Шпаргалка по "Экологии"

7. Энергия в экосистемах. 

     Экосистема - это совокупность живых организмов, обменивающихся непрерывно энергией, веществом и информацией друг с другом и с окружающей средой. Рассмотрим сначала процесс обмена энергией.  Энергию определяют как способность производить работу. Свойства энергии описываются законами термодинамики.

     Первый  закон (начало) термодинамики или  закон сохранения энергии утверждает, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она  не исчезает и не создается заново. Второй закон (начало) термодинамики или закон энтропии утверждает, что в замкнутой системе энтропия может только возрастать. Применительно к энергии в экосистемах удобна следующая формулировка: процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную, то есть деградирует. Мера количества энергии, которая становится недоступной для использования, или иначе мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии, есть энтропия. Чем выше упорядоченность системы, тем меньше ее энтропия.  Таким образом, любая живая система, в том числе и экосистема, поддерживает свою жизнедеятельность благодаря, во-первых, наличию в окружающей среде в избытке даровой энергии (энергия Солнца); во вторых, способности за счет устройства составляющих ее компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав - рассеивать в окружающую среду.   Таким образом, сначала улавливание, а затем концентрирование энергии с переходом от одного трофического уровня к другому обеспечивает повышение упорядоченности, организации живой системы, то есть уменьшение ее энтропии.

     Итак, жизнь в экосистеме поддерживается благодаря непрекращающемуся прохождению через живое вещество энергии, передаваемой от одного трофического уровня к другому; при этом происходит постоянное превращение энергии из одних форм в другие. Кроме того, при превращениях энергии часть ее теряется в виде тепла.

Тогда возникает  вопрос: в каких количественных соотношениях, пропорциях должны находиться между собой члены сообщества разных трофических уровней в экосистеме, чтобы обеспечивать свою потребность в энергии?

     Весь  запас энергии сосредоточен в  массе органического вещества - биомассе, поэтому интенсивность образования и разрушения органического вещества на каждом из уровней определяется прохождением энергии через экосистему ( биомассу всегда можно выразить в единицах энергии) . Скорость образования органического вещества называют продуктивностью. Различают первичную и вторичную продуктивность. В любой экосистеме происходит образование биомассы и ее разрушение, причем эти процессы всецело определяются жизнью низшего трофического уровня - продуцентами. Все остальные организмы только потребляют уже созданное растениями органическое вещество и, следовательно, общая продуктивность экосистемы от них не зависит. Высокие скорости продуцирования биомассы наблюдаются в естественных и искусственных экосистемах там, где благоприятны абиотические факторы, и особенно при поступлении дополнительной энергии извне, что уменьшает собственные затраты системы на поддержание жизнедеятельности. Такая дополнительная энергия может поступать в разной форме: например, на возделываемом поле - в форме энергии ископаемого топлива и работы, совершаемой человеком или животным. Таким образом, для обеспечения энергией всех особей сообщества живых организмов экосистемы необходимо определенное количественное соотношение между продуцентами, консументами разных порядков, детритофагами и редуцентами. Однако для жизнедеятельности любых организмов, а значит и системы в целом, только энергии недостаточно, они обязательно должны получать различные минеральные компоненты, микроэлементы, органические вещества, необходимые для построения молекул живого вещества. 

17. Абиотические факторы  водной среды 

     Вода  занимает преобладающую часть биосферы земли (более 71% земной поверхности) и формирует гидросферу, включающую океан, внутренние моря, пресные воды (горные льды, реки, болота, озера, грунтовые воды).

     Водные  условия создают своеобразную среду  обитания. Плотность воды в 800 раз, вязкость в 55 раз выше аналогичных показателей  воздуха. Вода характеризуется низкой растворимостью в ней кислорода, который может быстро расходоваться  на окисление попадающих в воду органических соединений, поступающих в водную среду со сточными водами предприятий, от населения, от животноводческих комплексов. Это легко приводит к гибели аэробных видов организмов (в воде остаются анаэробные, гнилостные виды бактерий). К другим основным свойствам водной среды относятся ее подвижность (течения, перемешивание), соленость и кислотность. Обитатели водной среды приспособлены к соответствующим водно-солевым режимам, и их изменение в результате промышленного загрязнения тоже ведет к гибели гидробионтов. Другими факторами загрязнения, помимо упомянутых выше нарушений кислородного и солевого баланса, являются изменения температурного режима и токсичность сточных вод.

     Распределение основных солей в различных водоемах показывает разнообразие условий среды по фактору солености и предполагает соответствующее разнообразие жизненных форм организмов:

     Водоемы Сульфаты, % Хлориды, % Карбонаты, % Соленость, г/л

Пресные воды 13,2                  6,9               79,9                               менее 0.5

Открытый океан 10,8                  88,8    0,4                                   35

Черное море    9,69                   80,7    2,6                                   19

Каспийское море 30,5                  63,3   1,2                                  12,9

Аральское море 38,7                  58,6   0,9                                  11,3

     Прозрачность  воды определяет толщину эуфотической (в достаточной мере освещенной) зоны, в которой происходит развитие фотосинтезирующих бактерий и растений, образуется и накапливается органическое вещество.

     Важной  естественной особенностью температурного режима воды является температурная стратификация, т. е. изменение температуры по глубине водного объекта. Высокая удельная теплоемкость, расширение воды при замерзании и наибольшая плотность воды при +4оС создают температурные и конвекционные режимы, особенные для различных по площади и глубине типов водоемов.

     Водоемы подразделяют на две большие группы: стоячие (лентическая среда) – это озера, пруды, болота и проточные (лотические) – реки и ручьи. В любом лентическом водоеме выделяется три зоны: литоральная – мелководные участки; лимническая – толща воды, глубины которой достигает солнечный свет; компенсационный горизонт – с процессами, обратными биопродуцированию.

     Как и в любых других экосистемах, в водных трофических цепях различают  автотрофные организмы (продуценты), а также разрушителей органического вещества (декомпозеров) – это фаготрофы (макроконсументы), сапрофиты (микроконсументы).

     В реках и ручьях выделяют две зоны: мелководные перекаты и глубоководные  плесы. Каждой из этих зон свойственны свои биоценозы.

     Движение  воды, связанное с ее скоростью, турбулентностью, обусловливает передвижение и локализацию сбрасываемых производственными сточными водами загрязняющих веществ, специфику их осаждения и разложения – т. е. особенности процессов «самоочищения» водоемов.

 
 
 

27. Охрана почв.

     Система рационального использования земель должна носить природоохранный, ресурсосберегающий характер и предусматривать сохранение почв, ограничение воздействий на растительный и животный мир, геологические породы и другие компоненты окружающей среды. Охрана земель предусматривает:

— защиту земель от водной и ветровой эрозии, солей, от подветровой эрозии, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения отходами производства, других процессов разрушения;

 — рекультивацию  нарушенных земель, повышение их  плодородия и других полезных  свойств;

 — снятие  и сохранение плодородного слоя  почвы, с тем чтобы использовать  его для рекультивации земель или повышения плодородия малопродуктивных угодий;

 — установление  особых режимов пользования для  земельных участков, имевших природоохранное и историко-культурное значение.

     В стране ведется тщательный контроль загрязнения почв сельскохозяйственных районов, в ближайшем окружении  городов и промышленных объектов, а также на фоновом уровне. Большое значение имеет контроль за фоновым загрязнением почвенного покрова. Оно отражает общее глобальное загрязнение атмосферы и — как следствие этого — почвы. В почвах сельхозугодий контролируются все применяемые пестициды: гексахлорциклогексан, гранозан, полихлорпропилен, метафос, цирам, севин, гептахлор, карбитион и др. Их содержание определяется сразу после обработок, а также в последующее время, чтобы определить скорость разложения. Продолжается контроль и ддт: хотя этот препарат и запрещен к применению, но из-за своей стойкости еще присутствует в почвах и может загрязнять сельскохозяйственную продукцию.

     Почвы территорий, прилегающих к городам  и промышленным комбинатам, контролируются на содержание в них тяжелых металлов, бензапирена и других токсичных веществ. Важное значение для понимания процессов загрязнения почв, особенно в результате атмосферного переноса, имеет анализ поступления загрязняющих веществ на поверхность земли. Для этой цели ведется контроль загрязнения атмосферных осадков. В условиях нашей страны важно следить за загрязнением снежного покрова, так как с таянием снегов загрязняющие вещества поступают на поверхность ландшафта. Объектами сети наблюдений за загрязнением почв являются сельскохозяйственные угодья (поля), отдельные лесные массивы, зоны отдыха (парки, санатории, дома отдыха) и прибрежные зоны. Отбор проб проводится в 234 хозяйствах, расположенных в 123 районах российской федерации на площади более 4 тыс. Га. Число отбираемых проб в год составляет 4400, число компоненте-определении — около 30 тыс. Для оценки загрязнения грунтовых вод заложено пять разрезов глубиной 2 м. В отобранных пробах наличие пестицидов — 21 наименование.

     Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающий человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва обладает особым свойством - плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится более плодороднее. Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Через почвенный покров земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой. Из всего выше сказанного ясно, как велики и разнообразны роль и значение почвы в народном хозяйстве и вообще в жизни человеческого общества. Так, что охрана почв и их рациональное использование, является одной из важнейших задач всего человечества !

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

37. Нормирование атмосферных загрязнений

     Основной  физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация (мг/м3). Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окружающую среду и является основным параметром при нормировании атмосферных загрязнений.

     Нормативы содержания загрязняющих веществ в  воздухе представляют собой предельно допустимые концентрации (ПДК).

ПДК – это концентрация вредного вещества в окружающей среде, которая при постоянном контакте или при воздействии в определённый промежуток времени практически не оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

     Наиболее  характерными воздействиями вредных  веществ на организм являются токсические  и рефлекторные воздействия. Это  обстоятельство вызвало необходимость  установления для загрязняющих веществ двух видов ПДК: максимальную разовую и среднесуточную.

     Максимальная  разовая величина ПДК не должна допускать рефлекторных реакций человека (насморк, ощущение запаха и т. п.).

     Среднесуточная  ПДК не должна допускать токсичного, канцерогенного, мутагенного воздействия.

     При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнён выбросами от других действующих предприятий, необходимо нормировать их выбросы с учётом уже присутствующих в воздухе примесей (фоновой концентрации).

     Для регулирования выбросов вредных  веществ в атмосферу используются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников, их высоту, распределение выбросов во времени и пространстве и другие факторы.

     Предельно допустимые выбросы – предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создаёт приземную концентрацию, опасную для людей, животного и растительного мира.

     ПДВ – расчётная величина, определяемая по формулам и с помощью специальных  программ на ЭВМ. Каждое предприятие должно иметь согласованный с местным органом охраны природы перечень (том) ПДВ.

 
 
 

47. Виды твёрдых отходов,  их переработка  и транспортировка.

     Всё то, что человек добывает, производит, выращивает, потребляет, в конце  концов, превращается в отходы. Часть из них удаляется вместе со сточными водами, другая часть в виде газов, паров и пыли попадает в атмосферу, но большая часть выбрасывается в виде твёрдых отходов.

     Гора  твёрдых бытовых отходов (ТБО) растёт с каждым днём – за год у нас  в стране их собирается примерно 60 млн. тонн. В состав БО (мусора) входят зола, шлак, бумага, пластмасса, пищевые отходы, металл, стекло и пр. Ещё более разнообразны составляющие промышленных отходов: древесина, бумага, текстиль, кожа, резина, гипс, соли, шлаки, зола, формовочная земля, металл, отходы животного происхождения, строительный мусор.