Биоценозы и биологические ресурсы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Биоценоз и его структура

2. Основные энергетические ресурсы и их запасы

3. Систематика и ее категории

4. Трофическая цепь

5. Эвритермные и эвритопные организмы

6. Биологические эффекты электромагнитных полей

7. Технологии утилизации отходов сельскохозяйственного производства

Список литературы

1. Биоценоз и его структура

Биоценоз (от греч. Биос - жить и кайнос - общий) - группировки популяций организмов, которые связаны между собой различными взаимоотношениями и населяющих участок биосферы с однородными условиями существования. Основой биоценозов являются фотосинтезирующие организмы (преимущественно зеленые растения). Растительные группировки (фитоценоз) определяют границы биоценозов, например биоценозы соснового леса, ковыльной степи и др.. Водные биоценозы расположены в однородных частях водоемов (например, биоценозы литорали, дна озера и т.д.). Участок среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом (от греч. Биос и топос - место). Каждый биоценоз имеет определенные характеристики: видовое разнообразие, биомассу, производительность, плотность популяций, площадь или объем, которые он занимает.

Видовое разнообразие - совокупность популяций разных видов, входящих в состав данного биоценоза. Существуют биоценозы с незначительным (жаркие пустыни, тундра и др.) и богатым (тропические леса, коралловые рифы и т.д.) йидовим многообразием. Видовое разнообразие зависит от длительности существования биоценоза: в процессе становления и развития биоценоза его видовое разнообразие, как правило, увеличивается.

Виды, входящие в состав биоценоза, имеют разную численность. Виды, популяции которых самые многочисленные, называют доминантными. Доминантные виды растений определяют характер биоценоза в целом (например, ковыль в ковыльной степи, дуб и граб в дубово-грабовом лесу).

Есть виды, которые создают условия для существования других и играют ведущую роль в структуре и функционировании биоценоза, без которых он не может долго существовать. Например, сосна, которая растет на песках, создает условия для поселения других видов растений и формирования группировки. Существует определенная связь между видовым разнообразием биоценоза и степенью доминирования отдельных видов: чем беднее видовой состав, тем четче выражено доминирование.

Биомасса биоценоза - это суммарная масса особей различных видов в пересчете на единицу площади или объема.

Каждый биоценоз характеризуется определенной продуктивностью-биомассой, создаваемой в единицу времени. Различают первичную и вторичную продуктивность. Первичная продуктивность - это биомасса, созданная за единицу времени автотрофными организмами, вторичная - гетеротрофными.

Каждый биоценоз имеет определенную структуру: видовую, пространственную, экологическую. Видовая структура обусловлена как видовым разнообразием, так и соотношением численности и плотности популяций отдельных видов.

Пространственная структура определяется прежде пространственным расположением различных видов растений - ярусности. Различают ярусность надземную и подземную. Надземная ярусность обусловлена определенным расположением надземных частей различных видов растений по высоте, а подземная - соответственно, корневых систем по глубине. Выделяют до пяти надземных ярусов растительного группировки и соответствующее количество подземных. Ярусная расположения растений в биоценозе снижает остроту конкуренции за свет: верхние ярусы, как правило, занимают светолюбивые растения, а нижние - теневыносливые и тенелюбивые. Ярусная расположения растений влияет также и на пространственное расположение популяций животных, особенно тех видов, которые трофически или пространственно тесно связаны с растительностью.

Экологическая структура биоценоза определяется определенным соотношением популяций различных экологических групп организмов (их жизненных форм). По типу питания все организмы можно разделить на автотрофов, гетеротрофов и миксотрофы.

Автотрофы - организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических, используя или энергию света (фототрофы), или химических реакций (хемотрофи).

КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЦЕНОЗОВ И БИОГЕОЦЕНОЗОВ

Топологическая система классификации биоценозов по А. Клюгу

До появления в науке понятий «биогеоценоз» и «экосистема» природные комплексы живых существ, как известно, с легкой руки К. Мёбиуса (1877) стали называться биоценозами. В соответствии с этим одной из первых классификаций природных единств была система классификации биоценозов, составленная американским экологом Клюгом (Klugh, 1923). Как и ранние системы классификации растительных сообществ, классификация биоценозов А. Клюга была топологической. Это и понятно, так как составление такой классификации гораздо проще, чем эколого-ценологической классификации, поскольку не требует познания самих растений, животных, их сочетаний в ценозы и др. А. Клюг установил такую иерархическую систему таксономических единиц для классификации морских биоценозов: association (ассоциация), systasis (группа ценозов), coenosis (ценозы).

В развернутом виде классификация морских биоценозов А. Клюга выглядела так: энергетический ресурс биоценоз отходы

I. Пелагическая ассоциация

Верхнепелагическая группа ценозов.

Среднепелагическая группа ценозов.

Нижнепелагическая группа ценозов.

II. Бентическая ассоциация

1. Верхнебентическая группа ценозов:

а) ценоз скалистого дна; б) ценоз гравийного дна; в) ценоз песчаного дна; г) ценоз илистого дна.

Среднебентическая группа ценозов: ценозы такие же, что и в 1-й группе.

Абиссальная группа ценозов.

2. Основные энергетические ресурсы и их запасы

Потребление топлива и энергетических ресурсов непрерывно возрастает. Так, если с 1900 по 1970 годы человечество израсходовало около 250 млрд. т у. т., то за 30 лет с 1970 по 2000 израсходовали 450 млрд. т у. т. (3.5 млрд. т у. т. в год и 15 млрд. т у. т. в среднем). Некоторым странам уже не хватает своего органического топлива. Рост потребления и производства электрической энергии обусловлен, прежде всего ростом народонаселения. Население земного шара увеличивается более чем на 65 млн. человек в год.

Всё это, естественно, выдвигает задачу более быстрого роста производства продуктов питания, повышения урожайности полей, увеличение поголовья скота, добычи рыбы, использования в пищу биологических продуктов морей и океанов. Такой быстрый рост населения земного шара, особенно в районах развивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки, требует достаточно точного определения запасов горючего в недрах земли. К энергетическим ресурсам относят: ископаемое топливо, гидроэнергию, ядерное топливо, энергию ветра и солнечной радиации, геотермальную энергию, на долю стран СНГ (бывшая СССР) приходится свыше 30% нефтяных площадок мира, 45% запаса природного газа 55% запасов угля, 60% торфа. По запасам гидроэнергии они занимают 2-ое место в мире () по общим и в год по экономически целесообразным, что составляет 11,5% мировых. По предварительным оценкам, общие запасы твердого топлива составляют порядка 17000 млрд. т запасы, которые можно добыть современными способами, составляют около 4000 млрд. т у. т. (около общих геологических запасов), что в 600 раз превышает современный уровень годового энергопотребления. В процентном соотношении это составляет 88,6% - уголь и 11,4% нефть и газ. Однако достоверные и изученные запасы составляют всего 5 - 10% от указанных общих запасов. Основная часть энергоресурсов сосредоточена в странах СНГ, а также в Северной и Центральной Америку.

Каменный уголь в большинстве стран продолжает оставаться основным топливом ТЭС.

Основным ядерным горючим, использование которого в настоящее время достаточно хорошо освоено, является уран. Потенциальным сырьём для атомной энергетики является торий-232, который после обогащения может превратиться в изотоп урана-233.

Суммарное производство урана в 2020 году из известных месторождений может составить 6,5 - 7 тыс. т при годовой потребности 10 -12 тыс. т. Разница будет покрываться за счет запасов на складах и повторного использования топлива с переходом на воспроизводство плутония в быстрых реакторах.

Природные ресурсы урана оцениваются в размере 1 млн. т. В России эксплуатируются 30 ядерных энергоблоков на 10 АЭС с общей мощностью 22,2 ГВт. В их числе 14 ВВЭР, 11 РБМК, 4 ЭГП с канальными водографитовыми реакторами и 1 БН-600.

Выработка электрической энергии Российскими АЭС в 2002 году составила 140 млрд. кВт•ч, при КИУМ = 72%.

Доля атомной энергетики в настоящее время составляет 3,5% от потребления всех топливно-энергетических ресурсов, 11% от установленной мощности и 16% от производства электрической энергии (21% в европейской части).

Производство электроэнергии на АЭС должно возрасти с 130 млрд. кВт-ч в 2000 году (140 в 2002 г.) до 300 млрд. кВт•ч в 2020 году, производство тепла на АЭС должно возрасти до 30 млн. Гкал/год - оптимистический вариант. При умеренном варианте - до 230 млрд. кВт•ч в 2020 году.

Комплексы АЭС - ГАЭС.

Потребуется увеличить мощность АЭС практически в 2 раза (темп создания новых мощностей 2 ГВт/год).

Следует отметить, что запасы урана и тория в земной коре могут обеспечить человечество энергией на протяжении более 3 млрд. лет.

В России строятся АЭС преимущественно на тепловых нейтронах - это станции первого этапа. Эти АЭС, кроме выработки электроэнергии, создают топливную базу для ввода АЭС II поколения с реакторами на быстрых нейтронах. Эти реакторы должны обладать повышенным коэффициентом воспроизводства, который обеспечит необходимый для страны темп роста ядерной топливной базы.

Энергетический потенциал России.

Россия унаследовала от СССР положение страны самой богатой энергетическими ресурсами органического топлива.

Располагая 2.8% населения, 12.8% территории мира, Россия имеет 11- 13%прогнозных ресурсов и около 5% разведанных запасов нефти, 42% ресурсов и 34% запасов природного газа, около 20% разведанных запасов каменного угля и 32 % бурого угля. Суммарная добыча за всю историю использования ресурсов составляет в настоящее время по нефти 20% от прогнозных известных запасов и по газу 5%. Обеспеченность имевшихся в 2000 году уровней добычи разведанными запасами топлива составляет по нефти 22 года, по газу 81 год, а по углю и природному урану сотни лет.

Существует резкая диспропорция между долей разных видов топлива в суммарных разведанных запасах и их долей в производстве энергоресурсов: на уголь и газ приходится менее четверти общих запасов, но они обеспечивают свыше 80% производства, а уголь и природный уран при 76% запасов Долей лишь 13% поставок энергии.

Прогнозные ресурсы нефти России оцениваются в 44 млрд. т, газа в 127 трлн. куб. м. Ресурсы нефти расположены на суше (примерно ѕ ). Ресурсы газа распределены поровну между сушей и водным пространством.

На долю Уральского и Cибирского округов приходится примерно 60% нефти и 40% ресурсов газа. Реально разведанные запасы угля составляют более 105 млрд. т. у. т. при общих балансовых запасах 200 млрд. т. у. т. Геологические запасы оцениваются в 4450 млрд. т.: из них бурые угли 51,2%, каменные угли 45,4%, антрацит - 3,4%.

Основные запасы коксующихся углей, сосредоточенны в Кузнецком бассейне. Его разведанный потенциал - 57,3 млрд. т у. т. Базовый для энергетики бурый уголь добывается в Канско-Ачинском бассейне.

Перспективы развития топливно-энергетического комплекса России.

На перспективу до 2020 года энергетической стратегией России предусматривается значительный рост производства первичных энергоресурсов, рост выработки электроэнергии и тепла.

Так, производство первичных энергоресурсов с 1418 млн. т у. т. (2000 год) возрастет до 1810 - 2030 млн. т у. т. (2020 год).

Выработка электроэнергии возросла с 878 млрд. кВт•ч (2000 год) до 892 млрд. кВт•ч к 2002 году. К 2020 году предполагается выработать 1215 - 1365 млрд. кВт•ч.

Увеличение добычи нефти с 324 млн. т у. т. (379 млн. т в 2002 году) до 450 - 520 млн. т у.т. в 2020 году.

Увеличение добычи газа с 584 млрд. м³ в 2000 году (595 в 2002 г.) до 680 - 730 млрд. м³ в 2020 году.

Рост добычи угля с 258 млн. т у. т. 2000 году (263 в 2002 г.) до 375 - 430 млн. т у. т. в 2020 году.

Увеличение отпуска централизованного тепла с 1452 млн. Гкал в 2000 году (1437 млн. Гкал в 2002 г.) до 1720 - 1820 млн. Гкал в 2020 году.

3. Систематика и ее категории

Биологимческая системамтика -- научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы органического мира. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

Наибольшее развитие Систематика получила в биологии, где её задачей является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, установление родственных отношений и связей между отдельными видами и группами видов. Стремясь к созданию полной системы, или классификации, органического мира, Систематика опирается на данные и теоретические положения всех биологических дисциплин; по своему духу и характеру Систематика неразрывно связана с теорией эволюции (см. Эволюционное учение). Особая функция Систематика состоит в создании практической возможности ориентироваться во множестве существующих видов животных (около 1,5 млн.), растений (около 350--500 тыс.) и микроорганизмов. Это относится и к вымершим видам. Систематика животных и систематика растений имеют одни задачи и много общего в методах исследования. Вместе с тем им свойственны и некоторые специфические особенности, связанные с самим характером организмов. Однако эти частные различия не касаются теоретических основ и целей, которые одинаковы как в Систематика растений, так и в Систематика животных.

С позиции современной Систематики, вид -- это генетически ограниченная группа популяций, особи одного вида характеризуются совокупностью определённых, только им присущих признаков (особенностей и свойств), способны свободно скрещиваться, давая плодовитое потомство, и занимают определённое географическое пространство -- ареал. Каждый вид по своим морфологическим и физиологическим признакам отделен от всех других видов, в том числе и от наиболее сходных с ним, своего рода «разрывом» (хиатусом), т. е. постепенного перехода характерных признаков одного вида в характерные признаки другого обычно нет. Наиболее важная форма такого разрыва состоит в том, что в естественных условиях особи разных видов не скрещиваются между собой. Редкие случаи межвидовых скрещиваний в природе не нарушают самостоятельности и изолированности каждого из видов. Каждый вид реален не только в том смысле, что состоит из какого-то числа конкретных особей, но главное -- он отграничен (изолирован) от всех других видов. Лишь в двух случаях границы между видами нерезки или трудно различимы: 1) вид, находящийся в процессе становления и «отделения» от материнского вида, ещё не достиг полной самостоятельности и совершенной репродуктивной автономности; географические границы таких форм соприкасаются или их ареалы частично перекрываются; в этой зоне могут встречаться гибриды; организмы на этом этапе видообразования обычно объединяют в «полувид», а вместе с «материнской» или «сестринской» формой -- в «надвид»; 2) в случае «видов-двойников» две формы обладают полной репродуктивной изоляцией, но по морфологическим и обычно некоторым другим признакам практически неразличимы или едва различимы.

Каждый вид -- результат длительной эволюции и происходит от другим вида путём превращения его в новый (филетическая эволюция) или от части вида (отдельной популяции) путём его дивергенции (разделения на два вида или более -- кладогенез). Сложившийся вид относительно стабилен во времени, причём эта стабильность далеко выходит за рамки масштабов человеческой истории.

Вид, будучи качественным этапом процесса эволюции и в этом смысле основной единицей живой природы, вместе с тем неоднороден. В его пределах различают внутривидовые систематические категории, среди которых основной и общепризнанной является подвид, или географическая раса. Образование подвида связано с особенностями среды обитания, т. е. подвиды представляют собой форму приспособления вида к условиям существования на разных территориях или в разных условиях. Признаки одного подвида в большинстве случаев постепенно переходят в признаки другого, т. е. разрыва между подвидами нет. Большинство видов, относительно широко распространённых, политипичны, т. е. состоят из ряда подвидов -- от двух до нескольких десятков. Некоторые виды, не образующие подвидов, -- монотипичны. Вместе с тем образование подвидов -- это начальные стадии дивергенции вида, т. е. подвиды, по крайней мере в потенции, представляют собой «зарождающиеся» виды.

Анализируя все формы сходства и родства, прежде всего морфологические, Систематика выделяет во всём многообразии видов наиболее близкие и тесно родственные их группы -- роды. Дальнейшее расширение круга видов и использование широких обобщающих признаков приводят к выделению всё более обобщённых групп и к классификации их в соподчинённые группы, т. е. к иерархической системе органического мира. Простейшая схема таксономических категорий, используемых в классификации, представляет собой следующий ряд (от низших к высшим): роды объединяют в семейства, семейства -- в отряды (у животных) или порядки (у растений), отряды или порядки -- в классы, классы -- в типы (phylum) в Систематике животных и отделы в Систематике растений.

Система надвидовых групп обычно именуется «макросистемой»; соответствущее направление в Систематике называется «макросистематикой». При построении макросистем используются данные главным образом морфологии современных и вымерших групп и эмбриологии.

Методы и значение биологической систематики. Основным методом Систематика, наиболее распространённым при исследовании всякой группы, остаётся самый старый -- сравнительно-морфологический, при помощи которого были выработаны общебиологические выводы Систематика. Для ископаемых животных он, вероятно, навсегда останется основным. С середины 20 в. в Систематика стали использовать данные биохимии (хемосистематика, или хемотаксономия). Сравнительное изучение у разных групп организмов важнейших белков (например, гемоглобинов, цитохромов и др.), нуклеотидного состава дезоксириоонуклеиновых кислот (ДНК), т. н. молекулярная гибридизация (геносистематика) и другим позволяют дополнять систематическую характеристику и выяснять взаимоотношения групп. Началось широкое изучение популяционной структуры вида, связанное с развитием биосистематики. Помимо самостоятельного значения, Систематика служит базой для многих биологических наук. Изучение какого бы то ни было объекта со стороны его строения и развития (анатомия, гистология, цитология, эмбриология и т. д.) требует прежде всего знания положения этого объекта в кругу других, а также его филогенетических отношений с ними.

4. Трофическая цепь

Трофическая цепь питания - взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии группы особей, связанные друг с другом отношением пища - потребитель. Начнем с рассмотрения фактов. В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть. Более того, представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням. Существует 2 основных типа трофических цепей - пастбищные и детритные. В пастбищной трофической цепи основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные, потом хищники 1-го порядка, хищники 2-го порядка Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды тунцы занимают место консументов 4-го порядка. В детритных трофических цепях наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям - хищникам. Нельзя отрицать, что в цепи питания очень часто отсутствуют или представлены небольшим количеством животные. Например, в лесах отмирающие растения или их части сразу включаются в звено редуцентов, которые завершают круговорот. Исходя из положения: разнообразие - синоним устойчивости, можно заключить, что экосистемы с более длинными цепями питания характеризуются повышенной надежностью и более интенсивным круговоротом веществ. Природа - это очень тонкий механизм, в котором все взаимосвязано. Любой сбой в растительном или животном мире ведет к дисбалансу. Исчезновение какого-либо представителя этой сложной системы приводит к ее нарушению. Это может стать причиной исчезновения и других видов. Истребление животных и уничтожение растений является недопустимым. К сожалению, это не всегда удается проконтролировать. Поэтому многие пищевые цепочки разрушаются, что ставит под угрозу существование некоторых представителей животного и растительного мира. Надо признать, что виной этому человек. Говоря о структуре пищевой цепи, нельзя не отметить, что он стоит в ее первых рядах. Именно человек является самым главным хищником в природе. Если бы люди не нарушали естественный отбор и давали возможность экосистеме самовосстанавиться, то проблемы бы не существовало. К сожалению, бесконтрольное истребление животных и растений происходит повсеместно. Природа не способна самостоятельно восстановить баланс. Только в силах человека остановить это разрушение и помочь окружающему нас миру. Здесь следует отметить, что экологи всего мира бьют тревогу и занимаются спасением растений и животных. Совершенно ясно, что в результате такой необдуманной деятельности человека может произойти экологическая катастрофа. Некоторые виды животных и растений уничтожены и безвозвратно потеряны для человечества. Другие находятся на грани исчезновения.

5. Эвритермные и эвритопные организмы

ЭВРИТЕРМНЫЕ ОРГАНИЗМ-(от зври... и греч. therme тепло), организмы, способные существовать при больших колебаниях температуры среды. Часто эвритермные организмы имеют широкое геогр. распространение, в т. ч. Заселяют области с существ, сезонными и суточными колебаниями температуры. Способствующие этому адаптации могут основываться либо на принципе толерантности, либо на активной физиологии (а у животных и поведенческих) механизмах терморегуляции. В первом случае адаптация охватывает преимущественно клеточно-тканевой уровень и выражается в особенностях химического состава протоплазмы, теплоустойчивости ферментов, положении оптимума их активности на температурной шкале, а также в широком изменении внутренней температуры тела в соответствии с температурой окружающей среды. Так, у многих насекомых в условиях низких температур (ряд видов муравьев, насекомые-ксилофаги, обитающие в стволах деревьев, и др.) увеличивается концентрация растворимых веществ в протоплазме клеток и полостных жидкостях, благодаря чему снижается точка замерзания жидкостей тела. Снижение содержания влаги в тканях повышает выживаемость как при низких, так и при высоких температуpax; обезвоженные семена, споры, цисты простейших и некоторых других животных в течение длительного, времени могут переносить экстремальные температуры. Во втором случае организм поддерживает тепловой гомеостаз внутренней среды, благодаря чему биохимические реакции в организме протекают в оптимальных температурных условиях.

ЭВРИТОПНЫЕ ОРГАНИЗМЫ(от эври... и греч. topos -- место), растения и животные, способные существовать в разнообразных условиях среды и обладающие широким диапазоном экологической выносливости. Ареалы их обычно очень обширны. Например, сосна обыкновенная растёт на песчаных, суглинистых почвах, меловых обнажениях, сфагновых болотах, за полярным кругом и местами в степной зоне. Обыкновенный хомяк и обыкновенная полёвка обитают в степях, на полях и лугах, на лесных опушках и т. д.

6. Биологические эффекты электромагнитных полей

Природные ЭМП - естественные синхронизаторы ритмов организма. В то же время в периоды солнечных вспышек, когда радиоизлучение Солнца возрастает в 1000 и более раз, данные природные ЭМП фактически выступают в роли десинхронизатора, и у ослабленных людей (с зауженной зоной толерантности) могут обостряться сердечно-сосудистые, психические и другие заболевания.

Техногенные ЭМП, особенно когда их информационные характеристики близки к аналогичным характеристикам биоэлектрической активности органов человека, определённо приводят к десинхронизации функциональных процессов в организме.

Биологический эффект воздействия ЭМП зависит от его частоты, интенсивности, продолжительности, характера и режима облучения. ЭМП может усилить тепловое движение молекул в живой ткани. Это приводит к повышению температуры тела и может вызвать такие вредные последствия, как ожоги, катаракты, нарушения нормального развития утробного плода. Не исключена вероятность разрушения сложных биологических структур (например, клеточных мембран). То есть, возможны последствия более тонкие, чем простое повышение температуры, хотя экспериментальных свидетельств этого пока недостаточно.

Больше всего экспериментального материала относится к радио-частотному диапазону. Установлено, что плотности потока энергии больше 100 мВт/см² ведут к тепловому повреждению и к развитию катаракты в глазу, при 10...100 мВт/см² наблюдались изменения, обусловленные термическим стрессом, включая аномалии у потомков, при 1... 10мВт/см² отмечались изменения в иммунной системе. В диапазоне от 100 до 1 мкВт/см² достоверно не установлено почти никаких последствий.

Имеются данные о том, что рабочие, длительно работающие в условиях воздействия микроволн, или живущие рядом с ЛЭП, могут быть больше подвержены раку, лейкемии, опухолям мозга, рассеянному склерозу и другим тяжёлым заболеваниям. Наиболее чувствительными к воздействию радиоволн являются нервная и сердечно-сосудистая системы.

Клиническая картина хронического действия ЭМП радиочастот такова: сначала появляется головная боль, повышенная утомляемость, раздражительность, нарушение сна, боли в области сердца. Позднее отмечается усиление жалоб: лёгкая возбудимость, нарушение сна, снижение памяти, приступообразные головные боли, головокружения, обмороки, сжимающие боли в области сердца, сужение артерий сетчатки.

В момент приступа наблюдается дрожь, побледнение (покраснение) лица, резкая слабость, нередко повышение температуры тела, подъём артериального давления.

При воздействии СВЧ-излучения развитие катаракты возможно как при кратковременном облучении, так и при длительном воздействии невысоких уровней облучения. Для крови характерна тенденция к лейкоцитозу, возможны изменения со стороны эндокринной системы (гиперфункция щитовидной железы, нарушение функции половых желёз).

7. Технологии утилизации отходов сельскохозяйственного производства

Сельскохозяйственные отходы делятся на растительные сельскохозяйственные и животноводческие. Растительные отходы сельского хозяйства - это остатки растительности при извлечении необходимой части сельскохозяйственной культуры после сбора урожая и его промышленной переработки. Выделяются две группы таких отходов: сельскохозяйственного производства; перерабатывающей промышленности.

К первой группе относятся отходы, которые остаются после сбора урожая сельскохозяйственных культур - солома, злаковые культуры, стебли подсолнуха и кукурузы, ботва овощных культур и прочее. Ко второй группе относятся остатки перерабатывающей промышленности - шелуха, мякина, кожура и прочее.

Животноводческие сельскохозяйственные отходы - это отходы органического происхождения, в основной массе - навоз и навозные стоки большого рогатого скота, свиней, куриный помет. Сопутствующими им могут быть материалы, которые используются для подстилки - солома, трава, торф.

Актуален поиск альтернативных методов утилизации отходов и сегодня предложены следующие способы: вывоз на поля помета, навоза или стоков, компостирование, переработка навоза и помета на корм, применение биоэнергетических методов и новых технологий утилизации помета, создание рыбоводно-биологических прудов и др.

Подвергая навоз (отход животноводческих ферм) метановому брожению, которое осуществляется в анаэробном процессе ферментации, можно получить биогаз, содержащий 60-65% метана и 30-35% углекислого газа, высококачественное органическое удобрение (твердая фракция), а также богатую азотом, фосфором, калием и другими элементами жидкую фракцию, пригодную для поливки растений.

Термофильный процесс способствует освобождению навоза от патогенной микрофлоры, паразитов, семян сорняков, но, к сожалению, при этом процессе больше полученной энергии (около 30 %) расходуется на поддержание температуры в реакторе. Метан биогаза из навоза дороже природного газа, используемого в народном хозяйстве, однако метановое брожение отходов животноводческих ферм необходимо рассматривать как перспективный технологический процесс, имея в виду защиту окружающей среды и возможность получения высококачественного удобрения.

Навоз - это самая большая часть отходов животноводческих комплексов. При этом возникает ряд проблем, связанных с ухудшением экологии, загрязнением окружающей среды.

Навоз можно использовать в качестве удобрения, однако, он должен пройти процесс компостирования, который занимает не менее 12 месяцев.

При этом даже длительное компостирование сохраняет потенциальную опасность инфекции.

Решение проблемы заключается в переработке навоза с помощью некоторых представителей биологической среды, в основном, с помощью червей. Существует ряд микро- и макроорганизмов, благодаря которым появляется возможность преобразования органических отходов в ценные ресурсы, содержащие питательные вещества для растений, и которые имеют решающие значение для поддержания плодородия почвы.

Микроорганизмы и дождевые черви являются важными биологическими организмами, которые сохраняют питательные потоки из одной системы в другую и минимизируют деградацию окружающей среды. Разработка технологии утилизации отходов в сельскохозяйственном производстве может быть перспективно не только для получения органического удобрения - биогумуса, но и для получения биомассы червей с целью дальнейшего ее использования в качестве кормовой и пищевой добавки. При этом решаются экологические задачи в зонах крупных животноводческих комплексов.

Технология утилизации отходов в непрерывном цикле имеет следующие преимущества: переработка отходов «на месте», небольшая занимая площадь, автоматизированный процесс, быстрый возврат капитальных затрат.

Другой путь утилизации отходов ферм - их аэробная ферментация, когда через жидкость продувается воздух, что способствует развитию микробов, быстро разрушающих органические вещества. Ферментация в этом случае не дает биогаза, заметно увеличивает энергозатраты на аэрацию, но позволяет наряду с органическим удобрением получать микробный кормовой белок, а сам процесс биодеградации органических веществ идет значительно быстрее, чем при метановом брожении, то есть при анаэробной ферментации. Таким образом, микробная биоконверсия отходов животноводческих ферм может дать высококачественное удобрение, биогаз, кормовую микробную биомассу и вместе с тем устранить неприятные запахи вокруг ферм, защитить водоемы и почву от загрязнения.

Вследствие больших материальных затрат на приобретение минеральных удобрений, органические удобрения заняли центральное место в поддержании плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании методов подготовки навоза к применению в качестве органического удобрения.

В настоящее время существует множество приёмов подготовки навоза к использованию:

· анаэробное сбраживание, с получением биогаза;

· аэробная биотермическая ферментация:

· в стационарных ферментаторах;

· в буртах.

Практически все методы подготовки требуют высоких капитальных затрат, кроме того, применяемое оборудование имеет высокую металлоёмкость и энергопотребление, что ставит под вопрос экономическую целесообразность процесса.

В связи с этим метод аэробного компостирования в буртах является практически единственно осуществимым в реальных условиях.

На сегодняшний день наиболее распространенный и апробированный способ получения энергии -- производство биогаза методом анаэробного сбраживания отходов сельхозпредприятий. Одним из недостатков этой технологии служит необходимость поддерживать температуру субстрата выше температуры окружающей среды, что значительно снижает эффективность производства биогаза, особенно в климатических условиях России, характеризующихся относительно низкими среднегодовыми температурами.

Реальной альтернативой биогазовым технологиям может стать технология газификации отходов сельского хозяйства с последующим использованием произведенного генераторного газа для выработки электрической энергии и, при необходимости, тепловой энергии для собственных нужд агропредприятий.

Отличительными особенностями данной технологии от применяемых в настоящее время служат: всесезонность; низкие эксплуатационные расходы; компактность оборудования; относительная «всеядность».

Газификации могут подвергаться птичий помет, свиной навоз, навоз крупного рогатого скота, а также подсолнечная, рисовая и гречневая лузга, а также все виды соломы.

Применение технологии газификации наиболее эффективно -- в рамках многофункционального энергетического центра на сельскохозяйственных отходах. При этом товарными продуктами на выходе данного энергетического центра могут быть: электроэнергия; тепловая энергия; промышленный холод; пеллеты (брикеты); удобрения; строительные материалы; присадки для металлургической промышленности.

Энергетический центр не всегда может иметь в качестве отпускаемого продукта электроэнергию и тепло, поскольку часто задача такого центра состоит в утилизации отходов, а не в энергообеспечении предприятия. При этом, однако, во всех случаях ядром энергетического центра служит мини-ТЭЦ на биомассе, обеспечивающая автономность предприятия по переработке отходов. Удаляемый механическим способом куриный помет (как подстилочный, так и бесподстилочный) сортируется с целью удаления инородных тел, например, куриных трупов. Очищенная фракция формируется в бурты, где периодически перемешивается с целью интенсификации процесса воздушной сушки.

По мере необходимости подсушенная масса помета поступает в сушилку барабанного типа, где доводится до требуемой относительной влажности не более 15 %. В качестве агента сушки применяется горячий воздух, подогретый выхлопными газами ДВС в составе газогенераторной мини-ТЭЦ. Далее производится удаление металлических включений с последующим доизмельчением возможных длинных волокон (сена). Добавление дозированного количества доломитовой муки в подготовленную биомассу обеспечивает в процессе газификации очистку производимого генераторного газа от вредных примесей HCl и H2S. После глубокой очистки и охлаждения газ, полученный в газогенераторе, поступает в качестве основного топлива (до 95 %) в газодизельный электроагрегат.

Небольшое количество дизтоплива необходимо для воспламенения газовоздушной смеси в камере сгорания двигателя. Необходимость отвода тепла, образующегося в процессе работы ДВС, дает возможность производить в режиме когенерации тепловую энергию в виде горячей воды для внешнего пользователя. Основным же товарным продуктом является электроэнергия, которая может поставляться потребителю как в автономном режиме, так и в режиме параллельно с сетью. Образующаяся на выходе газогенератора зола, которая по своему химическому составу является ценным концентрированным минеральным удобрением, дополняет список товарных продуктов в процессе утилизации куриного помета.

В настоящее время разработана и внедрена технология утилизации отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности методом экструдирования, в том числе:

- отходов, образующихся в процессе производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий, например, падеж скота, отходы убоя;

- отходов переработки птицы, свиней, рыбы, КРС, убоя зверохозяйств;- отходов растительного происхождения, например, зерно, зараженное сельскохозяйственными вредителями или переувлажненное.

В результате утилизации получается эктрудированная белковая кормовая добавка для животных и птицы.

В настоящее время для утилизации биологических отходов животного происхождения, захоронение которых законодательно запрещено, повсеместно используется технологический процесс, в основе которого лежит длительная обработка (не менее 4--5 ч), при высокой температуре (120--140°С) и давлении 0,3--0,4 МПа. Утилизация осуществляется в варочных котлах (ЛАПСА) и предусматривает варку, стерилизацию и сушку. При строгом соблюдении технологических параметров эта технология обеспечивает получение относительно стерильного продукта -- мясокостной муки, но оказывает отрицательное действие на его качество, т. к. за счет длительного теплового воздействия часть белка разрушается, снижается его усвояемость. Существенным недостатком технологии является высокая стоимость утилизации и негативное воздействие на окружающую среду. В основе данной технологии лежит способ сухой экструзии, где в качестве единственного источника нагревания используется трение. Процесс экструзии занимает не более 30 с. За это время сырье успевает пройти несколько стадий обработки: тепловую, стерилизацию, обеззараживание. Обязательным условием является использование растительного наполнителя (зерно, отруби и т. п.).

Благодаря уникальному сочетанию температурного режима, давления, влаги, временного фактора, продукт после его обработки в экструдере превращается в стерильную белковую кормовую добавку. Для обеспечения технологического процесса нужен только подвод электроэнергии. Другие энергоносители (газ, пар, вода), а также дополнительная сушка получаемой продукции не требуются. Процесс экологически чист: отсутствуют выбросы, а также тлетворный запах, сопровождающий традиционную переработку в котлах-утилизаторах. Площадь, занимаемая технологической линией, невелика.

Список литературы

1. Биология: в 2 -х кн.: учеб. для вузов/под ред. В.Н. Ярыгина.-10-е изд., стер. М.: Высш. Шк. Кн.2. 2010. 334 с.

2. Галай Е.И. Использование природных ресурсов и охрана природы /Е.И. Галай. Минск: Амалфея, 2007. 251 с.

3. Еськов К.К. Биологическая история Земли: учеб. пособие для вузов. М, 2009.

4. Лысов П.К. Биология с основами экологии: учеб. для вузов /П.К. Лысов, А.П. Акифьев, Н.А. Добротина. М Высш.шк. 2009. 665 с.

5. Пехов А.П. Биология с основами экологии: учеб. для вузов/А.П. Пехов. 7-е изд., стер. СПб.: Лань, 2007. 687 с.

6. «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А.Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. 2-е изд., исправл. М.: Сов. Энциклопедия, 1986.).

Размещено на Allbest.ru