Трофическая структура
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
Контрольная работа принята
С оценкой ___________
Контрольная работа по дисциплине
«Экология»
Контрольную работу
выполнила
2012
Содержание
I. Практическая часть.
II. Теоретическая часть:
1.
Объясните как трофическая
2.
Объясните как трофическая
III. Список используемой литературы.
Задача № 4:
Дано:
N = 200 шт;
Vв = 0,008 м/с;
H = 3,0 м;
Рц = 16 м3;
rч = 80*10-6 м;
Сн = 640 г/м3;
Кн = 1,5;
n = 3;
Ск = 150 г/м3;
t = 20о С;
g = 9,8 м/с2;
gв = 1*103 кг/м3;
gч = 0,8*103 кг/м3;
Y = 10-6 м2/с.
Решение:
Qmax = Кн*Рц N/n*24*3600 = 1,5*16*200/3*24*3600 = 4800/259200 = 0,0185 м3/с
В = Qmax/Vв*H = 0,0185/0,008*3 = 0,0185/0,024 = 0,77м ~1м
Vч = (2*g*rч 2/9*Y)*(1- ρч/ ρв) = (2*9,8*(80*10-6)2/9*10-6)*(1- 0,8*103/1*103) = 2,8*103 м/с
L = (Vв / Vч)*H = (0,008/0,003)*3 = 8м
Vч = Vч — w = 0,003 — 0,00032 = 0,00268 м/с
w = 0,04*Vв = 0,04*0,008 = 0,00032 м/с
L = (Vв / Vч)*H = (0,008/0,00268)*3 = 8,95м ~ 9 м/с
ВОПРОС № 1.
Объясните
как трофическая структура
Поддержание
жизнедеятельности организмов
Второй
закон термодинамики или закон
У живых систем
есть одно принципиальное отличие от
неживых - они совершают постоянную
работу против уравновешивания с
окружающей средой. Это утверждение
имеет следующий термодинамичес
Жизнь - это единственный на Земле естественный самопроизвольный процесс, в котором энтропия системы уменьшается. Почему это возможно?
Все живые системы являются открытыми для обмена энергией. В окружающей их среде есть огромное количество даровой энергии Солнца, а в составе самой живой системы есть компоненты, обладающие механизмами, позволяющими эту энергию улавливать (извлекать), концентрировать, а затем снова рассеивать в окружающую среду. Как рассмотрено выше, рассеивание энергии, то есть увеличение энтропии, - это процесс, характерный для любой системы, как неживой, так и живой, а самостоятельное управление и концентрирование энергии - это способность только живой системы. При этом происходит извлечение порядка, организации из окружающей среды, то есть выработка отрицательной энергии - негоэнтропии. Такой процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией. Он ведет к уменьшению энтропии живой системы, противодействует ее уравновешиванию с окружающей средой, то есть росту энтропии, что для живой системы при достижении максимальной энтропии - равновесия с окружающей средой - означает смерть. Таким образом, любая живая система, в том числе и экосистема, поддерживает свою жизнедеятельность благодаря, во-первых, наличию в окружающей среде в избытке даровой энергии; во-вторых, способности за счет устройства составляющих ее компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав - рассеивать в окружающую среду.
Даровая
энергия окружающей среды - это
энергия Солнца. Доходящая до
Земли энергия Солнца
Перенос
энергии пищи от ее источника
- продуцента через ряд
Таким образом, энергии с переходом от одного уровня к другому остается все меньше. Но здесь нужно иметь в виду, что чем выше трофический уровень, тем в более концентрированной форме содержится в живых организмах энергия. Это объясняется присущей только живому веществу спецификой - обладанием механизмами концентрирования энергии.
Сначала улавливание, а затем концентрирование энергии с переходом от одного трофического уровня к другому обеспечивает повышение упорядоченности, организации живой системы, то есть уменьшение ее энтропии. Для поддержания низкой энтропии в равной степени важно, чтобы у элементов системы были эффективные механизмы как для улавливания и концентрации энергии - извлечения негоэнтропии из окружающей среды, так и для рассеивания ее в окружающую среду - освобождение от накапливающейся положительной энтропии. В таком сочетании они есть только в живых системах. Поэтому жизнь как термодинамический процесс представляет собой непрерывный обмен живых систем с окружающей средой, при котором происходит освобождение от производимой положительной энтропии и извлечение отрицательной, то есть порядка и организации.
Необходимо понимать, что энтропия уменьшается в конкретной локальной зоне, при этом в окружающей среде она возрастает. Таким образом, рост упорядоченности в одной части системы приводит к усилению неупорядоченности в других ее частях.
Для описания поведения
энергии в экосистемах
ВОПРОС № 2
Назовите возобновляемые источники энергии,охарактеризуйте их долю в энергоснабжении и перспективы использования в будущем.
В последние годы как в научно-технической литературе, так и в популярных изданиях появляются многочисленные публикации о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ). Оценки возможностей их широкого применения колеблются от восторженных до умеренно пессимистических.
В понятие возобновляемые источники энергии (ВИЭ) включаются следующие формы энергии: солнечная, геотермальная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, энергия биомассы, гидроэнергия, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.
Принято условно разделять ВИЭ на две группы:
Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия.
Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.
Указанные источники
энергии имеют как
Говоря о производстве электроэнергии, следует заметить, что она представляет собой весьма специфический вид продукции, который должен быть потреблен в тот же момент, что и произведен. Ее нельзя отправить «на склад», как уголь, нефть или любой другой продукт или товар, поскольку фундаментальная научно-техническая проблема аккумулирования электроэнергии в больших количествах пока не решена, и нет оснований полагать, что она будет решена в обозримом будущем. Для малых автономных ветровых и солнечных энергоустановок возможно и целесообразно применение электрохимических аккумуляторов, но при производстве электроэнергии за счет этих нерегулируемых источников в промышленных масштабах возникают трудности, связанные с невозможностью постоянного сопряжения производства электроэнергии с ее потреблением (с графиком нагрузки). Достаточно мощная энергосистема, включающая также ветроэлектрические установки (ВЭУ) или ветроэлектростанции (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС), может компенсировать изменения мощности этих станций. Однако при этом, во избежание изменений параметров энергосистемы (прежде всего частоты), доля нерегулируемых электростанций не должна превышать, по предварительной оценке, 10-15% (по мощности).
Сегодня в мире использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) достигло промышленного уровня, ощутимого в энергобалансе ряда стран. Масштабы применения НВИЭ в мире непрерывно и интенсивно возрастают. Это направление является одним из наиболее динамично развивающихся среди других направлений в энергетике. Использование НВИЭ рассматривается как альтернативная резервная технология в области энергетики, развитие которой необходимо, поскольку наперед неизвестно, в какие сроки и какие масштабные ограничения могут быть наложены на традиционную топливную и ядерную энергетику вследствие ее влияния на окружающую среду. Поэтому данное направление признано во многих странах одним из приоритетных направлений в энергетике.
Государственная
техническая политика, направленная
на развитие НВИЭ, реализуется в
этих странах через систему
- правовая основа: право производителей электроэнергии на основе НВИЭ на подключение к сетям энергоснабжающих компаний при обязанности последних покупать эту электроэнергию;
- экономическая основа: различные экономические льготы (налоговые и кредитные льготы, благоприятные тарифы, дотации и т.п.) производителям и потребителям электроэнергии от НВИЭ, что необходимо на начальном этапе для становления и адаптации на рынке;
- организационная основа: разработка государственных программ поддержки НИОКР в области НВИЭ, финансирование за счет федерального и региональных бюджетов ряда практических мероприятий по использованию НВИЭ.
В настоящее
время суммарная мировая
Рассмотрим перспективы развития нетрадиционных электростанций по видам используемых НВИЭ.
Геотермальные электростанции:
ГеоТЕС на парогидротермах географически “привязаны” к районам парогидротермальных месторождений (Камчатка, Курилы). Поэтому в целом в энергетике России этот вид ГеоТЭС не может играть значительной роли, но для указанных районов они могут почти полностью удовлетворить потребности в электроэнергии. В этих районах ГеоТЭС уже сейчас имеют коммерческую привлекательность с учетом высокой стоимости привозного топлива. Перспективы ГеоТЭС для указанных районов на ближайшую перспективу уже определились. В дополнение к Верхне-Мутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт (3 блок-модуля по 4 МВт, которые предполагалось запустить летом 1999 г.), в ближайшие 3-5 лет будут созданы Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт (первая очередь), затем Океанская ГеоТЭС в Сахалинской области мощностью первой очереди 12 МВт. С учетом существующей Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт, которая однако требует модернизации, суммарная мощность перечисленных парогидротермальных ГеоТЭС в указанных районах может составить через 5-8 лет 85 МВт. Дальнейшее развитие ГеоТЭС данного типа в этих районах будет зависеть от состояния инвестиционного климата и темпа роста потребности в электроэнергии.
Гораздо большее
распространение в
Ветроэлектростанции:
Если к настоящему
времени мировая системная
Незавершенность
стадии опытно-промышленных испытаний
созданных ВЭУ, отсутствие достаточного
опыта эксплуатации многоагрегатных
ВЭС затрудняют ответ на вопрос,
могут ли разработанные ВЭУ являться
серийными образцами или
Солнечные электростанции:
Перспективы развития солнечных электростанций (СЭС) также являются неопределенными вследствие их сегодняшней неэкономичности. Вместе с тем, только на лабораторном уровне без достаточно масштабного эксперимента, то есть без создания экспериментальных и опытно-промышленных СЭС мегаваттной мощности как фотоэлектрических, так и термодинамических, невозможна отработка технологий солнечной электроэнергетики, определение путей повышения их технико-экономических показателей. С этой точки зрения целесообразно, по нашему мнению, вернуться к разработке Кисловодской экспериментальной фотоэлектростанции мощностью 1 МВт, по которой уже выполнены некоторые проектные проработки.
Приливные электростанции:
Несколько особняком
от других нетрадиционных электростанций
находятся приливные
Огромная мощность этих ПЭС требует чрезвычайно больших капитальных вложений как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия, необходимые для адаптации в энергосистеме ПЭС с переменной мощностью в суточном цикле. Сроки строительства этих гигантских сооружений также весьма велики. Все это отодвигает создание указанных ПЭС в России по крайней мере до того времени, когда экономика страны позволит приступить к проектам такого масштаба. Вместе с тем задельные НИР в этой области должны быть продолжены.
Малые гидроэлектростанции:
Малые гидроэлектростанции (МГЭС) с единичной мощностью агрегата от 0,1 до 10 МВт и суммарной мощностью до 30 МВт также обычно относят к НВИЭ. По отчетным данным, в 1990 г. в России оставалось в эксплуатации 55 МГЭС суммарной мощностью 545 МВт. Практически все эти МГЭС находятся в Европейской части России.
Основные направления развития малой гидроэнергетики на ближайшие годы следующие:
- строительство малых ГЭС при сооружаемых комплексных гидроузлах,
- модернизация и восстановление ранее существовавших МГЭС,
- сооружение МГЭС на существующих водохранилищах и малых реках, на имеющихся перепадах на каналах и трубопроводах подвода и отвода воды на объектах различного хозяйственного назначения.
В соответствии с проработками “Гидропроекта”, выполненными в 1996 г., можно рассматривать в качестве первоочередных 42 МГЭС суммарной мощностью 490 МВт. В настоящее время разработаны проекты нескольких МГЭС, имеющих солидное экономическое обоснование. Главной задачей для их реализации является поиск и нахождение инвестиций.
Наиболее существенным препятствием для развития нетрадиционной электроэнергетики является ее неконкурентоспособность как следствие низкой эффективности производства электроэнергии на установках на НВИЭ. Отсюда - трудности привлечения инвестиций. Ориентация на традиционный путь бюджетного финансирования вряд ли перспективна. Требуется поиск нестандартных решений этой проблемы.
Помимо экономических,
существуют и технические ограничения.
Так, при подключении к
Этих технических ограничений не имеют геотермальные электростанции. ГеоТЭС на парогидротермах имеют постоянную мощность и могут являться системообразующими. Максимальная доля ГеоТЭС в системах Камчатскэнерго и Сахалинэнерго в перспективе будет определяться соотношением базовой мощности на основе ГеоТЭС и требуемой пиковой мощности, обеспечиваемой какими-либо маневренными энергоустановками.
Существуют
и некоторые экологические
В целом развитие нетрадиционной электроэнергетики требует решения нескольких задач. К ним относятся:
- Создание опытных и опытно-промышленных электростанций. Речь идет об электростанциях мощностью 1-10 МВт (ГеоТЭС на геотермальной воде с температурой 100-200оС, многоагрегатные ВЭС, СЭС) для отработки технологий производства электроэнергии и соответствующего оборудования, для приобретения опыта эксплуатации. Эти объекты являются науко- и капиталоемкими, а их создание и эксплуатация отнюдь не гарантируют получения прибыли. Изыскание инвестиций на подобные проекты в существующих экономических условиях представляется исключительно сложной задачей, не имеющей готовых решений.
- Развитие НИОКР. В зарубежных странах суммарные годовые бюджетные затраты на НИОКР в данной области составляют около 1 млрд долл., не считая расходов частных фирм и компаний. В странах-членах Международной Энергетической Ассоциации (МЭА) удельный вес расходов на НИОКР в области НВИЭ составляет 8% от общего объема государственного бюджетного финансирования НИОКР в энергетическом секторе. В ряде стран этот показатель существенно выше: в Швеции 20%, в Испании 23,5%, в Германии 28,3%, в Дании 44,4%, в Португалии 51%. Абсолютно приоритеной статьей всех затрат на НИОКР в области НВИЭ являются расходы на солнечную энергетику. На этом фоне отечественные государственные и отраслевые расходы на НИОКР в сфере НВИЭ являются исчезающе малыми. Если в бывшем СССР 15-20 лет назад они были на порядок ниже, чем во многих зарубежных странах, то в России в 90-е годы они снизились по крайней мере еще на порядок. Объем этих расходов не обеспечивает развитие научно-технического прогресса в данной сфере и поддерживает проведение НИОКР на критически минимальном уровне с угрозой утраты имеющегося научно-технического потенциала в ближайшем будущем. Между тем без опережающего развития НИОКР невозможно развитие данного направления.
- Создание законодательной и нормативной базы. В Законе РФ “Об энерго-сбережении” (1996 г.) заложена правовая основа применения НВИЭ. Этот закон разрешает производителям электроэнергии, в том числе на основе НВИЭ, отпуск энергии в сети энергоснабжающих организаций, которые обязаны обеспечить прием этой энергии “в количествах и режимах, согласованных с энергоснабжающей организацией и региональной энергетической комиссией”.
В настоящее
время в Государственной Думе во втором
чтении принят Закон РФ
“О государственной политике в сфере
использования нетрадиционных возобновляемых
источников энергии”. Принятие этого
Закона и вступление его в силу в сочетании
с упомянутым Законом “Об энергосбережении”
составит минимально достаточную на данном
этапе правовую, экономическую и организационную
основу для развития НВИЭ в России.
В целом решение перечисленных выше задач необходимо для достижения в ближайшие 10-15 лет основной стратегической цели в данной области - создания нетрадиционных электростанций промышленного уровня мощности, опыт эксплуатации которых, а также опыт изготовления соответствующего оборудования позволят в последующий период перейти к их применению в масштабах, ощутимых в энергетике страны и особенно значимых для ряда ее регионов.
Из всех видов
НВИЭ наиболее перспективными для децентрализованного
энергоснабжения являются энергия
ветра и солнца, распространенная
повсеместно, хотя и неравномерно, и
не имеющая такой локальной “
Децентрализованное
энергообеспечение на основе НВИЭ находит
в мире широкое распространение,
а его суммарный энергетический
эффект не меньше того, который достигнут
в сфере централизованного
Список используемой литературы
1. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2 т. - М.:Мир, 1993.
2. Одум Ю. Экология: В 2 т. - М.: Мир, 1986.
3. Реймерс Н.
Ф. Охрана природы и
4. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. - М.: Высш. шк., 1988. - 272 с.
5. Захаров Е.И., Качурин Н.М., Панферова И.В. Основы общей экологии:Учеб. пособие. - Тула: ТулГТУ, 1992. - 96 с.
6. Российская экологическая газета "Зеленый мир".
Федеральное агентство по образованию
Московский Государственный Строительный
Университет
Авторы: А.С. Маршалкович, М.И. Афонина,
Т.А. Алешина.
7. Экология - Конспект лекций. Москва 2009