Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Февраля 2013 в 11:41, контрольная работа
Основные понятия экологии. Экология- наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.
Структура и основные компоненты экосистемы. Экологическая система – биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания, систем связей, осуществляется обмен веществ и энергией между ними.
Круговороты веществ в природе. повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений.
Основные понятия экологии. Экология- наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Сообщество – это совокупность популяций разных видов, сосуществующих в пространстве и времени. Вид – совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Популяция – совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал , свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированы от других популяций данного вида. Экологическая система – биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания, систем связей, осуществляется обмен веществ и энергией между ними. Биогеоценоз – система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанных с ними совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанных между собой круговоротом веществ и потоков энергии. Это устойчивая саморегулирующаяся система. Абиотическая среда – совокупность неорганических условий существования организмов. Абиотические факторы – климатические (среднегодовая температура, влажность, давление), эдафические (механический состав почвы, химический состав почвы), орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды). Трофическая (пищевая) цепь – ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны отношениями пища-потребитель. Трофический уровень – это совокупность организмов, которые, в зависимости от способа их питания и вида корма, составляют определенное звено. (звенья одного уровня выступают кормом для другого) Продуцент (зеленые растения, трава) – Консумент 1 порядка (саранча) – Консумент 2 порядка (птица) – Консумент 3 порядка (змея) – Консумент 4 порядка (сова). |
Структура и основные компоненты экосистемы. Свойства и закономерности функционирования. Экологическая система – биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания, систем связей, осуществляется обмен веществ и энергией между ними. Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов: абиотическими и биотическими. Абиотические компоненты - это элементы неживой природы: -неорганические вещества и химические элементы, участвующие а обмене веществ между живой и мертвой материей (диоксид углерода, вода, кислород, кальций,). - органические вещества связывающие абиотическую и биотическую части экосистем (углеводы, жиры, аминокислоты, белки,); - воздушная, водная или твердая среда обитания; - климатический режим и др. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов. Первая группа организмов - продуценты или автотрофные организмы (греч.сам, пища) Они подразделяются но фото- и хемоавтотрофов. Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотисюй и затем азотной кислоты. Вторая группа организмов – консументы (лат. потребитель) или гетеротрофные организмы осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества а качестве источника, питательного материала и энергии. Их делят на фаготрофов и сапротрофов . Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков. Третья группа организмов – редуценты. Они участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений. Редуценты возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы). Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака: 1. экосистема
обязательно представляет 2. в рамках
экосистемы осуществляется 3. экосистема
сохраняет устойчивость в |
Круговороты веществ в природе. повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений. Вода. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20%, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. Упрощенно говоря, у воды, выпавшей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения. Оба этих водных ресурса взаимосвязаны и имеют как свои преимущества, так и недостатки в качестве источника питьевой воды. Углерод. 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. Челоек в огромных количествах добываем это ископаемое топливо для обеспечения потребностей в энергии, а сжигая его, в определенном смысле завершает круговорот углерода. По второму пути миграция углерода осуществляется созданием карбонатной системы в различных водоемах, где CO2 переходит в H2CO3, HCO31-, CO32-. Затем с помощью растворенного в воде кальция (реже магния) происходит осаждение карбонатов CaCO3 биогенным и абиогенным путями. Возникают мощные толщи известняков. Кислород. 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. Азот. Свободный азот выделяется при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при .недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся, прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. Фосфор. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл. |
Глобальное потепление. Парниковый эффект. Глобальное потепление – процесс постепенного повышения среднегодовой температуры атмосферы Земли и мирового Океана. Вызвано деятельностью человека – выбросом газа (В основном СО2 и метана СН4). Как следствие потепление и подъем уровня Мирового Океана, изменение в количестве и распределение осадков, следовательно учащение природных катастроф. Происходит из-за того, что скопление газов препятствует тепловому излучению в космическое пространство. Парниковый эффект – процесс при котором поглощение и испускание теплового излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты. Угольные электростанции, автотранспорт, использование нефти и угля, вырубка лесов. Меры борьбы: Повышение эффективности энергопользования, переход к альтернативным видам топлива. Последствия Учитывая все данные, разработанные учеными всего мира, и результаты исследований Комиссии ООН, среднемировая температура в этом веке может повыситься на 1,4-1,8 градуса Цельсия. Уровень мирового океана повысится на 10 см, поставив под угрозу миллионы жителей стран. Выводы специалистов неутешительны: отрицательные результаты потепления будут ощущаться почти повсюду. Для большей части Европы значительно повысится угроза наводнений В Азии дела обстоят
намного хуже. Высокие температуры,
засухи, наводнения и эрозия почвы
нанесут непоправимый ущерб - Ледовый покров Арктики сократился на 10-15 % - Лед на антарктическом побережье с середины 1950-х до начала 1970-х отступил на юг на 2,8 градуса долготы - Леса Аляски наступают
на север - на 100 километров с
повышением средней - Ледовое покрытие озер и рек в средних и верхних долготах Северного полушария держится сейчас на 2 недели меньше, чем в 1850 году - В Европе некоторые
горные растения мигрируют - Сезон роста садовых растений в Европе увеличился на 11 дней - Перелетные птицы прилетают на север раньше и остаются дольше |
Учение о ноосфере В.И. Вернадского. Глобальный характер взаимоотношений человека со средой его обитания привел к появлению понятия ноосфера – сфера взаимодействия природы и общества, в которой человеческий разум посредству технически оснащенной деятельности становится определяющим фактором развития. По мнению Вернадского, основными предпосылками создания ноосферы являются: -расселение человечества по всей поверхности Земли, -радикальное усовершенствование средств связи и создания единой информационной системы ,-создание и разработка новых источников энергии (атомной, геотермической, «лунной», «ганглиевой»), -«подъём благосостояния трудящихся» и «победа демократии», -установление «равенства всех людей», -учреждение единого планетарного марксистско-ленинского государства, -вовлечение «широких народных масс» в занятие наукой,-превращение человечества в «геологическую силу». Академик утверждал, что эти социальные реформы и катаклизмы сделают «переход к ноосфере» необратимым. В структуре ноосферы и биосферы Вернадский выделял «семь видов вещества»:- живое, - биогенное (возникшее из живого), - косное (возникшее не из живого), - биокосное (частично живое, частично неживое), - радиоактивное,- атомарно-рассеянное, - космическое. Вернадский утверждал, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную «геологическую силу», своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики. Иногда Вернадский писал о «ноосфере» как о состоявшейся реальности, иногда — как о неотвратимом будущем. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечал он. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10—20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах: 1.ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека; 2.ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека. |
История развития взаимоотношений человека с природой. Глобальные экологические проблемы современности. Каждая общественная система в историческом аспекте строится на каком-либо основании, которое считается главным. Например, это могут быть производственные отношения, уровень производительных сил и т. д. Рассматривая взаимоотношения человека и природы при изучении курса экологии, необходимо выделить следующие исторические этапы. • Непосредственное единство человека с природой (охотничье-собирательская культура). На этом этапе формируется трудовая деятельность человека (изготовление орудий труда из природных тел как первый способ целенаправленного преобразования окружающей среды). В процессе совершенствования орудий труда и развития общественных форм жизни происходит переход к охоте. • Неолитическая революция (аграрная культура) - переход к скотоводческо-земледельческому хозяйству (выращивание сельскохозяйственных культур и одомашнивание животных). • Промышленная революция - утверждение индустриального производства как главенствующего и развитие техники как эффективного способа преобразования природы. • Переход к главенству производства информации и, в далекой перспективе, возможная гармонизация взаимоотношений человека и природы в постиндустриальном обществе в процессе создания экологической цивилизации. Глобальные проблемы порождены
противоречиями общественного развития,
резко возросшими масштабами воздействия
деятельности человечества на окружающий
мир и связаны также с |
Понятие о качестве природной среды как среды обитания. Виды антропогенной нагрузки на природу в целом и отдельные экологические компоненты. Качество Окружающей Среды - свойства окружающей среды, которые определяются как в результате объективных измерений параметров окружающей среды, так и с помощью субъективных оценок. К.о.с. определяется сравнением результатов измерений с официально установленными, максимально допустимыми значениями этих параметров. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: целенаправленными и стихийными, прямыми и косвенными, длительными и кратковременными, точечными и площадными. Антропогенные воздействия на биосферу по их экологическим последствиям разделяют на положительные и отрицательные. К положительным воздействиям можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и др. К отрицательным воздействиям на биосферу относят все виды воздействий, создаваемых человеком и угнетающих природу. Небывалые по мощности и разнообразию негативные антропогенные воздействия особенно резко стали проявляться во второй половине XX в. Под их влиянием естественная биота экосистем перестала служить гарантом устойчивости биосферы, как это наблюдалось ранее в течение миллиардов лет. Отрицательное воздействие проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: исчерпании природных ресурсов, вырубке леса на больших площадях, засолении и опустынивании земель, сокращении численности и видов животных и растений и т.д. К числу основных глобальных факторов дестабилизации природной среды относятся (Экологическая доктрина Российской Федерации, 2002):•рост потребления природных ресурсов при их сокращении; •рост населения планеты при сокращении пригодных для обитания территорий; •деградация основных компонентов биосферы, снижение способности природы к самоподдержанию; •возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли; •сокращение биологического разнообразия; •возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф; •недостаточный уровень
координации действий мирового сообщества
в области решения |
Правовые основы природопользования. Земельный кодекс и Водный кодекс РФ. Правовую основу охраны природы составляют законы внутригосударственной и международной важности. В них приводятся обязательные для всех граждан требования, нацеленные на обеспечение нормальных условий функционирования экосистем биосферы и рациональное использование человеком природных ресурсов. Выполнение этих законов обеспечивается различными методами: от воспитательных и просветительных к штрафам, административных и уголовных наказаний нарушителей. Земельный кодекс Российской Федерации -кодифицированный нормативно-правовой акт, являющийся основным источником земельного права в России. Согласно пункту 1 статьи 2 Земельного кодекса, земельное законодательство в соответствии с Конституцией Российской Федерации находится в совместном ведении РФ и субъектов РФ. Структура Земельного кодекса: состоит из 18 глав (общей сложностью 103 статьи): Общие положения: Охрана земель, Собственность на землю, Постоянное (бессрочное) пользование, пожизненное наследуемое владение земельными участками, ограниченное пользование чужими земельными участками (земельный сервитут), аренда земельных участков, безвозмездное срочное пользование земельными участками, землепользователей, землевладельцев и арендаторов земельных участков при использовании земельных участков, плата за землю и оценка земли, Мониторинг земель, землеустройство и государственный земельный кадастр, контроль за соблюдением земельного законодательства, охраной и использованием земель (земельный контроль), Ответственность за правонарушения в области охраны и использования земель, Земли сельскохозяйственного назначения. Водный кодекс Российской Федерации — кодифицированный нормативно-правовой акт, являющийся основным источником, регулирующим отношения в сфере водопользования в России. был принят Государственной думой 12 апреля 2006 года, одобрен Советом федрации 26 мая 2006 года и подписан Президентом Российской Федерации 3 июня 2006 вступил в силу 1 января 2007 года (согласно федерального закона «О введении в действие Водного кодекса Российской Федерации» № 73-ФЗ от 3 июня 2006 года). До этого отношения в сфере водопользования регулировались старым Водным кодеком (№ 167-ФЗ от 16 ноября 1995). Согласно статьи 2 Водного кодекса, водное законодательство Российской Федерации состоит из Кодекса, других федеральных законов и принимаемых в соответствии с ними законов субъектов Российской Федерации, указов Президента, постановлений Правительства, актов иных органов исполнительной власти и местного самоуправления. Структура Водного кодекса состоит из 7 глав (общей сложностью 69 статьи): Общие положения: Право собственности и иные права на водные объекты, Договор водопользования. Решение о предоставлении водного объекта в пользование, Управление в области использования и охраны водных объектов, Водопользование, Охрана водных объектов, Ответственность за нарушение водного законодательства |
Влияние сооружений энергетического комплекса на Окружающую среду. Вся история существования человека, становления и развития человечества тесно связано с извлечением и потреблением энергии. В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Влияние энергетики весьма разнообразно на: -атмосферу – потреблением кислорода, выбросами газов, влаги, золы, пепла;-гидросферу – потреблением воды, созданием водохранилищ, сбросами загрязненных и нагретых вод, жидких отходов; - литосферу – изменениями ландшафтов, потребление ископаемых топлив, - биосферу – изменениями
абиотических факторов и Вместе с тем строительство водохранилищ нередко приводит к отрицательным последствиям. Вдхр., особенно крупные, оказывают существенное влияние на изменение микроклимата, регионов, где они расположены. При воздание крупных вдхр. Происходит затопление плодородных земель и поселений. ГС влияют на уровень грунтовых вод, вызывают нередко засоление или заболачивание почв и снижение их продуктивности. В энергетике основными источниками загрязнений являются тепловые электростанции, производство энергии на которых сопровождается в первую очередь загрязнение атмосферного воздуха. Особое внимание на природную среду оказывают предприятия атомной энергетики. Источником потенциальной опасности является весь процесс ядерного топливного цикла – от добычи делящегося материала до переработки облученного топлива. |
Влияние транспорта на состояние окружающей среды. Транспортный комплекс, включающий в себя автомобильный, морской, внутренний водный, железнодорожный и авиационный виды транспорта, - влияние на окружающею среду выражается, в основном, в выбросах в атмосферу токсикантов с отработавшими газами транспортных двигателей, а также в загрязнении поверхностных водных объектов, образовании твердых отходов и воздействии транспортных шумов. К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса. Далее идут воздушный транспорт, морской и внутренние водный. Автотранспорт. Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Для уменьшения скольжения при езде автомобилей зимой улицы посыпают солью, создавая при этом невероятную грязь и лужи. Эта грязь и сырость переносится в троллейбусы и автобусы, в метро и переходы, подъезды и квартиры, , засоление почвы и рек убивает все живое, губит деревья и травы, рыба и вся водяная живность разрушается экология. Меры предпринимаемые в России для уменьшения отрицательного влияния автотранспорта на окружающую среду : улучшение качества отечественного автомобильного топлива: , организовано производство экологически более чистого бензина. Меньше свинца. Контроль за соблюдением экологических требований при эксплуатации автотранспорта осуществляют региональные отделения Российской транспортной инспекции Минтранса в тесном взаимодействии с Госкомэкологии России. В целях снижения загрязнения окружающей среды продолжается перевод предприятий дорожного хозяйства с жидкого топлива на газ. В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов. Морской флот является существенным источником загрязнения воздушная атмосферы и мирового океана. Для уменьшения загрязнения газов при работе дизеля металлами, сажей и другими твердыми примесями дизелей судостроители вынуждены в кратчайшие сроки оборудовать судовые энергетические установки техническими средствами по очистке выпускных газов. Очевидно, что чем тяжелее топливо используемое для тепловых двигателей, тем больше в нем тяжелых металлов. В связи с этим применение на судах природного газа и водорода, наиболее экологически чистых видов топлива, является весьма перспективным. Отработавшие газы дизелей, работающих на газовом топливе, практически не содержат твердых веществ ( сажи , пыли) ,а также окислов серы, гораздо меньше содержат угарного газа и несгоревших углеводородов. Серный газ SO2 входящий в состав выпускных газов, окисляясь до состояния SO3, растворяется в воде и образует серную кислоту. Мероприятия, направленные на уменьшения вредного воздействия: - применение более качественных
сортов моторного топлив, а также
природного газа и водорода
в качестве альтернативного |
Понятие о качестве окружающей среды, критерии качества. Принцип устойчивого развития. Согласно федеральному закону «Об охране окружающей природной среды» №7-ФЗ от 10 января 2002 года, под понятием качество окружающей среды понимается состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью. Окружающая среда является совокупностью компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов. Нормы качества окружающей среды – это нормы предельно допустимых вредных воздействий на экологию. Устанавливаются специально уполномоченными на это государственными органами в области охраны окружающей природной среды и санитарно-эпидемиологического надзора. Нормы качества окружающей среды должны гарантировать населению экологическую безопасность. Целями управления охраной окружающей среды могут, в частности, быть: •сокращение количества отходов и экономия ресурсов; •снижение или исключение выбросов (сбросов) загрязнителей в окружающую среду; •проектирование изделий с минимальным воздействием на окружающую среду при производстве, использовании и утилизации; •управление уровнем воздействия на окружающую среду исходного сырья; •содействие росту экологического сознания работников предприятия и общественности. В качестве критериев управления используются, в частности, такие показатели, как: •сертификация безопасности продукции; •количество выбрасываемых газов (таких, как СО2); •количество твердых отходов, производимых в расчете на единицу продукции; •число аварий, связанных с воздействием на окружающую среду; •уровень утилизации отходов; •километраж пробега транспортных средств, приходящийся на единицу продукции; •количество выделяемых газообразных загрязнителей; •инвестиции в охрану окружающей среды; •число судебных исков, связанных с экологическими нарушениями; •сохранность (качество) соседних участков местности, пригодных для жизни диких животных. По определению ООН,
«устойчивый город является |
Инженерно-экологическая классификация горных пород. Виды и свойства грунтов.В инженерно-геологической классификации выделяются 5 групп пород: скальные, полускальные, рыхлые несвязные, мягкие связные и породы особого состава, состояния и свойств. Скальные: в группу входят петрографические типы магматических (глубинные, интрузивные, полуглубинные жильные и эффузивные), метаморфических (массивные и сланцеватые) и некоторых осадочных (песчаники, известняки, доломиты) пород. Они монолитны и обладают большой сопротивляемостью внешним воздействиям, высокой плотностью, низкой пористостью и трещиноватостью, практически не влагоемки и водонепроницаемы. Полускальные: к группе полускальных относятся магматические, метаморфические и осадочные порода, сцементированные, повышенной трещиноватости и выветрелости, породы обломочные слабосцементированные, породы глинистые высокой плотности, породы органогенные, органогенно-химические, пирокластические, сцементированные. Рыхлые несвязные: в группу объединяют породы осадочного генезиса – обломочные образования: песок, гравий. От скальных и полускальных пород отличает отсутствие структурных связей. Мягкие связные породы: в группу входят глинистые (глины, суглинки) породы элювиального, делювиального, аллювиального, озерного, морского и др. генезиса. Минеральный состав и свойства пород зависят от таких показателей, как влажность, пористость, консистенция, которые в значительной степени характеризуют прочность, деформируемость, устойчивость глинистых пород. породы особого состава, состояния и свойств: в группу включены многолетнемерзлые породы, продукты горного производства (шламохранилища), а также полезные ископаемые (соли, торф).Горные породы— природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Согласно генетической классификации, горные породы подразделяются на 3 большие группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин Земли и отвердевшей при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных пород с различным строением и свойствами. Глубинные породы остывали медленно и сравнительно равномерно. В связи с этим глубинные породы массивны, плотны и состоят из тесно сросшихся крупных кристаллов;обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Глубинные породы имеют зернистое кристаллическое строение. Излившиеся породы образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов. Поэтому в большинстве случаев излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу; такое строение называют порфировым. Если же слой был сравнительно тонок, то охлаждение происходило быстро верхние слои излившейся лавы становились пористыми вследствие энергичного выделения газов из магмы при уменьшении давления. Обломочные породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы (пемза,пепел). Часть обломочных пород подверглась цементированию. Осадочные горные породы образовались при осаждении веществ из какой-либо среды, главным образом водной. Осаждение происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на три группы: химические, органогенные и механические. Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией (гипс). Органогенные породы образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией (известняк). Механические отложения образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород. Часть из них подвергалась в дальнейшем цементированию глинистым веществом, карбонатами, образуя цементированные осадочные породы — конгломераты, брекчии. Метаморфические горные породы образовались в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких температуры и давления, а иногда и химических воздействий. В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород. В большинстве случаев метаморфические породы сланцеватой структурой. |
Генетическая классификация горных пород. Ее значение в природоохранном строительстве. Горные породы— природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Согласно генетической классификации, горные породы подразделяются на три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин Земли и отвердевшей при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных пород с различным строением и свойствами. Глубинные породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. Такие условия были благоприятны для кристаллизации минералов, составляющих горную породу. В связи с этим глубинные породы массивны, плотны и состоят из тесно сросшихся крупных кристаллов; они обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Глубинные породы имеют зернистое кристаллическое строение, называемое еще гранитным. Излившиеся породы образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов. Поэтому в большинстве случаев излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу; такое строение называют порфировым по аналогии с широко распространенными среди этой группы пород порфирами. В тех случаях, когда излившиеся породы застывали мощным слоем, их строение было сходно с глубинными породами. Если же слой был сравнительно тонок, то охлаждение происходило быстро и масса их оказывалась стекловатой, а верхние слои излившейся лавы становились пористыми вследствие энергичного выделения газов из магмы при уменьшении давления. Обломочные породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы (пемза, вулканический пепел). Часть обломочных пород подверглась цементированию. Осадочные горные породы образовались при осаждении веществ из какой-либо среды, главным образом водной. Осаждение происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на три группы: химические, органогенные и механические. Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией (гипс). Органогенные породы образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией (большинство известняков). Механические отложения образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород. Часть из них подвергалась в дальнейшем цементированию глинистым веществом, карбонатами ,образуя цементированные осадочные породы — конгломераты, брекчии. Метаморфические горные породы образовались в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких температуры и давления, а иногда и химических воздействий. В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород. В большинстве случаев метаморфические породы отличаются сланцеватой структурой. Горные породы являются для строителей основным поставщиком минеральных материалов, которые широко используются как в естественном, так и в переработанном виде. |
Подземные воды; их классификация; значение для принятия проектных решении в природоохранном строительстве. Подземные воды —воды, залегающие на глубине свыше 150м. Подземные воды рассматриваются как полезное ископаемое, возобновимы в процессе эксплуатации. Подземные воды имеют разное происхождение: одни из них образовались в результате проникновения талых и дождевых вод до первого водоупорного горизонта (1,5-2,0 м, которые образуют грунтовые воды, т.е. так называемая верховодка); другие занимают более глубокие полости в земле. По условиям залегания выделяют три типа подземных вод: верховодку, грунтовые и напорные, или артезианские. Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения. Верховодка занимает ограниченные территории, это явление - временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. К верховодке нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя. Грунтовые воды. Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они приурочены к выдержанному водонепроницаемому пласту. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. на него влияют различные факторы: количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое. Грунтовые воды используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами. Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. В силу своего местонахождения подземные воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные, однако имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. К ним относятся: истощение и понижение уровня подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие. Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений - бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки. При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод. Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища; отрицательными - подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а так же засоление почв и грунтовых вод вследствие повышенного их испарения при неглубоком залегании. В определённых условиях отбор подземных вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных вод. В первую очередь это относится к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных и попутных нефтяных вод. Отсюда следует, что должно предусматриваться комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а так же искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ. |
Инженерно-геологические и Водная эрозия берегов рек и абразия озерных и морских побережий представляет собой процесс разрушения горных пород под воздействием текущей воды и волнений. Непременным условием развития водной эрозии и абразии является вынос разрушающегося материала течением и его последующее переотложение в форме речных островов или накопления осадков на дне. Суффозия – процесс выноса из почвогрунтов наиболее тонких фракций с последующим образованием понижений на поверхности почвы. Карст - процесс химического растворения (выщелачивания) сравнительно легко растворимых карбонатных или сульфатных пород (известняков, доломитов, гипсов,) с образованием на поверхности разного рода понижений, а в недрах земли – пустот, являющихся путями движения подземных вод. Термокарст – процесс вытаивания подземных льдов в результате изменения водно-теплового баланса поверхности с образованием соответствующих термокарстовых понижений. К аккумулятивным процессам относятся перенос и накопление рыхлого терригенного материала. Морская аккумуляция проявляется в переработке морским волнением материала, поступающего с суши с речным стоком или с побережий, с последующим его отложением в шельфовой зоне моря, простирающейся обычно до глубин в 200 м и на больших глубинах. Речная аккумуляция состоит в переработке речным потоком материала, сносимого с водосбора притоками более низких порядков, а также материала, сносимого со склонов долин процессами водной эрозии и гравитации. Она проявляется в образовании аллювиальных отложений, формировании и переформировании речного ложа образовании перекатов, отмелей, островов, речных дельт. Озерная аккумуляция состоит в накоплении озерных отложений, материалом которых является твердый сток рек и ручьев, впадающих в озеро. Ледниковая аккумуляция проявляется в формировании ледниковых или моренных отложений. |
Оползни, причины их образования. Типы оползней, мероприятия по борьбе с ними. Устойчивость оползневого откоса. Оползни-это скользящее смещение горных пород на склонах под действием их собственного веса или дополнительно приложенных к ним сил при участии поверхностных или подземных вод. Оползни явление частое и свойственное склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусств. выемкам. Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные условия наибольшее значение имеют :высота ,крутизна ,форма ,геологическое строение, свойства пород, гидрогеологические условия .Крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие(склоны с крутизной менее 15° оползней не образуют).Естественные причины образования оползней связаны с конфигурацией склона, геологией(наклон слоев, трещиноватость ), деятельностью подзем и поверх вод, климатом, сейсмикой, тектоникой. Искусственно вызваны деятельностью человека. По механизму оползневого процесса: Оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические (оползни-потоки, сплывы, оплывины), гидродинамического выноса (суффозионные оползни, гидродинамического выпора), внезапного разжижения. По строению: однородное, слоистое, с согласным падением слоев в сторону склона, с несогласным. Методы борьбы: регулировка поверх стока, выполаживание, пригрузка подножия склона, химическое и механическое закрепление, лесопосадки, образование искусственного рельефа, поддерживающие сооружения, глубинное и поверх закрепление грунтов, известкование. Устойчивость склона(степень устойчивости) определяется коэффициентом устойчивости. Коэффициент устойчивости - отношение сил сопротивления сдвигу к сумме сдвигающих сил по наиболее опасной поверхности. . Т – силы сдвигающие массив, N – нормальное давление, F – поверхность скольжения оползня, с – сила сцепления, - угол внутреннего трения. К сдвигающим силам относят вес пород, расположенных на них зданий и сооружений гидростатическое и динамическое давление подземных вод. При К >1-уст; при К= 1 в равновесии ;при К< 1-неустойч. |
Природный ландшафт и его структура; место воды в природном ландшафте. ЛАНДШАФТ ПРИРОДНЫЙ - ландшафт, формирующийся или сформировавшийся под влиянием только природных факторов, не испытавший влияния деятельности человека (в противоположность ландшафту антропогенному или техногенному). Основным диагностическим признаком ландшафта является его морфологическая структура. Она придает ландшафту характерный внешний облик, позволяющий отличать один ландшафт от другого. Морфологическое строение ландшафта многочленно, но число ступеней различно; ландшафты разнообразны по сложности внутреннего территориального устройства. Универсальное значение имеют две основные ступени - фация и урочище. Во многих ландшафтах выделяют промежуточные единицы - подурочища и местности. Морфологические единицы,образуя территориальные сочетания, создают внутренний рисунок ландшафта, который фиксируется на карте в виде многообразных комбинаций контуров. Внутренний ландшафтный рисунок многомерен и является следствием его генезиса. В ландшафтоведении помимо общего членения ландшафтов имеется и частное: геологическое, климатическое и гидрогеологическое. По этой схеме выделяются речные бассейны, под которыми понимаются территории, с которых воды стекают в реку (подземные, поверхностные). Границы ландшафтов и их совокупности (местность (от 50 км2), урочище (20-50 км2), фации(1-20 км2)) пересекаются реками вне зависимости от деления, что свидетельствует о несовпадении ландшафтов и речных бассейнов, т.е. речные бассейны состоят из целого ряда фаций. Общие водосборные бассейны называются ландшафтными геологическими аренами. Выделяют арены следующих видов: мега (весь бассейн), макро (разные климатические зоны), мезо (ряд ландшафтов) и микро (один ландшафт). Гидросфера – географическая оболочка Земли и один из основных компонентов ландшафта, включает в себя всю водную поверхность Земли и подземные воды. Любое изменение режимов гидросферы вносит изменения в климат. Водный режим почвы - совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почвенной влаги. Главный источник почвенной влаги — атмосферные осадки; грунтовые воды; поливы. Воды атмосферных осадков и талые воды могут частично стекать, образуя поверхностный сток, а часть воды поступает в почву и расходуется растениями. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведённым снегозадержанием талая вода впитывается хорошо. Поступление в почву влаги из грунтовых вод зависит от глубины их залегания и водоподъёмной способности почв и грунта |
Речной бассейн и его элементы. Вся территория суши делится на речные бассейны. Границы речных бассейнов называются водоразделами. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой площадь земной поверхности, с которой воды поступают в данную речную систему или отдельную реку. Подземный водосбор образуют толщи почво-грунтов, из которых вода поступает в речную сеть. Поверхностный водосбор каждой реки отделяется от водосбора соседней реки водоразделом, проходящим по наиболее высоким точкам земной поверхности, расположенным между водосборами соседних рек. В пределах бассейнов, расположенных на плоских равнинных пространствах засушливых районов, могут располагаться области, не имеющие стока в основную реку, полностью расходующие поступающую в виде осадков воду на испарение и питание подземных вод. Такие бессточные области не должны включаться в величину водосборной площади реки. Размеры бессточных областей могут меняться в зависимости от водности года: в многоводные годы они сокращаются, в маловодные увеличиваются. Процесс эрозии, продолжающийся непрерывно в течение весьма длительного периода, может закончиться прорывом водораздельной линии двух соседних рек. Такое явление называется перехватом, или смешением вод. В условиях равнинного рельефа иногда встречаются случаи соединения в верховьях рек, текущих в различных направлениях. Происходящее распределение поверхностного стока в верховьях различных речных систем называют делением вод. Случаи деления вод особенно широко распространены среди рек, протекающих по плоским, заболоченным территориям. Длиной реки называется расстояние от истока до устья в километрах; счет километров принято вести от устья как от более определенной точки, чем исток. Физико-географические характеристики бассейна : -Географическое положение бассейна определяется географическими координатами (широта и долгота), между которыми он находится. -Климатические (метеорологические) условия, определяющие водный режим водоема. Из метеорологических факторов главнейшими в смысле влияния их на сток являются количество осадков, характер их выпадения, температура воздуха и дефицит влажности воздуха. -Геологическое строение и почвы бассейна определяют характер и размер подземного питания рек, потери осадков на просачивание, появление заболоченных пространств и пр. -Рельеф, влияя на количество, характер выпадения и распределение осадков по территории бассейна, температуру воздуха и условия протекания воды по земной поверхности, является существенным фактором, определяющим водность рек и характер их режима. -Растительный покров бассейна обычно характеризуется сведениями об основных видах растительности, распространенной в пределах водосбора с указанием размеров занимаемых ими площадей. Важно знать, где расположены лесные массивы , иметь характеристику сельско¬хозяйственного освоения территории водосбора. -Озерность, заболоченность, распределение вечной мерзлоты и наличие ледников должны быть учтены достаточно полно по имеющимся материалам или на основании специальных исследований. В условиях горных водосборов водность реки существенно изменяется по высоте. Это изменение водности можно характеризовать гидрографической кривой бассейна |
Особенности гидрологического режима морей и океанов. Особенности гидрологического режима морей и океанов. Солёность. Все наши южные моря имеют пониженную солёность по сравнению с океаном. Для полузамкнутых и замкнутых морей, к которым принадлежат все южноевропейские моря, начиная от Средиземного и кончая Аральским, общая солёность зависит от баланса пресных вод, поступающих в тот или иной водоём с речными водами и осадками, силы испарения с поверхности и притока более солёных вод через проливы из соседних морей. Если приток пресных вод больше, чем потеря пресной воды, водоём будет опресняться, если меньше — осолоняться. Средиземное море принимает в себя мало речных вод, осадки тоже невелики, а с испарением водоём отдаёт влаги больше, чем получает, и в результате его вода имеет повышенную против океана солёность. Солёность расположенного среди пустынь Красного моря ещё выше и составляет 38—52‰. Чёрное, Азовское моря принимают в себя большое количество пресных вод, вносимых мощными реками, и, как ни велико испарение, всё же приток пресной воды больше, и вода опресняется. Однако если какая-нибудь часть этих морей более или менее изолирована и принимает в себя небольшое количество пресной воды, вода его претерпевает повышение солёности, иногда вплоть до полного насыщения воды солями. Но не только в этом особенность солевого режима морей. Другая их характерная особенность — изменение солевого состава. Соотношение отдельных солей в морской воде обычно настолько точно и постоянно, что, определив содержание в воде какой-нибудь одной составной части (обычно хлора), с очень большой точностью можно установить и общую солёность. В результате нахождения длительного времени под воздействием речных вод может изменяться и солевой состав воды моря. В речной воде преобладают карбонаты и сульфаты, а в морской хлориды, и это находит большее или меньшее отражение в солевом составе морей. В отдельных случаях превышение сульфатов над карбонатами может достигать очень высокой степени, как, например, в Кара-Богаз-Голе, где пересыщение сернокислым натрием настолько велико, что он (так называемый мирабилит) свободно выпадает из воды при её охлаждении. Другая характерная особенность гидрологического режима водоёмов заключается в сравнительно затруднённой вертикальной циркуляции. Все моря характеризуются слабыми или даже очень слабыми показателями перемешивания вод. Это обусловливается следующими причинами. Во-первых, рельеф дна морей характеризуется наличием более или менее значительных изолированных от других морей котловин. Наличие глубоких изолированных впадин всегда неблагоприятно отражается на вертикальном перемешивании. Если в водоёме солёность одинакова от поверхности до дна, то верхние слои моря нагреты значительно более, чем вся остальная толща, вертикальное перемешивание будет затруднено, так как ему будет препятствовать малый удельный вес воды верхнего слоя. В таком случае вертикальная циркуляция станет возможна только тогда, когда поверхностные воды приобретут температуру глубинных, что и имеет место в короткий наиболее холодный зимний период. Температура поверхностного слоя морях, и в соседних океанах одинаковая, а глубинных слоёв совершенно различная. Она высока и соответствует той температуре, которая имеется на поверхности в зимнее время. Глубинные же воды океанов, как мы видели, приходят из высоких широт и несут с собой низкую температуру. Вентиляция глубинных частей тёплых океанов совершается в горизонтальном направлении, во внутренних морях это невозможно, там возможна только вертикальная циркуляция, а она совершается только в зимнее время, когда весь столб воды имеет одинаковую солёность и температуру. Летний прогрев поверхностных слоёв воды препятствует вертикальной циркуляции морях; препятствует ей также и значительное опреснение поверхностных вод вследствие большого притока речных вод. Особенно яркого выражения достигает явление стагнации водоёма, т. е. очень слабых показателей вертикальной циркуляции, в нашем Чёрном море. Очень характерно в связи с затруднённостью вертикального перемешивания накопление в донных отложениях органического вещества. Такие илы подобны сапропелям и в высушенном виде почти могут гореть. Это органическое вещество уже не возвратится в органический круговорот водоёма, оно погребено на многие десятки миллионов лет.
|
Изменение водности реки в течение года. Гидрограф. Водный режим — изменения во времени расхода воды, уровней воды и объёмов воды в водотоках (реках и других), водоёмах (озёрах, водохранилищах и других) и в других водных объектах (болота и другие). В районах с тёплым климатом на водный режим рек основное влияние оказывают атмосферные осадки и испарение. В районах с холодным и умеренным климатом также очень существенна роль температуры воздуха. Различают следующие фазы водного режима: половодье, паводки, межень, ледостав, ледоход. •Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водности реки, вызывающее подъём её уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженного русла и затоплением поймы. •Паводок — сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье. Значительные паводки могут вызвать наводнение. •Межень — ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. Обычно к межени относят маловодные периоды продолжительностью не менее 10 дней, вызванные сухой или морозной погодой, когда водность реки поддерживается, главным образом, грунтовым питанием при сильном уменьшении или прекращении поверхностного стока. В умеренных и высоких широтах различают летнюю (или летне-осеннюю) и зимнюю межень. •Ледостав — период, когда наблюдается неподвижный ледяной покров на водотоке или водоёме. Длительность ледостава зависит от продолжительности и температурного режима зимы, характера водоёма, толщины снега. •Ледоход — движение льдин и ледяных полей на реках. Неравномерный в течение года режим питания рек связан с неравномерностью выпадения атмосферных осадков, таяния снега и льда и поступления их вод в реки. Колебания уровня воды вызываются в основном изменением расхода воды, а также действием ветра, ледовых образований, хозяйственной деятельностью человека Изменение уровня воды в течение года вместе с гидрографом отражает особенности питания реки. В зависимости от снегового, дождевого, ледникового, озерного, подземного питания различают гидрографы только с одним весенним пиком подъема уровня, со многими пиками в зависимости от выпадения дождевых ливней, с одним продолжительным летним подъемом уровня воды, соответствующим таянию ледников, и с практически одинаковым уровнем при питании реки из озер. В настоящее время в
связи с гидротехническим строительством
бытовые формы гидрографов Гидрограф — график изменения во времени расходов воды в реке или другом водотоке за год, несколько лет или часть года (сезон,половодье или паводок). Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс — отрезки времени. Гидрограф отражает характер распределения водного стока в течение года, сезона, половодья (паводка), межени. Гидрограф используется для вычисления эпюры руслоформирующих расходов воды. Единичный гидрограф — гидрограф, показывающий изменение расходов воды во время единичного паводка. Типовой гидрограф — гидрограф, отражающий общие черты внутригодового распределения расхода воды в реке. Многолетний гидрограф паводка — расчётная паводочная волна в определённом створе водотока, характеризуемая определённым многолетним расходом, типовым гидрографом и соответствующим объёмом. |
Климатические и физико-географические факторы формирования речного стока. Соотношение влияний различных элементов ландшафта (т. е. климатических и подстилающей поверхности) на сток зависит как от характера водотока и его географического положения, так и от характеристики стока, о которой идет речь (средний, максимальный, минимальный), и периода осреднения (годовой, месячный, суточный” Например, климатические факторы оказывают решающее влияние на средний годовой и максимальный сток, величина минимального стока определяется главным образом величиной и характером грунтового питания рек. Поэтому рассмотрим влияние подстилающей поверхности на основную характеристику стока — его среднее многолетнее значение — норму. Почвы как элемент географического
ландшафта имеют зональное Рельеф воздействует на сток,
главным образом, через осадки испарение.
Осадки с повышением местности возрастают
до известного предела. Испарение же,
наиболее значительное в низких местах,
убывает с высотой вследствие
понижения температуры и Влиянию леса посвящено большое количество исследований. Леса имеют важное водорегулирующее значение, однако по вопросу об их водоохраной роли существовали и существуют разные взгляды и исследователи утверждали, что лес увеличивает речной сток, другие отстаивали противоположное мнение. Влияние леса на норму стока, согласно уравнению водного баланса, может быть вызвано его воздействием на количество осадков и на испарение. В настоящее время большинство исследователей признают увеличение осадков над лесом в среднем на (0 — 12%). Испарение же с лесных водосборов, как показали экспериментальные данные, примерно такое же, как и с полевых. Следовательно, влияние леса на сток рек, полностью дренирующих подземный сток, выразится в его увеличении. Озepa, испаряя накапливающиеся в них воды, уменьшают сток вместе с тем являются его регуляторами. Особенно велика в этом отношении роль больших проточных озер. Количество воды в реках, вытекающих из таких озер, почти не изменяется в течение года. Болота в зоне недостаточного
увлажнения могут существенно снижать
норму годового стока за счет увеличенного
испарения с поверхности Время от времени в течение
многолетнего периода могут происходить
значительные отклонения средних годовых
расходов реки от нормы. Эти отклонения
проявляются в форме |
|
Структура экосистем. Любую экосистему можно разделить на совокупность организмов и совокупность неживых (абиотических) факторов окружающей природной среды. В свою очередь экотоп состоит из климата во всех многообразных его проявлениях и геологической среды (почв и грунтов), называемой эдафотопом (от греч. почва). Экотоп - это то, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты жизнедеятельности. Структура живой части биогеоценоза определяется трофоэнергетическими связями и отношениями, в соответствии с которыми выделяют три главных функциональных компонента: 1.комплекс автотрофных
организмов-продуцентов, 2.комплекс гетеротрофных организмов-консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных продуцентами (зооценоз (животные), а также бесхлорофилльные растения); 3.комплекс организмов- Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов: абиотическими и биотическими. Абиотические компоненты - это элементы неживой природы: -неорганические вещества и химические элементы, участвующие а обмене веществ между живой и мертвой материей (диоксид углерода, вода, кислород, кальций, магний, калий, натрий, железо, азот, фосфор, серо, хлор и др.). - органические вещества связывающие абиотическую и биотическую части экосистем (углеводы, жиры, аминокислоты, белки, гуминовые вещества и др.); - воздушная, водная или твердая среда обитания; - климатический режим и др. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов. Первая группа организмов - продуценты или автотрофные организмы (греч.сам, пища) Они подразделяются но фото- и хемоавтотрофов. Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии В процессе жизнедеятельности сами синтезируют на свету органические вещества углеводы или сахара (СН2О)n: Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотисюй и затем азотной кислоты: Химическая энергия Q, выделенная при этих реакциях, используется бактериямй для восстановления СО2 до углеводов. Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам. Роль хемосинтезирующих бактерий в этом процессе относительно невелика, Вторая группа организмов – консументы (лат. потребитель) или гетеротрофные организмы осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества а качестве источника, питательного материала и энергии. Их делят на фаготрофов (гр. пожирающий) и сапротрофов (гр. Гнилой). Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся в основном крупные животные макроконсументы. Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков. Третья группа организмов – редуценты (лат. возвращающий). Они участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО2, Н2О и др.). Редуценты возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др) – микроконсументы. Роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без редуцентов в биосфере накопились бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в такой форме, которую мы знаем, прекратилась бы. Закономерности Сложные межвидовые взаимоотношения, определяющие функциональную целостность экосистем, отличаются относительной свободой структурных связей между отдельными компонентами. Виды в составе конкретных биоценозов могут замещаться биологически сходными видами. Нестабильность абиотических факторов экосистем является причиной колебаний состава и функциональных связей в биоценозах. Динамичность — одно из
фундаментальных свойств Масштабы времени, в которых выражается динамика экосистем, различны. Изменения могут иметь суточную или сезонную ритмичность, продолжаться несколько лет или охватывать целые геологические эпохи, влияя на развитие глобальной экосистемы Земли. На стадии зарождения жизни на Земле бурно шли разнообразные химические реакции. Синтезировались и вступали в последующие реакции одни вещества, другие разлагались, преобразовывались в иные соединения, причем считают, что весь процесс был мало упорядочен и хаотичен. С возникновением жизни химические процессы постепенно стали подчиняться определенным закономерностям и упорядочились. Атомы, входящие в состав органических соединений живой ткани, стали передаваться по пищевой цепи от одного звена к другому и в конце концов возвращаться в неорганическую природу. Академик В. И. Вернадский установил закономерность, сформулированную как закон биогенной миграции атомов: миграция химических элементов во всех экосистемах, включая биосферу в целом, либо осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), либо протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2 , Н2 и т. д.) обусловлены живым веществом, как населяющих планету в настоящее время, так и действовавшим на Земле в течение всей геологической истории. Разнообразие организмов, существующих во всевозможных экосистемах планеты, по В.И. Вернадскому, образует живое вещество Земли. Главной геохимической особенностью живого вещества является то, что оно пропускает через себя атомы химических элементов, осуществляя в процессе жизнедеятельности их закономерную сортировку и дифференциацию. Завершив свой жизненный цикл, организмы возвращают природе все, что взяли от нее в течение жизни. Малые миграционные потоки химических элементов как между взаимосвязанными организмами, так и между организмами и окружающей их средой складываются в более крупные циклы — круговороты. Продолжительность и постоянство существования жизни поддерживают именно круговороты. Без них даже в масштабах всей Земли запасы необходимых элементов были бы очень скоро исчерпаны. Круговорот биотический — явление не прерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии, информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации — от биогеоценоза до биосферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют большим кругом (рис. 6.2), а в пределах конкретного биогеоценоза малым кругом биотического обмена. Часть биологического круговорота, состоящая из круговоротов углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биогенных веществ, называют биогеохимическим круговоротом. Некоторое количество вещества может на время выбывать из биологического круговорота (осаждаться на дне океанов, морей, выпадать в глубины земной коры и т. п.). Однако в результате протекания тектонических и геологических процессов (вулканической деятельности, подъема и опускания земной коры, изменения границ между сушей и водой и др.) осадочные породы вновь включаются в круговорот, называемый геологическим циклом или круговоротом. Круговороты веществ от продуцентов к консументам различных уровней, затем к редуцентам, а от них вновь к продуцентам замкнуты не полностью. Если бы в экосистемах существовала их полная замкнутость, то не возникало бы никаких изменений среды жизни, не было бы почвы, известняков и прочих горных пород биогенного происхождения. Таким образом, биотический круговорот можно условно изобразить в виде незамкнутого кольца. Принципиальная схема круговорота веществ, предложенная Н. Ф. Реймерсом, приведена на рис. 6.3, где самые мелкие кольца обмена |
соответствуют биогеоценотическому обмену веществ (в пределах элементарных экосистем), наибольшее кольцо — обмену веществ в планетарном (биосферном) масштабе, а остальные кольца - обмену веществ в экосистемах соответствующих иерархических уровней. Потери вещества из-за незамкнутости круговорота минимальны в биосфере (самой крупной экосистеме планеты). Информация в экосистемах теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками. Таким образом, каждая экосистема поддерживает свое существование за счет круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии. Круговорот энергии в экосистемах практически отсутствует, поскольку от редуцентов она (энергия) возвращается к консументам в мизерных количествах. Считают, что коэффициент круговорота энергии не превышает 0,24%. Энергия может накапливаться, сберегаться (т. е. преобразовываться в более эффективные формы) и передаваться из одной части системы в другую но она не может быть снова пущена в дело, как вода и минеральные вещества. Единожды пройдя от растений-продуцентов через консументы к редуцентам, энергия выносится в околоземное и космическое пространство. При движении через экосистему поток энергии затрагивает в основном ее биоценоз. Свойства экологических систем Наиболее важные свойства
экосистем являются следствием иерархической
организации уровней жизни. По мере
объединения подмножеств в Взаимодействие автотрофных
и гетеротрофных процессов Зеленые организмы сыграли основную роль в формировании геохимической среды Земли, благоприятной для существования других организмов. Значительное накопившееся количество кислорода сделало возможными появление и эволюцию высших форм жизни. Примерно 300 млн лет назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что привело к образованию горючих ископаемых, за счет накоплений которых человек совершил промышленную революцию. За последние 60 млн лет в атмосфере выработалось относительно постоянное соотношение кислорода (21 %) и углекислого газа (0,03 %) Установившееся соотношение
скоростей автотрофных и Деятельность человека, который значительно, ускоряет процессы разложения, сжигая органическое вещество, накопленное в горючих ископаемых, ведя интенсивное сельское хозяйство, ускоряющее разложение гумуса; уничтожая леса и сжигая древесину. В воздух выбрасывается большое количество СО2 до этого связанного в угле, нефти, торфе, древесине, гумусе почв. Соотношение СО и О2 в атмосфере характеризует баланс автотрофных и гетеротрофных процессов в биосфе ре в целом. Установившееся равновесие автотрофных и гетеротрофных процессов на Земле поддерживается благодаря способности экосистем и биосферы к саморегуляции. Саморегуляция экосистем обеспечивается внутренними механизмами, устойчивыми связями между их компонентами, трофическими и энергетическими взаимоотношениями. Сообщество организмов и физическая среда развиваются и функционируют как единое целое. Об этом прежде всего свидетельствует состав атмосферы Земли с уникально высоким содержанием кислорода. Умеренные температуры и, благоприятные для жизни условия кислотности обеспечены ранними формами жизни. Взаимодействие растений и микроорганизмов сглаживает колебания физических факторов. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в воде, почвах и осадках величину рН, необходимую для их жизнедеятельности. Без этого значения рН могли бы стать такими низкими, что организмы не выжили бы в этих условиях. Экосистемы имеют Кибернетическую природу экосистем трудно выя вить, потому что компоненты в них связаны в информационные сети не непосредственно, а физическими и химическими «посредниками», подобно тому как гормоны гормональной системы связывают в одно целое части организма. При этом «энергия связи» в экосистемах рассеивается и слабеет с увеличением пространственных и временных параметров. Низкоэнергетические сигналы, вызывающие высокоэнергетические реакции, очень распространены в природе. Например, каждый год миллионы людей и животных гибнут от различных инфекций в результате заражения микроскопическими паразитами, которые составляют малую долю от общего потока энергии в экосистеме (0,01 - 0,1 %), То же, в растительных сообществах: очень мелкие паразитические насекомые (низкоэнергетические сигналы) могут оказывать очень сильное управляющее воздействие на общий поток энергии, резко снижая продукцию органических веществ в растениях. Управление основано на обратной связи, когда часть сигналов с выхода поступает на вход. Это явление обычно отражают обратной петлей, через которую «стекающая вниз» во вторичную субсистему энергия вновь подается на первичную субсистему. При этом влияние этой части энергии на управление всей экосистемой гигантски усиливается Если обратная связь положительна,
то значение выхода управляемой системы
возрастает. Положительная обратная
связь усиливает положительные
отклонения и в значительной степени
определяет рост и выживание организмов,
хотя может приводить и к « |
|