Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Какие причины вызывают рост численности популяции по экспоненте и по логической кривой? Проанализируйте экспоненциальный рост населения на нашей планете. По какому уравнению рассчитывают время удвоения численности населения

Популяция - это совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является элементарной генетической единицей вида, первой надорганизменной биологической системой. Это форма существования вида, способная самостоятельно развиваться неопределенно долгое время. Совокупность факторов, ограничивающих рост численности популяции, называется сопротивлением среды. Состояние равновесия между биотическим потенциалом вида и сопротивлением среды, поддерживающее постоянство численности популяции, получило название популяционного гомеостаза, при котором численность популяции в первом приближении остается неизменной.

Численность популяции может сильно варьировать у разных организмов. Как правило, численность популяций крупных животных сравнительно невелика и может составлять несколько сотен особей; численность популяций мелких организмов (беспозвоночных, одноклеточных) может достигнуть миллионов особей. В связи с проблемой сохранения на планете исчезающих и редких видов необходимо знать, что популяции с малым числом особей неустойчивы и могут исчезнуть при определенных изменениях условий обитания.

Численность популяции обычно подвержена большим колебаниям во времени и обусловлена многими воздействиями со стороны как живой, так и неживой природы. Эти колебания осложняют планирование эксплуатации данной популяции, поскольку ежегодное изъятие (отстрел, промысел) одного и того же числа особей может означать, что в один год будет изъято 5% особей, а в другой год, когда численность популяции упадет, например в 10 раз, - целых 50% от существующего состава популяции. С численностью популяции неразрывно связана биомасса популяции, которая является важнейшей ее характеристикой. Именно биомассу полезных видов растений и животных человек потребляет, поэтому как для организмов, так и для практических нужд человека крайне важной является скорость образования биомассы. В сельском и лесном хозяйстве от численности растительноядных видов зависит наносимый ими ущерб. Не зная фактической численности и состояния популяций редких и исчезающих видов, невозможно вести работы по их охране и воспроизводству. Для сравнения численности отдельных популяций или учета изменений численности одной и той же популяции в разные отрезки времени (например в разные годы) пользуются таким показателем, как плотность. Плотность - это численность популяции, отнесенная к единице занимаемого ею пространства. Например, плотность популяции лося и других крупных животных определяется количеством особей, приходящихся на 10 тыс. га, население почвенных беспозвоночных соотносится с 1 м2. Зная изменения плотности во времени или пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность особей, представляет или нет данная популяция угрозу хозяйственным интересам. Выше перечисленные характеристики относятся к статическим.

Численность популяций в природе редко остается постоянной. Даже в случае, когда она не меняется, популяция находится в состоянии динамического равновесия - естественная убыль особей равна их возобновлению. энергия популяция загрязнение

Динамика численности популяций складывается при взаимодействии четырех основных популяционно-динамических процессов: 1) рождаемости, 2) смертности; 3) иммиграции новых особей из других популяций; 4) эмиграции некоторых особей за пределы ареала данной популяции. Эти характеристики называются динамическими.

Среднегодовой непрерывный коэффициент прироста иногда ис пользуют для расчета так называемого периода удвоения численности населения, т.е. времени, за которое первоначальная численность на селения вырастет в два раза. Если предположить, что

Pt = 2PQ,

то из выражения Р = Р(]ег1 следует, что 2 = е rt и, соответственно, период удвоения (Т) равен:

Т= 1п2/л

Поскольку 1п2 = 0,70, то для расчета периода удвоения доста точно 70 разделить на величину среднегодового непрерывного коэффициента прироста, выраженную в процентах. Для нашего примера (т.е. для динамики населения России за 1960-1991 гг.) период удвоения был равен:

Т~ 70/0,69, или примерно 101 году.

В настоящее время, ни о каком периоде удвоения говорить не приходится. Численность населения России снижа ется, и речь можно вести лишь, так сказать, о «периоде полураспа да», т.е. о времени, за которое численность населения уменьшит ся вдвое. Этот показатель равен: ,т.е., учитывая, что г в этом случае меньше 0, той же самой вели чине.

Начиная с 1719 удвоение численности населения России наблюдалось трижды: приблизительно к 1805 (за 86 лет), к 1878 (за 73 года) и к 1939 (за 61 год). Четвёртое удвоение не состоялось из-за демографических кризисов, вызванных социальными потрясениями 1-й пол. 20 в., и вряд ли уже возможно.

2. Какими методами можно увеличить потенциал использования невозобновимых ресурсов

Невозобновимые ресурсы - это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или скорость их восстановления настолько мала, что практическое использование их человеком становится невозможным.

К ним относятся, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, песок, мрамор и т. п.), а также энергоносители (нефть, газ, каменный уголь). Ресурсы, не восстанавливающиеся самостоятельно и не восстановимые искусственно. К невозобновляемым ресурсам относятся горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, уголь, торф), руды металлов, благородные металлы и строительные материалы (глины, песчаники, известняки). Чем больше их человечество добывает и использует, тем меньше остается следующим поколениям.

Причины сокращения земельного фонда:

Природные;

Экологические;

Экономические.

К природным причинам можно отнести наступление моря на сушу, опустынивание, наступание песков в пустынных районах.

В основе экологических причин лежит неправильное ведение сельского хозяйства, приводящее к засолению и заболачиванию земель, вырубка лесов. Мелиоративные работы, кажущиеся полезным занятием, также наносят ущерб земельному фонду.

Экономические причины - это строительство городов, линий электропередач, дорог, прокладка трубопроводов, каналов, создание водохранилищ, карьеров.

Для увеличения запасов сторонники защиты окружающей среды предлагают увеличить долю рециркуляции и повторного использования невозобновимых минеральных ресурсов и снизить неоправданные потери таких ресурсов. Рециркуляция, вторичное использование и снижение количества отходов требует для своей реализации меньше энергетических затрат и в меньшей степени разрушают почву и загрязняют воду и воздух, чем использование первичных ресурсов.

Некоторые виды невозобновимых ресурсов могут быть использованы повторно увеличивая, таким образом, потенциал использования ресурсов (Al, Cu, Fe или стекла). Утилизация и рециркуляция подразумевает переплавку или переработку ресурсов в новую продукцию. Повторное использование означает использование ресурса в той же форме.

3. Дайте общую характеристику физических загрязнений

Физическое загрязнение - это загрязнение, связанное с изменением физических параметров окружающей среды. В зависимости от того, какие именно параметры превышают ПДК, различают следующие виды физического загрязнения:

Температурное (тепловое) загрязнение. Важным метеоэлементом окружающей среды есть температура, особенно в сочетании с высокой или очень низкой влажностью и скоростью ветра. При высокой температуре окружающей среды повышенная влажность вызывает дискомфорт, нарушается выделительная функция, уменьшается эффективность отдачи тепла теплопроведением и теплоизлучением. При таких условиях возникает угроза перегревания организма с одновременным нарушением функции кровообращения и дыхания.

Шумовое загрязнение. Шум - беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков. Источники - производственное оборудование, транспорт, бытовые приборы, военная техника, рок-группы, общественные места (в том числе школы).

Механизм действия шума на организм сложен и до сих пор еще недостаточно изучен. Обычно, основное внимание уделяют состоянию органа слуха, так как слуховой анализатор в первую очередь воспринимает звуковые колебания и прежде всего поражается при действии шума. Это объясняется поражением внутреннего уха (при этом в патогенезе поражения органа слуха нельзя исключить и роль ЦНС - переутомление корковых слуховых центров).

Особенно мешает немонотонный шум с большими резкими скачками громкости (хлопки, лай собак, крики). Особую проблему в учебных, жилых и производственных помещениях составляют помехи в общении.

Однако и абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Инфразвуки (неслышимые звуки) влияют на психическую сферу человека, поражают все виды интеллектуальной деятельности, ухудшают настроение, вызывают ощущение растерянности, тревоги, страха, испуга, а при высокой интенсивности - чувство слабости, как после сильного нервного потрясения. Ультразвуки также опасны, особенно негативно влияют на клетки нервной системы

Электромагнитное загрязнение. Естественными источниками такого загрязнения являются постоянное электрическое и магнитное поля Земли, радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, звезды), электрические процессы в атмосфере (разряды молний) искусственными источниками - высоковольтные линии электропередач, радиопередач, теле- и радиолокационные станции и т.п. Электромагнитные излучения могут быть различной частоты - ВЧ, СВЧ. Известно, что чем выше частота, тем более выражено биологическое действие, или, другими словами, агрессивность по отношению к любому биологическому объекту. Энергетическое (физическое) воздействие электромагнитных излучений на человека может быть различной степени и силы: от неощутимого человеком (что наблюдается наиболее часто) до теплового ощущения при излучении высокой мощности.

Биологическое действие ЭМП проявляется в нарушении деятельности нервной (в первую очередь ЦНС, что фиксируется на электроэнцефалограмме) и эндокринной систем, защитных реакций организма, снижении потенции, в результате чего нарушается детородная функция. Все наблюдаемые изменения в состоянии организма можно представить в виде радиоволновой болезни. Она проявляется в виде трех основных признаков -

- астенический (угнетенное настроение, нарушение памяти, невозможность запомнить слова, нервозность и др.)

- астено-вегетативный

- гипоталамический (с гормональными, половыми нарушения и др.)

Подобные изменения могут наблюдаться и в период магнитных бурь, увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных гипертонической болезнью, нарушаются процессы обмена веществ и др.

4. Что такое качество энергии? Охарактеризуйте энергию высокого и низкого качества. Где их необходимо применять

Качество электрической энергии -- степень соответствия параметров электрической энергии их установленным значениям. В свою очередь, параметр электрической энергии -- величина, количественно характеризующая какое-либо свойство электрической энергии. Под параметрами электрической энергии понимают напряжение, частоту, форму кривой электрического тока. Качество электрической энергии является составляющей электромагнитной совместимости, характеризующей электромагнитную среду.

Одним из важнейших выводов, следующих из второго начала термодинамики, является то, что, хотя энергия сохраняется, она не может быть преобразована из одной формы в другую по одному лишь нашему усмотрению. Это наводит на мысль, что энергия характеризуется не только количеством, но и качеством.

Например, можно сказать, что вечный двигатель второго рода построить нельзя постольку, поскольку энергия среды, находящейся при более низкой температуре, имеет и более низкое качество. Энергию же низкого качества нельзя непосредственно перевести в энергию более высокого качества. Нельзя, например, вскипятить чайник, погрузив его в воды Мирового океана, даже если это произойдет на экваторе.

Однако объективно и достаточно полно оценивать качество энергии тел, не находящихся в термодинамически равновесном состоянии, пока наука не умеет.

При этом, хотя проблемы преобразования различных форм энергии без потери качества уже давно стали насущными, они как-то недостаточно проникли в общественное сознание.

Возможно, качество энергии не имеет какой-либо абсолютной шкалы и характеризуется не одним числом, а совокупностью различных характеристик.

Тем не менее, кое-какие предварительные соображения о сравнительном качестве различных форм энергии можно высказать. Во-первых, ясно, что энергия более высокого качества может быть преобразована в энергию низкого качества с меньшими потерями, чем энергия низкого качества в высококачественную. Во- вторых, более высоким качеством обладает энергия, которую можно с меньшими; потерями концентрировать или передавать на большие расстояния. Например, лазерный луч несет энергию более высокого качества, чем поток света от лампочки. Кроме того, более высоким качеством обладает энергия, неравномерно распределенная по энергоносителям. Например, раскаленная игла и стакан с холодной водой до охлаждения иглы в стакане имеют энергию более высокого качества, чем после охлаждения.

Процессы производства энергии, которую мы потребляем, наносят урон окружающей среде. Этот урон заставляет нас задуматься над возможностями снижения потребления энергии. Более эффективное использование энергии послужит на пользу окружающей среде, и в то же время принесет выгоды. Меры по повышению энергоэффективности повысят комфорт нашей жизни и качество полезных применений энергии. Наконец, экономия энергии и ресурсов - способ сократить расходы.

Энергия в форме электричества, нефти или газа сама по себе не является для нас полезной. Фактически, электричество и газ не только невидимы, но даже опасны. С другой стороны, работа и другие полезные способы применения энергии, которые могут быть произведены с этими источниками - основные элементы нашей повседневной жизни. Невидимые и опасные источники энергии могут быть использованы для получения света, тепла, механической работы и для других полезных целей. Такое использование источников энергии мы называем полезным применением энергии.

Существует следующие основные цели применения энергии, которые могут быть обеспечены различными источниками энергии:

* Нагревание

* Охлаждение

* Освещение

* Механическая работа

5. Пути проникновения и поведение загрязнителей в организме человека

Под воздействием вредных веществ в организме человека могут происходить различные нарушения в виде острых и хронических отравлений. Характер и последствия отравлений зависит от их физиологической активности (токсичности) и длительности их воздействий.

Острые отравления относятся к несчастным случаям и возникают под воздействием больших доз токсических веществ на протяжении не более одной смены.

Хронические отравления возникают при постоянном поступлении в организм человека небольших количеств токсических веществ и могут привести к заболеваниям. Хронические заболевания вызываются обычно веществами, обладающими свойствами накапливаться в организме (свинец, ртуть).

По результатам воздействия ВОЯВ на организм человека и признакам отравления промышленные яды могут быть:

- нервные (тетраэтилсвинец, входящий в состав этилированного бензина, аммиак, анилин, сероводород и др.), которые вызывают расстройство нервной системы, мышечные судорги и паралич;

- раздражающие (хлор, аммиак, окислы азота, туманы кислот, ароматические углеводороды), которые поражают верхние дыхательные пути;

- яды крови (окислы углерода, ацетилен) ингибируют ферменты, участвующие в активации кислорода, взаимодействуют с гемоглобином.

- прижигающие и раздражающие кожу и слизистые оболочки (неорганические и органические кислоты, щелочи, ангидриды)

- разрушающие структуру ферментов (синильная кислота, мышьяк, соли ртути)

- печеночны (хлорированные углеводороды. бромбензол, фосфор, селен)

- мутагенные (хлорированные углеводороды, окись этилена, этиленамин)

- алергенные, вызывающие изменения в реактивной способности организма (алкалоиды, соединения никеля)

- канцерогенные (каменноугольная смола, ароматические амины, 3-4 бензаперен и др.).

На степень проявления токсического действия яда большое значение имеет его растворимость в организме человека. (с повышением степени растворимости яда уровень токсикологии его увеличивается). На практике очень часто имеет место одновременное воздействие на работающих нескольких веществ (окиси углерода и сернистого ангидрида; окиси углерода и окислов азота).

Важное значение для проявления токсического действия ВОЯВ имеютхарактеристики микроклимата в производственных помещениях. Так, например, установлено, что высокая температуравоздуха повышает опасность отравления некоторыми ядами. В летний период , при высоких температурах окружающей среды повышается уровень токсичности при контакте снитросоединениями бензола, окисью углерода.

Повышенная влажностьвоздуха усиливает отравляющее действие соляной кислоты, фосфористого водорода.

Большинство ядов оказывает общее токсическое действие на организм человека в целом. Однако это не исключает направленное воздействие яда на отдельные органы и системы. Так, например, метиловый спирт преимущественно поражает зрительный нерв, а бензол является ядом для кроветворных органов.

Поступление ВОЯВ через дыхательные пути - наиболее распространенный и опасный канал, поскольку человек ежеминутно вдыхает около 30 литров воздуха. Огромная поверхность легочных альвеол (90--100м2) и незначительная толщина альвеолярных мембран (0,001--0,004 мм) создают исключительно благоприятные условия для проникновения газообразных и парообразных веществ в кровь. К тому же яд из легких попадает непосредственно в большой круг кровообращения, минуя обезвреживания его в печени.

Путь поступления ВОЯВ через желудочно-кишечный тракт менее опасен, поскольку часть яда, всасывающая через кишечную стенку, попадает вначале в печень, где они задерживаются и частично обезвреживаются. Часть необезвреженного яда выделяется из организма с желчью и с калом.

Путь поступления ВОЯВ через кожу также очень опасен, так как и в этом случае химические вещества поступают прямо в большой круг кровообращения.

Проникшие в организм человека тем или иным путем ВОЯВ подвергаются в нем различного рода превращениям (окислению, восстановлению, гидролитическому расщеплению), которые чаще всего делают их менее опасными и способствуют их выделению из организма. Основными путями выделения ядов из организма являются легкие, почки, кишечник, кожа, молочная и слюнные железы.

Через легкие выделяются летучие вещества, не изменяющие в организме: бензин, бензол, этиловый эфир, ацетон, сложные эфиры.

Через почки выделяются хорошо растворимые в воде вещества.

Через желудочно-кишечный тракт выделяются все трудно-растворимые вещества, в основном металлы: свинец, ртуть, марганец. Некоторые яды могут выделяться с грудным молоком (свинец, ртуть, мышьяк, бром), что создает опасность отравления вскармливаемых детей.

Если выделение или превращение происходит медленнее чем их поступление, то яды могут накапливаться в организме, отрицательно воздействуя на него.

Такими типичными ядами являются тяжелые металлы (свинец, ртуть, фтор, фосфор, мышьяк), которые находятся в организме в пассивном состоянии. Так, например, свинец откладывается в костях, ртуть в почках, марганец в печени.

Наряду с газообразными вредными веществами в организм человека могут попадать вещества в виде пыли.

Воздействие пыли на организм человека зависит не только от ее химического состав, но и от дисперсности и формы частиц. При работе в запыленной атмосфере, пыль в основном, тонкодисперсная проникая в альвеолы легких, вызывает различного рода заболевания пневмокониозы.

Размещено на Allbest.ru