Антропогенные воздействия на биосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

(ФГАОУ ВО «СПб ПУ»)

Высшая школа биотехнологий и пищевых технологий

Контрольная работа

по дисциплине «Экология»

Выполнил

Уваров Сергей Андреевич

курс 3 группа

Форма обучения заочная

Санкт-Петербург 2016г.

Содержание

1. Пищевые цепи, пищевые сети, пищевые пирамиды. Значение. Примеры

2. Причины демографического взрыва в XX веке

3. Источники загрязнения воды

4. Эрозия почвы: типы, причины, последствия

5. Пути экологизации автотранспорта

Список литературы

1. Пищевые цепи, пищевые сети, пищевые пирамиды. Значение. Примеры

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами, например, растениями. Растения неотъемлемая часть рациона многих животных, в свою очередь животные, поедают других представителей. Подобную цепь называют пищевой; каждое звено в подобной цепи называют тропическим уровнем.

Организмы, находящиеся на первом трофическом уровне называют первичными продуцентами. Продуценты в основе своей расположены на суше - это растения лесов и лугов; не стоит забывать, что и в воде они тоже существуют, в основном это зелёные водоросли. Также органические вещества могут производить некоторые бактерии.

Организмы, занимающие второй трофический уровень называются первичными консументами, существует третий трофический уровень его обитателей называют - вторичными консументами и т. д. К первичным консументам относят травоядных животных (многих насекомых, птиц и зверей на суше, в воде это моллюски и ракообразные) паразитов растений (к примеру, паразитирующие грибы). Ко вторичным консументам - плотоядные организмы: хищники либо паразиты.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это обычно, бактерии и грибы, питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные - детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов, детритные пищевые цепи начинаются с мёртвой органики (дитрита).

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. На самом деле все намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться всевозможными организмами, даже из других пищевых цепей. В связи с этим, пищевые цепи переплетаются, образуя тем самым пищевые сети.

Пищевые сети основа построения экологических пирамид. Самыми простыми из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов, отдельных особей, на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

Условно можно выделить несколько видов экологических пирамид. Существует, в частности, пастбищная пищевая цепь. Примеры, которые можно увидеть в природе, представляют собой последовательности, где перенос энергии осуществляется от низших (простейших) организмов до высших (хищников). К таким пирамидам, в частности, можно отнести следующие последовательности: "гусеницы-мыши-гадюки-ежи-лисы", "грызуны-хищники". Другая, детритная пищевая цепь, примеры которой будут приведены далее, представляет собой последовательность, в которой биомасса не употребляется хищниками, а имеет место процесс гниения с участием микроорганизмов. Считается, что начинается эта экологическая пирамида с растений. Так, в частности, выглядит пищевая цепь леса. Примеры можно привести следующие: "опавшие листья-гниение с участием микроорганизмов", "мертвые ткани растений-грибы-многоножки-экскременты-грибы-ногохвостики-клещи (хищные)-хищники-многоножки-бактерии".

В заключении можно сказать, что линейные пищевые цепи являются достаточно редким явлением. Чаще всего экологические пирамиды включают в себя популяции, принадлежащие сразу к нескольким уровням. Одни и те же виды могут употреблять в пищу и растения, и животных; плотоядные могут питаться как консументами первого, так и второго и следующих порядков; многие животные употребляют живые и отмершие организмы. В связи со сложностью звеньевых связей, выпадение какого-либо вида зачастую практически не сказывается на состоянии экосистемы. Те организмы, которые принимали выпавшее звено в пищу, могут вполне найти другой источник питания, а еду исчезнувшего звена начинают употреблять другие организмы. Так в целом сообщество сохраняет равновесие. Устойчивее будет та экологическая система, в которой присутствуют более сложные цепи питания, состоящие из большого количества звеньев, включающих в себя множество разных видов.

2. Понятие демографического взрыва и его причины

Среди множества глобальных проблем та, о которой пойдет речь,- одна из самых острых. Острые дискуссии ученых о том, грозит ли земному шару перенаселение, начались не в двадцатом веке и задолго до нынешнего демографического взрыва. Актуальность данной темы к сегодняшнему дню возросла многократно -- правительства некоторых стран, не дожидаясь рекомендаций науки, переходят к практическим мерам по регулированию, либо, напротив, стимулированию рождаемости.

Так что же такое демографический взрыв? С чем он связан и каковы его причины? Для начала стоит дать определение данному явлению.

Демографический взрыв - это резкое ускорение численности населения мира, главным образом за счёт роста населения развивающихся стран.

Говоря о причинах демографического взрыва попробуем ответить на вопрос «От чего зависит число людей на Земле?» И чтобы на него ответить обратимся к остальному «населению» планеты.

Известно, что любые виды бактерий, растений, животных, попав в благоприятные условия, увеличивают свою численность по экспоненте, пока не будет достигнут такой ее уровень, при котором дальнейшее увеличение невозможно или невыгодно. Человек унаследовал эту биологическую особенность. Всякий раз, когда условия улучшались -- осваивалась охота на крупных животных, возникало земледелие, скотоводство или заселялись новые территории,- численность людей возрастала. Таким образом, человек как существо биосоциальное, стремясь сохранить свой род увеличивал численность.

Было три глобальных всплеска численности людей. Первый -- в конце плейстоцена, порожденный освоением охоты на крупных животных и расселением охотников. Второй -- около 10 тысяч лет назад, после открытия земледелия, позволившего людям увеличить свою численность в двадцать -- тридцать раз. Третий же связан с начавшейся несколько столетий назад промышленной революцией. Он продолжается в наши дни. Успехи науки и техники позволили увеличить площадь обрабатываемых земель в два-три раза, урожайность -- в семь раз. Население Земли увеличилось в двадцать раз.

Десять тысяч лет назад на Земле было 10 миллионов людей, к началу нашей эры их стало 200 миллионов; к 1650 году, условному началу промышленной революции,- 500 миллионов; к XIX веку -- один миллиард, в начале XX века -- 2 миллиарда. Сейчас нас 6 миллиардов, и мы увеличиваемся на два процента в год. Чтобы достигнуть первого миллиарда, человечеству потребовалось более миллиона лет. И в этот момент началась промышленная революция. Второй миллиард был достигнут за сто лет, третий -- за сорок, четвертый -- за пятнадцать, пятый -- за десять, а шестой достигнут в начале ХХI века, седьмой может быть достигнут за ближайшие годы. Это и называется демографическим взрывом.

Почему же ученые бьют тревогу?

В 1798 г. Т.Р. Мальтус предположил, что все беды человечества проистекают от того, что рост населения опережает рост средств существования. Его неоднократно критиковали, ссылаясь на постоянное улучшение качества жизни. Но, похоже, Мальтус во многом прав, хотя в его время природные ресурсы казались неисчерпаемыми, и в XXI веке, в эпоху глобального загрязнения окружающей среды и истощения ресурсов, его тезис вновь привлек всеобщее внимание.

Помимо этого производство пищи на Земле растет на два и три десятых процента в год, со временем удвоения тридцать лет. Численность человечества, как и всякого биологического вида, строго следует за увеличением количества пищи. Однако поддерживать такой темп в добывании пищи становится все труднее. Это видно из того, что связанное с производством пищи потребление энергии возрастает на пять процентов в год, со временем удвоения четырнадцать лет. Потребление воды возрастает на семь процентов в год, со временем удвоения десять лет. Производство удобрений -- тоже на семь процентов в год, а ядохимикатов -- на десять процентов.

Такой рост обеспечивается тем, что человек использует запасы угля, нефти, газа и минерального сырья, накопленные за всю предшествующую историю биосферы. Запасы их конечны и невозобновимы, и поэтому нынешнее относительное благополучие человечества ограничено во времени.

Таким образом, быстрый рост численности населения может привести к гибели Земли

3. Источники загрязнения воды

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов.

В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

4. Эрозия почвы: типы, причины, последствия

пищевой загрязнение эрозия экологизация

Эрозия почв (от лат. erosio - разъедание) - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и при разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах мира еще больше 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др. Проблема эрозии почв стоит очень остро, и со временем лишь повышает свою актуальность. Эродированные почвы теряют свою плодородность, гибнут сельскохозяйственные растения, вплоть до полного разрушения почвы.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури.

Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни).

Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей природной среды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.

5. Пути экологизации автотранспорта

Пути решения экологических проблем связанных с автотранспортом. Совершенствование двигателя внутреннего сгорания.

Это технически вполне реальное направление может снизить удельное потребление топлива на 10-15%, а также уменьшить объемы выбросов на 15-20%. Бесспорно, что этот путь может стать весьма эффективным в самое ближайшее время, поскольку не требует серьезных перестроек ни в автомобилестроении, ни в системе обслуживания и эксплуатации автомобиля. Здесь следует лишь учесть то, что реальный экологический эффект этих мероприятий не столь высок, как представляется на первый взгляд, поскольку, например, снижение объемов выбросов угарного газа в значительной мере восполняется увеличением выбросов окислов азота.

Перевод двигателя внутреннего сгорания на газообразное топливо. Существующий многолетний опыт эксплуатации автомобиля на пропан-бутановых смесях показывает высокий экологический эффект. В автомобильных выбросах резко снижается количество угарного газа, тяжелых металлов и углеводородов, однако уровень выбросов окислов азота остается достаточно высоким. Кроме того, применение газовых смесей пока возможно лишь на грузовых автомобилях и требует налаживания системы газозаправочных станций, поэтому возможности данного решения в настоящее время еще ограничены.

Перевод двигателя внутреннего сгорания на водородное топливо часто рекламируется как чуть ли не идеальное решение проблемы, однако при этом часто забывают, что окислы азота образуются и при использовании водорода и что добыча, горение и транспортировка больших объемов водорода связаны с большими техническими трудностями, небезопасны и весьма накладны в экономическом отношении.

В городе, насчитывающем несколько сот тысяч автомобилей, пришлось бы иметь громадные запасы водорода, одно хранение которых потребовало бы для обеспечения безопасности населения отчуждения громадных территорий. Если учесть при этом, что это дополнялось бы развитой сетью заправочных станций, то такой город был бы весьма небезопасен для его жителей. Даже если предположить, что будет найдено экономически приемлемое решение проблемы хранения водорода в том числе в самих автомобилях в связанном состоянии, то эта проблема, по нашему мнению, едва ли будет перспективной в ближайшие десятилетия.

Замена автомобиля электромобилем также весьма интенсивно рекламируется в популярной литературе, однако в настоящее время она столь же мало реальна, как и предыдущее предложение. Во-первых, даже самые совершенные аккумуляторы наряду со значительным собственным весом, ухудшающим параметры автомобиля, требуют для своей зарядки энергии в несколько раз больше, чем ее затрачивает при равной работе обычный автомобиль.

Тем самым электромобиль, являясь самым расточительным, в энергетическом отношении, средством транспорта, снижая загрязнение среды в месте своей эксплуатации, резко увеличивает его в месте производства энергии. Во-вторых, производство аккумуляторов требует значительного количества ценных цветных металлов, дефицит которых растет едва ли не быстрее, чем дефицит нефти и газа. И, в-третьих, электромобиль, практически чистый для городской улицы, не является таковым для самого автомобилиста, поскольку при работе аккумуляторов происходит постоянное выделение многих токсичных веществ, которые неизбежно попадают в салон электромобиля.

Даже если предположить, что все вышеуказанные проблемы были бы технически разрешены, следует учесть, что на перестройку всей автомобильной промышленности, смену автопарка, перестройку систем обслуживания и эксплуатации транспортных средств потребовались бы не один десяток лет и несколько десятков, если не сотен миллиардов долларов.

Поэтому аккумуляторный автомобиль едва ли сможет стать перспективным решением проблемы загрязнения окружающей среды автотранспортом. Помимо разобранных выше существуют десятки других технических решений, многие из которых доводятся до опытных образцов. Среди них есть как бесперспективные, например автомобиль с маховиковым аккумулятором, который может хорошо двигаться лишь по идеально ровной и прямой дороге в противном случае гироскопический эффект маховика будет серьезно мешать управлению, так и достаточно перспективные гибридные конструкции.

Среди последних весьма любопытна идея грузового троллейбуса с аккумулятором для межлинейных передвижений, реализация которой, при условии совершенствования токоприемников и реконструкции токоприводов, может резко уменьшить загрязнение воздушного бассейна, в особенности в центрах городов.

Помимо совершенствования самих средств транспорта серьезный вклад в снижение загазованности атмосферы городов могут внести планировочные мероприятия, мероприятия по совершенствованию управления автомобильными потоками и мероприятия по рационализации перевозок внутри города.

Создание в городах единой автоматизированной системы управления перевозками может резко снизить пробег автомобилей в черте города и соответственно уменьшить загрязнение его воздушного бассейна.

Список литературы

1. В. Дольник «Демографический взрыв -- глазами биолога»

2. Коробкин В.И., Передельский Л.В., «Экология», 2007. «Популяции», «Прикладная экология»

3. Передельский Л.В., Коробкин В.И., Приходченко О.Е. «Электронный учебник. Учебник для ВУЗов», 2009 «Антропогенные воздействия на биосферу», «Охрана окружающей среды. Экологическая защита».

4. Степановских А.С. «Экология. Учебник для вузов», «Структура и динамика популяций».

Дополнительные источники:

5. fb.ru раздел «наука»

6. Ecology-of.ru раздел «почва»

Размещено на Allbest.ru