съеденными запыленными растениями. В растения токсичные вещества поступают различными способами. Установлено, что выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы пылью токсичных металлов, особенно в соединении с серной кислотой, губительно действует на корневую систему, а через нее и на все растение. Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, цианистый водород и др.) (табл. 13.3). Особенно опасен для растений диоксид серы (S02), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные — сосны, ели, пихты, кедр. В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование некроза на концах листьев и хвоинок, выход из строя органов ассимиляции и т. д. Увеличение поверхности поврежденных листьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на среде ее обитания. Способна ли растительность восстановиться после снижения воздействия вредных загрязняющих веществ? Во многом это будет зависеть от восстанавливающей способности оставшейся зеленой массы и общего состояния природных экосистем. В то же время следует заметить, что невысокие концентрации отдельных загрязнителей не только не вредят растениям, но и, как, например, кадмиевая соль, стимулируют прорастание семян, прирост древесины, рост некоторых органов растений.