Контрольная работа по "Экологии". 28

     Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное

        автономное образовательное учреждение

          высшего профессионального образования

    «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

                                 Машиностроительный институт  

                                        Кафедра МСП и МПО

                               К О Н Т Р О Л Ь Н А Я  Р А Б О Т А

                                  По дисциплине «ЭКОЛОГИЯ»

                                                 Вариант № 7

                                                    (1045307)

                                                                                           Выполняла: Сова А.М.

Группа: ЗПД-508

Зачетная книжка: 1045307

Проверил: Нохрина Н.Н.

Екатеринбург 2014

Содержание:

1. Живое вещество биосферы. Его химический состав и классификация по типу питания. Роль автотрофных и гетеротрофных организмов………………….3-6
2. Ископаемое топливо.  Его происхождение.  Последствия сжигания  ископаемого топлива  для биосферы и  человека……………………………7-9
3. Принципиальные  направления  защиты   окружающей   природной среды  (малоотходные и безотходные технологии, биотехнологии)…………….....9-11

Список литературы………………………………………………………....…..12

1.Живое вещество биосферы. Его химический состав и классификация по типу питания. Роль автотрофных и гетеротрофных организмов.

    Живое вещество  или биомасса - совокупность всех  живых организмов на Земле, способность  живого вещества к воспроизводству  и распространению на планете, борьбу организмов за пищу, воду, территорию, воздух.

Живое вещество связано с косным веществом - атмосферой (до уровня озонового  экрана), полностью с гидросферой  и литосферой, главным образом  в границах почвы, но не только.

    Живое вещество  биосферы неоднородно и обладает  тремя типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

    Живое вещество  характеризуется определенными  свойствами: это огромная свободная  энергия; химические реакции, протекающие  в тысячи и даже миллионы  раз быстрее, чем в других веществах  планеты; специфические химические  соединения — белки, ферменты  и другие соединения, устойчивые  в составе живого; возможность  произвольного движения — рост  или активное перемещение; стремление  заполнить все окружающее пространство; удивительное разнообразие форм, размеров, химических вариантов  и т.п., значительно превышающее  многие контрасты в неживом, косном  веществе. Живое вещество является  определяющим компонентом биосферы , постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

      Вместе  с тем, все живое вещество физико-химически едино. И в  этом состоит один из основных  законов всего органического  мира — закон физико-химического единства живого вещества.

    Закон физико-химического  единства живого вещества имеет  принципиально важное значение для человеческой практики. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для остальных. Разница лишь количественная: одни организмы более чувствительны, другие менее, одни в ходе отбора приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идет в ходе естественного отбора, то есть за счет гибели тех индивидов, что не смогли адаптироваться к новым условиям. Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли. Если бы количество живого вещества колебалось, то и энергетика планеты была бы непостоянной. Действительно, такие перемены случались в эволюции жизни на Земле, но они были очень редки. Обычно количество живого вещества планеты было равномерным, как и биохимические круговороты на ней.  Количественное  постоянство характерно и для  числа видов. Однако в эволюции живого одни виды образовывались, другие вымирали. Такой процесс неизбежен из-за изменения условий жизни на планете  и в силу того обстоятельства, что  для нормального функционирования природных систем необходима множественность видов, особенно в управляющем звене экосистемы, т.е. среди консументов. Если бы число видов резко колебалось, биосфера потеряла бы свойство надежности. Поэтому во все геологические периоды массового вымирания организмов наблюдалось и бурное видообразование. Правило константности числа видов может быть сформулировано следующим образом: число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих, и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.

Классификация по типу питания: По  способу питания все обитатели  нашей планеты делятся на две  группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные (греч. autos. — сам, trophe —  пища) организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, которые затем используются гетеротрофными веществами. Использование органических веществ в качестве пищи у гетеротрофных организмов различное. Одни используют в качестве пищи живые растения или их плоды, другие — мертвые остатки растений и животных, третьи — убитых животных и т. д. Каждый организм в природе, в конечном счете, прямо или косвенно служит источником питания. В то же время сам он существует за счет других или продуктов их жизнедеятельности. Следовательно, в круговороте веществ участвуют следующие три группы организмов:

   1. Продуценты (производители) – автотрофные организмы создающие органические вещества из неорганических в  процессе фотосинтеза или хемосинтеза.  Основным продуцентом в биосфере являются зеленые растения.

 Хемосинтез  – преобразование  неорганических соединений в  питательные органические вещества  в отсутствие солнечного света, за счет энергии химических  реакций.

    Только  продуценты  способны сами производить  для  себя пищу. Более того, они  непосредственно  или косвенно обеспечивают питательными  элементами консументов и редуцентов.

  2. Консументы (потребители) гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных. К консументам первого  порядка относятся, например, некоторые  рыбы, питающиеся фитопланктоном; к  консументам второго порядка — хищники и паразиты растительноядных организмов. Встречаются консументы третьего и четвертого порядка (сверхпаразиты, суперпаразиты и т. д.). Всего в цепях питания обычно бывает не более пяти звеньев.

    В зависимости  от источников питания консументы подразделяются на три основных класса:

    - фитофаги (растительноядные) – это  консументы 1-го порядка, питающиеся  исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки  и листву.

    - хищники (плотоядные) – консументы 2-го порядка, которые питаются  исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

    - эврифаги (всеядные), которые могут  поедать как  растительную, так  и животную  пищу. Примерами являются  свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

    3. Редуценты (восстановители) — животные, питающиеся разлагающимися организмами (сапрофиты).

    Существует  два  основных класса редуцентов:

    - Детритофаги – напрямую потребляют  мертвые организмы или органические  остатки (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

- Деструкторы разлагают  мертвую  органическую материю  на простые неорган ические соединения (процесс  гниения и разложения). Примером  могут служить грибы и микроскопические  одноклеточные бактерии. Они способствуют  минерализации органических веществ, их переходу в продуцентное состояние. Особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислоту, воду, простейшие органические вещества и т. д.), используемые в дальнейшем растениями для фотосинтеза новых органических веществ. При непосредственном участии микроорганизмов в круговорот включается любая форма жизни. С их помощью осуществляется естественная регуляция биосферы.

1. Крикунов Е.А, Пасечник  В.В., Сидорин А.П. «Экология» Издательский  дом «Дрофа» 2007г www.mybook.ru/ 2.Богдановский  Г.А. «Химическая экология» Издательство  Московского университета 2005г. http://ecokub.ru

 Роль автотрофных и  гетеротрофных организмов.

Функционирующее в биосфере живое вещество  постоянно  осуществляет круговорот веществи  превращение энергии. Согласно Вернадскому, живое вещество осуществляет в биосфере три основные функции. Газовая функция  состоит в том, что зеленые растения выделяют при фотосинтезе кислород, а при дыхании – углекислый газ. Животные также выделяют углекислый газ, а многие бактерии образуют различные газы, восстанавливая азот, сероводород и др. Без деятельности живых организмов составов атмосферы был бы совершенно иным. Концентрационная функция осуществляется благодаря тому, что живые организмы захватывают необходимые им химические элементы и накапливают их в местах своего обитания. Окислительно-восстановительная функция проявляется в окислении и восстановлении химических веществ в воде и почве, в результате чего образуются отложения различных руд, бокситов, известняков и др. Эта функция в основном осуществляется бактериями. Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляют солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговоротев еществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя в нее другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов живых организмов и косных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов (биогенная миграция атомов). Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные вещества и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают выделенный растениями кислород, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют воду и углекислый газ. После гибели тела животных разлагаются при участии грибов и бактерий. При этом образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву, где усваиваются растениями. Атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и косную среду. Различают два вида биогенной миграции атомов: миграция первого рода, более интенсивная, производится микроорганизмами, а миграция второго рода — многоклеточными организмами. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные без растений лишились бы источника энергии и кислорода.

2. Ископаемое топливо.  Его происхождение.  Последствия сжигания  ископаемого топлива  для биосферы и  человека.

    Ископаемые  топлива  — это преобразованные остатки  растений и животных, живших миллионы  лет назад. Уголь образовался  из деревьев и других растений, а нефть и природный газ  — из водорослей и животных.

    Вероятно, первым  из ископаемых топлив люди  стали  использовать торф —  очень мягкий, не полностью образовавшийся  уголь, залегающий у поверхности  в умеренных  поясах Земли. Природный  торф содержит до 90% воды, поэтому, чтобы стать топливом, он подлежит  сушке.

    К природным  топливам органического  происхождения  относятся торф, лигниты, каменные, антрацитные угли, нефть  и природный  газ. Эти материалы  часто называют  ископаемыми топливами, так как  они являются конечными продуктами  физико-химических превращений окаменевших  остатков растений. Сравнение составов  различных топлив показывает, что  относительное содержание углерода  по сравнению с содержанием  водорода уменьшается при переходе  от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

    Природный газ  является смесью углеводородов, состоящей главным образом из  представителей метанового ряда  и содержащей небольшие добавки  других газов, таких, как азот, двуокись  углерода, сероводород и иногда  гелий. Обычно основным в природном  газе является метан, однако иногда  имеются значительные примеси  этана и, в меньшей степени, более  тяжелых углеводородов. В природе  встречаются газы, почти целиком  состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают  свойством горючести. Различают  два типа природных горючих  газов – сухие и влажные. Сухие  газы состоят в основном из  метана и иногда содержат также  этан и пропан, однако они не  содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться  при сжатии. Влажные горючие газы  содержат различные количества  природного газолина, пропана и  бутана, которые можно извлечь  посредством сжатия или экстрагирования.

Продукты нефти.Нефть является природной смесью углеводоров, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопление (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигрон, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем  и природным газом мазут используется в качестве топлива, как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов.

Нефтяной кокс твердая компанента, остающаяся после перегонки нефти, называется нефтяным коксом. Эта масса обычно содержит от 5 до 20% летучих веществ, от 80 до 90% связанного углерода, около 1% золы и немного серы. Хотя нефтяной кокс находит применение в ряде отраслей промышленного производства (например, как сырье для изготовления угольных электродов и пигментов для красителей), он представляет большую ценность как источник тепла (имеет высокую теплотворную способность) и используется в больших количествах как асфальтовый гудрон.

Газоконденсанты эти продукты состоят в основном из пропана и бутана, которые извлекаются из природного газа в отстойниках. Их получают также на нефтеперерабатывающих заводах, где они называются сжиженными очистными газами. Газы любого происхождения,обладающие высокой летучей способностью, легко преобразовать в жидкое состояние, повышая давление. Затем эти конденсаты можно транспортировать через трубопроводы и в железнодорожных и автоцистернах. Их можно хранить под землей в искусственных или естественных резервах или на поверхности земли в специальных резервуарах.

Торф является продуктом отмирания и неполного распада остатков болотных растений под воздействием грибков и бактерий в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха. Залежи торфа распространены по всему миру, и торф используют в качестве топлива там, где отсутствуют другие, более эффективные виды топлива ( с более высокой теплотворной способностью).

Каменный уголь представляет собой смесь углесодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которых перемешиваются с углеродосодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы. Существуют два способа разработки месторождений каменного угля. При разработке открытым способом пласт каменного угля очищается от слоя настилающей породы с помощью эскаваторов, которые используются затем для погрузки угля на транспорные средства. При разработке каменного угля подземным способом сооружается вертекальная шахта или горизонтальная выработка (штольня) в склоне горы, ведущие к пласту каменного угля. При этом  каменный уголь извлекается из пласта посредством взрывной отбойки или с помощью механических рыхлителей и затем перегружается в вагонетки или на транспортеры.

3. Принципиальные  направления  защиты   окружающей   природной среды  (малоотходные  и безотходные технологии, биотехнологии).

Большое значение в экологической кибернетике имеет использование природных ресурсов и инженерная защита окружающей среды путем разработки цикличных замкнутых технологий, ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологий, биотехнологий, повторное использование материальных ресурсов (рециркуляция), утилизация и детоксикация отходов, создание малозагрязняющих технологий переработки и использования сырья, создание очистных сооружений.

Так, в малоотходных и безотходных технологиях управления состоянием атмосферы или другими компонентами окружающей среды возможно следующими способами:

- разработкой бессточных  технологических систем и водооборотных  циклов на основе очистки вод;

- разработкой систем переработки  отходов производства во вторичные  материальные ресурсы;

- созданием и выпуском  новых видов продукции с учетом  требований повторного ее использования;

- создание принципиально  новых производственных процессов, исключающих и сокращающих технологические  стадии с образованием отходов.

Начальным этапом этих комплексных мероприятий по созданию в перспективе безотходных технологий является разработка оборотных систем водопользования.

Биотехнологии позволяют снизить выбросы в атмосферы и повысить качество других компонентов окружающей среды следующими способами:

- утилизацией твердой  фазы сточных вод и твердых  бытовых отходов с помощью  анаэробного сбраживания;

- биологической очисткой  природных и сточных вод от  органических и неорганических  соединений;

- микробным восстановлением  загрязненных почв, получением микроорганизмов  для нейтрализации тяжелых металлов  в осадках сточных вод;

- компостированием (биологическим  окислением) растительных отходов;

- создание биологически  активного сорбирующего материала  для очистки загрязненного воздуха;

Малоотходные, безотходные технологии, биотехнологии и некоторые другие рассмотрены при описании охраны и использования состовляющих биосферы – атмосферы, литосферы, гидросферы, растительных и животных ресурсов. Как отмечают некоторые авторы, разработка системы новых технологий и мероприятий должна быть направлена на экологизацию всего производства для включения всех видов взаимодействия человека с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ и энергии. Эти же авторы называют технологические процессы, в которых учитывается взаимодействие с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, экологизированными процессами. В экологической кибернетике такие процессы считают экологическими процессами управления, которые протекают в экологических системах управления.

Основными этапами освоения ресурсов являются разведка, изучение, составление по отдельным видам ресурсов, территориям и акваториям, крупным природным районам и т. Д. управление ресурсами окружающей среды и природопользование оперирует такими отраслевыми понятиями, как водопользование, землепользование, использование полезных ресурсов неограниченного происхождения, использование ресурсов растительного мира (в том числе лесопользование), использование ресурсов животного мира.

Управление ресурсами окружающей среды, как и ее охрана, преобразование, зависит от типа природных ресурсов. При управлении практически неисчерпаемыми ресурсами (солнечное и подземное тепло, приливы и отливы и т. д.) оптимизация пользования природными ресурсами сводится, прежде всего, к наименьшим эксплуатационным расходам, повышению коэффициента полезного действия добывающих производств и энергетических установок и т. д. управление исчерпаемыми и при этом невозобновляемыми ресурсами, например минеральными, ориентировано на экономическую эффективность, сокращение отходов, комплексность добычи и т. д.

Управление восполнительными ресурсами (например, животными и растениями) сводится к поддержанию их продуктивности и ресурсооборота, экономичной, комплексной и безотходной добыче, предотвращению ущерба смежным видам ресурсов. Кроме регулирования процессов, связанных с природопользованием, большое значение имеют организация, контроль и прогнозирование этих процессов как функций управления природными и другими ресурсами.

Список использованных источников

1. Богдановский Г.А. «Химическая экология» Издательство Московского университета 2005г.

2. Коробкин В.И., Передельский  Л.В. Экология. – Ростов н/д: Феникс, 2010г. 

3. Крикунов Е.А, Пасечник В.В., Сидорин А.П. «Экология» Издательский дом «Дрофа» 2007г

4. Мельников А.В., Мельников В.Н. Общая классификация и характеристика экологических систем управления// Вестн. Астрахан. гос. техн. университета сер. Рыбное хозяйство. 2009г.

5. Николайкин Н.И. Экология :  учеб. для   вузов /

Н.И  Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. М.: Дрофа, 2009г.

6. Одум  М. Основы экологии., Мир, 2005г.

7. Слинкина М.В.   Человек  и  окружающая среда:   учеб. пособие / М.В. Слинкина,   Г.В. Харина.   Екатеринбург:   Изд-во ГОУ ВПО  «Российский государственный профессионально-педагогический университет»,  2008г.