Контрольная работа по "Экологии". 137
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
- Загрязнение Мирового океана. 4
- В чем преимущества и недостатки разных типов электростанций (ТЭС, ГЭС, АЭС) с точки зрения их влияния на окружающую среду? Какими мерами можно уменьшить их влияние?
4 - Функциональные ответы: скорость потребления и плотность корма. 9
- Причины гибели лесов Северного полушария в 70 – 80–е годы ХХ в. 14
- Анализ логистического закона изменения численности. 15
- Индивидуалистическая концепция. Типы жизненных стратегий по Раменскому-Грайму. Гипотеза устойчивости Элтона (1958). 19
- Круговорот углерода как пример взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей средой. 19
- Демографический взрыв, его причины. 21
Задача №30 22
Заключение 24
Список использованной литературы 25
Введение
Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.
Экология как наука
Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» и «Естественная история миротворения» впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого «oikos», что означает «жилище», «местопребывание», «убежище».
1. Загрязнение Мирового океана.
Сушу и океан связывают реки, впадающие в моря и несущие различные загрязнители. Не распадающиеся при контакте с почвой химические вещества, такие как нефтепродукты, нефть, удобрения (особенно нитраты и фосфаты), инсектициды и гербициды в результате выщелачивания попадают в реки, а затем в океан. В итоге океан превращается в место сброса этого «коктейля» из питательных веществ и ядов.
Нефть и нефтепродукты — основные загрязнители океанов, но наносимый ими вред значительно усугубляют сточные воды, бытовой мусор и загрязнение воздуха. Выносимые на пляжи пластмассовые предметы и нефть остаются вдоль отметки уровня прилива, свидетельствуя о загрязнении морей и о том, что многие отходы не разлагаются микроорганизмами.
Исследование Северного моря показало, что около 65 % обнаруженных там загрязняющих веществ были принесены реками. Ещё 25 % загрязнителей поступили из атмосферы (включая 7000 т свинца от выхлопов автомобилей), 10 % — от прямых сбросов (в основном сточные воды), а остальное — от сливов и сбросов отходов с судов.
Десять штатов США сбрасывают отходы в море. В 1980 г. таким способом отходов было уничтожено 160 000 т, но с тех пор эта цифра уменьшилась.
2. В чем преимущества и недостатки разных типов электростанций (ТЭС, ГЭС, АЭС) с точки зрения их влияния на окружающую среду? Какими мерами можно уменьшить их влияние?
Теплоэнергетика
Первые ТЭС появились в конце XIX века (в 1882 — в Нью-Йорке, 1883 — в Петербурге, 1884 — в Берлине) и получили преимущественное распространение. В середине 70-х годов ХХ века ТЭС — основной вид электрических станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США 80% (1975), в мире около 76% (1973).
Сейчас около 50% всей электроэнергии мира производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электро кабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно при передаче также понижается (КПД достигает 60 – 70%). Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в отдельно стоящем доме становится экономически выгодна. На размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды органические топлив (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли, мазут, газ), ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов.
Принцип работы тепловых станций основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую энергию. Основным оборудованием ТЭС является котел, турбина, генератор. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая
преобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла.
Тепловые электростанции имеют как свои преимущества, так и недостатки. Положительным по сравнению с другими типами электростанций является относительно свободное размещение, связанное с широким распространением и разнообразием топливных ресурсов; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. К отрицательным относятся следующие факторы: ТЭС обладает низким коэффициентом полезного
действия, если последовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то увидим, что не более 32% энергии топлива превращается в электрическую. Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будут использовать органическое топливо. Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200-250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.
Гидроэнергетика
По количеству вырабатываемой энергии на втором месте находятся гидравлические электростанции (ГЭС). Они производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить большой прорыв в промышленности.
Современные ГЭС позволяют производить до 7 млн. кВт энергии, что вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока, АЭС, однако размещение ГЭС в Европе затруднено по причине дороговизны земли и невозможности затопления больших территорий в данных регионах. Важным недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для промышленности.
ГЭС
можно разделить на две
Гидравлические электростанции используют для выработки электроэнергии гидроэнергетические ресурсы, то есть силу падающей воды.
Существует три основных вида ГЭС:
1. Гидроэлектрические станции.
Технологическая
схема их работы довольна
2. Приливные станции.
Природа
сама создает условия для
3. Гидроаккумулирующие электростанции.
Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС.
Кроме перечисленных достоинств и недостатков гидравлические электростанции имеют следующие: ГЭС являются весьма эффективными источниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД - более 80%. В результате производимая энергия на ГЭС самая дешевая. Огромное достоинство ГЭС – возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключение любого требуемого количества агрегатов. Но строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, это связано с потерей земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии значительно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводные годы. Поэтому, несмотря на обеспеченность многих стран мира гидроэнергетическими ресурсами, они не могут служить основной выработки электроэнергии.
Атомная энергетика.
Первая в мире АЭС - Обнинская была пущена в 1954 году в России.
Персонал 9 российских АЭС составляет 40,6 тыс. человек или 4% от общего числа населения занятого в энергетике. 11,8% или 119,6 млрд. кВт всей электроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Только на АЭС рост производства электроэнергии сохраняется высоким.
Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%.
Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока. АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они обсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практичеки равную мощности средней ГЭС, однако коэффициэнт использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.
Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора. Однако повседневная работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:
1. Существующие трудности в
использовании атомной
2. Катастрофические последствия аварий на некоторых устаревших АЭС – следствие несовершенной защиты системы.
3. Тепловое загрязнение
Функционирование АЭС, как объектов повышенной опасности, требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделения необходимых средств.
Факторы, влияющие на
На размещение
различных видов
Так
как гидравлические
Равнинные водохранилища обычно велики по площади изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходства и орошения.
Атомные электростанции можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов: атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана - содержится энергии столько же, сколько в 2500 т. угля). В условиях безаварийной работы АЭС не дают выбросов в атмосферу, поэтому безвредны для потребителя. В последнее время создаются АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая и тепловая энергия, а на АСТ только тепловая.
3. Функциональные ответы: скорость потребления и плотность корма.
Функциональный ответ — это зависимость скорости потребления пищи от ее плотности. Одним из наиболее существенных обстоятельств, которое, безусловно, имеет важное значение для потребителя, является плотность пищи, поскольку, как правило, чем выше плотность пищи, тем больше животное се съедает. Связь между скоростью потребления пищи отдельным консументом и ее плотностью известна под названием функциональный ответ (Solomon, 1949).
Не удивительно, что в деталях характеристики этого ответа варьируют. Холлингом (Holling, 1959) были выделены три «типа» функционального ответа.
3.1. Функциональный ответ
типа 2 Ответ типа 2 и время обработки.
— Значение времени обработки.—
продолжен на примере изучения паразитоидов из наездников Pleolophus basizonus, нападающих на коконы европейского соенового пилильщика, Neodiprion sertifer (Griffiths, 1969). Гриффите нанес на график число кладок, приходящихся на одного наездника, в зависимости от плотности популяции хозяина, разделив при этом паразитоидов по возрасту. Он также подсчитал максимальную скорость откладки яиц в условиях, когда другим особям того же возраста было предоставлено избыточное количество коконов хозяина. На рис. 3.1 видно, что кривые типа 2 действительно достигают соответствующего максимума. Однако если в соответствии с этим максимальным значением (около 3,5 кладки в день) время обработки занимает около 7 ч, то в дальнейшем прямые наблюдения показали, что откладка яиц занимает в среднем только 0,36 ч. На самом деле такое расхождение довольно обычно. Например, изучая питание кулика-сороки (Haematopus ostralegus) на побережье Северного Уэльса, Сазерленд (Sutherland, 1982) показал, что время обработки по результатам наблюдений изменялось от 19 до 29 с, хотя его значение, рассчитанное по кривой, составляло 75 с.
Поведение хищников
В случае, рассмотренном в работе Гриффитса, расхождение величин связано с существованием «рефрактерного периода», который следует за откладкой яиц и в течение которого наездник еще не готов к следующей откладке. Таким образом, «время обработки» включает в себя не только время, которое действительно затрачено на откладывание яиц, но и время, которое пошло на подготовку к следующей кладке. И в случае с куликом-сорокой из работы Сазерленда и в случаях, приведенных на рис. 9.6, действительное время обработки включает также время, которое затрачено на активность, связанную с питанием, но не на непосредственные манипуляции с пищевыми объектами. Например, на личинок стрекозы (рис. 9.6, А) влияет фактор, известный как «ограничение объемом желудка»; вследствие этого максимальная скорость потребления определяется вместимостью желудка хищника и скоростью, с которой в нем освобождается место для следующих порций пищи. Это, однако, можно расценивать как скорость, с которой желудок «обрабатывает» пищу, и время обработки, таким образом, определяется работой желудка. «Время обработки» включает в себя все явления подобного рода. Следующий момент, который необходимо отметить и который проиллюстрирован на рис. 9.7, связан с тем, что уровень выхода кривой на плато (и соответственно время обработки) был примерно одинаковым для паразитоидов разного возраста; но скорость, с которой этот уровень достигается, у молодых наездников был гораздо ниже. Это свидетельствует о более низкой «эффективности поиска» у более молодых паразитоидов, или, что то же самое, более низкой «частоте нападения». При низкой плотности популяции хозяев они откладывают яйца реже, чем более взрослые паразитоиды; но при высокой плотности хозяева настолько доступны, что даже более молодые наездники ограничены лишь временем обработки. Следовательно, форму кривой функционального ответа типа 2 можно описать только с помощью величин времени обработки (определяющего уровень, к которому приближается кривая) и частоты нападений (определяющей скорость приближения кривой к максимальному уровню).
Мы можем более точно вывести зависимость Ре (число жертв, съеденных хищником за время поиска, Ts) от N, плотности популяции жертв (Holling, 1959). И действительно, Ре растет с увеличением времени, которое можно затратить на поиск, Ре растет также с увеличением плотности популяции жертвы и эффективности поиска или частоты нападений хищника а''. Таким образом,
Однако время поиска будет меньше, чем общее время Т, потому что часть его тратится на обработку жертв. Поэтому если Тн —это время обработки каждой жертвы, то Th-Pe — общее время, затраченное на обработку, и
Подставляя это выражение в уравнение 3.2, мы имеем
или, после преобразований,
Это уравнение описывает
функциональный ответ типа 2 и известно
под названием «дисковое
9.5.2. Функциональный ответ типа 1
Пример функционального ответа «типа 1» приведен на рис. 3.3, где показана скорость, с которой Daphnia magna потребляет дрожжевые клетки при разной плотности взвеси (Rigler, 1961).
С увеличением плотности скорость потребления линейно растет, достигая максимального значения, а в дальнейшем независимо от увеличения плотности остается на максимальном уровне. Такая зависимость наблюдается потому, что дрожжевые клетки извлекались дафниями из постоянного объема воды, омывающей фильтрующий аппарат, и, таким образом, количество полученной пищи с ростом концентрации взвеси возрастало линейно. Однако при концентрации клеток выше чем 105 в 1 мл дафнии не в состоянии проглатывать (т. е. обрабатывать) все отфильтрованные частицы, и поэтому независимо от концентрации пищи они потребляли ее с постоянной скоростью (на постоянном уровне). Другими словами, при функциональном ответе типа 1 ниже максимального уровня потребления время обработки равно нулю и TS = T. Следовательно, применимо уравнение 3.2, и наклоном кривой является аг (частота нападений или эффективность поиска), т. е. доля частиц, съеденных за единицу времени.
Кривая ответа типа 1 в полном виде с линейно возрастающим и горизонтальным участками, подобная той, что приведена на рис. 3.3, получается довольно редко. Но существует много примеров, особенно среди растительноядных животных, в которых в исследованном диапазоне плотности корма скорость потребления линейно возрастает (рис. 9.9). Другими словами, в этих примерах нет признаков замедления в росте потребления, которое характерно для ответа типа 2.
9.5.3. Функциональный ответ типа 3
Ответ типа 3 и переключение. — Ответ типа 3 и изменение времени обработки жертвы или эффективности поиска.
Функциональный ответ типа 3 показан на рис. 9.10, А. При высокой плотности пищи он сходен с функциональным ответом типа 2; в обоих случаях объяснение одно и то же. Однако
при низкой плотности пищи на кривой ответа типа 3 имеется участок ускоренного роста, на котором увеличение плотности пищи ведет к более быстрому, чем линейное, возрастанию скорости потребления. Таким образом, в целом ответ типа 3 описывается S-образной или сигмоидной кривой. Одним из важных способов, которым может быть получена кривая ответа типа 3, является переключение части консументов (разд. 9.2.3). И действительно, сходство между рис. 9.10, А и 9.2 легко заметно. Различие между ними заключается в тому что при обсуждении переключения основное внимание уделяется плотности данной жертвы относительно плотности альтернативной, тогда как функциональный ответ основан только на абсолютной плотности одного типа жертвы. Тем не менее на практике абсолютная и относительная плотности, по-видимому, тесно связаны и, таким образом, переключение, вероятно, часто приводит к функциональному ответу типа 3. 446 Ч. 2. Взаимодействия В более общем случае функциональный ответ типа 3 будет возникать всякий раз, когда увеличение плотности пищи ведет к возрастанию у консумента эффективности поиска или к снижению времени обработки. Между тем эти два показателя так влияют на скорость потребления пищи, что увеличение аг или уменьшение Th приводит к более быстрому росту скорости, чем можно было бы ожидать исходя только из увеличения плотности пищи. В качестве примера на рис. 9.10,5 показано, как паразитоид Venturia canescens все большую часть своего времени проводит в поисках хозяина, по мере того как увеличивается плотность популяции хозяев. С увеличением плотности популяции хозяина эффективность охоты паразитоида повышается, и скорость потребления при этом не просто растет, но в начальный период растет с ускорением. В результате получается функциональный ответ типа 3. Одно время было принято считать, что функциональный ответ типа 2 характерен для беспозвоночных животных, а типа 3 — для позвоночных; при этом подразумевалось, что изменения в поведении, связанные с ответом типа 3, свойственны главным образом позвоночным животным. Однако в настоящее время, учитывая данные по переключению консументов, можно, вероятно, считать, что функциональный ответ типа 3 широко распространен как среди позвоночных, так и среди беспозвоночных животных.

- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"