Контрольная работа по "экологии"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ФИЛИАЛ

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Экология»

 

 

Выполнил: студент 5 курса

Шифр: 1060-п/Д-1079

Шишов А.В.

Проверила: Локтионова И.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НИЖНИЙ НОВГОРОД

2013 Г.

СОДЕРЖАНИЕ

Вопросы

1. Биосфера. Структура окружающей среды. Законы экологии (по зад. воп. № 3);
2. Экономический механизм охраны природной среды (по зад. воп № 11);
3. Загрязнение земель и почв. Влияние загрязненности почв на здоровье людей. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (по зад. воп № 26).

Задачи

1. Задача №3;
2. Задача №5;
3. Задача №8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВОПРОСЫ
1. Биосфера. Структура окружающей среды. Законы экологии

Существуют два основных определения понятия “биосфера”, одно из которых известно со времени  появления в науке данного  термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых и неживых организмов на Земле. Ученик Докучаева, создателя учения о почвах, В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого, переосмыслив понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого.

Такое толкование определило взгляд Вернадского на проблему происхождения жизни на Земле. Рассматривались следующие варианты: 1) жизнь возникла до образования Земли и была занесена на неё; 2) жизнь зародилась после образования Земли; 3) жизнь зародилась вместе с образованием Земли. Вернадский придерживался последней из этих точек зрения и считал, что нет убедительных научных данных о том, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.

Под биосферой, таким образом, Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. В дальнейшем Вернадский развил данное понимание биосферы и определил её структуру.

Характеристика и структура  биосферы

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни  и в таком смысле он впервые  был введен в науку в 1875 г. австрийским  геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т. п. , его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями. Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э. Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

Первым из биологов, который  ясно указал на огромную роль живых  организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк (1744-1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся  на поверхности земного шара и  образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Факты и положения о  биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и  других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

Очень важным для понимания  биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845- 1920) трех способов питания живых организмов: автотрофное - построение организма за счет использования веществ неорганической природы; гетеротрофное -строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;

миксотрофное - смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный). Биосфера (в современном понимании) -своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера - наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с  космическим пространством; через  атмосферу осуществляется обмен  вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоев:

тропосфера - нижний слой, примыкающий  к поверхности Земли (высота 9-17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

стратосфера;

ноносфера - там “живое вещество” отсутствует.

Преобладающие элементы химического  состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0, 03%). Гидросфера -водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического  состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана. Литосфера -внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического  состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т. о. в количественном отношении земная кора-это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и  неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ-ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

Результаты такого подхода  незамедлительно сказались при  исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой - сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача - конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863- 1945).

Ну и в завершении нашего «Экологического цикла», приводим список основных экологических законов.

Закон минимума Ю. Либиха. По стационарного состояния лимитирующей будет то вещество, доступное количество которой наиболее близка к необходимому минимуму. Устойчивость организма определяется слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Закон толерантности (закон  Шелфорда). Отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода и т.д.). Фактором, лимитирующим процветание организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактора.

Закон конкурентного исключения. Два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте бесконечно долго.

Закон биогенной миграции атомов (закон В.И. Вернадского). Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под преобладающим влиянием живого вещества, организмов.

Закон внутреннего динамического  равновесия. Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных  природных систем находятся в тесной взаимосвязи. Изменение одного из показателей неминуемо приводит к функционально-структурных изменений других при сохранении общих качеств системы -- вещественно-энергетических, информационных и динамических.

Закон генетического разнообразия. Все живое генетически разное и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Закон исторической необратимости. Общий процесс развития биосферы и человечества однонаправленный.

Закон константности (сформулированный В.И. Вернадским). Количество живого вещества биосферы, образованной за определенный геологическое время, является постоянной величиной.

Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье). В организме как целостной  системе все части соответствуют  друг другу как по строению, так и по функциям.

Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одум и дополнен М. Реймерсом). В конкуренции с другими системами сохраняется та из них, наиболее способствует поступлению энергии и информации и использует максимальную их количество эффективно.

Закон максимума биогенной  энергии (закон Вернадского-Бауэра). Любая биологическая и бионедоскональная система, находящаяся в состоянии устойчивости неравновесия (динамически подвижного равновесия с окружающей средой), увеличивает, развиваясь, свое влияние на среду.

Закон ограниченности природных  ресурсов. Все природные ресурсы  в условиях Земли исчерпывающие.

Закон однонаправленности потока энергии. Энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а затем редуцентам, сопровождающееся потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне как следствие процессов, сопровождающие дыхание.

Закон оптимальности. Никакая  система не может сужаться или  расширяться до бесконечности.

Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдемана). С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит в среднем не более 10% энергии.

Закон равнозначности условий  жизни. Все естественные условия  среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли.

Закон развития окружающей среды. Любая естественная система  развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды.

Закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании. Процесс получения из природных систем полезной продукции, со временем (в историческом аспекте) на ее изготовление в среднем расходуется все больше энергии (возрастают энергетические затраты на одного человека).

Закон совокупного действия естественных факторов (закон Митчерлиха-Тинемана-баулы). Размер урожая зависит от всей совокупности экологических факторов одновременно.